聊聊：高盐废水分盐结晶工艺技术经济性
不同分盐结晶工艺由于在装备和操作条件上均有较大区别，其技术性能、投资和运行成本均存在很大差别。每个项目的原水水质、水量、结晶盐副产品的售价、混盐的处置成本等条件也通常相差甚远。因此，对不同分盐结晶工艺路线进行技术经济比较是很多实际项目经常遇到的问题。下面以第2.1和2.2节给出的2条工艺路线为例，分别对其进行技术效果比较和经济性分析。
结晶工艺效果比较
分盐结晶技术旨在实现工业废水中无机盐组分的资源化，同时减少工业废水零排放处理过程中杂盐的产生与处置成本。以下从结晶盐产品品质和回收率2 个方面对热法和膜法分盐结晶工艺进行比较。
1.1 结晶盐产品品质
1) 对于初始结晶盐产品，热法分盐结晶工艺获得无水硫酸钠，即元明粉产品，膜法分盐结晶工艺得到十水硫酸钠，即芒硝产品。元明粉产品比芒硝产品的市场价值更高。膜法分盐结晶工艺还得到热法分盐结晶工艺没有实现回收的氯化钠产品。
2) 纯度方面，热法分盐结晶工艺在硫酸钠结晶过程中，由于母液中氯化钠和其他无机盐的浓度较高，难以完全避免其他无机盐与硫酸钠发生共结晶和夹带现象，因而其产品纯度受到影响，某煤化工分盐结晶现场得到的硫酸钠纯度为93%～96%。膜法分盐结晶工艺由于通过低温结晶得到硫酸钠产品，其他无机盐杂质的溶解度要远高于硫酸钠的溶解度，因而得到的芒硝产品的纯度很高，甚至可以达到99%以上。膜法分盐结晶工艺得到氯化钠由于纳滤产水中杂质极少，因此产品纯度很高，可以达到98%～99%。
3) 白度方面，有机物在热法分盐结晶工艺中被富集，且在高温环境下更容易与结晶盐结合，因此热法分盐结晶工艺获得的结晶盐产品可能存在白度低的问题。相较而言，膜法分盐结晶工艺通过低温结晶获得芒硝，白度要明显优于热法分盐结晶工艺。膜法分盐结晶工艺得到的氯化钠由于纳滤对有机物的截留，白度也通常较高。
1.2 结晶盐产品回收率
如第2.1节所述，热法分盐结晶工艺实现了硫酸钠组分的部分资源化，回收了63.5%的硫酸钠，结晶盐产品综合回收率44.4%。相较于完全得到杂盐的零排放工艺而言，杂盐产量已有大幅降低。但由于原水组成限制了硫酸钠回收率的进一步提高，同时也未能实现氯化钠的回收，因此综合回收率较低。第2.2节所述的膜法分盐结晶工艺将硫酸钠的回收率提高至89.6%，同时回收了83.3%的氯化钠，结晶盐的综合回收率达到82.2%。综合来看，膜法分盐结晶工艺在技术性能上较热法分盐结晶工艺具有较明显的优势。
经济性比较
1) 投资估算。针对聊聊：高盐废水分盐结晶工艺及煤化工行业案例一文 第2 节描述的煤化工高盐废水案例，基于所示的工艺设计，对2种分盐工艺的投资进行了估算，结果见表。
从表1可以看出，膜法分盐结晶工艺较热法分盐结晶工艺的投资增加了约30%。这主要是因为膜法分盐结晶工艺比热法分盐结晶工艺多出了纳滤单元和氯化钠结晶单元，系统更为复杂。但膜法分盐结晶工艺经过纳滤将原水中的硫酸钠截留分离后，纳滤产水浓度较低，采用成本较低的反渗透膜过程实现了浓缩，降低了氯化钠结晶单元的蒸发量。另外由于膜法分盐结晶工艺的硫酸钠结晶器是一个低温结晶器，没有水的相变发生，传热负荷更小，材质要求更低，因此要较热法分盐结晶工艺硫酸钠结晶器投资低得多。
2) 运行成本估算。一个实际的高盐废水分盐结晶零排放系统的运行成本需要考虑各组成单元的运行成本、杂盐固废的处置成本以及结晶盐产品的收益。由于结晶盐产品的实际收益难以确定，且通常比例较小，笔者暂且忽略。基于此，对图6和图7s所示的2种分盐结晶工艺的运行成本进行了估算，结果见表。
从表可以看出，如果不考虑固废处置成本，热法分盐结晶工艺的吨水运行成本为9.7元，膜法分盐结晶工艺的吨水运行成本为19.4元，这主要是因为硫酸钠低温结晶过程消耗了额外的制冷能耗。考虑杂盐固废的处置成本为1000元/t 时，热法和膜法分盐结晶工艺的吨水综合运行成本分别为43.0元和30.1元。膜法分盐结晶工艺由于具有更高的结晶盐产品回收率，大幅减少了固废处置成本，使得总运行成本较热法分盐结晶工艺降低了30%。
综合考虑投资和运行成本，如果用膜法分盐结晶工艺取代热法分盐结晶工艺，投资增加600万元，每年按8000h运行时间计算，节省的运行费用约为310万元，静态投资回收期约为1.9年，此时膜法分盐结晶工艺有一定技术经济优势。如果杂盐固废的处置成本达到3000元/t，那么采用膜法分盐结晶工艺取代热法分盐结晶工艺每年节省的运行费用约为1400万元，静态投资回收期则缩短为0.4年，此时膜法分盐结晶工艺的技术经济优势十分明显。
结晶盐的资源化回收和利用是我国煤化工等行业高盐废水零排放处理技术发展的趋势，而分盐结晶工艺则是实现这一目标的技术基础。热法分盐结晶工艺相对成熟，但结晶盐产品的品质和回收率略低。膜法分盐结晶工艺对原水组分波动的适应性更强，与热法分盐结晶工艺联用后可以有效提升结晶盐产品的品质和回收率。
针对某煤化工30m3/h高盐废水的案例分析表明，采用纳滤－低温结晶膜法分盐结晶工艺可以同时实现氯化钠和硫酸钠2种盐的回收，结晶盐综合回收率达到82.2%，远高于热法分盐结晶工艺的44.4%。进一步的投资和运行成本分析表明，该案例中采用膜法分盐结晶工艺的投资较热法分盐结晶工艺高出约30%，但在杂盐固废的处置成本为1000元/t时，膜法分盐结晶工艺较热法分盐结晶工艺可以节省约30%的运行成本，综合来看在技术经济性上具有优势。而当杂盐固废的处置成本达到3000元/t时，膜法分盐结晶工艺取代热法分盐结晶工艺的静态投资回收期只有0.4年，优势十分明显。来源： 《煤炭科学技术》作者：熊日华 何灿等
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