几种常用的脱盐方法介绍、高盐废水处理方法及工艺
1 高盐废水处理概述
高盐废水处理是现阶段工业发展面临的重大环境问题，综合利用是解决高盐废水瓶颈制约的重要途径，高盐废水回用技术的应用是取得显著经济效益、环境效益和社会效益的重要保障。本文就高盐废水处理的现状及研究进展进行论述。
目前，高盐废水的大规模处理依然存在处理效率低、运行成本高等特点，还有不少关键技术问题需要突破和解决。例如，采用正渗透处理高盐废水时，正渗透膜、汲取液等核心问题还没有得到很好的解决；如何提高反渗透的处理水量、如何延长膜元件的使用寿命、如何有效防止膜污染等仍需解决。
1.高盐废水简介
高盐废水是指来自生活污水和工业废水中的总盐含量大于1%的废水，含有较高的Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等无机离子和甘油、中低碳链等有机物。由于其成分复杂多样，含盐量高，对微生物生长有较强的抑制作用，这种废水处理的技术难度比普通污水处理大得多。我国高盐废水的产生量占废水总量的5%，并且每年还在以2%的速度增长，因此高盐废水处理在污水处理中占有重要的地位，是废水处理研究的重点和难点。目前，研究和常用的处理高盐废水的方法有蒸发法、电解法、膜分离法、焚烧法、生物法等。高盐废水是指以NaCl含量计算的总盐质量分数大于或等于1%的废水。此类废水除含有有机污染物外，还含有大量的钙、镁、钠、氯和硫酸根等可溶性无机盐离子，甚至含有放射性物质。
高盐废水主要来自以下来源：
（1）海水：通常来自沿海城市工业用水的排水或冷却循环水。
（2）工业生产：高盐废水主要来自印染、炼油、采油、制药、制盐等企业生产过程中产生的排水。
（3）含盐生活污水：主要来源于海水利用，用于城市生活中的消防、道路冲洗、冲厕等不与人体直接接触的生活杂用水。
（4）含盐量较高的地下水：一些地区地下水含盐量较高，总溶解固体含量较大。例如，内蒙古河套地区和河北平原部分地区在一些浅层地下水区出现了微咸水、咸水。
2.1 高效蒸发技术
高盐水高效蒸发技术一般针对含盐量在/L以上的高盐废水，针对含盐量1%~4%的低浓度高盐水，高效蒸发技术具体包括：多效蒸发技术、机械蒸汽再压缩技术。多效蒸发技术是指采用多台蒸发器同时串联，热蒸汽依次通过几台蒸发器，上一次蒸发的热蒸汽进入下一次蒸发，逐级蒸发，有效利用热源，达到高盐废水脱盐的目的。机械蒸汽再压缩技术，简称MVR技术，是利用蒸汽压缩机有效利用热源的一种工艺，通过蒸汽的再压缩来获得动力，不断往复，提高蒸汽的热利用效率。高效蒸发技术可以成功将废水中的盐和水分离，然后分别处理，是目前处理高盐废水比较有效的方法，因此该技术目前在煤化工、医药、农药等行业应用较为广泛。但是对于有机污染物含量过高的盐水，蒸发过程中容易产生泡沫，造成物料冲击，还可能影响盐的品质，导致盐中携带过多的有机物，需要进一步处理。
2.2 生物淡化
该工艺主要利用微生物对有机物进行氧化分解，微生物可以处理和吸附有害的有机污染物，高盐废水经其降解后，大量的有机物可以转化成无机物，废水净化后回用于工业领域。该工艺方法具有不同于其他物理化学处理方法的优点，更加环保、安全。微生物种类多，通过变异，对各类污染废水环境具有较强的适应性，代谢能力强，能产生特异性的降解酶，处理各类高盐废水，具有很大的潜力。例如生物接触氧化工艺具有抗毒性、耐冲击、微生物相对稳定、容积负荷强、保持污泥龄等优点，是一种非常常用的生物脱盐技术，水力停留时间比常规活性污泥处理方法要短。
例如：两级接触氧化工艺可将废水无机盐浓度降低到2.5*104mg/L以下，可达到95%的COD去除率。厌氧技术及其改良工艺利用厌氧菌、硝化菌、嗜盐菌等微生物对高盐废水特殊的环境适应性，降低含盐量。它们在高盐水环境中仍能保持体内较低的水活性，从而达到降低高盐废水COD的目的。据资料显示，若泥龄为18天左右，嗜盐菌在SBR反应釜中可达到95%的COD处理率，高于氨氮61%的处理率。但我国目前对于此法的工艺技术尚不完善，技术成熟度不高，但生物脱盐的环保性和经济性在未来高盐废水处理中将有很好的前景。
2.3 膜处理技术
