【環保干貨】高鹽、高COD、高氨氮廢水處理技術與挑戰
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高鹽高COD高氨氮廢水因其復雜特性和嚴重危害，已成為水處理領域亟待攻克的難題。本文全面剖析該類廢水的來源、特性與危害，詳細闡述當前主流處理技術，包括物理、化學和生物處理法，探討處理技術的聯用策略，分析現存挑戰并展望未來發展方向，旨在為實現此類廢水的高效、經濟處理提供理論依據和技術參考。
在化工行業，有機合成、農藥生產等過程中使用大量無機鹽和含氮化合物，會產生此類廢水；制藥行業的發酵、藥物合成工序，食品加工行業的腌制、發酵環節，以及印染行業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，以及高濃度的化學需氧量（COD）表征的有機物，還存在高濃度的氨氮，包括游離氨和銨離子形式。廢水中的高鹽度導致滲透壓高，對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水生生物有毒害，還會消耗水中的溶解氧，加劇水體污染；復雜的有機物使得廢水的可生化性差，常規生物處理難以有效降解。
直接排放會使受納水體的鹽度升高，影響水生生物的生存和繁殖，導致生物多樣性下降。高氨氮會引發水體富營養化，造成藻類過度繁殖，消耗水中溶解氧，使水體發黑發臭，破壞水生態系統。此外，高鹽高COD高氨氮廢水還會滲入土壤，導致土壤鹽堿化，影響土壤肥力和農作物生長。
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，使游離氨從液相轉移到氣相，從而達到去除氨氮的目的。在pH值為11左右，水溫升高時，吹脫效率可顯著提高。但吹脫過程中會產生大量含氨廢氣，需進行后續處理，否則會造成大氣污染。蒸發濃縮法：通過加熱使廢水蒸發，水分汽化后，鹽類、有機物和氨氮得以濃縮。多效蒸發和機械蒸汽再壓縮蒸發（MVR）是常用的蒸發技術。多效蒸發利用多效蒸發器串聯，實現能量的梯級利用，降低能耗；MVR則通過壓縮機壓縮二次蒸汽，提高其熱能利用率。蒸發濃縮法可實現水與污染物的初步分離，但設備投資大，運行成本高，且易出現結垢和堵塞問題。
折點加氯法：向廢水中加入過量的氯氣或次氯酸鈉，將氨氮氧化為氮氣。在反應過程中，當氯氣加入量達到某一值時，水中的余氯含量最低，氨氮濃度降為零，該點即為折點。折點加氯法反應速度快，去除效率高，但會產生氯代有機物等二次污染物，且氯氣的使用存在安全風險。化學沉淀法（MAP法）：向廢水中投加鎂鹽和磷酸鹽，使其與氨氮反應生成磷酸銨鎂（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，氨氮去除率可達90%以上。化學沉淀法操作簡單，可回收磷和氨資源，但沉淀劑投加量較大，成本較高，且產生的沉淀污泥需后續處理。
短程硝化反硝化：傳統硝化反硝化過程中，氨氮先被氧化為亞硝酸鹽，再進一步氧化為硝酸鹽，然后通過反硝化作用還原為氮氣。短程硝化反硝化則是將硝化過程控制在亞硝酸鹽階段，直接進行反硝化。在高鹽環境下，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。但鹽度波動和水質變化對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氣。厭氧氨氧化過程無需外加碳源，能耗低，污泥產量少。但厭氧氨氧化菌生長緩慢，對環境條件要求苛刻，如溫度、pH值、溶解氧等，且高鹽度會抑制其活性。單一處理技術難以滿足高鹽高COD高氨氮廢水的處理要求，因此多種技術聯用成為研究熱點。“吹脫 - 生物處理”聯用，先通過吹脫法去除部分氨氮，降低后續生物處理的負荷，再利用耐鹽微生物進行生物處理，降解有機物和剩余氨氮；“化學沉淀 - 高級氧化”聯用，先通過化學沉淀法去除大部分氨氮，再利用高級氧化技術如芬頓氧化、臭氧氧化等降解難降解有機物；“蒸發濃縮 - 生物處理”聯用，先通過蒸發濃縮實現水與污染物的初步分離，降低鹽度和污染物濃度，再利用生物處理進一步凈化廢水。技術聯用能夠充分發揮各技術的優勢，提高處理效果和經濟性。當前高鹽高COD高氨氮廢水處理技術面臨著處理成本高、處理效率低、二次污染等挑戰。處理設備的投資和運行成本高，限制了一些技術的推廣應用；部分技術對廢水水質和水量的變化適應性差，處理效率不穩定；一些化學處理方法產生的二次污染物需要進一步處理。
未來應加強新型高效處理技術的研發，如開發新型吸附劑、催化劑和耐鹽微生物菌株；優化聯合處理工藝，實現不同技術的協同增效；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，實現廢水的減量化、無害化和資源化處理，促進工業可持續發展。
