【環(huán)保干貨】高鹽、高COD、高氨氮廢水處理技術(shù)與挑戰(zhàn)
- 2025-08-15 11:27:27
- 綠日環(huán)境
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高鹽高COD高氨氮廢水因其復(fù)雜特性和嚴(yán)重危害，已成為水處理領(lǐng)域亟待攻克的難題。本文全面剖析該類廢水的來源、特性與危害，詳細(xì)闡述當(dāng)前主流處理技術(shù)，包括物理、化學(xué)和生物處理法，探討處理技術(shù)的聯(lián)用策略，分析現(xiàn)存挑戰(zhàn)并展望未來發(fā)展方向，旨在為實(shí)現(xiàn)此類廢水的高效、經(jīng)濟(jì)處理提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。
在化工行業(yè)，有機(jī)合成、農(nóng)藥生產(chǎn)等過程中使用大量無機(jī)鹽和含氮化合物，會(huì)產(chǎn)生此類廢水；制藥行業(yè)的發(fā)酵、藥物合成工序，食品加工行業(yè)的腌制、發(fā)酵環(huán)節(jié)，以及印染行業(yè)的前處理和染色工藝，也是這類廢水的主要來源。
高鹽高COD高氨氮廢水成分復(fù)雜，除了含有大量的氯化鈉、硫酸鈉等鹽類，以及高濃度的化學(xué)需氧量（COD）表征的有機(jī)物，還存在高濃度的氨氮，包括游離氨和銨離子形式。廢水中的高鹽度導(dǎo)致滲透壓高，對(duì)微生物具有毒害作用，抑制微生物的生長和代謝；高濃度的氨氮不僅對(duì)水生生物有毒害，還會(huì)消耗水中的溶解氧，加劇水體污染；復(fù)雜的有機(jī)物使得廢水的可生化性差，常規(guī)生物處理難以有效降解。
直接排放會(huì)使受納水體的鹽度升高，影響水生生物的生存和繁殖，導(dǎo)致生物多樣性下降。高氨氮會(huì)引發(fā)水體富營養(yǎng)化，造成藻類過度繁殖，消耗水中溶解氧，使水體發(fā)黑發(fā)臭，破壞水生態(tài)系統(tǒng)。此外，高鹽高COD高氨氮廢水還會(huì)滲入土壤，導(dǎo)致土壤鹽堿化，影響土壤肥力和農(nóng)作物生長。
吹脫法：利用廢水中的氨氮在堿性條件下以游離氨的形式存在，通過向廢水中通入空氣或蒸汽，使游離氨從液相轉(zhuǎn)移到氣相，從而達(dá)到去除氨氮的目的。在pH值為11左右，水溫升高時(shí)，吹脫效率可顯著提高。但吹脫過程中會(huì)產(chǎn)生大量含氨廢氣，需進(jìn)行后續(xù)處理，否則會(huì)造成大氣污染。蒸發(fā)濃縮法：通過加熱使廢水蒸發(fā)，水分汽化后，鹽類、有機(jī)物和氨氮得以濃縮。多效蒸發(fā)和機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)（MVR）是常用的蒸發(fā)技術(shù)。多效蒸發(fā)利用多效蒸發(fā)器串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用，降低能耗；MVR則通過壓縮機(jī)壓縮二次蒸汽，提高其熱能利用率。蒸發(fā)濃縮法可實(shí)現(xiàn)水與污染物的初步分離，但設(shè)備投資大，運(yùn)行成本高，且易出現(xiàn)結(jié)垢和堵塞問題。
