礦井水是在煤礦開采過程中，掘進(jìn)巷道/開采煤層附近的地下水或地表水經(jīng)導(dǎo)水裂縫滲入/涌入巷道而形成的。礦井水的水質(zhì)特性取決于開采區(qū)域地下水的水質(zhì)。按污染物因子不同，可將礦井水分為潔凈礦井水、含懸浮物礦井水、酸性礦井水和高礦化度礦井水。其中，高礦化度礦井水常被認(rèn)定為總?cè)芙庑怨腆w（TDS）大于1000mg/L的礦井水，其鹽類主要來自于煤層中的硫酸鹽和碳酸鹽等物質(zhì)。因干旱地區(qū)水蒸發(fā)量大，地下水鹽分的濃縮會導(dǎo)致鹽度進(jìn)一步升高，因此該類礦井水大多分布于我國北部和西北半干旱地區(qū)，如陜西、甘肅、內(nèi)蒙古、寧夏、新疆和山西等。就幾大煤炭基地而言，神東、陜北和寧東的部分礦井水礦化度較高，其中寧東煤炭基地的礦井水礦化度可高達(dá)10000mg/L。隨著我國煤炭西進(jìn)政策的推進(jìn)，煤炭開發(fā)基地進(jìn)一步西移的趨勢明顯。由于煤炭產(chǎn)量的不斷增加，礦井水量也相應(yīng)增加，預(yù)計(jì)西部地區(qū)礦井水涌水量在2035年可升至47.4億m3。而西部多處干旱半干旱地區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，水資源匱乏，缺乏受納水體，高礦化度礦井水若直接排放將造成土壤鹽漬化、生態(tài)環(huán)境破壞、水資源浪費(fèi)等問題。因此，對高礦化度礦井水的有效處理和資源化回用是目前煤炭行業(yè)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
2021年生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)改委和國家能源局聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)煤炭資源開發(fā)環(huán)境影響評價(jià)管理的通知》，在鼓勵礦井水回用的同時(shí)也對礦井水的外排水質(zhì)做出了明確規(guī)定。零排放技術(shù)在我國最早應(yīng)用于燃煤電廠的廢水處理，近年來，為推動礦井水資源化綜合利用，大多國審煤礦項(xiàng)目的環(huán)評批復(fù)均要求礦井水實(shí)現(xiàn)100%綜合利用，零排放處理已成為礦井水處理的趨勢，但目前零排放處理項(xiàng)目的建設(shè)投資和運(yùn)行成本高，且運(yùn)行成本大部分來自于能耗費(fèi)用，這與國家提倡的碳減排相違背，導(dǎo)致零排放很難落實(shí)推廣。對此，筆者就當(dāng)前礦井水的零廢液排放工藝進(jìn)行分析，重點(diǎn)介紹了脫鹽領(lǐng)域的前瞻性技術(shù)，以期為合理制定礦井水處理方案、降低高礦化度礦井水零排放的處理成本提供參考。
1、礦井水深度脫鹽和零排放工藝現(xiàn)狀
高礦化度礦井水零廢液排放典型工藝流程如圖1所示，其過程包括預(yù)處理、膜濃縮處理和濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶。高礦化度礦井水經(jīng)預(yù)處理，水中懸浮物濃度、硬度和SiO2濃度得以降低，其出水水質(zhì)需滿足后續(xù)膜濃縮減量階段的進(jìn)水要求。膜濃縮減量工藝則利用反滲透、電滲析等技術(shù)，對高礦化度礦井水進(jìn)行深度脫鹽處理，脫鹽后的產(chǎn)水可回收利用，而經(jīng)濃縮后的高鹽水仍需進(jìn)一步處理。由于濃縮后的高鹽水硬度、SiO2濃度增大，在多級膜濃縮設(shè)備之前仍需設(shè)置預(yù)處理環(huán)節(jié)。最后，濃鹽水經(jīng)多級膜濃縮減量，再通過分鹽和蒸發(fā)結(jié)晶實(shí)現(xiàn)鹽回收。其中，分鹽工藝一般為納濾，蒸發(fā)結(jié)晶的常用工藝為機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)（MVR）和多效蒸發(fā)（MED）。