膜蒸馏是一种新型的水处理技术，其特点是不需要加热加压，只需在常温常压下处理即可，其滤料为疏水性微孔膜。利用膜蒸馏技术进行水处理时，利用被处理液中所含挥发性物质挥发后形成的气体在处理膜两侧形成压差，穿过处理膜，最终实现筛选分离。与传统回收方法相比，该方法操作简单，一次性投资小，对浓水回收效率极高。孙祥成的研究表明，膜蒸馏技术稳定，脱盐率高达99%。聂英英等选取中压反渗透、高压反渗透、超高压反渗透作为高浓度盐水处理的核心工艺，并通过美国陶氏ROSA软件计算，确定了中压反渗透、高压反渗透、超高压反渗透机组的结构和膜元件类型，最终确定了“调节池+高效沉淀池+苏打反冲洗过滤器+超滤+高压反渗透+DTRO+蒸发结晶”的处理工艺。
高浓度盐水经本系统处理后，最终可转化为循环水、污泥和盐泥，实现系统高效，每吨水系统处理成本为23.243元。美国哥伦比亚大学开发了利用“反渗透+膜蒸馏（MD）”技术处理浓盐水进行盐循环利用，该方案目前处于试验研究阶段。NaCl溶液、合成海水、高盐水通过本工艺结合，稳定性好，与传统技术相比，盐的品质很好，水回收率可达90%以上。波兰Turek等采用“电渗析（ED）+蒸发结晶”技术，与单一蒸发浓缩结晶相比，结晶一吨盐的电耗由970kW·h降低到500kW·h，节能效果明显。处理系统在ED膜及蒸发结晶前进行预处理，加入氢氧化钙去除部分硬度及硅，以利于ED膜更好地发挥作用。
3. 高盐有机废水处理技术未来展望
高盐有机废水的处理主要受到物理化学处理方法成本高、生物法占地大等因素的制约。特别是高盐废水含盐量过大，严重影响生物法在高盐废水处理中的应用。因此未来高盐有机废水处理技术研究将主要集中于高效、快速的高盐有机废水处理生物反应器及多种方法的组合研究。机理研究主要集中于嗜盐菌的减盐机理及工艺条件研究。
2 高盐废水处理工艺对比
目前，处理高盐废水的工艺有多效蒸发技术、生物法、SBR工艺、MBR工艺等。
多效蒸发结晶技术
工业含盐废水处理工艺中，工业含盐废水进入低温多效浓缩结晶装置，经过5-8效蒸发冷凝分离为脱盐水（脱盐水中可能含有微量低沸点有机物）和浓缩结晶浆体废液。无机盐和部分有机物可通过结晶分离，作为无机盐废渣焚烧。无法结晶的有机物浓缩废液经转鼓蒸发器处理后，形成固体废渣焚烧。脱盐水可返回生产系统替代软化水利用。
低温多效蒸发浓缩结晶系统不仅可用于化工生产的浓缩结晶工艺，还可以用于工业含盐废水的蒸发浓缩结晶处理。
多效蒸发工艺仅在第一效使用蒸汽，节省了所需蒸汽量，有效地利用了二次蒸汽中的热量，降低了生产成本，提高了经济效益。
生物方法
生物处理是废水处理的常用方法之一，具有适用范围广、适应性强、经济、无害等特点。
一般来说，常用的生物法有两种：传统活性污泥法和生物接触氧化法。
传统活性污泥法
活性污泥法是一种污水的好氧生物处理方法，是目前广泛应用的处理城市污水的方法。它能去除污水中的可溶性和胶体难生物降解有机物，以及活性污泥能吸附的悬浮物等物质，也能去除部分磷和氮。
活性污泥法去除率较高，适用于处理水质要求较高、水质相对稳定的废水。但其对水质变化的适应性不强，供氧不能充分利用；供气沿池水均匀分布，造成前段供氧不足，后段供氧过剩；曝气结构庞大，占地面积大。
生物接触氧化
生物接触氧化法是主要利用附着和生长在某些固体物体表面的微生物（即生物膜）来处理有机废水的方法。
生物接触氧化法属浸没式生物膜法，是生物滤池与曝气池相结合的一种工艺，它兼有活性污泥法和生物膜法的特点，在水处理工艺中有着良好的效果。
生物接触氧化法容积负荷较高，对冲击负荷适应能力强；产生污泥少，管理操作方便，操作简单，能耗低，经济高效；它兼有活性污泥法的优点，生物活性高，净化效果好，处理效率高，处理时间短，出水水质好而稳定；能分解其它生物处理难以分解的物质，兼有脱氧、除磷功能，可作为三级处理技术。
SBR工艺
SBR是序批式活性污泥法（Batch）的简称，作为一种间歇式污水处理工艺，近年来受到国内外的广泛关注和研究。
SBR的工作程序由进水、反应、沉淀、排放、闲置5个程序组成，污水按顺序和间歇方式进入反应器内各个反应工序，各个SBR反应器的操作也在时间上按顺序和间歇方式排列。
