01、高盐高COD废水特性与处理挑战

高盐高COD废水是指总溶解性固体（TDS）质量分数≥3.5%（相当于35g/L）且化学需氧量（COD）通常高于5000mg/L的工业废水。这类废水含有高浓度的Cl⁻、SO₄²⁻、Na⁺、Ca²⁺等可溶性无机盐离子，以及复杂有机污染物（如酚类、苯系物、有机硫化物等）。尽管部分离子是微生物生长所需的营养元素，但当浓度超过阈值时，会产生渗透压胁迫和离子特异性毒害效应，导致传统生物处理系统失效。2025年陕西榆林工业区项目数据显示，当盐度>5%时，活性污泥中原生动物种类减少90%，有机物去除率下降40%以上。

高COD特性则反映了废水中还原性物质的总量，其危害体现在双重层面：一方面，高浓度有机物消耗水体溶解氧，破坏水生生态系统平衡；另一方面，特定有机毒物（如苯酚、氰化物）具有生物累积性和致癌性，威胁人体健康。最新研究证实，炼油废碱液（SCWW）中硫化物浓度可达20g/L，酚类>8g/L，COD值常突破100，000mg/L，被列为危险废物。

近年来，随着工业废水排放标准趋严（如《水污染防治法》要求盐分资源化），传统处理技术面临三重挑战：盐度抑制生物活性、有机物引发膜污染/蒸发结焦、混盐结晶品质差。因此，技术创新聚焦于高效脱盐、有机物深度氧化和资源回收三大方向。

表一：高盐高COD废水主要来源及特征参数

02、核心技术进展与创新应用

2.1 物理化学技术升级

高级氧化工艺（AOPs）因破解难降解有机物能力突出，成为预处理关键环节。2025年系统评价研究证实，针对炼油废碱液（SCWW），光电芬顿（EPF）技术将COD去除率提升至90%以上，显著优于传统芬顿（60-75%），其优势在于紫外光-电化学协同作用持续产生羟基自由基（·OH）。但需注意：硫化物型废水需先酸化预处理至pH=2-4以避免铁泥沉积；过量H₂O₂投加会引发·OH自淬灭（反应：·OH + H₂O₂ → HO₂· + H₂O），需通过响应面法（RSM）优化投加比例。

铁碳微电解技术在腌制废水预处理中展现独特价值：当采用序批式微曝气运行时，水流紊动性增强使COD去除率达28%，PO₄³⁻-P去除率100%，同时可生化性（B/C）从0.28升至0.42，后续生物接触氧化COD去除率提升13.7%。该技术通过原电池效应（Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+·OH）实现有机物断链，特别适用于酸性高盐环境。

智能化加药系统依托AI算法实现精准控制。江苏京源环保开发的AI加药一体机，集成随机森林算法和深度神经网络（DNN），依据离子色谱数据动态调节氢氧化钠投加量，使电子超纯水电阻率稳定在18.2MΩ·cm以上，药剂利用率提升25%。其核心在于前馈-反馈双闭环控制：前馈模块基于实时水质预调策略；反馈模块在余氯偏离0.3-0.5mg/L时，5秒内修正计量泵频率，误差控制在±1%。

2.2 生物处理技术突破

耐盐菌种技术从“耐盐向嗜盐”进化。极端嗜盐古菌（如Halobacterium salinarum）在15-30%盐度下仍保持代谢活性，其细胞膜外磺化糖蛋白S层通过负电荷屏蔽维持结构稳定；Na⁺则与膜磷脂特异性结合增强机械强度。山东某肝素钠废水项目应用耐盐UASB耦合三级A/O工艺，在盐度3.5%、氨氮2300mg/L条件下，实现TN去除率78%，能耗降低30%，关键是通过分段进水设计将污泥回流比降至50%。

SBR工艺智能化升级成为新趋势。通过植入在线传感器网络（激光浊度仪、荧光法DO探头）和模型预测控制（MPC），SBR系统可动态调整曝气时间与污泥负荷。实践表明，当盐度波动于2-5%时，智能SBR的COD去除率稳定在76.2%，较传统工艺提升20%以上，且抗冲击负荷能力显著增强。2.3 膜分离与蒸发结晶技术