1.1 反滲透技術(shù)現(xiàn)狀及存在問題
目前膜濃縮系統(tǒng)的主要問題是處理流程長、噸水能耗高、設(shè)備難長期穩(wěn)定運(yùn)行。反滲透技術(shù)是主流的膜濃縮工藝，廣泛用于海水和苦咸水脫鹽。反滲透系統(tǒng)主要由高壓泵和膜組件組成，鹽水經(jīng)高壓泵加壓使得水分子可以從低壓側(cè)滲透進(jìn)高壓側(cè)，從而獲得滲透液和濃縮液。反滲透技術(shù)存在的問題是噸水處理能耗較高，常規(guī)地面水處理的能耗在0.2~0.4kW·h/m3，海水反滲透膜系統(tǒng)的噸水處理能耗為2.5~4.0kW·h/m3。此外，為實(shí)現(xiàn)零排放，還需進(jìn)一步提高反滲透的膜濃縮極限與產(chǎn)水率，以降低蒸發(fā)結(jié)晶階段的水力負(fù)荷，減小蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備規(guī)模。因此，目前零排放系統(tǒng)普遍采用多級膜濃縮，普通海水反滲透膜只能用于第一級或第二級膜濃縮過程，而碟片式反滲透膜和管網(wǎng)式反滲透膜可在9MPa下運(yùn)行，獲得TDS達(dá)100g/L的濃水，但其噸水處理能耗相應(yīng)增加；此外進(jìn)水水壓增大會加劇膜污染，降低膜的使用壽命，增大運(yùn)行成本。
1.2 蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)現(xiàn)狀及存在問題
在零排放工藝中，蒸發(fā)結(jié)晶是最后環(huán)節(jié)，高鹽水通過熱交換器使自身溫度提高到沸點(diǎn)，水完全蒸發(fā)后實(shí)現(xiàn)零排放。直接加熱鹽水需消耗大量的熱能，因此目前商業(yè)上常用的蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)為MVR和MED。MVR技術(shù)將蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽壓縮，之后作為熱源加熱鹽水以充分利用蒸汽潛熱。MED則是利用前效蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽作為后效蒸發(fā)器的熱源，通過多個串聯(lián)的蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)蒸汽熱能的循環(huán)利用。盡管這兩種蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)可以有效降低能耗，但仍存在成本高、能耗大且設(shè)備易腐蝕等問題。雖然其處理水量只占整個廢水處理系統(tǒng)的10%~20%，但投資運(yùn)行費(fèi)用與前端所有水處理裝置的費(fèi)用總和相當(dāng)，甚至略高，其成本主要來自于設(shè)備的建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。為減少設(shè)備的腐蝕，MVR和MED設(shè)備的主要材質(zhì)為不銹鋼和鈦，這進(jìn)一步提高了設(shè)備的建設(shè)費(fèi)用，且設(shè)備的占地面積較大。運(yùn)行成本則包括蒸汽費(fèi)用和能源費(fèi)用，根據(jù)各地的電價(jià)不同而存在差異。
1.3 綜合解決思路
