高盐废水在氯碱盐水深度精制的应用

氯碱工业生产过程中产生的高盐废水具有成分复杂、含盐量高的特点，主要含有Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl⁻、SO₄²⁻等离子，总含盐量通常超过1%（以NaCl质量分数计）。这类废水若直接排放，不仅造成资源浪费，更会对生态环境产生严重危害。随着环保要求的日益严格，高盐废水的资源化利用已成为氯碱行业可持续发展的关键课题。

在离子膜电解工艺中，盐水质量直接影响电解槽的运行效率和离子膜使用寿命。传统工艺要求精制盐水中钙镁总和小于20μg/L，其他金属杂质如Fe、Ni、Al等均需控制在ppb级别。高盐废水经过适当处理，其富含的NaCl可作为氯碱生产的优质原料，实现"以废治废"的循环经济模式。河南某企业实践表明，采用高盐废水制得的精制盐水可使电解槽电压稳定在3.0V以下，电流效率保持在96%以上。

深度精制关键技术

预处理与除杂工艺

高盐废水深度精制的首要环节是去除钙镁等二价金属离子。采用"化学沉淀-膜过滤"组合工艺可有效解决这一问题。

某钛白粉企业处理数据显示，该工艺可使钙离子从初始350-450mg/L降至5mg/L以下，镁离子从300-600mg/L降至2mg/L以下，去除率达98%。预处理后的废水经HVM膜过滤器处理，出水悬浮物(SS)可控制在1mg/L以内，为后续工序创造良好条件。

脱硝与浓缩技术

硫酸根是影响离子膜性能的关键因素，膜法脱硝技术通过选择性分离实现高效去除：

SRO膜系统：在1.5-2.5MPa操作压力下，对SO₄²⁻截留率>99%，而Cl⁻透过率>90%

分质回用：富硝水（SO₄²⁻>7g/L）返回芒硝池循环利用，贫硝水（SO₄²⁻<1g/L）进入蒸发系统

MVR机械蒸汽再压缩技术用于盐水浓缩，比传统多效蒸发节能40%以上。江苏某厂运行数据显示，该系统可将盐水从14%浓缩至25%，吨水能耗仅28kWh，较常规蒸发降低35%。浓缩后的晶浆经离心分离，所得副产盐纯度达99.2%，完全满足化盐工序要求。

工艺优化与创新

资源化集成工艺

"预处理-脱硝-蒸发结晶"三阶段集成系统展现出显著优势：

物料平衡优化：通过调节原盐与副产盐比例，控制粗盐水中Ca²⁺在50-100mg/L范围，利用其静电吸附作用促进杂质共沉淀

智能加药系统：基于ICP-OES在线监测数据，动态调节Na₂CO₃和NaOH投加量，使精制剂消耗降低15%

热能梯级利用：将蒸发冷凝水（80-90℃）用于化盐工序，实现能量回收

陕西某氯碱企业采用该集成工艺后，年处理高盐废水68万吨，减少原盐采购12万吨，综合经济效益达3500万元/年。更为重要的是，系统出水TOC稳定在5mg/L以下，TN低于4mg/L，完全达到离子膜电解的进水要求。

膜技术升级

陶瓷膜过滤替代传统碳素管过滤器是近年来的重要技术进步：

过滤精度：0.1μm孔径可完全截留胶体硅和有机大分子

运行稳定性：耐酸碱(pH1-14)、耐高温(≤120℃)，使用寿命达5年以上

自动化程度：集成压力传感和反冲系统，使过滤通量保持在20-25LMH

山东某项目实践表明，陶瓷膜系统使盐水精制工序的运行成本降低40%，非计划停机时间减少80%。配合螯合树脂塔使用，最终出水中Ca²⁺+Mg²⁺<10μg/L，Sr²⁺<100μg/L，Ba²⁺<100μg/L，优于行业标准。

应用挑战与发展趋势

现存技术瓶颈

尽管取得显著进展，高盐废水在氯碱盐水精制中的应用仍面临三大挑战：

硅铝干扰：SiO₂与Al³⁰形成的硅铝酸盐易在离子膜阴极侧沉积，导致槽电压升高0.1-0.3V

有机物累积：长期运行中TOC可能富集至8-10mg/L，影响电流效率1-2%

成本平衡：深度处理吨水成本约3.8-4.5元，需进一步优化能耗和药剂消耗

未来发展方向

智能化与低碳化将成为技术升级的主要方向：

数字孪生系统：通过建立盐水精制全流程的虚拟模型，实现参数预测和优化控制，预计可提升能效15%

光伏驱动膜系统：结合厂区分布式光伏发电，使脱硝工序的碳排放降低60%

杂质定向转化：开发新型催化材料，将有机物转化为CO₂和H₂O，同时回收金属氧化物

随着《氯碱行业清洁生产评价指体系》的修订，高盐废水资源化率指标将从目前的60%提升至2026年的85%。这将进一步推动技术创新和工程优化，使高盐废水真正成为氯碱工业的"第二矿藏"。