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01概述

2017年我國(guó)工業(yè)廢水排放總量約690億噸，其中高鹽廢水產(chǎn)生量占總廢水量的5%，且每年仍以2%的速度增長(zhǎng)。隨著近幾年高鹽廢水零排放的政策及議案不斷被提出

或試行，一方面零排放熱度一直不減，零排放項(xiàng)目持續(xù)上馬;然而另一方面，企業(yè)往往難以承受其高昂成本，技術(shù)的實(shí)現(xiàn)也存在困難，真正實(shí)現(xiàn)零排放的項(xiàng)目很少。這一理想與現(xiàn)實(shí)的差距，也讓企業(yè)紛紛冷靜下來(lái)，結(jié)合自身的需求以及項(xiàng)目實(shí)際情況謹(jǐn)慎進(jìn)行零排放的實(shí)踐。因此，本文希望通過(guò)對(duì)近期零排放相關(guān)政策的梳理及現(xiàn)有技術(shù)的分析，給相關(guān)企業(yè)些許啟發(fā)和技術(shù)方面的思路。

02政策驅(qū)動(dòng)

零排放的概念最初是在70年代的美國(guó)因?yàn)楣I(yè)廢水影響河道水質(zhì)而被強(qiáng)制實(shí)行的。此后如澳大利亞的第一個(gè)工業(yè)廢水零排放項(xiàng)目也是因?yàn)檎咭?guī)定而強(qiáng)制執(zhí)行的。由此可見(jiàn)，政策對(duì)于零排放的導(dǎo)向作用非常突出。近幾年環(huán)保法規(guī)的不斷加碼對(duì)高鹽廢水的處理處置提出了更高的要求，這一情況在我國(guó)煤化工和火電行業(yè)體現(xiàn)得尤為突出。中國(guó)電力70%來(lái)源于火力發(fā)電，其中65%~84%的發(fā)電廠坐落在極度缺水的西部地區(qū)，在能源和水資源的雙重壓力下，對(duì)火電廠零排放的需求迫在眉睫。目前中國(guó)尚沒(méi)有非常嚴(yán)格的法規(guī)或者標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定煤化工廢水或火電脫硫廢水必須零排放．但近些年，關(guān)于煤化工及火電行業(yè)廢水回用不外排的政策頻出，多數(shù)相關(guān)行業(yè)企業(yè)相信零排放政策趨嚴(yán)，勢(shì)必會(huì)在不久的將來(lái)出臺(tái)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范，在這之前，開(kāi)發(fā)或引進(jìn)零排放技術(shù)，主動(dòng)占據(jù)零排放市場(chǎng)，或?qū)⑷〉梦磥?lái)零排放市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)。

03ZLD(零排放zeroliquid discharge)工藝技術(shù)分析

高鹽廢水零排放及資源化處理工藝要求在技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的條件下，最大程度地實(shí)現(xiàn)各類物質(zhì)的分離和回收利用，如產(chǎn)水回用、鹽結(jié)晶或制酸堿。鹽分單一的以濃縮回收為主，鹽分復(fù)雜的以分鹽資源化為主。目前普遍采用預(yù)處理→濃縮→蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)工藝對(duì)高鹽廢水進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)零排放或近零排放．產(chǎn)生鹽固體進(jìn)行處置或回收。

決定ZLD成本的關(guān)鍵因素是蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的廢水處理量，若能在廢水進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶前進(jìn)行高倍濃縮，高鹽廢水的零排放成本將大大降低。濃縮工藝種類眾多，根據(jù)處理對(duì)象及適用范圍的不同，主要將高鹽廢水濃縮工藝分為熱濃縮和膜濃縮技術(shù)。早期ZLD系統(tǒng)鹽水濃縮主要采用熱濃縮技術(shù)，機(jī)械式蒸汽壓縮技術(shù)(MVC)及目前應(yīng)用較多的機(jī)械式蒸汽再壓縮技術(shù)(MVR)。其他熱法脫鹽技術(shù)如多級(jí)閃蒸(MSF)、多效蒸發(fā)(MED)等，多用于海水淡化,沒(méi)有在ZLD過(guò)程中應(yīng)用的案例。

膜濃縮技術(shù)

新型膜濃縮技術(shù)包括膜蒸餾技術(shù)、正滲透技術(shù)、電滲析技術(shù)等，作為RO濃水進(jìn)一步濃縮工藝，出水則進(jìn)入結(jié)晶過(guò)程。各種膜濃縮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、限制及能耗分析如下表所示。

(1）膜蒸餾技術(shù)

膜蒸餾是通過(guò)蒸汽壓差（溫差）驅(qū)動(dòng)水蒸氣通過(guò)疏水微孔膜，再冷凝成純水的過(guò)程。膜蒸餾技術(shù)理論上有100%截留率;操作溫度低、可利用廢熱;操作壓力低;設(shè)備投資少等，幾乎不存在膜污染問(wèn)題，使用壽命長(zhǎng)。常規(guī)海水脫鹽系統(tǒng)的回收率小于40%-50%，通過(guò)這一耦合過(guò)程，可以處理反滲透海水淡化后的高含鹽水，可將高含鹽水排放量減少到30%，實(shí)現(xiàn)水和能量資源的高效利用。但是該技術(shù)仍然需要較高的能耗，一般來(lái)說(shuō)在實(shí)際脫鹽過(guò)程中，每噸產(chǎn)水需要消耗40-45kWh的電量。與MVC相比，高效的熱能回收是其提升技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。

(2）正滲透膜濃縮技術(shù)

正滲透利用濃鹽水滲透壓，使污水側(cè)中的水分子透過(guò)正滲透膜進(jìn)入鹽側(cè),達(dá)到水和污染物分離的效果，再將鹽水通過(guò)反滲透脫鹽，實(shí)現(xiàn)水資源回收。正滲透的2個(gè)核心技術(shù)問(wèn)題:一個(gè)是正滲透膜材質(zhì)及結(jié)構(gòu)的選擇;另一個(gè)是汲取驅(qū)動(dòng)溶液的選擇。熱汲取液的發(fā)展促進(jìn)了FO技術(shù)在ZLD系統(tǒng)中的應(yīng)用。

(3）電滲析技術(shù)

電滲析膜組件包括陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜, 分別交替排列在陰極和陽(yáng)極之間，在電場(chǎng)作用下，濃室溶液中的離子不斷被濃縮而淡室溶液中的離子不斷被淡化,從而達(dá)到分離純化目的。ED的能耗大部分來(lái)自電能，能耗低,且預(yù)處理要求不高，設(shè)備簡(jiǎn)單，處理含鹽廢水時(shí)有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。因此ED技術(shù)廣泛應(yīng)用在化工、冶金、造紙、紡織、輕工、制藥等含大量有機(jī)物的高鹽工業(yè)廢水的處理。

根據(jù)進(jìn)水不同，廢水回收率可達(dá)到70%~90%。對(duì)于含有中等濃度溶解離子的苦咸水或含鹽廢水，倒極電滲析（EDR）是一種獲得優(yōu)良處理水質(zhì)的理想方案。EDR系統(tǒng)非常堅(jiān)固，薄膜使用壽命長(zhǎng)，與螺旋卷式膜相比，所需預(yù)處理大大減少，并且能夠?qū)?/p>

現(xiàn)較高的水回收率。