近幾年來(lái)，循環(huán)經(jīng)濟(jì)（Circular Economy）這個(gè)概念越來(lái)越火，它的核心理念是要將各種資源物盡其用，沒(méi)有所謂的垃圾。這本來(lái)就是大自然的運(yùn)轉(zhuǎn)法則。為了在工業(yè)廢水界實(shí)踐循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，“歐盟地平線2020”計(jì)劃于2017年專門(mén)成立了一個(gè)為期4年的子項(xiàng)目ZERO BRINE。
　加工行業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量含鹽水，例如化工每年就生產(chǎn)1150萬(wàn)噸鹽水，然后我們又要花費(fèi)很高的成本去處理它們。其實(shí)工業(yè)鹽水含有各種鹽、礦物質(zhì)、金屬，有機(jī)物等多種化學(xué)物質(zhì)。ZERO BRINE的目標(biāo)就是要想辦法回收這些含鹽廢水中的各種資源，一改過(guò)去消耗資源的處理方法，給產(chǎn)生廢水的污水廠或者周邊行業(yè)創(chuàng)造新的創(chuàng)收點(diǎn)和價(jià)值供應(yīng)鏈，形成一個(gè)資源利用的閉環(huán)。
　　
　　原來(lái)在歐洲，很多關(guān)鍵原材料也是100%依靠進(jìn)口，例如鎂元素 (歐洲94%的鎂來(lái)自中國(guó))。ZERO BRINE給了歐洲一個(gè)從污水回收這些原材料的希望。這是一石二鳥(niǎo)的愿景：和環(huán)境和諧相處的同時(shí)，提高歐洲工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
　　在歐盟100％進(jìn)口依賴關(guān)鍵原材料（例如鎂）的時(shí)代，零鹵技術(shù)為從廢水中收獲第二代材料提供了許多好處。ZERO BRINE解決方案在與環(huán)境和諧相處的同時(shí)，還增強(qiáng)了歐洲工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
　　ZERO BRINE這個(gè)項(xiàng)目一共吸引了10個(gè)國(guó)家22個(gè)合作伙伴，荷蘭TU Delft大學(xué)是項(xiàng)目的牽頭和協(xié)調(diào)單位。

　歐洲四國(guó)的中試項(xiàng)目
　　中試示范是這個(gè)項(xiàng)目的重點(diǎn)，這些項(xiàng)目分布在荷蘭、西班牙、土耳其和波蘭四個(gè)國(guó)家。
　　
　　荷蘭
　　從2019年1月開(kāi)始，荷蘭的水務(wù)公司EVIDES在鹿特丹的Botlek開(kāi)啟的名為去礦質(zhì)水廠的大型示范工程，重點(diǎn)考察離子交換和膜技術(shù)的工業(yè)廢水處理技術(shù)，具體包括了溶氣氣浮 (DAF)、反滲透、混合床離子交換。

　圖. 荷蘭示范項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng) | 圖源：zerobrine官網(wǎng)
　　荷蘭有兩個(gè)場(chǎng)地，場(chǎng)地一用納濾-蒸發(fā)法來(lái)處理離子交換產(chǎn)生的廢再生液，回收里邊的鈣、鎂(目標(biāo)回收率>90%)、鹽和水，場(chǎng)地二則是處理反滲透的濃縮液，將考察陰離子交換–納濾–蒸發(fā)–共晶凍結(jié)結(jié)晶（EFC）的可行性，目標(biāo)回收物包括硫酸鹽(目標(biāo)回收率>70%)、碳酸氫鈉、富含氯化鈉的再生溶液和水。
　　
　　圖. 鹿特丹Botlek污水廠的工藝流程圖 | 圖源：zerobrine官網(wǎng)
　　波蘭煤電廠
　　波蘭的礦堆每年都會(huì)將約400萬(wàn)噸的鹽傾倒入河，包括為60%的波蘭人提供淡水的Vistula河。當(dāng)局計(jì)算顯示，這些含鹽廢水每年給工業(yè)和農(nóng)業(yè)造成約1-2.5億美元的損失。反滲透-蒸氣壓縮系統(tǒng)是波蘭目前主流的脫鹽手段。
　　ZERO BRINE項(xiàng)目和Silesian理工大學(xué)合作，選擇在波蘭Laziska Górne的一個(gè)煤礦廠作為考察對(duì)象，希望能開(kāi)發(fā)以納濾+反滲透+電滲析組合的新工藝，目標(biāo)能耗僅為現(xiàn)行工藝的50%，目標(biāo)回收物包括了去礦質(zhì)水、氫氧化鎂、含鈣溶液，剩下的濃縮液可以用于鹽結(jié)晶。

　圖. 波蘭Boleslaw Smialy煤礦廠全景 | 圖源：ZEROBRINE官網(wǎng)
　　這個(gè)項(xiàng)目從2019年7月開(kāi)始運(yùn)行，規(guī)模為400L/小時(shí)，處理廢水的鹽度約23g/L。結(jié)果顯示，納濾能有效分離氯化鈉和氫氧化鎂。單位能耗為12kWh/m3，鹽回收率為83%。


