潘春雷，舒澤慧，蔡步翔，蔣建勇

（1.浙江瑞陽環(huán)?？萍加邢薰?，浙江 溫州 325200；2.浙江精一企業(yè)咨詢有限公司；浙江 溫州 325200；3.天能控股集團有限公司；浙江 湖州 313100）

綠色、環(huán)保等發(fā)展理念在工業(yè)領域的滲透，對工業(yè)水的利用率提出了較高要求，促使我國進一步加大了對各項水處理技術的研究。企業(yè)為實現節(jié)能降耗的目標，越來越重視對工業(yè)用水成本的控制，并采取了一系列的節(jié)水措施，旨在提高工業(yè)水的利用率，尤其是在環(huán)境保護與節(jié)能降耗的要求下，對高鹽廢水的排放提出了更高要求，因而如何通過對高鹽廢水有效處理降低環(huán)境污染，并通過對高鹽廢水的資源化利用實現節(jié)能降耗，目前已經成為各行業(yè)企業(yè)關注的焦點。

1 高鹽廢水的主要來源

高鹽廢水是指含有較高濃度鹽分的工業(yè)廢水，其含鹽濃度主要與廢水排放源頭有關。高鹽廢水主要來源于沿海地區(qū)的水產品養(yǎng)殖廢水、土壤鹽漬化區(qū)域的工農業(yè)排水等。另外，在工業(yè)生產領域，如冶金、煤化工、印染、采礦等領域均有大量高鹽廢水排放，其中含有的污染物相比于農業(yè)、水產養(yǎng)殖業(yè)等領域的高鹽廢水更加復雜，特別是受蒸騰作用的影響，高鹽廢水的大量排放，會加劇土壤的鹽漬化問題。

2 高鹽廢水膜處理關鍵技術

2.1 膜分離技術

2.1.1 反滲透技術

反滲透技術主要是針對濃縮液的處理，在壓力差的作用下促進廢水的逆向滲透，即從膜的低壓側向高壓側擴散的方式，經反滲透處理能得到滲濾液、濃縮液等產物。該技術的應用具有較高的脫鹽率，常用于鹽度相對較低的高鹽廢水處理。

2.1.2 超濾技術

該技術主要是通過膜表面的微孔實現對高鹽廢水中對應物質的選擇性分離。在特定壓力的作用下，廢水經過膜表面，其中的大分子物質被膜截留，而小分子物質會直接透過膜，這樣一來就可以將廢水中的大小分子物質進行分離。該技術適用于常溫環(huán)境，處理裝置的結構比較簡單，特別是在食品脫鹽領域有著廣泛的應用。

2.1.3 納濾技術

納濾膜屬于納濾技術的核心組件，其具有很強的除污效果。該技術有較高的過濾精度，在處理高鹽廢水時有較高的穩(wěn)定性，且納濾膜具有易于維護的特點，在食品工程、制藥工程等領域有著廣泛的應用。高鹽廢水的膜處理工藝中，采用納濾技術能夠去除多數易結垢的正離子，其膜自身帶有正電荷的特性，對COD的污堵具有較強的抵抗性，一般用于RO反滲透的預處理階段，以減少易積垢離子對RO膜造成的污染[1]。

2.2 膜濃縮技術

2.2.1 電滲析技術

采用電滲析技術對廢水進行處理，主要是在陰陽離子交換膜的相互作用以及電場力的作用下，使廢水中的陰離子與陽離子產生定向移動，并按照離子濃度的增加與減少形成濃室與淡室，從而通過這種方式將高鹽廢水中的鹽分進行分離與濃縮。

2.2.2 離子交換膜技術

該技術主要是采用一種高分子膜實現對高鹽廢水的處理，這種高分子膜含有離子集團，其對高鹽廢水中的陰離子與陽離子具有選擇透過性，并按照使用功能與結構的不同，可以分為多種類型，一般在電滲析技術中主要將離子交換膜當成滲透膜。

