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       煤化工、電力和石油化工等工業(yè)生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的含無機鹽的廢水。這些廢水含鹽量高，屬于高含鹽廢水。此類廢水如果直接排放將會破壞周邊土壤、使水體含鹽量升高，同時浪費礦物資源。因此，研究如何處理該類高含鹽廢水重要。

處理高含鹽廢水的基本思路是以低投資及運行成本把鹽和水分離，并分別進(jìn)行回收利用。雖然簡單的蒸發(fā)過程能夠?qū)崿F(xiàn)，但能耗較大。近年來一些工藝的應(yīng)用，大大減少了分離成本，使高含鹽廢水的回收利用得到了發(fā)展。

高含鹽廢水的濃縮處理

熱濃縮

熱濃縮是采用加熱的方式進(jìn)行濃縮，主要包括多級閃蒸(MSF)、多效蒸發(fā)(MED)和機械式蒸汽再壓縮(MVR)等。

MSF是應(yīng)用的蒸餾，因其工藝成熟，在海水淡化中得到了應(yīng)用。但存在熱力學(xué)效率低、能耗高、設(shè)備結(jié)垢和腐蝕嚴(yán)重的缺點。

MED是將幾個蒸發(fā)器串聯(lián)運行，使蒸汽熱得到多次利用，從而提高熱能的利用率。MED較MSF的熱力學(xué)效率高，但占地面積大。MED的熱力學(xué)效率與效數(shù)成正比，雖增加其效數(shù)可以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性，降低操作費用，但會增大投資成本。

MVR利用壓縮機將蒸發(fā)器中產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)行壓縮，使其壓力、溫度、熱焓值升高，然后再作為加熱蒸汽使用，具有占地面積小、運行成本低。相對于MED而言，它可以將二次蒸汽壓縮回用，減少了生蒸汽的用量，因此節(jié)能。

膜分離

膜分離是由壓力差、濃度差及電勢差等因素驅(qū)動，通過溶質(zhì)、溶劑和膜之間的尺寸排阻、電荷排斥和物理化學(xué)作用實現(xiàn)的分離。在高含鹽廢水脫鹽處理中主要應(yīng)用的是納濾膜(NF)、電滲析(ED)和反滲透膜(RO)。

NF可去除大部分Ca2+、Mg2+、SO42-等易結(jié)垢離子，因此脫鹽是納濾主要的應(yīng)用，其可對RO系統(tǒng)進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理，以降低結(jié)垢離子對RO膜污染。

ED是一種以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性，從溶液中脫除電解質(zhì)的膜分離。ED的淡水回收率高、膜有效壽命長、操作溫度高、膜污染少，但不能去除水體中的細(xì)菌和微生物?？紤]經(jīng)濟性的原因，相對于RO而言，ED適用于處理中小型企業(yè)中含鹽質(zhì)量濃度在1000mg/L~5000mg/L的水體。

RO作為海水和苦咸水的淡化已相當(dāng)成熟。近年來，隨著工業(yè)生產(chǎn)中高含鹽廢水的增多，RO也開始被用來濃縮各種高含鹽工業(yè)廢水。通常RO一次除鹽率>95%，清水回收率在60%～80%。

盡管RO分離在工業(yè)廢水除鹽回收上得到了應(yīng)用，但因膜污染而導(dǎo)致的能耗增加和回收率的降低,仍是限制RO應(yīng)用的主要問題。反滲透(HERO)是在常規(guī)RO基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，與常規(guī)RO相比，HERO對進(jìn)水的污染密度指數(shù)沒有限制，無需配備投資高的預(yù)處理系統(tǒng)，且RO是在高pH值下運行，降低了有機物及微生物等對RO膜的污染。

膜蒸餾

膜蒸餾(MD)是近20年來發(fā)展起來的，是由膜兩側(cè)的蒸汽壓差驅(qū)動的分離過程，可看作是膜分離和蒸餾的集合。MD所用膜為疏水性微孔膜，在蒸汽壓差驅(qū)動下，高溫側(cè)的蒸汽分子穿過該膜，并在低溫側(cè)冷凝回收，高溫側(cè)溶液得到濃縮。MD與傳統(tǒng)的蒸餾和膜分離相比，操作條件溫和、抗污染程度較強、能量來源較廣、對廢水鹽濃度適應(yīng)性強。

