高盐废水是工业水污染治理中的“硬骨头”,其来源、特性、危害、治理难点与解决方案,以及可复制推广的工程案例,可概括为以下五大板块:
一、行业来源与水质特点
高盐废水并非单一行业“特产”,而是遍布于煤化工、石油化工、制药、农药、染料、印染、制革、冶金、海产品加工、海水淡化、罐头食品等流程。共性在于:盐的质量分数≥3.5%,TDS 动辄 3×10⁴~1×10⁵ mg/L;离子以 Na⁺、Ca²⁺、Cl⁻、SO₄²⁻ 为主,同时夹带高 COD、苯系物、重金属甚至放射性物质;腐蚀性强、生物抑制性高、色度深、异味重
二、环境危害
生态毒性:高渗透压使鱼类、浮游生物脱水死亡,破坏水体食物链;
土壤盐渍化:灌溉后 Na⁺置换土壤胶体中的 Ca²⁺、Mg²⁺,导致板结、肥力下降;
资源浪费:废水中 NaCl、Na₂SO₄、NaNO₃ 等本是化工原料,直排等于“把盐矿倒入河里”;
设备损害:高氯离子对不锈钢点蚀速率可提高 1~2 个数量级,增加泄漏风险
三、治理难点
生物法“望盐兴叹”:盐度>2% 时,普通活性污泥比呼吸速率下降 70% 以上,硝化菌几乎停摆;
膜法“堵得快”:反渗透需要 6~8 MPa 操作压力,高压泵电耗 6~10 kWh·m⁻³,且有机-无机协同污染造成膜寿命<6 个月;
热法“烧不起”:传统四效蒸发吨水蒸汽耗量 0.35 t,煤价 900 元/t 时,仅蒸汽成本就达 315 元/t 水;
结晶盐“卖不掉”:混盐含重金属、有机物,被危废名录“点名”,出路受限,堆存费用 1500~3000 元/t
四、针对性技术路线
分盐-资源化思路:先通过纳滤把 Na₂SO₄ 与 NaCl 分离,再分别蒸发结晶,得到工业级无水硫酸钠和氯碱用盐,变危废为产品;
高效节能蒸发:MVR(机械蒸汽再压缩)把二次蒸汽压缩升温 8~10 ℃后回用,比多效蒸发节汽 40%,比单效节汽 70%,电耗折合标煤 <30 kg·t⁻¹ 水;
低温冷冻结晶:利用共晶原理在 −5~−10 ℃ 同步析出冰与盐,电耗 <15 kWh·m⁻³,适用于高硫酸钠体系,可避开蒸发器结垢;
双极膜电渗析(BMED):把 NaCl “拆”成 2 mol·L⁻¹ 的 HCl 与 NaOH,就地回用于调节 pH 或再生树脂,实现“盐-酸-碱”闭路;
耐盐生物强化:采用嗜盐菌-固定化载体-MBR 组合,可在 5%~8% 盐度下保持 0.08 kgNH₃-N·(kgVSS·d)⁻¹ 的硝化速率,先降解 COD 再进蒸发,降低蒸发负荷 30% 以上
五、经典工程案例
案例1:山东某煤化工园区 120 m³·h⁻¹ 高盐废水零排放
背景:水煤浆气化黑水经混凝沉淀后,TDS 45 000 mg·L⁻¹,COD 3 200 mg·L⁻¹,Na⁺-Cl⁻-SO₄²⁻ 型,原水温度 55 ℃。
工艺路线:软化沉淀→陶瓷超滤→高压反渗透(HPRO)→纳滤分盐→MVR 蒸发结晶 Na₂SO₄→双效蒸发结晶 NaCl→杂盐干化。
关键设备亮点:
陶瓷膜取代有机超滤,通量 580 L·(m²·h)⁻¹,耐氯腐蚀,寿命>10 年;
进口 16 MPa 海水膜在 60 bar 下运行,回收率 55%,膜寿命 18 个月;
MVR 采用三级离心压缩机,蒸发量 18 t·h⁻¹,COP 值 3.8,吨水综合电耗 28 kWh;
