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【】随着《水污染防治行动计划》、新修订的《中华人民共和国环境保护法》等一系列政策法规的出台和实施，高盐工业废水零排放已成为一种发展趋势。摘要综述了高盐工业废水零排放过程中采用的热浓缩技术(多级闪蒸、多效蒸发、机械蒸汽再压缩)和膜浓缩技术(纳滤、反渗透、电渗析、正渗透、膜蒸馏)，并对结晶废渣的处理方法进行了展望。

    国家统计局数据显示，2006年至2015年，中国工业用水量保持在1350亿立方米/年左右，占全国用水量的四分之一以上，用水效率低。中国工业废水严重，回收率约为40%，仅为发达国家的1/2。大量的工业废料对环境造成了严重的破坏。根据2015年环境统计年报，2015年中国工业废水排放量为199.5亿吨，同比下降2.9%。虽然我国工业废水排放量逐年下降，但由于基数大，现阶段工业废水排放量仍然很大。

高盐工业废水来源及现状

    高盐工业废水中所含的盐主要是Cl-、SO42-、Na+、Ca2+、K+等，不同行业工业废水中所含的无机盐离子差异很大。盐的含量一般用氯化钠来测量，其中总盐含量至少为1%。高盐工业废水主要有三种来源:

    (1)沿海缺水地区海水淡化过程中产生大量浓缩废水;

    (2)工业生产过程直接排放的高盐废水;

    (3)工业生产过程中废水回收产生的盐水。在中国，高盐废水的产量占废水总量的5%，年增长率仍为2%。高盐废水的排放没有得到有效的处理，会造成严重的环境污染。

高盐工业废水浓缩工艺工业纯水设备

    高盐工业废水零排放的投资和运行成本相对较高，决定成本的关键因素是蒸发结晶系统废水处理量。如果废水在进入蒸发结晶前高度浓缩，高盐工业废水的零排放成本将大大降低。高盐废水的浓缩技术有很多种。根据不同的处理对象和应用范围，高盐废水的浓缩技术主要分为热浓缩技术和膜浓缩技术。他们之间的关系不是相互对立的。

1热浓缩技术

    热浓度通过加热的方式进行浓缩，主要包括多级闪蒸蒸发(MSF)、多效蒸发(MED)和机械蒸汽再压缩(MVR)。热浓缩主要适用于TDS和COD浓度较高的废水处理，TDS和COD浓度通常在每升数万至数十万毫克之间。

    无国界医生在20世纪50年代首次被应用。高含盐废水加热到一定温度后，在一系列容器中依次闪蒸，逐渐减压，再冷凝成淡水。MSF技术最初应用于海水淡化领域。由于其工艺成熟、运行可靠，已开发应用于各种工业废水的处理和回用。但硫酸盐结垢问题限制了MSF的一次蒸汽温度，从而影响了运行成本。同时，MSF技术也存在产品水易污染、设备投资大等缺点。在实践中，MSF经常与RO或UF结合以弥补这些不足。A. m. Hassan提出了NF -ro- MSF系统，利用NF膜去除废水中的结垢离子，使MSF系统获得更高的第一效应温度，这不仅提高了洁净水的生产率，也延长了MSF系统的使用寿命。在此基础上,开发的a . n。Mabrouk NF -比如MSF - DBM(曝气与海水混合)装置,初步试验结果表明,第一个影响设备的温度可以被提升到100 ~ 130℃,使含水率MSF系统原来的2倍,水产量增加了19%,而成本降低了14%。

    MED技术基于单效蒸发，利用前者产生的二次蒸汽作为后效加热蒸汽。同时，后一种效应的操作压力和溶液的沸点也相应降低。后者的加热室成为前者的冷凝器。

    MED的优点是可以很容易地分离晶体，并且可以完全分离废水中的非挥发性溶质和溶剂。残余浓缩溶液经热解后处理更少、更容易。应用灵活，能根据实际情况处理高、低浓度废水，可单独使用或与其他方法联合使用。然而，医疗效率的提高和设备投资的增加是不可避免的。同时各效应的传热温差损失增大，设备生产强度降低。地中海行业为了优化系统及其耦合与其他常用的海水淡化技术,如地中海的水利用NF膜预处理,首先可以影响温度从65℃升至125℃,而且没有危险的规模。M.t. urek等将nf-ro-med -Cr(zer)系统应用到海水淡化中，发现回收率达到78.2%，成本降低到0.50美元/m3。

    MVR技术也称为机械热压缩技术,与传统的蒸发技术相比,最显著的区别传统的能源来自蒸汽蒸发,蒸发损失能量的过程中蒸汽、电力和能源的解决和技术,通过蒸汽压缩机工作,将低温低压蒸汽蒸发材料,压缩成高温高压蒸汽,再作为热源加热原料液体，最大限度的回收蒸汽潜力。因此，与传统的蒸发技术相比，MVR更加节能，具有热效率高、运行成本低、设备简单可靠、自动化程度高、占地面积小、蒸发温度低的特点。采用MVR技术处理氯化铵废水时发现，与三效蒸发技术和四效蒸发技术相比，MVR技术可节省标准煤的69.45%，与四效蒸发技术相比可节省60.72%。MVR技术可以压缩和再利用所有二次蒸汽，并回收潜热。工业纯水设备