SBR法具有以下特点：工艺简单，占地面积小，设备少，节省投资。理想的推流工艺使生化反应推力大，处理效率高，运行方式灵活，除磷脱氮，污泥活性高，沉淀性能好，耐冲击负荷，处理能力强。
SBR法虽然具有上述优点，但也存在一定的局限性，如若进水流量较大时，需要对反应系统进行调整，从而增加投资；而若对出水水质有脱氮、除磷等特殊要求时，也需要对工艺进行适当的改进。
MBR工艺
MBR是将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的一种新型高效污水处理工艺，采用*结构的MBR平板膜组件置于曝气池内，经过好氧曝气和生物处理后的水由泵透过滤膜过滤后泵出。
MBR工艺设备紧凑，占用空间小；出水水质优质稳定，有机物去除效率高；剩余污泥产量少，降低了生产成本；可去除氨氮及难降解有机物；易于由传统工艺改造。但膜成本高，使得膜生物反应器的基建投资高于传统污水处理工艺；易发生膜污染，给运行管理带来不便；能耗高，工艺要求高。
电解过程
高盐度条件下，废水具有较高的电导率，为电化学方法处理高盐度有机废水提供了良好的发展空间。
高盐废水在电解槽中发生一系列的氧化还原反应，生成水不溶性物质，通过沉淀（或气浮）或直接氧化还原去除为无害气体，从而降低COD。
当溶液中的氯化钠被电解时，在阳极产生的氯气一部分溶解在溶液中，发生二次反应，生成次氯酸盐和氯酸盐，使溶液起漂白作用。正是上述综合的协同效应，使溶液中的有机污染物降解。
由于电化学理论的局限性、能耗高、电力短缺等问题，电解处理高盐废水还处于研究阶段。
离子交换法
离子交换是一种单元操作过程，涉及通常在溶液中的离子与附着在不溶性聚合物（含有固定的阴离子或阳离子）上的反离子的交换。
采用离子交换法脱盐时，废水首先经过阳离子交换柱，带正电的离子（Na+等）被H+取代并留存在交换柱中；再在阴离子交换柱中带负电的离子（CI-等）被OH-取代，达到脱盐的目的。
但此方法的一个主要问题是废水中的悬浮物会堵塞树脂，使其失效。另外，离子交换树脂的再生成本较高，交换产生的废物难以处理。
膜分离
膜分离技术是利用膜对混合物中各组分选择透过性的差异，实现目标物质的分离、纯化和浓缩的一门新兴分离技术。
目前常用的膜技术有超滤、微滤、电渗析和反渗透。其中超滤和微滤用于高盐废水处理时不能有效去除污水中的盐分，但可以有效截留悬浮物（SS）和胶体COD；电渗析（）和反渗透（RO）技术是有效且常用的脱盐技术。
此外，反渗透技术还能去除部分可溶性有机物，这是其它海水淡化技术所无法做到的。但由于其处理成本高、运行经验不足，反渗透技术在城市污水处理和工业废水处理中的应用受到一定的限制。
而且，采用膜技术处理高浓度含盐废水时，膜容易受到污染，导致运行工艺难以正常运行，而且膜处理吨废水的成本较高，企业难以承担。
3.膜工艺处理高盐废水高倍浓缩的特点
下面就几种高盐废水高倍浓缩膜工艺的技术特点及应用局限性进行分析，根据不同的水质和工况，可有针对性地选择预浓缩工艺。
1. NF/RO组合工艺
技术特点：无需软化；NF能有效去除COD（生化出水去除率80-90%），有效去除硬度及多价离子；产水无胶体悬浮物，可防止下游蒸发结晶系统硫酸钠结垢；回收率高、系统稳定、CIP效率高等。
应用局限性：膜系统设计复杂，过程控制复杂。
2 深度软化预处理RO
技术特点：多级深度软化；高pH值运行，可防止有机物、硅污染；原水TDS较低时，可获得>90%的回收率；
应用局限性：化学品消耗量大，RO膜有机污染风险高。
3 化学沉淀+过滤+DT/ST RO
技术特点：连续在线化学沉淀；高错流连续过滤；高错流宽通道RO系统；系统可在超高压下稳定运行。
应用局限性：化学品消耗大、能耗高、设备投资昂贵。
4 软化+RO+DTRO
技术特点：采用DIRO宽流道、高横流，防止膜污染；系统在超高压下稳定运行。
应用局限性：能耗高、设备投资昂贵。
两级DTRO工艺流程：
5 正向渗透 FO
技术特点：采用高浓度提取液，依靠渗透压差，系统实现超高浓度浓缩。
应用局限性：工业化还不成熟，膜通量低，投资昂贵。
6 高盐废水的水质限制及常见解决方案
下面介绍高盐废水浓缩过程中污染物对系统运行的限制及相应的解决方法。