膜分离与深度处理

零排放(ZLD)分盐结晶路线比选:全盐量分档、盐分组成决策树与结晶盐出路

2026年10月27日阅读 3赞 0

如实说明 ZLD 目前无专门国家工程规范,可用依据只有地方标准征求意见稿与团体标准。以山西省《工业园区废水集中处理及再生利用工程技术指南》征求意见稿 7.5~7.9 条为主线,给出按全盐量分三档的浓缩路径(不大于 50 000、50 000~100 000、不小于 100 000 mg/L)与按盐分组成分三支的分盐决策树(单一盐超 80% 宜冷冻结晶、一方占优宜热法分盐、两者相当易出混盐宜纳滤分盐),并用 T/ACEF 127-2024 的浓缩梯级(1%~4% 浓缩至 5%~8%、5%~8% 浓缩至 12%~20%)、旁路烟道蒸发边界(每 100 MW 不宜超过 1 t/h、抽气不大于 BMCR 烟气量 3%、烟温不小于 280 ℃、出口高于酸露点 10 ℃以上)与材质要求(双相不锈钢 2205、2507 及以上)作对照。

一、先把标准效力说清楚:ZLD 目前没有专门的国家工程规范

废水零排放(ZLD)在国内尚无对应的国家环境保护标准或工程建设国家标准。可依据的一手文件只有两类:地方标准征求意见稿与团体标准,效力等级都不高,引用时必须如实标注。本文的两条主线是:

  • 山西省地方标准《工业园区废水集中处理及再生利用工程技术指南》(征求意见稿,2025-05 公开征求意见)——第 7.5~7.9 条给出了目前最完整的浓缩-结晶-分盐工艺选择逻辑;
  • 团体标准T/ACEF 127-2024《火力发电厂高盐废水零排放工程应用技术指南》(2024-01-11 发布、2024-02-01 实施)——适用范围仅限于火力发电厂,但给出了具体的浓缩梯级与结晶固化参数。

两者都不是强制条文。跨行业套用 T/ACEF 127-2024 时,必须先论证水质与水量边界的可比性。

二、三段式骨架:预处理、浓缩减量、结晶固化

山西指南 7.1 条把再生利用工程划为预处理、膜浓缩和结晶固化三段。7.5 条明确了膜浓缩前的预处理任务:采取介质过滤、微滤、超滤等技术降低浊度;采取混凝沉淀、化学沉淀、离子交换等技术降低硬度;采取化学沉淀、离子交换等技术去除氟离子、硅离子。这一步的目标不是净化,而是把膜系统的结垢与污堵风险压到可控区间。

T/ACEF 127-2024 对"高盐废水"的定义是:火电厂排水系统中经重复使用后产生的不能被其他系统经济利用的废水、含盐量接近或超过 1% 的废水;对"废水零排放"的定义是:火电厂排水系统达到无废水外排,水中的盐类和污染物以固体形式排出处置或再利用。

三、浓缩减量:按全盐量分档选工艺

山西指南 7.6 条是全篇最有价值的一档表,它按全盐量把浓缩路径分成三段:

  • 废水全盐量 不大于 50 000 mg/L 时,宜选择膜分离法进一步浓缩,产水回用;
  • 浓缩至全盐量 50 000~100 000 mg/L 时,宜根据水质情况及回用要求,选择膜浓缩加结晶固化处理,或直接结晶固化处理;
  • 浓缩至全盐量 不小于 100 000 mg/L 时,宜选择蒸发结晶固化或冷冻结晶分盐处理。

T/ACEF 127-2024 的 5.2.4 条给出了火电厂工况下的经验梯级,可作为对照组:含盐量 1%~4% 时,可选择超滤/微滤加海水反渗透膜法工艺,把含盐量浓缩到 5%~8%;含盐量 5%~8% 时,可选择电渗析、高压反渗透等膜处理工艺,以及多效蒸发、机械蒸汽再压缩(MVR)和低温烟气浓缩等工艺,把含盐量进一步浓缩到 12%~20%。

两条对得上:膜法大致接管到 5%~8%(约 50 000~80 000 mg/L),再往上必须交给热法或电渗析。这是 ZLD 能耗曲线的第一个拐点。

四、分盐路线怎么选:山西指南 7.7 条的三分支决策

分盐是 ZLD 从"能运行"到"能交账"的关键一步,也是投资与运行成本差异最大的一步。7.7 条按浓水盐分比例给出三条分支:

  1. 浓水中硫酸钠或氯化钠等占总盐比例超过 80% 时,宜采用冷冻结晶技术提纯回收盐分;
  2. 浓水中硫酸钠或氯化钠一方浓度较高,且蒸发过程中该盐分别有较高析出率时,宜采用热法硫酸钠或氯化钠分盐技术;
  3. 浓水中硫酸钠和氯化钠含量相当,且蒸发结晶过程中易析出混盐时,宜采用纳滤膜分盐技术。

注意这三条的判据是盐分组成,不是总盐量。也就是说,进入分盐单元之前必须先做完整的离子组成分析(至少 Na⁺、Cl⁻、SO₄²⁻ 三项加总量校核),否则无法判分支。这是工程上最常跳过、也最容易付出代价的一步。