零排放工藝推廣普及的關(guān)鍵是改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)或引入新技術(shù)，以提高處理效率、降低能耗。設(shè)備提效包括研發(fā)高通量、低成本的新型膜材料，通過提高膜濃縮倍率以減少高鹽廢水的產(chǎn)生量。在工藝控制方面，開發(fā)高效除硬、控制膜污染、抑制結(jié)垢、控制腐蝕等技術(shù)可延長設(shè)備的使用壽命，并減少由膜污染導(dǎo)致的維修和更換成本。降低能耗則可從能源回收和使用清潔能源著手，一方面可將反滲透高壓出水的余壓回用；另一方面，可利用太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉�，或是工業(yè)余熱等低成本熱源來降低蒸發(fā)結(jié)晶的能耗。
2、針對高鹽水脫鹽的前瞻性技術(shù)
高鹽水脫鹽前瞻性技術(shù)分為膜濃縮和蒸發(fā)結(jié)晶兩類。膜濃縮前瞻性技術(shù)又包括兩類，一是基于傳統(tǒng)膜濃縮技術(shù)的改進(jìn)，二是開發(fā)新型膜濃縮工藝。傳統(tǒng)膜濃縮技術(shù)的改進(jìn)體現(xiàn)在高壓反滲透、滲透介導(dǎo)的反滲透和余壓回用3方面，而新型膜濃縮技術(shù)則包括正滲透和膜蒸餾，這些技術(shù)的原理和優(yōu)缺點(diǎn)均列于表1中。
2.1 傳統(tǒng)膜濃縮改進(jìn)技術(shù)
2.1.1 高壓反滲透
傳統(tǒng)反滲透脫鹽常在8MPa以下運(yùn)行，濃縮液TDS上限為57000~90000mg/L，且濃縮效果受裝置的最大承壓限制。各大污水處理公司均推出高壓反滲透膜產(chǎn)品。在21世紀(jì)初，東麗公司設(shè)計(jì)的高壓反滲透膜可在10MPa運(yùn)行，最近美國陶氏公司開始生產(chǎn)額定工作壓力高達(dá)12MPa的反滲透元件。高壓反滲透可強(qiáng)化反滲透在高鹽水淡化中的作用，與熱技術(shù)相比，高壓反滲透的能耗可大大降低。但將高壓反滲透膜投入實(shí)際應(yīng)用的前提是新型耐壓膜材料的開發(fā)，這些新型膜材料需承受超過高鹽水滲透壓的外加壓力。通常，新型膜的開發(fā)始于小規(guī)模，在中試和全面實(shí)施之前，需評估其在工業(yè)條件下的性能。如何評估高壓下膜形變對其性能的影響是目前高壓反滲透面臨的最大問題之一，只有少數(shù)研究評估了在超過10MPa下運(yùn)行的反滲透體系。D.M.DAVENPORT等采用如圖2所示的封閉環(huán)流進(jìn)料體系測試了商用高壓反滲透膜在15MPa壓力下對2mol/LNaCl（117g/L）溶液的脫鹽效果，并進(jìn)一步優(yōu)化了高壓反滲透設(shè)備的腐蝕控制方案，以實(shí)現(xiàn)對進(jìn)料溶液的長期兼容性。
2.1.2 滲透介導(dǎo)的反滲透技術(shù)（OARO）
為了克服常規(guī)反滲透在海水淡化中遇到的最大承壓限制，提高膜濃縮極限，2017年，T.V.BARTHOLOMEW等提出了滲透介導(dǎo)的反滲透，圖3是典型OARO工藝流程，該工藝由多個反滲透裝置組成，通過在產(chǎn)水側(cè)循環(huán)鹽水流，降低膜兩側(cè)的滲透壓差，以降低進(jìn)水所需的壓力。隨后，T.V.BARTHOLOMEW等優(yōu)化了OARO工藝，經(jīng)優(yōu)化后的OARO工藝可處理100~140g/LNaCl溶液，實(shí)現(xiàn)35%~50%的水回收率，1m3產(chǎn)水的能耗為6~19kW·h�？偟膩碚f，OARO可突破常規(guī)反滲透的TDS限值（57000~90000mg/L），同時(shí)所需的能量（約4~29kW·h/m3）低于傳統(tǒng)熱法脫鹽工藝。與OARO類似的方法逆流反滲透（CFRO）和回流滲透介導(dǎo)的反滲透（COMRO），這兩項(xiàng)技術(shù)的核心都是基于OARO技術(shù)，只是模塊配置存在差異。