　圖. 波蘭示范項(xiàng)目的工藝流程圖 | 圖源：ZEROBRINE官網(wǎng)
　　西班牙制硅廠
　　西班牙IQE集團(tuán)是一家專門(mén)生產(chǎn)無(wú)機(jī)原材料的公司，成立于1958年，總部位于西班牙的薩拉戈薩。非晶硅是他們的重要產(chǎn)品之一。非晶硅的合成非常耗水，1噸硅的生產(chǎn)需要40噸的水，同時(shí)需要用到硫酸和砂，因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生約35噸廢水，硫酸鈉的濃度高達(dá)20g/L。據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐洲每年生產(chǎn)62萬(wàn)噸硅，繼而有2170萬(wàn)廢水需要處理。IQE希望通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目將污水回收率提高到80%，減少淡水消耗。
　　在西班牙這個(gè)項(xiàng)目里，ZERO BRINE工藝分為三部分，首先硅廢水先通過(guò)懸浮固體濾池和超濾膜進(jìn)行預(yù)處理，然后通過(guò)反滲透膜進(jìn)行濃縮，得到清水和硫酸鈉的濃縮液，濃縮液進(jìn)入第三部分的蒸發(fā)結(jié)晶，得到純凈水和無(wú)水硫酸鹽。

圖片這套工藝預(yù)計(jì)能為IQE每年回收20000噸的硫酸鈉和100萬(wàn)噸的回用水。這種通過(guò)反滲透預(yù)濃縮技術(shù)的成本估計(jì)是直接蒸發(fā)的30%。他們的成本分析顯示，改良后的工藝能為工廠每年節(jié)省46萬(wàn)歐元的污水處理費(fèi)用，而且還能從會(huì)回收硫酸鈉得到180萬(wàn)歐的收入。
　土耳其紡織廠
　　紡織業(yè)是土耳其的支柱產(chǎn)業(yè)之一，占了全國(guó)GDP的10%，為75萬(wàn)人提供就業(yè)。但紡織業(yè)也產(chǎn)生了大量的廢水，無(wú)論從環(huán)境還是經(jīng)濟(jì)角度考慮，實(shí)施零排放的技術(shù)方案對(duì)土耳其都是有利的。
　　生物或物理化學(xué)的污水處理在紡織業(yè)也很常見(jiàn)，使用三級(jí)處理的廠還會(huì)用到納濾和反滲透。如果要實(shí)現(xiàn)零排放，需要對(duì)反滲透的濃水也進(jìn)行處理。他們選了土耳其伊斯坦布爾西北邊的Luleburgaz的Zorlu紡織廠進(jìn)行中試，通過(guò)臭氧氧化和納濾去除雜質(zhì)（例如色度、硬度、有機(jī)質(zhì)和硫酸鹽），然后用反滲透去除剩下的10-20%的鹽，回收凈水，最后用離子交換來(lái)回收鹽。另外會(huì)有活性炭吸附和紫外氧化單元去除多余的臭氧。
　　
　　圖. 土耳其中試的工藝流程圖 | 圖源：ZEROBRINE官網(wǎng)
　　這個(gè)系統(tǒng)能每小時(shí)能處理300L的RO濃縮液，氯化鈉的回收率約70-80%，反滲透的清水回收率在50-60%之間。

　圖. 土耳其中試地點(diǎn) | 圖源：zerobrine官網(wǎng)
　　關(guān)注含鹽廢水的研究中心
　　除了示范工程，ZERO BRINE項(xiàng)目也積極推動(dòng)含鹽廢水的基礎(chǔ)研究。項(xiàng)目在荷蘭、意大利、西班牙、波蘭和希臘的大學(xué)和研究院設(shè)有實(shí)驗(yàn)室的研究課題，對(duì)共晶冷凍結(jié)晶、納濾、離子交換、反滲透和鹽回收等工藝技術(shù)的細(xì)節(jié)進(jìn)行考察。
　　
　　圖. 荷蘭TU Delft實(shí)驗(yàn)室的研究設(shè)備 | 圖源：ZEROBRINE官網(wǎng)
　　線上交流平臺(tái)
　　此外，他們還建立了一個(gè)在線知識(shí)平臺(tái)，將所有含鹽廢水相關(guān)的信息都匯集到一個(gè)網(wǎng)站里，幫助相關(guān)參與者得到咨詢和交流的機(jī)會(huì)。注冊(cè)用戶可以在里邊了解到加工行業(yè)目前會(huì)產(chǎn)生含鹽廢水的來(lái)源、各種礦物的用途和屬性、ZERO BRINE案例更詳細(xì)的介紹，以及各種代號(hào)的解釋。感興趣的讀者不妨親自注冊(cè)一試。

　　總的來(lái)說(shuō)，ZERO BRINE是歐洲在生產(chǎn)制造業(yè)推行循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的一個(gè)重大實(shí)踐。因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目預(yù)計(jì)在今年才結(jié)束，各地項(xiàng)目還在進(jìn)行時(shí)。等項(xiàng)目正式結(jié)束并有更多數(shù)據(jù)的時(shí)候，我們?cè)贋樽x者帶來(lái)后續(xù)報(bào)道。