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26
2026
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03
Water Research|高盐废水零液排放处理技术的新进展
作者：
综述题目
Recent development in high-salinity wastewater treatment technologies for
zero liquid discharge
高盐废水零液排放处理技术的**进展
· 期刊名称： Water Research
· 发表日期： 2026年
· DOI号： 待补充
摘要内容
高盐废水因其高渗透压和复杂的组成成分，已成为一个重大的环境挑战，对其进行安全、资源化处理刻不容缓。本综述立足于“预处理-核心处理-后处理”的全流程零液排放（ZLD）视角，系统性地梳理了主流及新兴的处理技术。在核心处理方面，反渗透（RO）技术最为成熟，其衍生工艺如高压反渗透（HPRO）和渗透辅助反渗透（OARO）将适用盐度范围提升至120 g/kg，并将单位能耗控制在3-22 kWh/m³。传统热浓缩技术可处理从高浓度盐水直至饱和结晶的全范围盐水，能耗为40-250 kWh/m³。新兴方法如加湿-除湿和太阳能蒸馏理论上可处理全盐度范围的废水，但仍面临效率低下的限制。综述还重点讨论了混合工艺（膜-热、热-热）、预处理（如化学软化和纳滤）在减少结垢方面的作用，以及新型干燥和智能控制技术在后处理中的潜力。总体而言，高盐废水管理应超越单一工艺优化，转向“材料-能源-过程”一体化的低碳策略。
综述背景和意义
随着煤化工、电力等行业的快速发展，高盐废水的处理已成为全球性挑战。这类废水不仅盐度高、成分复杂，且排放量巨大，未经处理直接排放会导致土壤盐渍化、水体矿化等长期生态问题。在此背景下，实现零液排放已从一种选择转变为生态保护和资源循环的必然要求。
尽管现有研究已从不同角度对高盐废水处理技术进行了综述，但仍存在三大局限：
1. 缺乏全链条视角： 多数研究聚焦于单一的核心处理单元，而忽视了预处理、核心处理与后处理之间的系统整合与协同优化。
2. 工程实践导向性弱： 许多综述对技术的讨论较为泛化，未能充分突出具有明确工业应用潜力的成熟或近成熟技术，对技术选型和实际应用的指导作用有限。
3. 材料创新关注不足： 高盐废水处理的进步与材料科学密切相关，但现有综述缺乏对高性能膜、耐腐蚀材料、抗污染涂层等关键材料发展及其对工艺性能提升贡献的系统评估。
因此，本文旨在填补上述空白，从“预处理-核心处理-后处理”的全流程链条视角出发，系统性地审视高盐废水处理的**进展，并结合材料领域的突破，为设计和构建可靠、经济可行的ZLD系统提供全面的路线图
综述内容
本综述将高盐废水处理分为“预处理-核心处理-后处理”三个环节，对各个环节的关键技术进行了深入剖析。
1. 核心处理技术
核心处理是ZLD系统的关键，主要分为膜分离技术和热浓缩技术。
(1) 基于反渗透（RO）的膜分离技术
RO是目前最成熟的技术，但在处理高盐废水时受限于渗透压。为突破瓶颈，研究者开发了多种先进构型：
· 高压反渗透（HPRO）： 通过提升操作压力（如150 bar）直接处理高浓度盐水（如117,000 mg/L）。
· 渗透辅助反渗透（OARO）和级联渗透介导反渗透（COMRO）： 通过调控渗透侧渗透压，显著降低所需操作压力和能耗。例如，COMRO在处理70,000 mg/L的废水时，可将最大操作压力从137 bar降至68.3 bar，节能约17%。
· 低盐截留反渗透（LSRRO）： 使用低选择性膜，降低有效渗透压差，在较低压力下实现高浓度盐水的浓缩。
膜材料创新是推动RO技术发展的核心。研究人员正致力于开发能承受*高压力、抗压实、抗污染、耐氯的高性能膜。例如，采用交联聚酰亚胺支撑层的全热固性薄膜复合膜，在200 bar和180,000 mg/L的极端条件下表现出**的稳定性。
能量回收对高盐RO系统的经济性至关重要。一方面，通过等压交换器等设备进行过程内循环，回收浓水的压力能；另一方面，随着操作压力升高，浓水的高压能量可被用于驱动下游单元，实现过程间传递，有望将系统总能耗降低15%-25%。
(2) 传统热浓缩技术
热法对水质波动的耐受性强，是ZLD框架的基石，尤其适用于处理膜技术难以直接处理的高盐度废水。
· 多效蒸馏（MED）： 通过多级蒸发器串联，逐级利用蒸汽潜热，能效高。集成工业废热可进一步降低其处理成本。例如，一种高真空MED系统在14效配置下，性能比（GOR）可达13.49，水回收率高达83%。
· 多级闪蒸（MSF）： 通过减压闪蒸产生蒸汽，并利用蒸汽冷凝预热进水，实现内部热回收。新型循环式MSF系统可实现高达96%的水回收率，将废水浓缩至70,000 mg/L。