2.1.3 余壓回用
通常情況下，反滲透運(yùn)行時(shí)的濃水壓力較高，針對苦咸水的反滲透系統(tǒng)為0.5MPa以上，而針對海水的反滲透系統(tǒng)濃水壓力更是高達(dá)4MPa。優(yōu)化系統(tǒng)可對濃水的余壓進(jìn)行能量回收，降低反滲透過程的能耗。如圖4所示，能量回收裝置可利用高壓濃鹽水給低壓原水增壓，回收膜系統(tǒng)產(chǎn)生的余壓。該技術(shù)已被應(yīng)用于海水淡化，但未在高鹽廢水零排放處理中得到大規(guī)模應(yīng)用。高鹽廢水余壓回用集中在兩方面：一是將反滲透、納濾等濃水的余壓用于水力發(fā)電，設(shè)計(jì)余壓發(fā)電系統(tǒng)，將勢能轉(zhuǎn)換為電能，發(fā)電自用以降低廢水處理的成本；二是在濃水側(cè)增設(shè)能量回收裝置，利用余壓將部分原水增壓至膜裝置中，以減少高壓泵的規(guī)模，從而降碳節(jié)能，節(jié)約運(yùn)行成本。
2.2 新型膜濃縮工藝
2.2.1 正滲透
傳統(tǒng)反滲透技術(shù)為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)水率，必須通過高壓泵給進(jìn)水以足夠的壓強(qiáng)，這會消耗更多能量，并且進(jìn)水水壓過大會加速膜污染，影響膜的使用壽命。與反滲透相反，正滲透以半透膜兩側(cè)的滲透壓為驅(qū)動力實(shí)現(xiàn)鹽水分離。圖5所示為正滲透工藝流程。首先，水從進(jìn)料側(cè)在滲透壓的作用下進(jìn)入另一側(cè)滲透壓更高的汲取液中，之后將經(jīng)稀釋后的汲取液再度濃縮并回用。第一步是基于自然滲透壓的作用，因此耗能主要集中在汲取液的再生步驟。在反滲透中，施加的液壓壓力隨進(jìn)料鹽度的變化而變化，而在正滲透中，無論進(jìn)料濃度如何，正滲透膜所承受的壓力都接近環(huán)境壓力，因此顯著降低了膜污染。
目前，正滲透在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的難點(diǎn)是膜的濃差極化和汲取液再生問題，缺乏合適的、普遍適用的汲取液是阻礙其大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。理想的汲取液溶質(zhì)應(yīng)具備以下條件：高滲透壓、最小的反向通量、水中的高溶解度、化學(xué)穩(wěn)定性、較低的分子質(zhì)量、低毒、抗污染和化學(xué)惰性。迄今為止，已有多種化合物被作為汲取液溶質(zhì)，包括NaCl、MgCl2、NaHCO3、蔗糖、離子液體及水凝膠等。除了汲取液的溶質(zhì)選擇外，另一挑戰(zhàn)是汲取液的回收。由于正滲透本身不產(chǎn)生淡水，因此需要再生過程來獲得純凈水。常用的汲取液回收方法包括熱驅(qū)動回收、壓力驅(qū)動回收、磁回收和電驅(qū)動回收。汲取液再生是能源密集型過程，其能耗大小決定了正滲透工藝的運(yùn)行成本。熱驅(qū)動回收在汲取液溶質(zhì)為碳酸氫銨時(shí)廣泛使用，但面臨能量消耗大、熱損失大、回收水質(zhì)差等問題。在高溫條件下，非離子型兩親性嵌段聚合物的溶解度降低，該類物質(zhì)可通過加熱至最低相分離溫度實(shí)現(xiàn)汲取液的瞬時(shí)再生，展現(xiàn)了很好的應(yīng)用前景。壓力驅(qū)動回收方法包括納濾和反滲透，盡管其分離效率高，但仍面臨能量消耗大的問題，并且在運(yùn)行中會出現(xiàn)反向擴(kuò)散和濃差極化的現(xiàn)象，影響其實(shí)際應(yīng)用。磁回收方法是利用磁性納米粒子和其他化合物作為汲取液溶質(zhì)，隨后通過磁性回收溶質(zhì)，該方法耗能低且易使用。
2.2.2 膜蒸餾
