分散式盐田利用海水淡化浓海水方案分析

张建敏

(唐山三友盐化有限公司，河北 唐山 063605)

1 概述

随着经济快速发展，我国北方沿海地区淡水短缺压力越来越大，急需寻找新的淡水资源，海水淡化是解决沿海水资源短缺的重要途径。目前，国内大规模工业海水淡化工程，主要集中在环渤海的钢铁、电力等高耗水行业。

海水淡化工程生产淡水的同时，副产大量浓海水。浓海水比海水浓度高1倍左右，不但盐度大，而且含有海水预处理加的化学物质，如果直接排海，会使海洋生态环境遭到破坏。渤海是半封闭海区，海水自净能力较差，这一问题更严重。将浓海水用于原盐生产，可提高原盐有效面积单产，进而提高溴素等盐化工产品产量。不但解决了浓海水排放污染海洋环境问题，还可解决因盐田被开发占用，造成原盐及盐化工产品产量下降问题，同时可腾出土地开展新项目建设或海水养殖。

为避免浓海水直接排海破坏海洋生态环境，在规划建设海水淡化项目时，应同步规划建设浓海水综合利用工程，以取得最佳的社会效益和经济效益。

2 海水淡化工艺

海水淡化主流技术分为热法和膜法。目前我国已掌握反渗透(膜法)和低温多效(热法)海水淡化技术。截至 2018 年，全国应用反渗透(RO)技术的海水淡化工程 121 个，产淡水规模占总规模的68.70%；应用低温多效(MED)技术的海水淡化工程 16 个，占总规模的 30.72%。

不同海水淡化工艺(热法或膜法)，产生的浓海水组成差异较大。膜法海水淡化副产浓海水浓度较高，在6 °Be′左右；热法副产浓海水浓度较低，在4.5 °Be′～5.5 °Be′。膜法工艺副产浓海水浓度高，更有利于开展浓海水综合利用。国内一些海水淡化厂副产的浓海水组成见表1。

表1 浓海水组成

据资料介绍，国内已开发出膜法超倍浓缩装置。该技术已被韩国某海水淡化及浓海水制盐项目采用，海水淡化淡水产量增加的同时，可生产约14 °Be′的浓海水，能耗为9 kWh·m3。该技术为海水淡化浓海水利用提供了新的方向。

3 海盐生产工艺及盐田结构分类

3.1 海盐生产工艺

海盐生产工艺是将海水由纳潮站经送水路输送到盐田，海水在太阳能、风能作用下，依次通过初级、中级、高级制卤区和结晶区，逐步蒸发浓缩直至饱和，氯化钠结晶析出的过程。

根据工艺计算，得出由海水浓缩至不同浓度卤水的蒸发水量，占由海水浓缩至饱和卤水总蒸发水量的百分比见表2。

表2 各种浓度卤水蒸发水量百分比

由表2看出，由2.5 °Be′，海水浓缩到5 °Be′卤水，蒸发水量占总蒸发水量的51.2%，由2.5 °Be′海水浓缩到10 °Be′卤水，蒸发水量占总蒸发水量的84.2%。在相同气象条件下，蒸发水量与盐田面积成正比。由此看出，采用浓海水为原料比用海水为原料制盐，可大幅提高单位面积原盐产量，节约盐田面积。浓海水浓度越高，提产率越高。

3.2 盐田结构分类

海水制盐盐田结构一般分为两大类：集中式盐田和分散式盐田。

集中式盐田特点：制盐场是一个生产单元。各制盐工序如纳潮、输水、制卤、结晶、堆坨分别集中一个地点，各部分不能独立生产原盐，实行统一调度管理生产。

分散式盐田特点：制盐场由若干个生产单元组成。每个生产单元是一个完整的制盐系统，均拥有独立的坨地、结晶池、蒸发池、贮水池、汪子等，可独立组织原盐生产。

4 分散式盐田浓海水利用方案分析

盐田浓海水利用方案，首先需确定两方面内容，一是浓海水如何与原吹溴工艺结合，二是浓海水如何与原制盐工艺结合。

唐山三友盐化公司(以下简称“公司”)位于唐山海港开发区东部，距唐山海港开发区钢铁园区约30 km，制盐、溴素、养殖是公司的三大主导产业。公司属分散式盐田，除集中纳潮外，其他工序分布在近100 km2范围内的几十个原盐生产单元。2015年实施了初级卤吹溴项目，在各单元贮水池和蒸发池之间，修建了长达百余公里的输卤(回卤)渠网，实现了分散式盐田的初级卤水集中吹溴。

现工艺流程:

纳潮→制卤(兼养殖)→吹溴→制卤→制盐→苦卤化工

4.1 浓海水吹溴工艺方案

方案一(先制卤)：浓海水先进入盐田赶卤后，送到吹溴厂提溴，再回到盐田赶卤、制盐。

方案二(先吹溴)：浓海水先进入吹溴厂提溴，再送到盐田赶卤、制盐。

4.2 吹溴方案分析

上述两方案在盐田面积一定的情况下，原盐产能基本相同。

方案一优势：吹溴卤水浓度高、吹溴总卤水量小，吹溴厂界内单位产品成本较低。

方案二优势：浓海水直接进吹溴厂吹溴，浓海水温度较高、浓度稳定，有利于提高溴素提取率，吹溴工艺参数稳定。

两方案对比：方案一浓海水先送到各单元制卤，增加了浓海水输送渠的长度和卤水调度次数，盐田技改工程投资和卤水输送运行成本高于方案二；方案一因吹溴前赶卤，因卤水渗漏造成溴流失，溴总产量低于方案二。因分散式盐田浓海水输送距离长，方案一的这些劣势比方案二更突显。

