零排放的概念最初是在70年代的美国因为工业废水影响河道水质而被强制实行的。此后如澳大利亚的第一个工业废水零排放项目也是因为政策规定而强制执行的。由此可见，政策对于零排放的导向作用非常突出。近几年环保法规的不断加码对高盐废水的处理处置提出了更高的要求，这一情况在我国煤化工和火电行业体现得尤为突出。

高盐废水零排放及资源化处理工艺要求在技术经济可行的条件下，最大程度地实现各类物质的分离和回收利用，如产水回用、盐结晶或制酸碱。盐分单一的以浓缩回收为主，盐分复杂的以分盐资源化为主。目前普遍采用预处理→浓缩→蒸发结晶系统工艺对高盐废水进行处理，实现零排放或近零排放，产生盐固体进行处置或回收。

▲典型零排放工艺示意图

决定ZLD成本的关键因素是蒸发结晶系统的废水处理量，若能在废水进入蒸发结晶前进行高倍浓缩，高盐废水的零排放成本将大大降低。浓缩工艺种类众多，根据处理对象及适用范围的不同，主要将高盐废水浓缩工艺分为热浓缩和膜浓缩技术。早期ZLD系统盐水浓缩主要采用热浓缩技术，机械式蒸汽压缩技术（MVC）及目前应用较多的机械式蒸汽再压缩技术（MVR）。其他热法脱盐技术如多级闪蒸（MSF）、多效蒸发（MED）等，多用于海水淡化，没有在ZLD过程中应用的案例。

MVC技术的应用已经有几十年的历史，不断发展热回收装置，但能耗高且需要高品质电能仍是该技术推广应用最大的限制。通常来说，每处理1吨进水，则消耗20-25 kWh的电能，这已经成为其他ZLD浓缩技术的基准，是其他技术节能降耗的方向。除了能耗高，MVC的投资成本也很高，需要采用高品质昂贵的材料，如钛和不锈钢，来防止沸腾盐水腐蚀。

▲MVR原理示意图

为了降低MVC的能耗，实际工程中常将RO与MVC工艺耦合，利用RO进行预浓缩，能够大大降低能耗，两者协同作用以实现高盐废水零排放。RO的加入可节省58−75%的能源及48−67%的运行成本。然而，将RO应用于零排放，有两个比较大的限制，膜结垢/膜污染和浓缩能力较低。

新型膜浓缩技术包括膜蒸馏技术、正渗透技术、电渗析技术等，作为RO浓水进一步浓缩工艺，出水则进入结晶过程。各种膜浓缩技术的优势、限制及能耗分析如下表所示。

膜蒸馏是通过蒸汽压差（温差）驱动水蒸气通过疏水微孔膜，再冷凝成纯水的过程。膜蒸馏技术理论上有100%截留率；操作温度低、可利用废热；操作压力低；设备投资少等，几乎不存在膜污染问题，使用寿命长。

正渗透利用浓盐水渗透压，使污水侧中的水分子透过正渗透膜进入盐侧，达到水和污染物分离的效果，再将盐水通过反渗透脱盐，实现水资源回收。正渗透的2个核心技术问题：一个是正渗透膜材质及结构的选择；另一个是汲取驱动溶液的选择。耶鲁大学开发的NH3/CO2作为热汲取液，可在60oC中温条件下能够再生，与MVC相比，大大降低了能耗。

2019年4月30日，环境领域顶级杂志Environ. Sci. Technol. Lett. 上发表了一篇名为“Membrane-less and Non-Evaporative Desalination of Hypersaline Brines by Temperature Swing Solvent Extraction”的文章，瞬间引发业界的普遍关注。该文章介绍了纽约哥伦比亚大学研究者们设计的一种新型溶剂萃取型脱盐方法，能够高效和低成本地从盐水中提取淡水，并将其称为“变温溶剂萃取” 或TSSE（Temperature Swing Solvent Extraction）。这种方法使用具有温度依赖性水溶性的溶剂。将该溶剂加入盐水中，使其漂浮在更稠密的含盐液体上方。在室温下，来自盐水的水被吸入溶剂中。在此阶段之后，抽出溶剂并在70°C下加热。溶剂的“温度变化”性质随后将其从水中分离，然后将所得的脱盐水沉降到底部，并收集。相比较热法和膜法，该方法节能、投资成本低，能够淡化盐含量超过海水盐度七倍的高盐工业废水。但是目前仍处于实验室研究阶段，如何扩大规模，实现稳定运行，成为该技术进一步发展的关键，让我们拭目以待。

