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工業(yè)廢水零排放的終極密碼:廢鹽變資源,酸堿再生能否破局?

文章來源:水處理設(shè)計(jì)研習(xí)班

工業(yè)廢水零排放(ZLD)是近年來環(huán)保領(lǐng)域的“硬核”課題,但看似完美的技術(shù)路線背后,卻藏著一個令人頭疼的難題——蒸發(fā)結(jié)晶產(chǎn)生的廢鹽如何處理?

無論是傳統(tǒng)工藝產(chǎn)出的雜鹽,還是分鹽結(jié)晶得到的硫酸鈉、氯化鈉,都因產(chǎn)量低、純度不足而面臨“賣不掉、存不下、處理難”的困境。這些鹽分像一把雙刃劍:不處理會污染環(huán)境,強(qiáng)行填埋又違背零排放初衷。

而如今,一場關(guān)于“廢鹽資源化”的技術(shù)革命正在悄然興起:能否將廢水中的鹽分轉(zhuǎn)化為工業(yè)級酸、堿,真正實(shí)現(xiàn)閉環(huán)循環(huán)?

一、現(xiàn)狀與困境:雜鹽處置的“死循環(huán)”

當(dāng)前工業(yè)廢水零排放項(xiàng)目的末端工藝中,約80%仍采用蒸發(fā)結(jié)晶產(chǎn)出混合雜鹽,但這類雜鹽因成分復(fù)雜、雜質(zhì)含量高(如有機(jī)物、重金屬),被劃為危廢后填埋成本高達(dá)3000-4000元/噸。即便分鹽結(jié)晶技術(shù)(如納濾分鹽、熱法分鹽)可分離出硫酸鈉、氯化鈉等單質(zhì)鹽,但實(shí)際應(yīng)用中仍面臨兩大瓶頸:

  1. 品質(zhì)與銷路矛盾:分鹽結(jié)晶產(chǎn)出的硫酸鈉、氯化鈉純度普遍低于工業(yè)鹽標(biāo)準(zhǔn)(如硫酸鈉純度<92%、氯化鈉純度<95%),且白度不足,難以滿足建材、化工等主流行業(yè)需求;
  2. 規(guī)模經(jīng)濟(jì)缺失:單套零排放系統(tǒng)日均產(chǎn)鹽量多在1-5噸區(qū)間,難以形成穩(wěn)定供應(yīng)鏈,導(dǎo)致下游客戶采購意愿低。

二、零排放的困局:廢鹽成了“燙手山芋”

傳統(tǒng)ZLD工藝通過蒸發(fā)結(jié)晶將廢水濃縮為雜鹽,但雜鹽成分復(fù)雜、含有重金屬和有機(jī)物,被歸類為危險廢棄物。企業(yè)需支付高昂的危廢處理費(fèi),甚至面臨環(huán)保處罰。

分鹽結(jié)晶技術(shù)(如產(chǎn)出硫酸鈉、氯化鈉)雖提高了鹽分純度,但現(xiàn)實(shí)卻很骨感:

  • 產(chǎn)量低:單廠廢水量有限,難以形成規(guī)模化生產(chǎn);
  • 品質(zhì)差:結(jié)晶鹽中雜質(zhì)殘留多,難以達(dá)到工業(yè)品標(biāo)準(zhǔn);
  • 市場飽和:工業(yè)鹽市場長期低價競爭,低端產(chǎn)品毫無競爭力。
    最終,這些鹽分仍可能堆積在倉庫或流入填埋場,成為環(huán)保工程的“最后一公里”堵點(diǎn)。

三、破局方向:從“被動分鹽”到“主動資源化”

近年來,研究者提出跳過結(jié)晶環(huán)節(jié),直接在濃縮鹽水中提取高附加值產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)鹽分的原位資源化。以下是三種主流技術(shù)路徑:

1.酸堿聯(lián)產(chǎn):雙極膜電滲析技術(shù)
通過雙極膜將鹽溶液(如NaCl、Na?SO?)電解為鹽酸、氫氧化鈉或硫酸等基礎(chǔ)化學(xué)品:
  • 適用場景:鹽溶液濃度需濃縮至10%-15%,且雜質(zhì)離子(如Ca2?、Mg2?)總量需<1ppm;
  • 經(jīng)濟(jì)性:噸水能耗120-180kWh,投資成本300-500萬元/噸,但產(chǎn)出的酸堿可回用于水處理系統(tǒng)(如調(diào)節(jié)pH、反滲透清洗),實(shí)現(xiàn)閉環(huán)循環(huán);
  • 案例:某煤化工項(xiàng)目通過雙極膜年產(chǎn)鹽酸1.2萬噸、氫氧化鈉0.8萬噸,替代外購酸堿后年節(jié)約成本超千萬元。
2.次氯酸鈉制備:鹽溶液的即時轉(zhuǎn)化
針對低濃度氯化鈉溶液(3%-5%),直接電解生成次氯酸鈉(濃度0.5%-0.8%):
  • 優(yōu)勢:鹽耗比僅4.5kg鹽/kg次氯酸鈉,可滿足系統(tǒng)自身消毒需求(如膜清洗、殺菌),無需外購;
  • 局限:次氯酸鈉穩(wěn)定性差,需現(xiàn)制現(xiàn)用,難以商品化外銷。
3.碳銨聯(lián)產(chǎn):索爾維法的再生應(yīng)用
結(jié)合聯(lián)合制堿法原理,以氯化鈉、硫酸鈉為原料,與CO?、氨反應(yīng)生成碳酸鈉和硫酸銨:
  • 原料要求:需鄰近工業(yè)爐窯(提供CO?)及合成氨廠,CO?濃度需達(dá)15%-35%;
  • 經(jīng)濟(jì)價值:碳酸鈉市價約3500元/噸,硫酸銨約1000元/噸,較直接售鹽增值3-5倍;
  • 案例:內(nèi)蒙古某園區(qū)將高濃鹽水轉(zhuǎn)化為工業(yè)級碳酸鈉,年消納鹽分1.5萬噸,碳減排量達(dá)8000噸/年。

四、破局新思路:從“廢鹽”到“再生酸堿”

如果將鹽分分解為鹽酸(HCl)和氫氧化鈉(NaOH)等基礎(chǔ)化工原料,不僅能徹底消納廢鹽,還能反哺生產(chǎn)線,形成真正的資源閉環(huán)。

關(guān)鍵技術(shù)路徑包括:

  1. 電滲析分鹽+雙極膜電解
    • 先通過納濾、電滲析分離硫酸鈉和氯化鈉;
    • 再利用雙極膜電滲析技術(shù),將鹽溶液解離為酸和堿。
  2. 熱化學(xué)轉(zhuǎn)化
    • 通過高溫反應(yīng)將硫酸鈉轉(zhuǎn)化為硫酸和碳酸鈉,氯化鈉轉(zhuǎn)化為鹽酸和氫氧化鈉。

優(yōu)勢顯而易見:

  • 產(chǎn)物價值高:酸、堿是工業(yè)剛需品,市場需求量遠(yuǎn)超低端鹽;
  • 自給自足:再生酸、堿可回用于廢水預(yù)處理或生產(chǎn)線,降低采購成本;
  • 環(huán)保閉環(huán):徹底消除固廢,符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念。

五、技術(shù)挑戰(zhàn):理想豐滿,現(xiàn)實(shí)骨感?

盡管前景光明,但酸堿再生技術(shù)仍需突破多重瓶頸:

  1. 能耗與成本
    雙極膜電解需消耗大量電能,若電力來源不可再生,環(huán)保效益將大打折扣;
  2. 雜質(zhì)干擾
    廢水中殘留的有機(jī)物、重金屬可能污染膜組件,降低產(chǎn)物品級;
  3. 工藝耦合難度
    分鹽、電解、純化多環(huán)節(jié)協(xié)同運(yùn)行,系統(tǒng)穩(wěn)定性要求極高;
  4. 經(jīng)濟(jì)性門檻
    初期設(shè)備投資高,中小企業(yè)難以承擔(dān)。

六、未來展望:政策+技術(shù)雙輪驅(qū)動

盡管困難重重,但行業(yè)探索已初見曙光:

  • 政策加碼:中國《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》明確提出推動廢水廢鹽資源化,多地出臺危廢“點(diǎn)對點(diǎn)”定向利用政策;
  • 技術(shù)迭代:國產(chǎn)雙極膜成本下降,光伏+電解的低碳模式逐步推廣;
  • 跨界融合:化工、環(huán)保、新能源企業(yè)聯(lián)合開發(fā)集成化解決方案。

某化工園區(qū)試點(diǎn)案例
通過分鹽-電解工藝,園區(qū)每年將2000噸廢鹽轉(zhuǎn)化為1500噸鹽酸和800噸氫氧化鈉,回用于企業(yè)生產(chǎn),年節(jié)省成本超300萬元。

七、結(jié)語:零排放的終極目標(biāo)不是“零”,而是“循環(huán)”

廢水零排放的終點(diǎn)不應(yīng)是堆積如山的廢鹽,而是資源的高效重生。從雜鹽填埋到分鹽滯銷,再到酸堿再生,每一次技術(shù)躍遷都在叩問同一個問題:環(huán)保與效益能否真正兼得?

或許答案就藏在“循環(huán)”二字中——當(dāng)廢水中的每一克鹽都成為工業(yè)鏈的“血液”,零排放才真正實(shí)現(xiàn)了它的使命。