综合分析，浓海水浓度较高时，方案二优势大于方案一，即方案二(先吹溴方案)更适合分散式盐田。

4.3 浓海水制盐工艺方案

集中式盐田制卤区相对集中，利用浓海水制盐只需根据浓海水产量规模和浓度，选择适宜的制卤区域将浓海水引入盐田即可。分散式盐田滩田结构相对分散，没有集中制卤区，适宜浓海水引入的制卤区域分散在全场的各个单元。与集中式盐田相比，需建设长达百公里的浓海水输送管网(渠)，将浓海水输送分配到各生产单元，盐田改造工程对当期生产影响大、投资高。

结合公司滩田结构、产业特点，本着充分利用现有盐田设施，最大限度保持各单元滩田结构，减少盐田改造工程对当期生产的影响，降低盐田改造工程量和投资的原则，提出两个浓海水制盐方案(按膜法海水淡化工艺生产的6 °Be′，浓海水进行工艺计算)。

4.3.1 浓海水制盐方案一

工艺路线：浓海水先吹溴，吹溴后卤水经现有溴后卤库和新建储卤库，经回卤渠进蒸发池，按现有工艺赶卤、制盐。

即吹溴后卤水送至各单元的方式、地点不变；汪子池和贮水池退出制卤，改造后用于专业海水养殖；原吹溴输卤渠停用，视情况改为盐田。工程流程见图1。

图1 方案一工艺流程图

项目规模：因公司吹溴装置处理卤水能力，大于制卤能力，故浓海水制盐工程规模由接收浓海水的盐田面积确定。根据制盐工艺计算，方案可接收6 °Be′浓海水2 300 m3/a，可消纳5万t/d海水淡化项目副产的浓海水。

原盐产能42万t/a(减少10万t/a)；

溴素产能1 840 t/a(减少230 t/a)；

退出制盐改为专业养殖面积3.57×107m2，占总生产面积48%。

盐田技改工程：

蒸发量受天气影响，盐田消纳浓海水量随季节变化，而海水淡化浓海水生产供应是均衡的，原盐生产旺季(3月～6月，9月)盐田消纳浓海水能力大于浓海水供应能力，淡季反之。为解决各季盐田消纳浓海水量与浓海水供应量不平衡问题，保证海水淡化和原盐生产连续运行，需新建储卤库，将淡季浓海水储存起来，供旺季使用。根据工艺计算，得出方案一中全年浓海水供需平衡图见图2。

图2 方案一浓海水量平衡图

由图2看出，储卤库理论存卤量为612.4万m3，为保证连续生产，储卤库实际库容应大于理论库容，故实际库容确定为680万m3(+10%)。储卤库最大水深按1.5 m计算，需储卤库面积4.53×106m2。扣除原有溴后卤库面积8.79×105m2，需新建储卤库面积3.65×106m2。

盐田改造工程主要由两部分组成：

一是新建3.65×106m2亩储卤库；

二是将退出制卤的3.57×107m2盐田改造为标准养虾池，新建养殖区排淡沟。

4.3.2 海水利用方案二

工艺路线：浓海水先吹溴，吹溴后卤水经现有溴后卤库和新建储卤库，经回卤渠和原工段间送水路进贮水池赶卤。

吹溴后卤水分配回各制盐单元的方式，改为经回卤渠、送水路进贮水池；汪子退出赶卤，改造后用于专业海水养殖；贮水池因吹溴后浓海水不适合养殖，退出养殖；吹溴输卤渠停用。工艺流程见图3。

图3 方案二工艺流程

项目规模：根据制盐工艺计算，方案二可接收6 °Be′浓海水3 500万m3/a，可消纳7.5万 t/d海水淡化项目副产的浓海水。

原盐产能65万t/a(提高13万t/a)；

溴素产能2 800 t/a(提高730 t/a)；

退出制盐改为专业养殖面积2.17×107m2，占总生产面积的30%。

盐田技改工程：

根据工艺计算，储卤库理论储卤量为931.8万m3(详见全年浓海水供需平衡图)，为保证连续生产，储卤库实际库容应大于理论库容，确定实际库容1 030万m3(+10%)。储卤库最大水深按1.5 m计算，需储卤库面积为6.87×106m2。扣除原有溴后卤库面积8.80×105m2，需新建储卤库面积5.99×106m2。全年海水供需平衡图见图4。

图4 方案二全年浓海水量供需平衡图

盐田改造工程由三部分组成：一是新建5.59×106m2亩储卤库；二是将退出制卤的2.17×107m2盐田改造为标准养虾池，新建养殖区排淡沟；三是回卤渠、送水路系统改造。

4.4 浓海水制盐方案分析

两方案共同点：向各单元输送溴后浓海水系统均利用现有沟渠改造。避免了分散式盐田技改工程投资过高，对当期制盐生产的影响大的问题。

两方案主要不同点：盐田接收浓海水位置不同，方案一从蒸发池进入，接收浓海水量小，方案二从贮水池进入，接收浓海水量大。具体详见方案综合对比表见表3。

表3 方案综合对比表

综合对比，方案二综合优势大于方案一。

5 结语

与集中式盐田相比，分散式盐田利用浓海水，盐田改造工程投资大，施工难度高，施工易对当期生产产生影响。因此，分散式盐田制盐企业应加强浓海水利用方案研究，充分结合分散式盐田结构和企业产业特点，提高项目投资收益率。

建议关注和支持浓海水超倍浓缩技术，为进一步提高浓海水综合利用项目效益，提供技术支撑。

海水制盐企业开展海水淡化浓海水综合利用，较好地解决了浓海水排海造成的海洋环境污染问题，同时可优化企业产业结构，增加企业效益，社会效益和经济效益显著。