MD可應(yīng)用在淡水生產(chǎn)、重金屬去除和食品工業(yè)等領(lǐng)域，但目前絕大部分還處于實驗室或小規(guī)模工廠試驗階段，工業(yè)化還不成熟。MD對不同種類的含鹽廢水具有廣闊的應(yīng)用前景。但MD高溫側(cè)有由液體到汽體的相變過程，該過程會消耗大量的熱能，從而降低熱能的利用效率。

02

直接脫鹽的電吸附

電吸附除鹽(EST)是利用帶電電極表面的電化學(xué)特性來實現(xiàn)水中離子的去除、有機物的分解等。采用了水處理概念，在處理效率、適應(yīng)性、能耗、運行維護(hù)以及環(huán)境友好等方面，有著***的優(yōu)勢。與蒸餾、RO等相比，EST采用靜電作用而不是通過高溫高壓將離子從水中提取出來，因此能耗相對較低。

與RO相比，EST系統(tǒng)濃水排放量小且不含膜類元件，因此對進(jìn)水水質(zhì)要求較低。EST無需添加任何藥劑進(jìn)行電極材料的再生，排放的水無新的二次污染物。但EST適于處理電導(dǎo)率小于5000μS/cm的水質(zhì)，且除鹽率不是很高，所以可以根據(jù)回用水水質(zhì)要求，將EST與其他除鹽結(jié)合，以降低總體運行成本。如采用EST預(yù)處理HERO系統(tǒng)中RO裝置進(jìn)水，可提高系統(tǒng)產(chǎn)水率和出水水質(zhì)，延長膜的使用壽命，降低運行成本。EST目前還存在電極吸附容量低、重復(fù)利用性差等缺陷，因此提高電極材料性能及優(yōu)化電吸附模型，將會促進(jìn)EST走向成熟。

03

濃縮液處理

采用熱蒸餾或膜分離濃縮含鹽廢水時，會產(chǎn)生少量更高濃度的濃縮液。若能將濃縮液進(jìn)一步處理，使終廢棄物的排放量小化甚至實現(xiàn)零排放，將會取得經(jīng)濟和環(huán)保雙重效益。

熱蒸餾與EST過程中產(chǎn)生的濃縮液均來自原水，可視其污染程度選擇直接結(jié)晶或干燥實現(xiàn)零排放。膜濾濃縮液的成分較復(fù)雜，因此對其的處理是實現(xiàn)污水零排放的關(guān)鍵。膜濾濃縮液的處理應(yīng)分兩步實現(xiàn)，首先采用吸附、***氧化、生化等方法降解其中的有機物，然后對膜濾濃縮液進(jìn)行深度脫鹽以提高總產(chǎn)水率。目前，膜濾濃縮液脫鹽方法主要有膜蒸餾(MD)、正滲透(FO)、共晶冷凍結(jié)晶(EFC)。

如前所述，MD可以處理高濃度的廢液(接近飽和)，因此采用MD與結(jié)晶相結(jié)合處理濃縮液，可基本上實現(xiàn)零排放。

FO是滲透驅(qū)動的膜分離過程，利用半透膜兩側(cè)的滲透梯度使水由濃縮液(低滲透壓)側(cè)向驅(qū)動液(高滲透壓)側(cè)流動，該過程不需外加壓力，故能耗較低。FO可以處理TDS質(zhì)量濃度較高(>70000mg/L)的濃縮液，且膜污染程度較壓力驅(qū)動的膜分離低。

EFC通過降低濃縮液的溫度，使其達(dá)到低共熔點，從而實現(xiàn)冰和鹽分離的目的。分離出來的冰洗凈后溶化得到純凈的水，結(jié)晶出來的鹽與母液混合后重復(fù)結(jié)晶過程。