膜浓缩技术

    膜浓缩是以压力差、浓度差及电势差等为驱动力，通过溶质、溶剂和膜之间的尺寸排阻、电荷排斥及物理化学作用实现的分离技术。近年来，由于膜浓缩技术的操作和投资成本较低，基于膜脱盐过程的膜浓缩技术使用已经超过了基于热过程的热浓缩技术。根据膜孔径和操作条件的不同，膜浓缩的适用范围也有较大差异。下面对用于分离浓缩一二价离子的纳滤(NF)、处理含较高TDS和COD高盐废水的反渗透(RO)、利用直流电场脱盐的电渗析(ED)、深度处理超高TDS和COD高盐废水的膜蒸馏(MD)以及正渗透(FO)等技术进行介绍。

（1） NF技术

    NF是一种有效的压力驱动膜法，孔径和截止能力介于反渗透和超滤之间。与RO技术相比，NF技术主要基于电荷效应和筛分效应，操作压力较低、通量高、投资较低，且对易结垢的二价离子有很高的截留率。纳滤技术已发展应用于消除结垢离子和低分子质量的有机物，以及从海水中分离NaCl。陈侠等采用NF技术预处理RO系统进水，SO42-、Ca2+、Mg2+截留率均在92%以上，极大降低了结垢离子对RO膜的污染，同时减轻了后续结晶工艺的结垢问题。对于水中的有机物、TDS、色度等，NF也有很强的去除效果。具有聚酰胺分离层的非对称NF膜对一价和二价离子都有很高的截留率，基于此，D. X. Vuong发明了两级NF-NF海水淡化系统，比传统的单级反渗透系统节约20%~30%的成本，此系统已在美国长滩某工厂成功运用，日产水量为1 135 m3。

（2） RO技术

    RO技术是20世纪后期发展起来的膜法水处理技术，从海水、苦咸水淡化研究中发展起来，其利用膜的选择透过性分离不同的物质，从而达到淡化水体的作用。RO技术经过多年发展，为了适应不同处理要求及高污染高盐度废水，产生了多种形式的抗污染膜，其中的杰出代表为高效反渗透(HERO)、碟管式膜技术(DTRO)，常用于高盐废水零排放中。

    HERO技术。HERO技术是在常规反渗透基础上发展起来的一种新技术。HERO技术的核心原理是用离子交换去除水中的硬度，将水中碳酸盐转化为二氧化碳而去除，再利用反渗透除盐。HERO的技术特点是预处理去除全部硬度和部分碱度后，反渗透在高pH条件下运行。比较了HERO与常规反渗透的特点，如表 3所示。

    神华亿利能源有限责任公司采用HERO技术处理电厂废水，废水回收率可达到90%以上，脱盐率稳定在94.5%左右。采用该工艺后，电厂的综合发电水耗由原来的0.38 kg/(kW·h)降至0.17 kg/(kW·h)，年节约新鲜水约92.4万m3，发电用水量减少55%，每年节约成本825.9万元。

    DTRO技术。DTRO技术是反渗透的一种形式，其结构形式与常规的卷式膜和中空纤维膜有较大差异，DTRO采用开放式流道，导流盘距离很近，盘片表面有一定方式排列的凸点。特殊的力学设计使进水在压力作用下流经滤膜表面遇凸点形成湍流，增加透过速率和自清洗功能，从而有效避免了膜堵塞和浓差极化现象，降低了膜污染机率，延长了膜组件的使用寿命。

    王可辉等采用TMF+DTRO工艺处理脱硫废水，在9 MPa下可将脱硫废水的含盐率浓缩至11%以上，且装置运行期间膜柱压差无显著改变，膜污染情况较轻。烟台金正环保公司采用软化+9 MPa DTRO膜浓缩工艺处理内蒙古工业园区高盐废水(3 000 t/d)，系统回收率为63%，系统脱盐率达到97%。使用软化+9 MPa DTRO膜浓缩+12 MPa DTRO膜浓缩工艺处理1 000 t/d托克托浓盐水浓缩项目时，系统回收率达到74%，系统脱盐率达97%。

（3） ED技术

    ED是电化学分离过程，使用电流通过膜来选择性去除盐离子，留下清洁水。与反渗透不同，ED技术有2个关键条件：直流电场和离子交换膜。传统的ED膜组件包括阴离子交换膜和阳离子交换膜，分别交替排列在阴极和阳极之间，在电场作用下，浓室溶液中的离子不断被浓缩而淡室溶液中的离子不断被淡化，从而达到分离纯化目的。ED的能耗大部分来自电能，能耗低，且预处理要求不高，设备简单，处理含盐废水时有独特优势。因此ED技术广泛应用在化工、冶金、造纸、纺织、轻工、制药等高盐工业废水的处理。根据进水不同，废水回收率可达到70%~90%。ED技术还常用来回收废水中的有效资源，J. Liu等提出并研究了一种新型纳滤-电渗析(NF-ED)集成膜技术来分离海水中的一价、二价离子，从而回收和浓缩NaCl，结果显示Ca2+、Mg2+的截留率分别为40%、87%，NaCl的回收率约为70%。ED技术常用于脱硫废水零排放浓缩工艺中，工业纯水设备