分盐后 Na₂SO₄ 纯度 97.5%,达到 GB/T 6009-2014Ⅱ类标准,外卖价 420 元/t;NaCl 纯度 99.1%,供园区氯碱装置自用。
运行效果:2019 年投运至今,系统可用率>95%,年回收硫酸钠 1.9 万 t、回用水 96 万 t,节约新鲜水取水费 768 万元,杂盐减量 92%,由危废转为一般固废,综合运行成本 18.6 元·t⁻¹ 水,三年收回全部投资
案例2:江苏某原料药厂 800 m³·d⁻¹ 高盐高有机废水
背景:头孢合成废水,TDS 6.2%,COD 18 000 mg·L⁻¹,含乙酸丁酯、DMF、微量钯。
工艺路线:Fe-C 微电解→Fenton 氧化→耐盐 MBR→RO 浓缩→BMED 制酸碱→低压蒸发制盐。
关键设备亮点:
Fe-C 床铁碳比 3:1,曝气强度 6 m³·(m²·h)⁻¹,COD 去除 35%,B/C 由 0.12 提至 0.35;
MBR 内置改性 PVDF 帘式膜,盐度耐受 8%,MLSS 维持 15 g·L⁻¹,COD 稳定<300 mg·L⁻¹;
BMED 膜堆 200 对,电流密度 800 A·m⁻²,产酸浓度 2 mol·L⁻¹ HCl、产碱浓度 2 mol·L⁻¹ NaOH,年回用酸、碱各 1 800 t,节省采购费 260 万元;
蒸发器采用负压 65 ℃低温蒸发,冷凝水 COD<30 mg·L⁻¹,回用于循环冷却水补水。
运行效果:2021 年投产,废水全部回用,实现“零排放”;头孢类产品单位水耗由 28 t·t⁻¹ 降至 3.5 t·t⁻¹,年节约水费 110 万元;BMED 产酸碱替代外购,年降本 260 万元;因取消排污口,企业获评“绿色工厂”,产品出口欧盟享受关税减免 2%,年增利 600 万元
案例3:内蒙古某能源公司 1 500 m³·d⁻¹ 高硫酸钠废水
背景:天然气净化脱硫剂再生废水,TDS 12%,Na₂SO₄ 占比 75%,冬季最低 −20 ℃。
工艺路线:预冷→冷冻结晶(−8 ℃)→冰晶融水回用→离心分离 Na₂SO₄·10H₂O→热熔蒸发无水 Na₂SO₄。
关键设备亮点:
冷冻器采用刮壁式结晶釜,夹套乙二醇制冷,传热系数 350 W·(m²·K)⁻¹,冰晶平均粒径 0.4 mm,夹带率<1%;
三相分离器利用水-盐-冰密度差连续排料,能耗 12 kWh·m⁻³,比同规模 MVR 节电 55%;
无水硫酸钠产品白度 88,达到 GB/T 6009-2014Ⅰ类标准,外卖价 520 元/t。
运行效果:2022 年建成,年回收无水硫酸钠 2.3 万 t,产值 1 200 万元;冰晶融水 42 万 t·a⁻¹ 全部回用于脱硫溶液配制,实现生产用水“零外采”;因省去蒸发器,投资比 MVR 方案低 30%,在北方高寒地区形成“天然冷能+盐资源化”示范
综上,高盐废水治理已从“被动达标”走向“分盐+资源化+冷-热-膜耦合”的主动利用阶段。企业根据自身盐型、热价、电价、产品销路,选择“膜分盐+节能蒸发”或“冷冻+热熔”或“BMED 制酸碱”等组合,不仅能把环保账算平,还能把“废水盐”变成“摇钱树”,真正实现环境效益与经济效益双赢。
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