膜分盐技术成为零排放核心环节。纳滤（NF）凭借二价离子选择性分离特性，实现硫酸钠与氯化钠预分级。在冶炼废水项目中，采用杜邦NF270-400膜，操作压力3.0MPa时，浓水侧Na₂SO₄纯度>92%，为后续结晶提纯奠定基础。反渗透则向高压化发展，海水RO膜（压力6.0MPa）与高压RO膜（压力8.5MPa）联用，将TDS从50，000mg/L浓缩至180，000mg/L，水回收率>95%。

蒸发结晶技术向能效优化与分盐资源化演进。嘉戎技术在榆横工业区项目采用三级蒸发系统：1. 蒸发减量MVR：机械蒸汽再压缩技术（COP=22）将浓盐水体积缩减70%

2. 蒸发结晶MVR：强制循环结晶器产出工业氯化钠

3. 两效蒸发+母液干燥：处理杂盐并固化重金属

该工艺使产水电导率≤800μS/cm，满足《城市污水再生利用-工业用水水质》（GB/T 19923-2024）标准，且吨水能耗较传统蒸发降低40%。

表2：高盐高COD废水处理技术创新比较

03、技术发展趋势与系统优化

3.1 组合工艺深度耦合

单一技术难以应对复杂水质，多技术协同成为必然选择。当前主流工艺路线包括：

“物化预处理+生物强化+膜浓缩”：如肝素钠废水采用“沉淀气浮-UASB-A/O-RO”组合，COD从30，000mg/L降至120mg/L，年回收蛋白质200吨

“重金属回收-膜分盐-蒸发结晶”：冶炼废水通过硫化物沉淀除铅（Pb<0.1mg/L）、螯合树脂提金（99.99%金锭），再经NF-RO-MVR实现盐分质结晶

“高级氧化-耐盐MBR-分盐结晶”：针对煤化工废水，臭氧氧化破解有机物降低膜污堵，嗜盐MBR保障生物处理效能，末端冷冻结晶获无水硫酸钠

2025年榆横工业区项目验证了“预处理-蒸发减量MVR-结晶MVR-两效蒸发-母液干燥”路线的可行性，其创新在于母液干燥固化单元彻底解决杂盐危废难题，重金属浸出毒性（Pb<0.25mg/L）达填埋标准。3.2 资源化与低碳化并重

废水处理目标从达标排放转向资源回收。典型案例如下：

盐分资源化：榆林煤化工项目分质结晶产出工业级NaCl（GB/T 5462-2015）和Na₂SO₄（GB/T 6009-2014），杂盐率<5%

贵金属回收：冶炼废水吸附-电解工艺年回收金锭60kg，价值2400万元，占项目总收益75%

水回用与能量回收：MVR冷凝水回用于循环冷却，UASB沼气发电（0.8m³/kgCOD）降低能耗

经济模型显示，某1000m³/d冶炼废水项目通过盐产品（硫酸钠、氯化钠）与再生水销售，叠加金回收收益，实现净收益26.73元/吨废水，颠覆了“零排放=高成本”的传统认知。3.3 智能化控制升级

人工智能技术正重塑水处理运营模式：

数字孪生仿真：京源环保AI加药系统通过虚拟优化降低PAC用量10-15%，成本节约显著

动态响应模型：北方水厂基于历史泥沙数据建立浊度-投药量模型，汛期投药量精准上调至55mg/L，出厂水浊度≤0.5NTU

MVR压缩机联锁控制：根据TDS-压力-通量联动模型调节蒸汽补入量，维持COP>22

表3：智能化技术在水处理中的应用效果

04、结论：技术集成与资源化协同

高盐高COD废水处理已进入技术耦合与资源循环并重的新阶段。预处理环节以高级氧化和微电解为核心，破解有机物毒性并提升可生化性；主处理段依托嗜盐菌生物技术和膜分盐实现污染物高效分离；末端通过MVR蒸发结晶及分质资源化达成零排放目标。榆横工业区项目（2025）、冶炼金铅废水项目等实践证明，这一技术路线兼具环境合规性与经济可持续性。

未来突破方向集中于三点：一是均相催化剂开发，减少铁泥二次污染；二是厌氧氨氧化（Anammox）技术的高盐适配，进一步降低脱氮成本；三是AI大模型在水质预测与工艺调控的深度应用。随着《工业废水处理与回用技术指南》等政策推进，以盐分提纯、再生水利用、贵金属回收为特征的资源化模式，将成为工业绿色转型的核心支撑。

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