石哲
天津衡创工大现代塔器技术有限公司 天津 300384
摘要：医药化工行业是我国化工行业的重要组成部分，近年来发展势头迅猛，伴随医药化工技术的发展，医药化工废水，尤其是高盐废水的处理难度也成倍增加。由于成分复杂、盐分高、有毒有害物质多、难降解等特点，导致该类废水的处理难以形成有效的废水处理系统，本文基于医药化工高盐废水的处理技术研究与应用展开论述。
关键词：医药化工；高盐废水；处理技术研究；应用
引言
高盐工业废水所含盐类物质多由Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等离子构成，且含有一定量有机物和至少1%的总含盐量。这种废水污染物成分复杂，难降解有机物和有毒污染物浓度相对较高，不仅会造成环境污染，腐蚀处理设备，还会引起土壤的盐碱化，且处理难度较大、处理成本较高。
1高盐工业废水性质及其主流处理工艺
其主要来源于发电、化工、制药、印染、造纸、食品加工和海水淡化等生产工业目前处理高盐工业废水的主流方法有热浓缩技术与膜浓缩技术，其中热浓缩技术包括多级闪蒸（Multistage Flashing Systom，MSF）、多效蒸发（Multiple Effect Distillation，MED）和机械式蒸汽再压缩（Mechanical Vapor Recompression，MVR）技术等，而膜浓缩技术包括纳滤（Nano filtration，NF）、反渗透（Reverse Osmosis，RO）、ED、膜蒸馏（Membrane Distillation，MD）以及正渗透（Forward Osmosis，FO）等。与其他技术相比，ED具有操作方便、脱盐成本较低、除盐过程中不产生二次污染等优点，从而成为高盐工业废水资源化研究领域的热点之一。
2生物电化学法
生物电化学系统(BESs)分为微生物燃料电池(MFCs)和微生物电解电池(MECs)两大类。这些系统利用微生物催化电化学反应将废水中的有机氮、磷转化为电能或其他无机能，在同时生产能源和废水处理方面具有巨大潜力。近年来，由于电化学处理相对经济并且具有较高的处理效率，因此引起了越来越多的关注。氨氮的去除是通过阳离子交换膜迁移过程和氨挥发，亚硝态氮和硝态氮是主要是通过BESs的硝化反硝化最终转化为氮气去除；在生物电化学系统阴极，水被电解成H+和OH-，H+被利用，OH-积累，导致该区域pH值升高，无机磷和NH4+、Mg2+反应生成鸟粪石被回收。目前应用于高盐废水处理的主要是微生物燃料电池，利用微生物的生物电催化活性将存在于有机基质或废物中的化学能转化为电能。2002年，Tender等对在盐水条件下运行的MFC进行了开创性的研究，当阴极在上覆的海水中，MFC展示了利用海洋沉积物中的阳极发电的可能性。这项报告和后续的相关报告，证实了MFC在高盐环境中的可行性应用。FeiXu等利用人工湿地与微生物燃料电池(CW-MFC)联合处理含盐废水的研究表明，在CW-MFC中，当盐度达到5g/L时，反应器会在稳定的条件下运行，在此期间，TP、COD、TN和NH4+-N的平均去除率为86.12％±0.38％、64.79％±1.15％、70.86％±0.49％和79.67％±0.45％。盐度对TP和COD的去除率没有显著影响，但在含盐条件下对TN和NH4+-N的去除率显著低于非含盐条件。LinfangZhang等在研究利用自缓冲生物阴极微生物燃料电池处理高盐芥菜废水时，实现了在生物阴极同时去除氮、磷，总氮的去除率平均可达90%以上，总磷的去除率在70%~80%之间。
3物化-生化组合法