T/ACEF 127-2024 的 5.3.3 条给出了火电厂口径下的收口要求:分盐处理宜采用纳滤分盐;结晶盐应至少达二级工业盐标准;不应产生新增固体废弃物。"不应产生新增固体废弃物"这一句,实际上把杂盐定性问题前置到了工艺选择阶段——如果分盐路线选错,产出的杂盐按 GB 5085.7 鉴别后可能落入危险废物,整条线路的经济性会崩掉。山西指南 8.2 条同样要求:按 GB 5085.7 等规定对废水处理产生的污泥和杂盐进行属性鉴别,属于危险废物的,按国家相关标准规范要求进行综合利用或安全处置。

五、结晶固化:工艺选项与材质要求

山西指南 7.8 条:结晶盐固化可选用流化床干燥、喷雾干燥、耙式干燥等技术。

T/ACEF 127-2024 的 5.3.1 条列出的结晶固化工艺更宽:可选择旁路烟道蒸发工艺、双流体雾化蒸发干燥工艺、旋转雾化蒸发干燥工艺、蒸发结晶工艺等。其中旁路烟道蒸发的量化边界在 5.3.2 条:

  • 每 100 MW 容量设计蒸发废水不宜超过 1 t/h;
  • 抽取高温烟气总量不宜大于锅炉 BMCR 工况烟气量的 3%;
  • 抽取烟气温度不应小于 280 ℃;
  • 旁路烟道出口烟气温度应高于酸露点 10 ℃以上。

5.4.1 条提醒:采用烟气蒸发干燥工艺时,应评估对机组煤耗的影响。这是一条常被低估的隐性成本项。

材质方面,6.3 条规定:对金属材料表面可能接触腐蚀性介质的区域,应根据高盐废水处理工艺采用衬里或非金属材料,金属材料可选择双相不锈钢 2205、2507 及以上。6.4 条进一步要求,当以金属材料作为承压部件、衬非金属材料作为防腐部件时,应分析非金属材料与金属材料之间的粘结强度。

结晶盐的产品质量按 GB/T 5462-2015《工业盐》(2015-10-09 发布、2016-05-01 实施,代替 GB/T 5462-2003,全国盐业标准化技术委员会归口)判定。该标准规定了工业盐的术语和定义、产品分类、技术要求、试验方法、组批与抽样、检验规则和包装、标识、运输、贮存。

六、二次污染:别只盯住水

山西指南 8.3 条要求:蒸发结晶系统产生的含尘废气宜采用旋风除尘、湿式除尘等控制措施;废水敞开液面宜按照 GB 37822 及行业相关排放要求控制挥发性有机物。8.1 条要求对进水格栅井、调节池、初沉池、厌氧或缺氧池、污泥浓缩池等构筑物封闭加罩或加盖收集臭气,处理后达到 GB 14554 的排放要求。

7.9 条给出了 ZLD 的适用前提:水环境容量不足、水资源匮乏区域宜采取废水零排放技术实现废水循环利用和污染物减排。反过来说,不具备这两个前提的区域上 ZLD,需要在环评阶段专门论证必要性。

七、清单与"应由试验确定"的部分

  1. 先做全盐量与离子组成分析,按 7.6 条定浓缩段,按 7.7 条定分盐段;
  2. 膜浓缩前必须完成 7.5 条的降浊、降硬、除氟除硅预处理;
  3. 结晶盐出路先谈妥:按 GB/T 5462-2015 定级,按 GB 5085.7 做杂盐鉴别;
  4. 材质按双相不锈钢 2205/2507 及以上选型,衬里系统验算粘结强度;
  5. 含尘废气与臭气同步设计,不要留到验收阶段补。

明确无规范值、应由试验确定的参数包括:膜浓缩的最佳回收率与浓水全盐量上限(7.6 条只给了分档区间,未给单工艺取值)、纳滤分盐的截留率与操作压力、冷冻结晶的冷冻温度与母液回流比、热法分盐的蒸发终点浓度、结晶盐干燥的能耗。这些参数须由小试或中试结合水质确定,本文不提供推荐数值。

本文工艺选择逻辑取自山西省地方标准《工业园区废水集中处理及再生利用工程技术指南》(征求意见稿,2025-05)第 7.5~7.9 条与第 8 章;浓缩梯级与旁路烟道参数取自 T/ACEF 127-2024(2024-02-01 实施,仅适用于火力发电厂);产品盐判定依据 GB/T 5462-2015。两份文件均非强制性国家规范,工程设计应以环评批复与现行强制标准为准。

关键词:零排放ZLD分盐结晶纳滤分盐冷冻结晶热法分盐蒸发结晶杂盐鉴别全盐量MVR

参考资料

  1. 山西省地方标准《工业园区废水集中处理及再生利用工程技术指南》(征求意见稿,2025-05 公开征求意见,含第7.5~7.9条与第8章)
  2. 《工业园区废水集中处理及再生利用工程技术指南》编制说明(山西省生态环境厅,2025-05,含7.6/7.7条条文依据说明)
  3. T/ACEF 127-2024《火力发电厂高盐废水零排放工程应用技术指南》(中华环保联合会,2024-01-11 发布、2024-02-01 实施)
  4. GB/T 5462-2015《工业盐》标准全文(2015-10-09 发布、2016-05-01 实施,代替 GB/T 5462-2003)