综述：高盐度废水处理技术的最新进展，旨在实现零液体排放

高盐废水处理技术综述：系统分析预处理-核心处理-后处理全链条，涵盖反渗透（RO）、热集中技术及新兴工艺，探讨材料创新对能耗、膜耐压及抗结垢的优化作用，提出集成“材料-能源-工艺”低碳策略。

　　

张来宇|杨卢曼|李中生|杨传军|陈倩

清华大学深圳国际研究生院海洋工程研究所，中国深圳518071

摘要

高盐度废水具有高渗透压和复杂成分的特点，对环境构成了重大挑战，因此迫切需要安全且资源高效的处理方法。本文在零液体排放（ZLD）的全流程框架下，系统地探讨了“预处理–核心处理–后处理”阶段的主流和新兴技术。在核心处理过程中，反渗透（RO）技术最为成熟，其衍生技术如高压反渗透（HPRO）和渗透辅助反渗透（OARO）能够将适用盐度提高到120 g/kg，并将能耗控制在3–22 kWh/m3。未来的发展需要具备更高耐压性、抗污染性和抗氯稳定性的膜材料。传统热浓缩技术可以处理从高浓度盐水到饱和结晶的各种情况，能耗为40–250 kWh/m3，受益于高性能耐腐蚀合金和保护涂层。新兴方法如加湿–除湿和太阳能热蒸馏理论上可以处理全盐度废水，但仍存在效率较低的局限。本文还强调了混合工艺（膜–热、热–热）的作用，以及预处理（如化学软化和纳滤）在减少结垢方面的效果，以及后处理中新型干燥和智能控制技术的潜力。总体而言，高盐度废水管理应从单一路径优化转向综合的“材料–能源–工艺”低碳策略。

引言

高盐度废水是一种难以处理的工业副产品，主要来源于发电、煤化工、纺织染色和制药行业，以及海水利用和咸水地下水抽取（C. Li等人，2025；Wan等人，2025）。随着工业化进程的加快，高盐度废水的排放量持续增加。2022年，中国工业废水总排放量达到了146.7亿吨（Yuan等人，2024）。这种废水盐度高、成分复杂且排放量大。如果未经处理直接排放，会导致水质矿化和土壤盐碱化等次生问题，从而造成长期生态破坏（Tong等人，2025）。鉴于其严重的环境风险，许多国家已经采取了更加严格的排放标准（Dai等人，2025）。在这种情况下，从高盐度废水中高效回收水和盐资源，并朝着零液体排放（ZLD）的目标迈进，已成为可持续工业发展的关键（Muhammad Yaqub和Lee，2019）。

目前高盐度废水处理方法主要分为两类：压力驱动的膜分离技术（例如反渗透）和热驱动的热处理技术（例如多效蒸馏和蒸发结晶）（Chen等人，2021c）。反渗透通过施加高于渗透压的外部压力，使水分子透过膜实现分离；而热处理技术则通过加热引发相变，蒸发纯净水同时浓缩盐溶液（Chen等人，2022，2020c）。这些方法广泛应用于海水淡化和微咸水处理（Morgante等人，2026）。然而，随着进料盐度的增加，这些方法的局限性变得更加明显（Chen和Chua，2018）。在膜处理过程中，盐度的升高会显著增加渗透压，导致操作压力接近膜材料的耐受极限。此外，高盐度系统中膜污染和结垢现象普遍存在，降低了通量并增加了清洗频率（Chen等人，2018；Tong等人，2019）。在热处理过程中，高腐蚀性溶液会缩短设备寿命并降低传热性能（Truman，1977）。这些局限性增加了高盐度废水处理的能耗，凸显了开发更节能和可持续技术的迫切需求（Chen等人，2019）。研究人员通过开发耐压膜和改进热利用系统，提升了成熟技术（如膜分离和热浓缩）的稳定性和经济性能（Panagopoulos和Michailidis，2025）。同时，新兴技术如膜蒸馏、电渗析和加湿–除湿在处理高盐度盐水方面受到越来越多的关注（Chen等人，2020d；Han等人，2025；C. Yang等人，2025b）。其中一些技术克服了渗透压限制，利用低品位热源或实现选择性分离，为高盐度废水处理提供了新的可能性（Shah等人，2022；Zhong等人，2024b）。

过去十年中，关于高盐度废水处理、盐水处理、最小液体排放（MLD）和ZLD的SCI索引论文数量呈现显著且持续的快速增长趋势（图1）。到2025年，该领域的年发表论文数量接近900篇，较十年前大幅增加，综述文章数量也增加到近80篇。现有的高盐度废水处理综述从多个角度进行了探讨。一些研究聚焦特定废水来源，例如Cipolletta等人（2021；Morgante等人，2026；Panagopoulos，2022a；Panagopoulos等人，2019；Seyed Sabour和Ghorashi，2024）主要关注淡化盐水的资源回收潜力；其他综述则强调废盐的处理和转化。例如Feng等人（Feng等人，2025）系统总结了工业废盐的分析方法和资源利用技术。此外，还有一些研究提供了更广泛的处理技术概述。Shah等人（Shah等人，2022）比较了十多种淡化技术的性能特点，Morillo等人（Morillo等人，2014）则回顾了反渗透盐水的各种管理策略。然而，大多数研究仅关注单个单元过程的原则和参数级比较，对“预处理–核心处理–后处理”整体流程链和多技术耦合策略的分析有限。