从目前医药化工高盐废水的各类处理技术来看，单独使用某项技术来将废水处理达标的难度较大，在实际运行中，一般是多种处理方法联用，如物化—生化组合法，才能将废水处理达标。
江苏盐城某医药化工厂以生产头孢类医药中间体为主，该厂产生的高盐废水盐度大于6%，COD大于50000mg/L。另外，“新型铁碳装置+PSB生化”处理工艺由于其对医药化工高盐废水良好的处理效果，也越来越得到业内人士的广泛关注。与传统铁碳装置相比，新型铁碳装置优化了铁碳填料的构造，采用了高碳扁状生铁块，解决了填料“结疤”“钝化”的问题；另外，该装置还设置了内外筒体及特殊的导流装置，增加了污水在设备中的停留时间，从而达到更好的处理效果。新型铁碳装置的COD去除率可达40%以上，B/C值提高0.1～0.3，色度去除率在80%以上。PSB生化处理系统是指以具有原始光能合成体系、能在厌氧条件下进行不放氧光合作用的光合细菌组成的生化处理系统。对于进水浓度6000～10000mg/L、盐分45000mg/L的废水而言，该系统的CODCr去除率可达70%以上。另外，该系统还具有负荷高、抗冲击性强、能耗低、占地面积小等优点。
4间歇处理高盐废水
(1)先将900kg高盐废水打入冷冻结晶塔中，开启离心泵2和特种压缩冷冻机进行换热制冷循环，循环降温。(2)当观察到顶部有冰晶析出时，说明体系达到共晶点温度，记录塔底和塔顶温度；继续循环降温，使氯化钠晶体和冰晶大量析出。顶部冰晶由刮刀间歇收集至冰水收集槽中，记录单位时间冰晶产生量。待冰水收集槽中冰晶全部融化为水相后，检测COD与盐含量。(3)当通过塔下端视镜观察到底部有大量固体，且底部温度接近-21.5℃时，停止制冷循环，将底部固体排入离心机中离心出盐，视镜中无固体出现后停止放料。继续开启循环泵2，重复上述步骤循环降温冷冻结晶。(4)当结晶塔液位降至上端除冰最低位后，停止运行系统。排出塔内剩余液体，取样，再取离心母液槽中母液和冰水收集槽中融化的液体分别检测COD与盐含量。
5分盐技术
（1）冷冻法分盐：利用NaCl和Na2SO4在不同温度下溶解度的不同，采用“冷冻析十水硝-热法析纯盐-热法析杂盐”工艺，使大部分的Na2SO4先结晶析出，得到初级芒硝（十水硫酸钠），需干燥得到纯净的硫酸钠，剩余母液（少量NaCl和Na2SO4）结晶出杂盐。相比热法分盐，结晶过程更易控制，产品纯度高且运行稳定。这种方法在制盐行业已经成熟应用。（2）热法分盐：由于NaCl和Na2SO4在不同温度下溶解度的不同，采用“高温热法析纯硝-降温热法析纯盐-热法析杂盐”的工艺，通过控制温度的轻微差异，使得NaCl和Na2SO4分别通过温度的差异结晶析出，余下减量化后的母液结晶出杂盐。热法分盐投资及运行成本较低，但受水质波动影响较大，对操作技术要求比较高。实际试验中，冷冻结晶装置运行温度在0℃，通过冷冻结晶分离出来的硫酸钠结晶盐，硫酸钠（干基）质量分数可以达到99.1%以上，达到了GBT6009—2014工业无水硫酸钠标准中的Ⅰ类一等品标准要求。
结束语
造纸行业、煤化工行业、电力行业、石化行业、光电产业等在生产过程中会不断产生大量的含盐废水，在处理难度增大的前提下，重金属污染也相伴而来。不仅浪费大量的水资源而且对当地的生态环境造成不可逆的损伤，零排放的结果则产生大量的危险固体废物，如果能通过技术手段，将零排放产生的杂盐通过分盐技术的纯化，变为高品质的工业盐产品，可实现变废为宝的绿色产业循环。低品质的工业盐也可以作为除雪剂等进行其他方面的应用。
参考文献
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