3 基于膜處理工藝的高鹽廢水資源化利用

3.1 高鹽廢水的預處理

在對高鹽廢水進行預處理時，工作人員需要做好對廢水水質的分析，并結合高鹽廢水水質情況制定合適的預處理方案，而且需要結合高鹽廢水的水質分析結果，對不同水質情況的廢水采取不同的預處理手段。如高鹽廢水中有較高的COD成分，可以在膜處理中設置高級氧化過程，以有效降低廢水中COD的濃度[2]。如果高鹽廢水的硬度較高，可以綜合采取有機膜、離子交換、化學軟化系統(tǒng)，有效降低二價及以上的離子濃度。

在預處理環(huán)節(jié)，硅、硬度、懸浮物等都屬于需要重點處理的對象，可以采取超濾、微濾等膜處理工藝，相較于傳統(tǒng)的砂濾與多介質處理工藝，微濾及超濾等多種工藝手段的綜合使用具有低能耗、硬度及硅去除性強等優(yōu)勢。為了保障高鹽廢水的預處理效果，可以在增強織物上制膜，從而實現膜分離與膜強度功能的統(tǒng)一，提高膜的耐用性，保障膜分離的效果。為了提高膜的使用周期，需要有效應對膜絲脫皮問題，如通過滲透涂覆工藝手段，使功能層和編織管共同形成一種鉚釘式的結構，在膜層與支撐層相互滲透的基礎上為結構的穩(wěn)定性提供保障。

3.2 中水回用

為了進一步減少工業(yè)生產中的高鹽廢水排放量，可以綜合采用多種膜處理工藝，最大限度地提高膜處理效果。如采用高效反滲透HERO技術，該技術主要是離子交換技術、藥劑軟化預處理等技術手段的綜合利用，可有效降低廢水硬度，并在脫氣塔的作用下去除其中的CO2，上述操作完成以后需要用堿調節(jié)進水的pH值，一般控制在10以上，這種方式能夠有效防止膜結垢、堵塞等問題，較高的pH值還能減少堿洗的次數，相比于常規(guī)的反滲透技術，該種技術可以將最高含氧量濃縮至50 000 mg/L左右[3]。

3.3 濃縮分鹽

膜濃縮環(huán)節(jié)，可以根據進水的不同情況，綜合運用多種膜處理技術手段，如果進水的TDS低于10 000 pm，可以使用抗污染苦咸水膜進行預濃縮處理，二次濃縮則使用海水反滲透膜進行處理，在濃縮達到一定要求時，綜合采用多種膜處理技術將其濃縮至蒸發(fā)進水的狀態(tài)，在存在分鹽要求的情況下，還可以采用納濾技術進行綜合設計[4]。

考慮到在工業(yè)生產中采用反滲透技術對高鹽廢水進行處理，高鹽出水中仍然含有較高的鹽度和COD，可能會影響中水的回用率，不利于實現高鹽廢水的資源化利用，同時也無法直接將中水排放。所以工作人員可以根據實際情況，綜合采用多種濃縮技術與膜處理技術處理高鹽廢水。對高鹽廢水進行濃縮與分鹽屬于膜處理工藝的核心，濃縮分鹽的方式可以進一步保障出鹽純度，并且還能減少在膜處理過程中投入設備設施的成本。經高壓反滲透處理的進水中含鹽量大約在10%～12%左右，驅動壓力為160 bar，碟片式構型具有較強的抗污染性，常用于處理COD含量較高的高鹽廢水。從高鹽廢水的水質分析結果看，大致可以將其中的混合鹽分為有效鹽組分、可部分降解物質、不可去除鹽組分及可去除鹽組分四類。混合鹽分離屬于對高鹽廢水進行資源化利用的核心手段，最關鍵的就是要注重提高分鹽提純的效率以及可再生廢水的回收率，并要重視對可再生廢水中含有的雜鹽量進行控制[5]。只有控制鹽的純度及雜鹽量，才能使再生鹽達到回收利用的標準，對于有效鹽的組分，需要盡可能將廢水中的硫酸根離子以及氯離子分離出來，做好對硫酸鈉、氯化鈉等物質的回收；對于雜鹽的處理，需要采取適當的方法盡可能地去除和降解其中含有的雜質，從而分離出其中的有效鹽。在工業(yè)生產中，如果要實現近零排放的標準，還需要運用更多低能耗的膜處理工藝，并結合高鹽廢水的實際情況選擇最合適的膜材料，同時還要綜合考慮膜材料的成本、處理效果及能耗水平。