总体而言，现有综述存在三个主要局限：首先，高盐度废水处理是一个包含预处理、核心脱盐或浓缩以及后处理结晶或资源回收的完整流程链，但大多数研究集中在核心处理单元上，对整个流程链的集成和协同优化关注不足；其次，尽管一些综述列举了多种技术，但其讨论往往较为泛化，缺乏工程实践导向，导致具有明确工业应用潜力的成熟或接近成熟的技术未能得到充分重视，限制了这些综述在技术选择和实际应用中的价值；第三，高盐度废水处理的进步与材料科学的进展密切相关，尤其是在高性能膜、耐腐蚀材料和抗污染涂层方面，但现有综述缺乏对这些关键材料发展及其对流程性能提升贡献的系统性评估。因此，需要一篇从完整流程链角度出发、强调关键技术并整合最新材料进展的综合性综述来填补现有文献的空白。

基于上述背景，本文从“预处理–核心处理–后处理”整体流程链的角度，回顾了高盐度废水处理的主要技术进展，系统分析了膜分离、热浓缩和结晶、新兴技术以及多工艺耦合策略的原理、优势、局限性和应用现状，并讨论了未来的发展方向，为高效和资源导向的高盐度废水处理提供了参考框架。

基于RO的膜分离技术

反渗透（RO）是一种成熟且应用广泛的膜分离工艺。它通过施加高于溶液渗透压的外部压力，使水分子选择性透过半透膜，从而实现脱盐（Tong等人，2019；Zhang等人，2026）。RO是全球海水淡化和微咸水淡化的主要技术，占全球淡化装置的近70%

传统热处理技术

在高盐度盐水处理中，热淡化技术因其对进水质量的强适应性、较低的预处理需求和可靠的运行稳定性而成为实现ZLD的主要方法。与膜分离技术相比，热淡化对进水质量的敏感性较低，从而降低了预处理和运行成本（Goh等人，2021）。在ZLD系统中，当进料盐度低于7 g/kg时，RO等膜技术效果显著

核心处理的新兴工艺

传统RO系统在高盐度条件下存在渗透压限制和膜降解等显著问题。热驱动蒸馏工艺也面临高能耗、严重结垢和设备腐蚀等挑战。因此，开发兼具高效率、节能和可持续性的高盐度盐水处理技术已成为重要研究方向

混合工艺

为了系统评估高盐度废水处理工艺的技术特性，表1对比了主流膜基技术、热处理技术和部分新兴技术在关键维度上的表现，包括适用盐度范围、能耗、资本和运营成本以及技术成熟度。结果表明，RO是最成熟的膜基水处理技术，非常适合大规模应用

预处理和后处理

高盐度废水通常具有高离子强度、强烈的结垢倾向以及复杂的有机和无机成分共存的特点。直接将这些废水引入膜分离或蒸发结晶装置往往会导致严重的结垢、污染和运行不稳定。因此，零液体排放或资源回收工艺需要系统的水质分析和预处理–核心处理–后处理流程

结论与展望

高效处理和资源回收高盐度废水对于工业用水安全和污染控制至关重要。本文从全流程角度系统回顾了ZLD技术的进展。现有研究表明，膜技术（尤其是HPRO和OARO）已将盐度限制提高到120 g/kg，同时保持了相对较低的能耗（3–22 kWh/m3）。然而，膜压缩问题仍需进一步解决

术语表

COD	化学需氧量
COMRO	级联渗透辅助反渗透
ECFC	蒸发–冷却分级结晶
ED	电渗析
HDH	加湿–除湿
HPRO	高压反渗透
LSRRO	低盐排斥反渗透
MD	膜蒸馏
MED	多效蒸馏
MLD	最小液体排放
MSF	多级闪蒸
MVR	机械蒸汽再压缩
NF	纳滤
OARO	渗透辅助反渗透
RO	反渗透
STD	太阳能热蒸馏
TDS	总溶解固体

未引用参考文献

Wang等人，2025

CRediT作者贡献声明

张来宇：撰写 – 原稿撰写、可视化、验证、软件开发、正式分析。杨卢曼：可视化、验证、调查、正式分析。李中生：方法论设计、调查、正式分析。杨传军：软件开发、调查、正式分析。陈倩：可视化、监督、方法论设计、资金筹集、正式分析、概念构思。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了（1）国家自然科学基金（52406100）和（2）广东省基础与应用基础研究委员会（2023A1515240041、2025A1515011529）的支持。