高盐废水分盐结晶工艺及其技术经济分析

经过预处理的原水首先通过纳滤处理实现一价盐和二价盐的分离，得到含氯化钠的纳滤产水和含硫酸钠与氯化钠混合盐的纳滤浓水。其中，纳滤浓水中硫酸钠的含量约为8.5%，通过换热器降温至接近0℃，进入低温结晶器析出芒硝产品，产量约为2560kg/h。固液分离后的上清液中，2.6m3/h 作为母液送入结晶器Ⅱ得到杂盐，其余上清液则回流至纳滤系统循环处理。

合适的纳滤膜对硫酸钠等多价盐的截留率大于98%，因此纳滤产水中氯化钠组分占比很高。加之原水中氯化钠含量较低，因而纳滤产水中氯化钠浓度相对较低，直接进蒸发器浓缩成本较高，因此先通过反渗透进行预浓缩，反渗透单元设计产水率为75%。6.5m3/h 的反渗透浓水通过蒸发器进一步浓缩后，进入结晶器Ⅰ，结晶和固液分离后获得氯化钠结晶盐产品，产量约为350kg/h，极少量母液也送入结晶器Ⅱ得到杂盐，杂盐的总产量约为320kg/h。该分盐结晶系统硫酸钠和氯化钠的综合回收率约为82.2%，较热法分盐工艺有大幅提升。

3 不同分盐结晶工艺技术经济分析

不同分盐结晶工艺由于在装备和操作条件上均有较大区别，其技术性能、投资和运行成本均存在很大差别。每个项目的原水水质、水量、结晶盐副产品的售价、混盐的处置成本等条件也通常相差甚远。

因此，对不同分盐结晶工艺路线进行技术经济比较是很多实际项目经常遇到的问题。下面以第2.1和2.2节给出的2条工艺路线为例，分别对其进行技术效果比较和经济性分析。

3.1 结晶工艺效果比较

分盐结晶技术旨在实现工业废水中无机盐组分的资源化，同时减少工业废水零排放处理过程中杂盐的产生与处置成本。以下从结晶盐产品品质和回收率2 个方面对热法和膜法分盐结晶工艺进行比较。

3.1.1 结晶盐产品品质

1) 对于初始结晶盐产品，热法分盐结晶工艺获得无水硫酸钠，即元明粉产品，膜法分盐结晶工艺得到十水硫酸钠，即芒硝产品。元明粉产品比芒硝产品的市场价值更高。膜法分盐结晶工艺还得到热法分盐结晶工艺没有实现回收的氯化钠产品。

2) 纯度方面，热法分盐结晶工艺在硫酸钠结晶过程中，由于母液中氯化钠和其他无机盐的浓度较高，难以完全避免其他无机盐与硫酸钠发生共结晶和夹带现象，因而其产品纯度受到影响，某煤化工分盐结晶现场得到的硫酸钠纯度为93%～96%。膜法分盐结晶工艺由于通过低温结晶得到硫酸钠产品，其他无机盐杂质的溶解度要远高于硫酸钠的溶解度，因而得到的芒硝产品的纯度很高，甚至可以达到99%以上。膜法分盐结晶工艺得到氯化钠由于纳滤产水中杂质极少，因此产品纯度很高，可以达到98%～99%。

3) 白度方面，有机物在热法分盐结晶工艺中被富集，且在高温环境下更容易与结晶盐结合，因此热法分盐结晶工艺获得的结晶盐产品可能存在白度低的问题。相较而言，膜法分盐结晶工艺通过低温结晶获得芒硝，白度要明显优于热法分盐结晶工艺。膜法分盐结晶工艺得到的氯化钠由于纳滤对有机物的截留，白度也通常较高。

3.1.2 结晶盐产品回收率

如第2.1节所述，热法分盐结晶工艺实现了硫酸钠组分的部分资源化，回收了63.5%的硫酸钠，结晶盐产品综合回收率44.4%。相较于完全得到杂盐的零排放工艺而言，杂盐产量已有大幅降低。但由于原水组成限制了硫酸钠回收率的进一步提高，同时也未能实现氯化钠的回收，因此综合回收率较低。第2.2节所述的膜法分盐结晶工艺将硫酸钠的回收率提高至89.6%，同时回收了83.3%的氯化钠，结晶盐的综合回收率达到82.2%。综合来看，膜法分盐结晶工艺在技术性能上较热法分盐结晶工艺具有较明显的优势。

3.2 经济性比较

1) 投资估算。针对第2 节描述的煤化工高盐废水案例，基于图6和图7所示的工艺设计，对2种分盐工艺的投资进行了估算，结果见表1。

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