膜蒸餾是以疏水膜兩側(cè)蒸汽壓力差為驅(qū)動力的分離技術(shù)。因膜的疏水性，只有蒸汽分子能通過疏水膜，其冷凝后形成液體，而非揮發(fā)性溶質(zhì)則留在進(jìn)料側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)溶液的濃縮和分離。雖然膜蒸餾比反滲透的能源利用率低，但與傳統(tǒng)熱驅(qū)動脫鹽技術(shù)相比，膜蒸餾能夠在相對較低的溫度下運(yùn)行，并且可利用低品位的熱源以及可再生能源，如工業(yè)生產(chǎn)中的廢熱和太陽能。此外，膜蒸餾技術(shù)在設(shè)備構(gòu)型上較傳統(tǒng)熱驅(qū)動技術(shù)更為緊湊，所需占地面積更少。圖6展示了一種膜蒸餾結(jié)合反滲透的應(yīng)用場景，反滲透濃水被輸送至膜蒸餾系統(tǒng)進(jìn)一步濃縮，之后利用低品位熱源對反滲透濃水加熱，水分子透過半透膜，進(jìn)料液被濃縮并通過蒸發(fā)結(jié)晶實(shí)現(xiàn)零排放。在這一過程中，膜蒸餾作為熱法膜濃縮方式可簡化零排放工藝流程。
然而，膜蒸餾技術(shù)至今仍未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。要達(dá)到理論上的成本競爭力和實(shí)現(xiàn)市場份額的增長，膜蒸餾技術(shù)的開發(fā)還需克服諸多困難。一方面，與傳統(tǒng)的壓力驅(qū)動膜分離過程相比，膜蒸餾的效率受限于其較低的滲透通量，需要通過分離膜材料的性能改進(jìn)和分離膜制備工藝的優(yōu)化提高其滲透通量；另一方面，膜蒸餾技術(shù)在處理高濃度含鹽料液時(shí)易發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象，這不僅會造成膜蒸餾滲透通量的下降，還會誘發(fā)潤濕現(xiàn)象，使非揮發(fā)性溶質(zhì)通過被潤濕的膜孔進(jìn)入滲透側(cè)，從而導(dǎo)致截留率下降。
2.3 新型蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)
蒸發(fā)結(jié)晶的前瞻性技術(shù)主要有共晶冷凍結(jié)晶技術(shù)、超臨界脫鹽技術(shù)、加濕除濕技術(shù)以及光熱脫鹽技術(shù)，這些技術(shù)的原理和優(yōu)缺點(diǎn)如表2所示。
共晶冷凍技術(shù)是能夠?qū)Ⅺ}水溶液分離成水和純鹽的有效技術(shù)，由于冰融化的潛熱比水蒸發(fā)的潛熱低，因此共晶冷凍結(jié)晶從鹽水中回收水和鹽所需的能量相較于蒸發(fā)技術(shù)更少。其基本原理如圖7所示，當(dāng)溶液慢慢冷卻到共晶點(diǎn)時(shí)，冰開始形成并上升到表面，隨著溶液中水分減少，鹽開始在剩余的溶液中結(jié)晶。由于冰和鹽的密度差，它們很容易分離。根據(jù)不同溶質(zhì)組分的共晶點(diǎn)不同，共晶冷凍技術(shù)能夠選擇性地回收鹽并通過去除冰從而濃縮進(jìn)料溶液。
在超臨界狀態(tài)下（溫度>374℃，壓力>22.1MPa），水分子表現(xiàn)出弱氫鍵，這使得鹽在超臨界水中的溶解度大大降低，易從溶液中析出，從而實(shí)現(xiàn)鹽水分離，超臨界脫鹽技術(shù)的基本流程如圖8所示。其優(yōu)勢在于對進(jìn)料鹽水濃度沒有要求，且預(yù)處理過程相對簡單。超臨界脫鹽沉淀發(fā)生在體相流體中，而不發(fā)生在界面處，該方法還可避免傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶過程中的結(jié)垢現(xiàn)象。但實(shí)現(xiàn)超臨界條件所需能耗較大，安全穩(wěn)定性不高，對設(shè)備要求較高，因此目前相關(guān)研究較少。