· 机械蒸汽再压缩（MVR）： 利用电能驱动的压缩机回收二次蒸汽的潜热，无需外部热源。其能耗受盐度影响较小，处理260 g/kg的页岩气采出水时，单位能耗仅为23-42 kWh/m³。
· 蒸发-冷却分步结晶（ECFC）： 利用不同盐类溶解度对温度的依赖差异，通过高温蒸发和低温冷却的顺序操作，实现NaCl和Na₂SO₄等单一盐的高纯度分步回收，兼具节能潜力。
耐腐蚀材料是热法处理高盐废水的关键保障。传统不锈钢在高温、高氯环境下*易腐蚀。为此，研究者开发了双相不锈钢（如2507）、超级双相不锈钢乃至钛和镍基合金等高性能材料。同时，通过表面改性技术（如制备Al₂O₃-La₂O₃复合涂层）在廉价基材上构建物理屏障，也展现出成本效益和**的耐腐蚀性。
(3) 新兴核心处理技术
为克服传统技术的局限，一些新兴技术正受到广泛关注。
· 加湿-除湿（HDH）： 利用载气（如空气）从热盐水中带走水蒸气，再通过冷凝获得纯水。其操作温度低、压力为常压，对高盐度废水耐受性强。与热泵或结晶过程耦合，可显著提升能效并实现ZLD。
· 电渗析（ED）： 利用电场驱动离子通过选择性离子交换膜，不受渗透压限制，在高盐度体系下具有独特优势。其能耗与脱盐量成正比，在处理40,000-90,000 mg/L的废水时，能耗约为12.4 kWh/m³。通过膜表面改性和操作策略优化（如脉冲电场），可有效应对膜污染和结垢问题。
· 膜蒸馏（MD）： 利用疏水微孔膜两侧的蒸汽压差，使水蒸气透过膜孔而冷凝，盐分则被完全截留。MD对盐度容忍度高，可从35,000 mg/L处理至300,000 mg/L以上，且能利用低品位热源。通过表面改性和表面图案化等策略，可有效抑制膜润湿和结垢。将MD与结晶耦合，可同时回收高品质淡水和盐资源。
· 太阳能蒸馏（SD）： 利用太阳能直接驱动界面蒸发，是一种零碳路径。通过仿生设计、功能材料和结构优化（如三维锥体蒸发器），可实现空间限域结晶，有效解决高盐度下的盐分积累问题，并可从高盐卤水中选择性提取锂等有价值元素。
2. 混合工艺
单一技术难以在整个盐度范围内同时实现*优的能效和经济效益。因此，将不同技术进行系统整合，构建多级协同处理系统，成为实现**高盐废水处理的有效策略。主要技术路径包括：
· 膜-热混合工艺： 利用膜技术（如RO、ED）进行低能耗预浓缩，再通过热技术（如MVR、MSF、结晶器）进行深度浓缩和结晶固化。例如，RO-ED-MVR-结晶系统处理海水时，总水回收率超过87%，同时产出高纯度NaCl。
· 热-热混合工艺： 将不同热法单元**耦合，实现深度浓缩和ZLD。例如，MSF-HDH系统利用MSF的废热驱动HDH单元，提高了总水回收率并降低了产水成本。
3. 预处理与后处理
全流程的系统设计是实现ZLD的保障。
预处理旨在稳定进水水质，降低下游结垢和污染风险。主要包括：
· 化学软化： 通过投加药剂去除Ca²⁺、Mg²⁺等硬度离子，并可通过诱导结晶促进沉淀在主体溶液中形成，避免在膜或换热面结垢。
· 膜分离（UF/NF）： 超滤（UF）可去除悬浮固体和胶体，保障下游RO的稳定运行；纳滤（NF）则可利用其对不同价态离子的选择性，实现一、二价盐的分离，为后续分质结晶和资源回收奠定基础。
· 生物处理： 适用于中低盐度废水，通过逐步盐度驯化或富集嗜盐微生物，可有效降解有机物。
后处理聚焦于最终脱水、结晶和盐产品的稳定化，决定了系统的总能耗和产品盐品质。传统机械脱水结合热干燥能耗高，且易结垢。未来趋势是向过程针对性设计（如根据不同盐的晶型选择干燥方式）、协同优化（通过调控结晶过程改善脱水性能）和智能控制（如流化床干燥的智能调控）方向发展。
结论和展望
本综述从全流程视角，系统总结了高盐废水ZLD处理技术的**进展。尽管单一技术取得了长足进步，但向可持续ZLD的转型仍面临核心瓶颈：膜材料在极端渗透压下的降解、热单元腐蚀控制的能效权衡、以及各环节间的协同不足。
未来研究应聚焦于以下四个方向：
1. 下一代材料与界面力学： 优先开发兼具高压抗压实性和复杂污染抗性的超强膜材料。同时，深化对结垢动力学的理解，加速研发成本效益高的热应用抗腐蚀涂层和合金。
2. 协同工艺整合与能量梯级利用： 打破单一技术壁垒，战略性地将基于膜的预浓缩与热结晶进行耦合。利用工业废热和可再生能源是推动这些混合配置发展的关键。
3. 全过程智能控制与系统集成： 加强从预处理到后处理的端到端设计，通过精细化预处理降低下游结垢风险，并应用智能控制优化干燥和结晶过程，提高系统稳健性和运行稳定性。
4. 资源导向的高值回收： 将处理目标从简单的体积减量提升到有价值矿物的选择性提取和纯化，如电池级锂、高纯度NaCl和Na₂SO₄，实现从“处理”到“资源化”的转变。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/8pyOSIOzrfvlDTUZaR8-vw
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