迈向近零液体排放的海水浓盐水处理：技术经济分析与资源化路径探索

《Desalination》：Towards near-ZLD sea water brine treatment: A techno-economic study

本文系统评估了海水淡化浓盐水的近零液体排放（near-ZLD）处理技术，通过多标准评分框架筛选出电渗析（ED）、盐水浓缩器（BC）和盐水结晶器（BCr）等优势单元，并结合Aspen Plus模拟提出ED–BC–BCr及纳滤（NF）耦合的金属回收工艺，证实膜法预浓缩+热法结晶的组合可实现97.6–98.4%的水回收率，为循环经济下 brine 资源化提供技术经济双支撑。

　　

技术亮点

浓盐水处理技术库涵盖膜法、热法及混合工艺，下文简要综述为多标准评估奠定技术背景。

压力驱动膜工艺

传统反渗透（RO）及其高压变体（HPRO）成熟度高、模块化且能效优异，适用于中等盐度范围，但在超高盐度下受限于渗透压和结垢倾向。

评估方法学

本章第3.1节介绍文献研究方法，3.2节和3.3节分别阐述评估标准与评分方法学。

评估结果

系统综述与多标准评分显示，在纳入的40篇文献中，13篇为综述类，26篇聚焦海水淡化，13篇明确进行技术经济分析。高TRL（技术就绪水平）技术在本研究中更具优势，因研究目标为筛选当前最可行的近零液体排放（near-ZLD）方案。

浓盐水处理工艺方案评估

基于评分最高的海水进水方案“RO–BC–BCr”，本研究针对浓盐水进水（高渗透压、易结垢）提出两种新型混合工艺：其一，“ED–BC–BCr”用电渗析（ED）替代RO作为高效预浓缩步骤；其二，为回收高价值金属（如锂离子Li?），提出“NF–ED–BC–BCr”方案，通过纳滤（NF）预处理实现锂选择性分离。

工艺性能结果

三种工艺流程的淡水回收率（FR）总结如下表（模拟结果）。案例（ii）因盐水浓缩器（BC）蒸发负荷更大而获得最高FR；案例（i）通过ED预浓缩降低热负荷，FR接近且运行能耗预期更低；案例（iii）在保持高FR的同时实现锂回收，但增加了流程复杂性。定性成本分析表明，ED辅助方案因降低热功率而具有经济潜力，尤其当碳酸锂（Li?CO?）价值化后，NF–ED–BC–BCr方案财务指标显著提升。

结论

浓盐水价值化正从处置难题转向水、盐、金属回收的机遇。本研究表明，ED、BC和BCr在效率、能耗、TDS适用性、成本及成熟度方面为近零液体排放（near-ZLD）提供了最佳综合方案。膜辅助浓缩加热法结晶的组合是一条实现高水回收率和增值金属回收的实用路径。