加濕除濕設(shè)備主要由加濕室和除濕室兩部分組成，加濕室控制溫度為50~90℃。加濕-除濕系統(tǒng)示意見圖9，在加濕除濕設(shè)備中，水從高鹽進(jìn)料液蒸發(fā)到上方干燥載氣中，潮濕的空氣進(jìn)入除濕器（冷凝室），水蒸氣被冷凝并收集。與膜蒸餾類似，加濕除濕技術(shù)在常壓下運(yùn)行，系統(tǒng)溫度低，有望利用低品位熱能；且蒸發(fā)過程通常發(fā)生在氣泡塔、噴霧塔或填料床的中部，遠(yuǎn)離設(shè)備表面，可有效減少設(shè)備結(jié)垢。
除了上述新型蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)外，將可再生能源用于蒸發(fā)結(jié)晶也具有較大的應(yīng)用潛力，并成為近年來的研究熱點(diǎn)。可再生能源，如太陽能、風(fēng)能或地?zé)崮艿�，在海水淡化設(shè)施供電方面的應(yīng)用越來越廣泛。在這些可再生能源中，太陽能的應(yīng)用最多。利用太陽能脫鹽有多種形式，最常見的是通過光伏發(fā)電提供脫鹽設(shè)備所需的電能。目前阿拉伯AlKhafji海水淡化廠已實(shí)現(xiàn)完全由可再生能源供電，并網(wǎng)的硅基太陽能光伏系統(tǒng)提供海水淡化廠電能，輸出功率為20MW，產(chǎn)水量可達(dá)60000m³/d。這些太陽能光伏陣列占地面積90萬m2，距離工廠約1km。在白天，當(dāng)太陽輻照度充足時(shí)，光伏電池板產(chǎn)生的電力維持海水淡化廠運(yùn)行，多余的電力將被輸送至電網(wǎng)；在夜間，海水淡化廠直接從電網(wǎng)獲取所需電能。
隨著光熱轉(zhuǎn)換材料研究的深入，新興光熱材料被應(yīng)用于光熱脫鹽領(lǐng)域，這已成為太陽能脫鹽技術(shù)的熱門研究方向。按光熱轉(zhuǎn)換材料在水中的分布位置，光熱脫鹽技術(shù)可分為如圖10所示的3種形式。圖10（a）所示為A.E.KABEEL等提出的單效太陽能蒸餾器，光熱轉(zhuǎn)換材料集中在底部，熱能被用以加熱整個水體，最終太陽能利用率僅為30%~45%。為了減少熱損失，將光熱材料分散在溶液中對體相進(jìn)行加熱，可有效提高太陽能利用率。界面蒸發(fā)概念在2014年提出，如圖10（c）所示，光熱材料漂浮在水面上，光熱轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的熱量集中在界面處，實(shí)現(xiàn)類似聚光的效果，致使蒸發(fā)速度和能量利用效率大幅提高，顯著改善了傳統(tǒng)蒸發(fā)速率慢、能量利用效率低的問題。
目前界面蒸發(fā)技術(shù)面臨的關(guān)鍵問題是如何提高蒸發(fā)速率，使其滿足更大規(guī)模的高鹽廢水處理。針對這一問題，在高效材料方面，等離子體金屬、碳基材料、半導(dǎo)體材料均被開發(fā)用作光熱轉(zhuǎn)換材料，對250~2500nm光的吸收率與光熱轉(zhuǎn)換能力是衡量材料性能的主要指標(biāo)。BoYANG等研究發(fā)現(xiàn)，由于Ti-Ti二聚體在費(fèi)米能級附近引起的平坦帶，金屬λ-Ti3O5粉末的太陽能吸收率高達(dá)96.4%；將其負(fù)載于錐形水凝膠界面蒸發(fā)器中，在100mW/cm2太陽光照射強(qiáng)度下蒸發(fā)速度可達(dá)到6.09kg/（m2·h）。在蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)方面，應(yīng)著重改進(jìn)蒸發(fā)器熱管理、水傳輸效率等措施，通過3D蒸發(fā)器設(shè)計(jì)增加可蒸發(fā)面積，提高占地面積的利用率。在裝置運(yùn)行方面，可以通過輔助手段來提高蒸發(fā)速率。例如，通過聚光技術(shù)增強(qiáng)對太陽光的利用，引入真空泵營造低壓環(huán)境以提高水蒸氣收集速度等。