（4）MD技术

    MD技术是一种基于膜的分离方法，将传统的蒸馏与膜分离相结合，利用疏水微孔膜将气相与进料流分离，在热驱动的作用下使进料侧的蒸汽压高过透过侧水位蒸汽压，在此过程中，蒸汽分子被输送通过膜，再经冷凝得到纯净的水，从而实现水与非挥发性物质的分离。与膜分离和传统的膜蒸馏设备相比，MD技术能耗仅为传统蒸馏的50%；操作压力比反渗透过程低，设备不会出现腐蚀问题；对液体中的非挥发性物质可达到100%的截留率；膜蒸馏技术废水与吸收液互不接触，不会出现液泛等故障。同时，MD可适应超高浓度的高盐废水，张凤君等采用中空纤维膜蒸馏技术处理质量浓度达5 000 mg/L的苯酚废水，苯酚去除率超过95%，苯酚降到50 mg/L以下。孙项城等用MD法浓缩处理反渗透水，对盐分的截留率＞99%。工业上常用膜蒸馏-结晶混合脱盐技术来回收NaCl结晶及盐水纯化，M. T. Chan等利用膜蒸馏技术和结晶技术处理RO浓缩液，得到95%的清水回收率。

（5） FO技术

    FO技术是生产清洁水的新兴技术之一，利用膜之间的渗透压差作为驱动力，在该过程中使用高浓度汲取液在膜上产生渗透压差，将低浓度的进料流输送到高浓度的汲取溶液中。这一过程已被广泛应用于废水处理、盐水淡化、清洁能源生产和食品加工等领域。根据N. T. Hancock等的一项生命周期研究评估，将FO过程与传统海水淡化相结合，可以减少超过25%的环境影响。由于没有外部压力，这种方法的主要优点为能耗低。与RO相比，FO技术还具有回收率高和污染低的特点。此外FO技术适于处理超高浓度的废水，美国Oasys公司曾用正渗透技术处理TDS超过50 000 mg/L的高浓盐水。C. R. Martinetti等用FO技术处理RO浓缩液时可以获得96%的回收率，同时还发现FO的膜污染是可逆的，能够通过渗透水力反冲洗来去除。

    2013年，北京沃尔特有限公司投资引进了正渗透膜处理技术，国内高盐废水零排放多了一种技术路线。华能长兴电厂采用预处理+RO+FO+结晶技术深度处理脱硫废水，每年为工厂节省10万t水，吨水处理成本为43.7元，远低于传统的预处理+多级预热+多效蒸发+结晶工艺的吨水处理成本(100元以上)。FO膜浓缩与传统的四效蒸发器的对比如表 6所示。

3展望

    从我国目前的高盐废水处理思路来看，无论采用何种处理工艺，最后都会将高浓度废水送至结晶器进行再蒸发，形成结晶盐，从而实现废水零排放。然而这种方式只是将污染从水转嫁到结晶杂盐中，并非零排放的初衷。水分离后剩下的结晶杂盐是危险废物，处置方式十分麻烦，焚烧无效，而填埋遇水又会形成新的污染源，因此只能按照危险废弃物处理，目前每吨结晶杂盐的处理费用约为3 000元。以年产杂盐30 000 t的煤化工企业为例，每年用于杂盐处理的费用便占到企业废水总处理费用的60%，处理费用惊人。因此对结晶盐的处理思路必须是资源化利用，即分质结晶。高盐废水中最主要的成分一般是Na2SO4和NaCl，其含量可占废水中所有盐类的90%以上，如能将Na2SO4和NaCl与其他物质分离形成工业级的Na2SO4和NaCl，则可减少90%以上的固体废弃物。然而由于废水本身的特殊性，同时加上工业级Na2SO4和NaCl的价格并不高，如何打开分质结晶后得到的Na2SO4和NaCl的销路同样是解决问题的关键。工业纯水设备

4结语

    随着我国对环境问题的日益重视，高盐工业废水零排放是民心所向，大势所趋。随着废水处理研究的日益深入，针对不同水质的处理工艺不断增多。每个工艺没有绝对的优劣之分，对于高盐废水的零排放，应结合实际情况选择不同工艺进行耦合，以达到最优的处理效果，最大程度地对废水进行回收利用。同时也不能忽视结晶废渣对环境造成的潜在威胁，如何合理有效地回收结晶废渣是未来研究的方向。更多环保及纯水处理设备资讯请关注皙全苏州网。