3.4 結晶出鹽

工業(yè)生產中的高鹽廢水在經過濃縮分鹽工藝處理后，會進入結晶出鹽的階段，其中主要涉及蒸發(fā)與結晶兩道工序。蒸發(fā)階段主要是通過蒸發(fā)器對鹽溶液進行處理，使鹽溶液達到飽和出鹽的狀態(tài)，并在產生蒸汽經冷凝后可重新進入蒸發(fā)器，形成一個閉環(huán)系統(tǒng)，在減少能耗的同時，實現對資源的最大化利用。

在當前的高鹽廢水處理中，結晶出鹽階段使用的蒸發(fā)器有多種類型，其中MVR蒸發(fā)器屬于一種最新研發(fā)的具有節(jié)能、環(huán)保等特性的蒸發(fā)裝置。如常規(guī)單級蒸發(fā)器大概需要1 t蒸汽才能夠蒸發(fā)1 t高鹽水，在同樣的條件下三級蒸發(fā)器所需蒸汽僅為0.3 t左右，節(jié)能效果十分顯著[6]。MVR蒸發(fā)器雖然是一種單級蒸發(fā)器，但其具備的蒸汽再壓縮功能可以使系統(tǒng)在單位能量需求方面比常規(guī)的單級蒸發(fā)器高出10～20倍左右。MVR蒸發(fā)器主要是將電能作為驅動能源，而處于運行狀態(tài)的設備只需要補充少量的蒸汽即可，基本可以在較長時間內保持穩(wěn)定的運行狀態(tài)。蒸發(fā)器的運行成本、能耗較低，并且具有較強的自控性。

在結晶出鹽階段，高鹽的濃縮液在經過蒸發(fā)器蒸發(fā)后進入結晶階段，由結晶器實現結晶處理，最終得到鹽產品。按照工藝類型的不同結晶器主要分為冷卻結晶與蒸發(fā)結晶兩種。在工業(yè)生產領域，幾乎所有高鹽廢水的近零排放項目中，都是以蒸發(fā)結晶裝置為主，最終得到的結晶產物屬于一種混合鹽，其成分包括氯化鈉、硫酸鈉。冷卻結晶主要是將進入此道工序的高鹽溶液經加熱冷卻等一系列去鹽操作后得到鹽產品。一般情況下，高鹽溶液的溶解度會隨著溫度的上升而上升，在這一階段單位溶液中溶質含量很高，隨后通過冷卻降溫能降低溶質的溶解度，達到一種水少溶質多的狀態(tài)，從而可以在蒸發(fā)冷卻結束后，把溶液中無法飽和的溶質析出，得到晶體鹽[7]。蒸發(fā)結晶則適用于氯化鈉結晶出鹽。由于硫酸鈉的溶解度會隨著溫度的上升而下降，因此加入到溶液中后，受到有機物及雜質含量偏高的影響，可能會出現所得到的硫酸鈉結晶純度較低的問題。所以為了得到純度能達到回收利用標準的硫酸鈉產品，還需要采取冷卻結晶的方式去除溶液中的雜質，再采取蒸發(fā)結晶的方式獲得高純度的硫酸鈉。

4 結語

綜上所述，針對工業(yè)生產領域高鹽廢水的資源化利用，膜處理工藝具有重要價值。膜處理工藝包括多種關鍵技術，不同的膜技術在預處理、防結垢、脫鹽率等方面具有不同優(yōu)的勢，因而工作人員在實際處理高鹽廢水過程中，需要根據廢水的具體情況及雜質含量選擇最合適的膜處理技術。一般需要多類膜處理技術的聯合使用，并且還需要考慮采用其他類型的水處理工藝，盡量使處理效果達到最佳，從而最大限度地提升水和鹽的利用率。