雖然太陽能界面蒸發(fā)脫鹽技術(shù)對光照的依賴性決定了它難以替代傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，但可將太陽能界面蒸發(fā)技術(shù)與傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)協(xié)同使用，以降低進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備的濃鹽水量，在保證處理效率的同時(shí)充分利用清潔能源，實(shí)現(xiàn)低碳處理并降低脫鹽成本。此外，界面蒸發(fā)技術(shù)還可以與傳統(tǒng)脫鹽技術(shù)聯(lián)用，例如，XueyangWANG等研發(fā)了基于界面蒸發(fā)的反滲透裝置，該裝置利用聚光產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽作為推動力實(shí)現(xiàn)反滲透脫鹽。作為一種新興的光熱脫鹽技術(shù)，太陽能界面蒸發(fā)技術(shù)具有準(zhǔn)備工作簡單、運(yùn)行管理方便和低成本的特點(diǎn)，未來有望實(shí)現(xiàn)規(guī)�；瘧�(yīng)用，為零能耗脫鹽技術(shù)開辟新方向。
3、結(jié)語
當(dāng)前，在煤礦開采過程中，高礦化度礦井水的不斷增加給水資源的合理利用和礦區(qū)環(huán)境保護(hù)帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。筆者系統(tǒng)總結(jié)了高礦化度礦井水處理技術(shù)的研究進(jìn)展，并對深度脫鹽和零排放處理技術(shù)進(jìn)行了深入剖析，認(rèn)識到對現(xiàn)有處理技術(shù)的改進(jìn)和前瞻性技術(shù)的引入可為高礦化度礦井水處理工藝提供潛在的發(fā)展路徑。針對膜濃縮和分鹽結(jié)晶的前瞻性技術(shù)分析可知，目前技術(shù)尚未成熟，應(yīng)用于實(shí)際仍有困難，后續(xù)仍需加強(qiáng)研究以提高效率、降低成本，進(jìn)而將其應(yīng)用于實(shí)際工程。總的來說，高礦化度礦井水脫鹽技術(shù)在以下方向仍可進(jìn)一步開展研究：
1）深化前瞻性技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，以驗(yàn)證其在實(shí)際礦業(yè)環(huán)境中的可行性和效益。同時(shí)，需要加強(qiáng)與工業(yè)界的合作，將研究成果更快地轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用工藝，推動高礦化度礦井水處理技術(shù)的工程化應(yīng)用。
2）在雙碳背景下，將清潔能源應(yīng)用于脫鹽無疑將成為未來脫鹽領(lǐng)域的主流趨勢。充分發(fā)揮礦區(qū)的能源優(yōu)勢，特別是利用西部礦區(qū)豐富的太陽能、地?zé)岬饶茉匆约盎痣姀S的余熱，有望大幅降低高礦化度礦井水處理時(shí)的電力能源需求，從而降低蒸發(fā)結(jié)晶工藝的整體能耗和運(yùn)行成本，達(dá)到減污降碳的目的。
3）礦井水處理過程中產(chǎn)生的結(jié)晶鹽可資源化利用，如何提升分鹽效率、提高產(chǎn)品鹽純度以充分利用礦井水資源也是后續(xù)礦井水零排放處理所面臨的挑戰(zhàn)。（來源：南京理工大學(xué)環(huán)境與生物工程學(xué)院，中國環(huán)境監(jiān)測總站）