该系统解决方案是一个可以回收利用污水和能源的闭环系统，节能且运维成本低。蒸发器技术是实现企业废水零排放的首要选择之一，可通过蒸发器重新利用多达 98% 的可循环使用蒸馏物。蒸馏物质量高，因此可将其直接输送回至生产循环中或直接排出。蒸发器使用简单，具有高灵活性和安全性，且专门用于24/7运行。

• 适用于难降解工业废水，性能稳定

• 热量的重复使用可实现极低的能源消耗

• 蒸馏和浓缩输出无需另行使用泵

• 先进的控制装置和触摸屏确保高度和直观的操作舒适性

• 内置根据需求控制的清洁系统

• 具有更强的防腐蚀保护

• 针对污染和泡沫较为严重的废水

其创新型技术巧妙结合反渗透和正渗透的原理，实现高效低成本盐浓缩。其技术在盐浓缩及零排放领域有广阔应用前景。一般RO之所以难以浓缩到更高倍数的盐溶液，主要是因为反渗透外加压力到了渗透压的极限，已无法进一步浓缩。利用渗透压原理，在反渗透膜出水端添加少量盐，降低膜两侧压力差，从而一方面可以进一步浓缩，另一方面可以降低外加压力，节能降耗。

• 可将溶液浓缩至接近饱和点（NaCl为26％）

• 提高工艺回收率至75％

• 节省能源，每立方米回收液耗电5-10度

• 无需热法浓缩器

• 降低盐水处理成本高达50％

Flex EDR是一种先进的倒极电渗析（EDR）系统，利用Saltworks新一代离子交换膜。需要较少的预处理，耐受油污和高有机物，选择性地去除离子，无需化学品添加。已在烟气脱硫废水去除氯根及水回用、煤化工高盐废水选择性分盐、锂分离和回收、油田强化驱油产水脱盐等工业领域有应用。

• 耐用设计

  基于具有高弹性和延展性的离子交换膜和膜堆，能够耐受油、有机物、氧化剂（漂白剂）、酸（pH 0）、碱（pH 12）和悬浮物（＜30 μm）。

• 选择性离子去除

  去除单价离子，无需苏打软化，改变结垢水化学性质，回收有价值的盐。

• 超高浓度，灵活运行

  浓缩浓水至180,000 mg/L，可与反渗透结合实现系统优化。

• 智能自清洗策略，维持高盐负荷和高水回收率

• 模块化程度高，易扩大规模，或者加入到现有工艺

采用中空纤维膜的真空膜蒸馏技术，水回收率可达97%，相比传统热法可降低80%能耗。适用于采矿废水、RO浓缩液、苦咸水等高盐废水处理。

含盐废水处理难度大，成本高，中空纤维真空膜蒸馏（HF-VMD）技术提供了独特的解决方案。该过程从极具挑战性的工业废水中回收再利用最大量高品质的纯净水。KMX系统比传统的蒸发器/结晶器系统具有更高的回收率、盐水饱和度、和容量因子，并显著降低能源需求。系统维护要求低，占地面积小，可模块化，可扩展并可适用于各种工业废水。

• 无需结晶，一步工序将浓盐水转化为湿盐饼

• 回收率比RO高40-60%，最高可达97%

• 维护费用低，膜表面无传热界面或结垢

• 能耗低，相比蒸发器或结晶工艺能耗降低80%

• 成本低，盐分回收利用，约1-3年收回成本