化工废水处理中的零排放：定义、意义与挑战

化工废水处理中的零排放：定义、意义与挑战

在化工废水处理过程中，不少企业因工艺要求会产生高盐废水，在行业内外的期待、审视甚至要求下，高盐废水的最终处理已在不少企业的环评报告中被描述为“零排放”。

那么“零排放”到底是什么？“零排放”是不是意味着只要水循环利用，不对外排放就可以了呢？

“零排放”水处理工艺中最终固体结晶盐的处理该如何界定？2004年，原国家环保总局副局长宋瑞祥主编的专著《零排放——后工业社会的梦想与现实》出版，对零排放进行了权威解读。所谓零排放，字面意思就是工业产品生产过程中的零浪费，是指将污染物的排放量无限降低到零的活动。在处理污染物的过程中，如果不对最终固体结晶盐进行处理，无疑会产生新的固体污染物，而所谓的“零排放”在概念替换之后，就成了一个伪命题。

虽然不少企业的环评报告将废水处理描述为“零排放”过程，但在实际应用中发现，真正符合实现零排放条件的企业工况屈指可数。比如有些行业的含盐废水成分比较简单，经过膜浓缩、蒸发浓缩、蒸发结晶等工艺流程，最终得到的固体盐品质较好，甚至有不错的销量。最后蒸馏水全部回收再利用，将盐转化为产品，实现真正的“固液零排放”。

但对于大多数行业来说，由于废水含盐量复杂，单纯通过蒸发工艺很难实现“固废零排放”。如果不进行盐分分离，得到的固体盐类基本都要作为固体危废处理。而目前我国固体危废处理成本昂贵，费用甚至比以往的膜浓缩、蒸发浓缩、蒸发结晶等工艺费用的总和还要高。因此，在整个高盐废水处理工艺的设计中，如果能将最终的固体产物作为产品销售，而不是作为危废处理，将具有很大的应用价值。

这里又要用到另外一个概念，即“盐分离”。所谓盐分离，就是利用相图理论，根据各溶质在溶液中相应温度下溶解度的不同，将盐类分离，从而得到不同盐产品的过程。现有的盐分离工艺一般有热盐分离和冷盐分离。热盐分离工艺在“钾钠分离（氯化钾与氯化钠）”、“盐湖化工盐与硝酸盐分离（氯化钠与硫酸钠）”等领域应用最为广泛，冷盐分离在“氯碱化工电解氯化钠溶液脱硝”、“AC发泡剂生产工艺碳酸钠脱除”以及一些反应液净化等领域应用较为广泛。当然，有些生产工艺可以同时采用热盐分离和冷盐分离，如“盐与硝酸盐分离”。

那么如果对最终浓缩液进行“盐分离处理”，处理原则是什么呢？第一点当然是满足盐分离工艺的需要，这也是盐分离最基本的要求和目的；第二点是满足投资与收益的经济性需要；第三点要考虑最终盐的纯度与排出的杂质量的平衡。

首先，在化工废水中，由于生产企业当地原水水质的原因，废水预处理浓缩后的浓缩液中的主要盐类往往是硫酸钠和氯化钠，当然有时也会有硝酸钠等其它盐类。我们以硫酸钠和氯化钠为例，来讨论一下盐和硝酸盐的分离工艺。盐和硝酸盐的热分离是一种比较成熟的工艺，在盐湖化工中已经广泛应用多年，通过过程控制，可以得到工业级的硫酸钠和氯化钠。盐和硝酸盐的冷分离随着DTRO膜高压浓缩工艺和NF/RO组合工艺的推广，得到了越来越广泛的推广和应用。特别是NF/RO组合工艺，在比DTRO膜工艺大幅降低投资和运行费用的情况下，可以得到盐浓度高达16%的浓缩液，使得盐的冷分离在投资和运行费用方面比热分离更有优势，更有价值。 尤其是经过纳滤后的氯化钠溶液纯度在98.5%以上，而经过二价离子侧冷冻结晶后得到的芒硝母液中富集的杂质不会随芒硝一起析出，所以芒硝本身的纯度会很高，而芒硝经过熔融重结晶后，可以得到纯度更高的无水硫酸钠。当采用盐热分离时，杂质富集对蒸发的影响相对更大，这个我们在第三点会提到。

第二点就是要综合考虑投资和经济效益，如果水量小，或者水的含盐浓度很低，那么如果投入大量的资金进行盐分离处理，经济效益就会比较差。我们一般会把三年危废处理成本和盐分离投资成本做比较，如果前者较大，适合采用盐分离投资，如果后者较大，适合采用直接蒸发法进行混盐危废处理。

第三点是关于最终盐的纯度和排放的杂盐量的平衡问题。一般来说，在合理的工艺条件下，获得纯度较高的盐意味着需要排放更多的杂盐母液。如果不纯盐母液的处理成本和最终不纯盐固体的处理成本过高，就意味着单纯提高盐产品的纯度会付出更高的杂盐处理成本。因此，从经济角度看，盐分离工艺是否合理，并不是盐的纯度越高越好，而是要取相对合理的盐纯度，尽量减少排放母液的处理量，不至于导致最终总成本的增加。

当然，说到上面提到的第三点，有人可能会提出，最终排放的母液在杂质蒸发后，仍然会产生固体危废。这其实又回到了我们一开始说的“零排放”是否一定合理的问题。相对而言，“零排放”是一个理想化的概念，要真正实现零排放，需要相对理想的工况。而如果单纯不计成本地追求“零排放”，也未必合理。相对而言，实现最大限度的“污染物排放量减少”应该更为可行，减排应该成为当前高盐废水处理的主流工艺。

顺便说一句，目前高盐污水处理过程中存在一个非常严重的隐患，就是固体混盐的最终归宿。由于危废处理成本过高，一些企业将混盐堆放或填埋，久而久之势必对土壤、地下水和环境产生重大影响；一些企业将混盐交给一些不法人员处置，一些不法人员将混盐掺入其他工业品中盗用，甚至有的将废盐加工成食用盐，如当年发现的“农药废盐”进入餐桌就是典型案例。因此，国家在加强污水处理监管的同时，也要加强污水处理后最终固体盐的管理，引导利用盐分离技术将废水盐制成合格的工业产品，否则数以万计的污染企业排放的固体盐最终会造成严重的环境和社会问题。