全球对水资源的需求持续增长，使得高盐度水源的海水淡化成为一种日益普遍的解决方案。然而，海水淡化过程伴随着重大挑战，特别是资本支出（CAPEX）、运营支出（OPEX），以及由此产生的浓盐水的复杂管理和处置。
浓盐水处置可能构成项目总成本的很大一部分，其成本在很大程度上受浓盐水体积和允许的排放类型影响。为缓解这些问题，全球范围内正日益推动通过零液体排放（ZLD）技术来减少浓盐水体积。
通过物料回收提升零液体排放可行性
降低ZLD相关成本并提高整体经济可行性的一个关键策略，是从海水淡化浓盐水流中回收有价值的污染物。这种方法具有双重好处：
- 创收： 回收的物料可以出售，从而提高海水淡化厂的盈利能力。
- 降低成本： 或者，回收的物料可以在采用海水淡化工艺的工业设施内重复使用，直接降低运营成本。
从浓盐水中回收物料的可行性取决于几个因素：现有技术的局限性、能源消耗、工艺成本，以及至关重要的是，回收物料的市场波动。
经济可行性算法
可以使用以下算法对矿物回收项目的盈利能力进行初步评估。如果水流中的污染物满足以下不等式，则可能具有盈利潜力：
$P \times C \times Q_c - OM > 0$
其中：
- $P$ = 回收物料的市场价格
- $C$ = 该元素在浓盐水中的浓度
- $Q_c$ = 浓盐水的流量
- $OM$ = 与回收过程相关的运营和维护（O&M）成本
该公式强调，出售回收物料所产生的收入（P * C * Q_c）必须超过回收成本（OM），项目才能盈利。
从海水淡化浓盐水中回收物料的关键机遇
下表概述了海水淡化浓盐水中常见的元素、其潜在的商品形态以及相关的市场机遇。
| 元素 | 主要商品形态 | 市场机遇 |
|---|---|---|
| 溴 | 元素溴（Br₂）、有机溴化物肥料、阻燃剂、汽油添加剂 | - 预计亚洲和南美洲的需求将增加。 |
| 钙 | 碳酸钙、石灰（CaO）、硫酸钙、氯化钙 | - 预计美国的需求将增加。<br>- 预计燃煤电厂洗涤器产生的石膏产量将增加。<br>- 低品质商品的可能应用：CaCl₂用于抑尘；CaCl₂或CaSO₄用于修复钠质土壤。<br>- 在苦咸水反渗透（BWRO）设施中生产的CaCO₃颗粒可以出售。 |
| 铯 | 金属铯 | - 作为钻井液、钻杆解卡剂以及某些肿瘤治疗的市场需求下降。 |
| 氯与氢氧化钠 | 氯气 (Cl₂)、次氯酸、固体氢氧化钠、浓氢氧化钠溶液 | - 过去五年氢氧化钠需求持续增长。<br>- 全球经济衰退导致氯气需求下降。 |
| 镁 | 金属镁、氧化镁、Mg(SO₄)、Mg(OH)₂、MgCl₂、合成氧化镁 | - 从海水中提取金属镁的工艺与现有方法相比不具备竞争力。<br>- 预计未来对苛性煅烧氧化镁和氢氧化镁的需求将增加。<br>- 美国目前消费的氧化镁大部分依赖进口。 |
| 氮 | 氨、尿素、硝酸铵、磷酸铵、硫酸铵、硝酸 | - 预计全球对肥料用氮的需求将增加。<br>- 稳定的天然气价格正在扩大固氮生产规模。 |
| 钾 | 钾盐 (K₂O)，形式包括氯化钾、硫酸钾或硫酸镁钾 | - 由于人口增长和肥料需求增加，全球钾盐消费量每年增长4%。<br>- 钾作为肥料没有替代品。 |
| 铷 | 金属铷、碳酸铷、氯化铷、氢氧化铷、碘化银铷 | - 铷在量子计算、原子钟、超导体和生物医学领域的应用兴趣可能增加。<br>- 目前需求相对较低。 |
| 钠 | 盐、氢氧化钠、硫酸钠 | - 各类终端用户和行业对钠化合物的消费量持续增长。 |
| 锶 | 金属锶、碳酸锶、硝酸锶、氧化锶、氢氧化锶、过氧化锶、天青石（硫酸锶） | - 自1997年以来锶需求下降。<br>- 预计未来锶消费量将增加，应用于传统领域（如陶瓷、玻璃和磁体）及先进领域（如制药）。 |
| 锂 | 碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂 | - 由于锂离子电池产量增长，预计需求将增加。 |
| 铀 | 八氧化三铀 (U₃O₈) | - 预计全球需求将增长，到2030年达到110 kton-U/年（每年11万吨铀）。<br>- 从海水中提取铀的成本可能在220-280美元/千克铀之间，有报道称价格在689–2850美元/千克铀之间。（注：硼储量将在可预见的未来满足全球需求——此条在原数据中为异常项，可能误置于溴或铀条目下，但铀本身的市场数据已保留）。 |
AquaChain 工程提示
在评估从盐水中回收物料时，始终优先进行全面的盐水特性研究。高分辨率分析数据（包括微量与痕量元素）能够精准锁定有价值组分，并为选择合适且经济高效的分离技术提供依据，从而避免在不可行的回收路径上浪费资源。
常见问题解答
问题1：实施零液体排放物料回收的主要驱动力是什么？
回答1：主要驱动力是降低海水淡化厂盐水处理的高昂成本，并通过回收浓缩盐水中存在的有价值物料来创造额外收入或抵消运营成本。
问题2：哪些因素决定了从盐水中回收特定物料的经济可行性？
回答2：经济可行性取决于该物料的市场价格、其在盐水中的浓度、盐水的流量以及回收所需的运营与维护成本。潜在收益必须超过这些回收成本。
问题3：零液体排放物料回收是否存在普遍性挑战？
回答3：是的，常见挑战包括先进分离技术的高能耗、混合污染物管理的复杂性，以及回收商品市场价格波动对盈利能力的影响。
更多关于可持续工业水管理的内容，请参见面向工业回用的高效废水处理。