ZERO BRINE --- 循環(huán)經(jīng)濟(jì)時代的工業(yè)水處理
在歐盟100％進(jìn)口依賴關(guān)鍵原材料（例如鎂）的時代，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，還增強(qiáng)了歐洲工業(yè)的競爭力。
ZERO BRINE這個項目一共吸引了10個國家22個合作伙伴，荷蘭TU Delft大學(xué)是項目的牽頭和協(xié)調(diào)單位。
中試示范是這個項目的重點(diǎn)，這些項目分布在荷蘭、西班牙、土耳其和波蘭四個國家。
從2019年1月開始，荷蘭的水務(wù)公司EVIDES在鹿特丹的Botlek開啟的名為去礦質(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. 荷蘭示范項目現(xiàn)場 | 圖源：zerobrine官網(wǎng)
荷蘭有兩個場地，場地一用納濾-蒸發(fā)法來處理離子交換產(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將約400萬噸的鹽傾倒入河，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項目和Silesian理工大學(xué)合作，選擇在波蘭Laziska Górne的一個煤礦廠作為考察對象，希望能開發(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。
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圖. 波蘭Boleslaw Smialy煤礦廠全景 | 圖源：ZEROBRINE官網(wǎng)
這個項目從2019年7月開始運(yùn)行，規(guī)模為400L/小時，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)是一家專門生產(chǎn)無機(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，同時需要用到硫酸和砂，因?yàn)闀a(chǎn)生約35噸廢水，硫酸鈉的濃度高達(dá)20g/L。據(jù)統(tǒng)計，歐洲每年生產(chǎn)62萬噸硅，繼而有2170萬廢水需要處理。IQE希望通過這個項目將污水回收率提高到80%，減少淡水消耗。
在西班牙這個項目里，ZERO BRINE工藝分為三部分，首先硅廢水先通過懸浮固體濾池和超濾膜進(jìn)行預(yù)處理，然后通過反滲透膜進(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，得到純凈水和無水硫酸鹽。
視頻. 西班牙項目的視頻介紹
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GDP的10%，為75萬人提供就業(yè)。但紡織業(yè)也產(chǎn)生了大量的廢水，無論從環(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，使用三級處理的廠還會用到納濾和反滲透。如果要實(shí)現(xiàn)零排放，需要對反滲透的濃水也進(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，最后用離子交換來回收鹽。另外會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)
這個系統(tǒng)能每小時能處理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項目也積極推動含鹽廢水的基礎(chǔ)研究。項目在荷蘭、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)
線上交流平臺此外，他們還建立了一個在線知識平臺，將所有含鹽廢水相關(guān)的信息都匯集到一個網(wǎng)站里，幫助相關(guān)參與者得到咨詢和交流的機(jī)會。注冊用戶可以在里邊了解到加工行業(yè)目前會產(chǎn)生含鹽廢水的來源、各種礦物的用途和屬性、ZERO BRINE案例更詳細(xì)的介紹，以及各種代號的解釋。感興趣的讀者不妨親自注冊一試。
