煤化工高盐废水零排放的具体技术和实践案例有哪些？

煤化工高盐废水零排放（ZLD）的核心是通过分盐技术和蒸发结晶实现水资源循环利用与盐分资源化，以下结合Zui新技术突破与典型实践案例展开说明：

核心技术体系与创新突破

1. 分盐技术：精准分离是资源化前提

纳滤分盐（NF）

利用选择性膜材料（如金正环保平板纳滤膜 CDNF）截留二价盐（SO₄²⁻），允许一价盐（Cl⁻）通过，实现 NaCl 与 Na₂SO₄的高效分离。例如，国能包头煤化工项目采用 “纳滤分盐 + 冷冻析硝” 工艺，产出的 NaCl 纯度达 98.7%、Na₂SO₄纯度达 99.1%，远超工业标准。

技术优势：分盐率＞95%，减少蒸发结晶能耗 30% 以上，避免混合盐危废产生。

电渗析（ED/EDR）

通过离子交换膜在电场作用下分离阴阳离子，适合高盐废水（TDS＞30000mg/L）的预浓缩。神华和丰煤电项目采用 “电渗析 - MVR 耦合结晶” 工艺，吨水能耗降至 18kW・h，NaCl 纯度≥99.2%。

应用场景：处理 RO 浓水或高硬度废水，可与纳滤协同实现 “一价盐与二价盐精准分离”。

2. 蒸发结晶：零排放的手段

机械蒸汽再压缩（MVR）

利用压缩机回收蒸汽潜热，能耗仅为传统多效蒸发（MEE）的 1/3。华昱能源项目采用 “膜浓缩 + MVR 蒸发结晶”，年回收废水 105 万立方米，产工业盐 1.38 万吨，节水效益显著。

技术升级：光伏驱动 MVR 系统在内蒙古试点，吨水能耗降至 25kW・h，实现 “绿电 + 蒸发” 零碳模式。

冷冻结晶分盐

适用于硫酸钠含量高的废水，通过低温结晶析出芒硝（Na₂SO₄・10H₂O）。神华包头煤化工项目采用 “冷冻析硝 + 蒸发制盐”，硫酸钠纯度达 99.1%，避免高温蒸发的高能耗与结垢问题。

3. 膜技术创新：抗污染与高选择性

抗污染纳米复合膜

两性离子改性 PVDF 超滤膜（接触角≤30°）通量衰减率＜3%/24h，寿命延长至 5 年以上。碧水源在内蒙古宝丰项目中应用浸没式超滤系统，日处理 11 万吨废水，保障后续 RO 稳定运行。

智能响应型膜

刺激响应性水凝胶膜可根据水质自动调节孔径，动态适应 COD 波动（±50%），减少化学清洗频率。金正环保的 CDRO 集装箱设备在陕西煤化工园应急处理中，72 小时内实现废水达标回用。

典型实践案例与技术组合

1. 华昱能源高盐废水零排放项目（山西晋城）

处理规模：120m³/h

技术路线：

调节池→混凝沉淀→Fenton氧化→超滤→纳滤分盐→一级RO→二级RO→MVR蒸发结晶

核心成效：

年回用废水 105 万立方米，节约新鲜水成本 300 万元；

产工业盐 1.38 万吨（纯度＞98%），杂盐仅 0.152 万吨，资源化率达 90%；

COD 减排 63.4%，氨氮减排 49.2%，彻底关停蒸发塘。

2. 国能包头煤化工分盐结晶项目（内蒙古）

处理规模：400 万吨 / 年

预处理→膜浓缩→纳滤分盐→冷冻析硝→蒸发制盐

年回收产品水 330 万吨，替代新鲜水用量；

NaCl 纯度 98.7%、Na₂SO₄纯度 99.1%，达工业一级标准，年销售收益超 600 万元；

累计减排高盐废水 489.6 万吨，减少危废填埋 5509 吨。

3. 神华和丰煤电矿井水回用项目（新疆）

处理规模：50 万吨 / 年

软化→双介质过滤→超滤→一级反渗透

矿井水回用率 ，替代水库地表水，保护区域水资源；

抗污染选择性分离膜技术实现高硬度（Ca²+＞500mg/L）废水稳定处理，吨水成本降低 20%。

4. 金正环保陕西煤化工园应急处理项目

处理规模：2000m³/d（一期）

磁分离软化→纤维过滤→DTRO/CDRO膜处理

集装箱式设备 72 小时快速部署，处理现存 120 万立方米浓盐水；

分盐后 NaCl 纯度 99.8%，直接作为氯碱原料，年回收价值超 200 万元。

5. 中圣科技中石化废水零排放项目（江苏）

处理规模：50m³/h

预处理→电渗析分盐→MVR蒸发结晶

吨水能耗降至 28kW・h，较传统工艺降低 40%；

产盐纯度＞99%，获中石化 “十条龙” 优质工程奖，推动 MVR 技术行业普及。

技术选择与资源化策略

水质适配原则

高硬度废水：优先采用电化学软化（如钛基电极）或离子交换树脂，避免膜结垢。

高 COD 废水：集成氧化（如 Fenton、SCWO）预处理，破坏有机物后再脱盐。

复杂盐分：纳滤分盐 + 冷冻结晶组合，实现硫酸盐与氯化物精准分离。

资源化路径

工业盐回用：分盐后 NaCl（纯度＞98%）可用于氯碱行业，Na₂SO₄（纯度＞99%）用于造纸或建材。

特种盐提取：含钾、硼废水通过离子筛吸附 - 电渗析耦合工艺，提取电池级碳酸钾（纯度≥99.9%）。

经济效益优化

第三方治理模式：专业公司投资建设并运营，以 “处理水量 + 盐产品分成” 收费。例如，金正环保在鄂尔多斯杂盐资源化项目，投资回收期缩短至 2.5 年。

水权与碳交易：中水回用节省的水指标可交易，MVR 系统减排的 CO₂可申请碳配额，吨水额外收益 5-10 元。

挑战与未来趋势

技术瓶颈

高温高压设备腐蚀：开发镍基合金（如 Inconel 625）和陶瓷基复合材料，耐受 600℃高温与 30MPa 压力。

复杂水质适应性：构建动态调节模型，根据硬度、硅含量自动切换工艺路径（如硬度＞300mg/L 时启动电化学软化）。

行业趋势

智能化升级：数字孪生系统实时监控结垢风险，AI 算法优化药剂投加与膜清洗周期，降低能耗 15%-20%。

低碳化转型：光伏驱动 MVR、微生物燃料电池（MFC）发电等技术，推动 “零碳治水”。

政策驱动：生态环境部明确要求蒸发结晶盐需达工业级纯度，分盐技术成为新建项目标配。

总结

煤化工高盐废水零排放的核心在于分盐技术的精准性与蒸发结晶的高效性。通过 “预处理 - 膜分离 - 蒸发结晶” 的技术链整合，结合资源化策略与商业模式创新，可实现废水 “零排放” 与经济效益双赢。例如，国能包头项目通过分盐结晶年创效益超 600 万元，华昱能源项目通过中水回用年节水成本 300 万元。未来，随着抗污染膜材料、智能控制系统与绿电驱动技术的普及，煤化工行业有望从 “污染治理” 转向 “资源工厂”，为全球高盐废水治理提供中国方案。