折點(diǎn)加氯法：向廢水中加入過量的氯氣或次氯酸鈉，將氨氮氧化為氮?dú)狻Ｔ诜磻?yīng)過程中，當(dāng)氯氣加入量達(dá)到某一值時(shí)，水中的余氯含量最低，氨氮濃度降為零，該點(diǎn)即為折點(diǎn)。折點(diǎn)加氯法反應(yīng)速度快，去除效率高，但會(huì)產(chǎn)生氯代有機(jī)物等二次污染物，且氯氣的使用存在安全風(fēng)險(xiǎn)。化學(xué)沉淀法（MAP法）：向廢水中投加鎂鹽和磷酸鹽，使其與氨氮反應(yīng)生成磷酸銨鎂（MAP）沉淀。在pH值為9 - 11，鎂離子、磷酸根離子與氨氮的摩爾比為1.2:1.2:1時(shí)，氨氮去除率可達(dá)90%以上。化學(xué)沉淀法操作簡單，可回收磷和氨資源，但沉淀劑投加量較大，成本較高，且產(chǎn)生的沉淀污泥需后續(xù)處理。
短程硝化反硝化：傳統(tǒng)硝化反硝化過程中，氨氮先被氧化為亞硝酸鹽，再進(jìn)一步氧化為硝酸鹽，然后通過反硝化作用還原為氮?dú)狻６坛滔趸聪趸瘎t是將硝化過程控制在亞硝酸鹽階段，直接進(jìn)行反硝化。在高鹽環(huán)境下，通過控制溶解氧、pH值和溫度等條件，可富集短程硝化反硝化菌，提高氨氮去除效率，降低能耗和碳源消耗。但鹽度波動(dòng)和水質(zhì)變化對(duì)短程硝化反硝化菌的活性影響較大。厭氧氨氧化：在厭氧條件下，厭氧氨氧化菌利用亞硝酸鹽作為電子受體，將氨氮直接氧化為氮?dú)狻捬醢毖趸^程無需外加碳源，能耗低，污泥產(chǎn)量少。但厭氧氨氧化菌生長緩慢，對(duì)環(huán)境條件要求苛刻，如溫度、pH值、溶解氧等，且高鹽度會(huì)抑制其活性。單一處理技術(shù)難以滿足高鹽高COD高氨氮廢水的處理要求，因此多種技術(shù)聯(lián)用成為研究熱點(diǎn)。“吹脫 - 生物處理”聯(lián)用，先通過吹脫法去除部分氨氮，降低后續(xù)生物處理的負(fù)荷，再利用耐鹽微生物進(jìn)行生物處理，降解有機(jī)物和剩余氨氮；“化學(xué)沉淀 - 高級(jí)氧化”聯(lián)用，先通過化學(xué)沉淀法去除大部分氨氮，再利用高級(jí)氧化技術(shù)如芬頓氧化、臭氧氧化等降解難降解有機(jī)物；“蒸發(fā)濃縮 - 生物處理”聯(lián)用，先通過蒸發(fā)濃縮實(shí)現(xiàn)水與污染物的初步分離，降低鹽度和污染物濃度，再利用生物處理進(jìn)一步凈化廢水。技術(shù)聯(lián)用能夠充分發(fā)揮各技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高處理效果和經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)前高鹽高COD高氨氮廢水處理技術(shù)面臨著處理成本高、處理效率低、二次污染等挑戰(zhàn)。處理設(shè)備的投資和運(yùn)行成本高，限制了一些技術(shù)的推廣應(yīng)用；部分技術(shù)對(duì)廢水水質(zhì)和水量的變化適應(yīng)性差，處理效率不穩(wěn)定；一些化學(xué)處理方法產(chǎn)生的二次污染物需要進(jìn)一步處理。
未來應(yīng)加強(qiáng)新型高效處理技術(shù)的研發(fā)，如開發(fā)新型吸附劑、催化劑和耐鹽微生物菌株；優(yōu)化聯(lián)合處理工藝，實(shí)現(xiàn)不同技術(shù)的協(xié)同增效；探索資源回收利用的新途徑，如從廢水中回收鹽類、磷和氨等資源，實(shí)現(xiàn)廢水的減量化、無害化和資源化處理，促進(jìn)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
