世界多地正在寻找更多清洁水资源。相关报告指出,强烈风暴与气温升高正在加剧干旱,并减少地下水以及地表河流、湖泊中的可用淡水量。在饮用与灌溉用水压力上升的情况下,各地尝试通过节水、保护与再利用等方式缓解供需矛盾,包括再利用处理后的污水,以及在海水淡化过程中回收有价值的盐分。
与此同时,采矿、制造、能源生产等用水密集型行业在生产过程中会产生盐水(brine)——一种含有高浓度盐分、金属及其他污染物的液体。研究人员正尝试从这类盐水中提取可再利用的水,并回收其中的材料。
一项对全球盐水产量的评估显示,盐水日产量约为252亿加仑,接近每天装满约6万个奥林匹克标准泳池,约相当于美国居民家庭日用水量的十二分之一。该数据来自2019年;研究指出,随着海水淡化厂持续扩建,盐水产量预计在随后几年进一步增加。研究人员表示,若能将这些盐水净化并回用,将形成可观的潜在水源。

现有处置方式与环境约束
目前,沿海地区产生的盐水多被排放入海。内陆地区由于缺乏直接排海条件,通常采用蒸发池储存蒸发、与其他废水混合处置,或注入深井等方式处理。
不过,多种处置方式均需要严格的环境保护与监测措施以降低风险。报道显示,海水淡化厂盐水的高盐度可能导致鱼类死亡或驱散鱼群,自20世纪80年代以来,巴林沿海相关情况趋于严重。
蒸发池则需要专门衬垫以防盐水渗漏污染地下水;当水分蒸发后,残留固体需要及时清除,避免被风吹散形成尘埃。类似现象也出现在自然环境中:随着犹他州大盐湖干涸,盐尘随风扬起并显著加剧空气污染,当地空气质量部门已有记录。

深井注入同样存在风险。研究显示,在俄克拉荷马州,注入地下的盐水(包括油气水力压裂相关井中的盐水)与2008年至2013年间地震活动增加有关,增幅达到此前31年水平的40倍;另有报道指出,废水曾从地下井泄漏至地表。
回收利用技术路径
研究人员正将盐水视为水源与材料来源,而非单纯废弃物。相关研究提到,盐水中可能含有钠、锂、镁、钙等可回收材料。
在现有技术中,被认为最有效的回收方式之一是利用热与压力使盐水中的水分蒸发并捕获水蒸气,最终留下金属与盐分固体。但研究指出,这类系统建设成本高、能耗大且体积庞大。

其他方法也在探索中。电渗析通过电力与特殊膜去除盐分和带电粒子,将较干净的水与更浓缩的盐水分离。研究称,该方法在进水相对较清洁时效果更好,因为污垢、油脂和矿物质可能快速堵塞或损坏膜,影响设备性能。
膜蒸馏则通过加热使水蒸气穿过疏水膜,盐分与其他污染物被截留。研究指出,该方法存在速度较慢、能耗较高、成本昂贵等限制,影响其大规模应用。
小型分散式系统的试验进展
研究人员也在尝试更小型、分散式的盐水回收系统,以降低成本并加快部署。亚利桑那大学团队正在测试一套名为STREAM的六步盐水回收系统,结合电化学与膜技术进行分离、处理与回收,目标是持续回收市政盐水(污水处理后剩余的咸水)。
该系统包含超滤去除颗粒与微生物、反渗透去除溶解盐分等传统环节,并配置电解池。研究团队此前结果显示,可回收氢氧化钠与盐酸等化学品,成本约为商业购买成本的六分之一;初步计算还显示,该集成系统最多可回收90%的水分,从而显著减少需要处置的剩余盐水量。研究称,经过最终紫外线或氯消毒后,净化水可用于饮用。
目前,研究人员正在图森建设更大型的试点系统,以进一步评估其对其他盐水来源的适用性,并研究其去除病毒与细菌、保障饮用安全的效果。团队同时与内华达大学里诺分校、南加州大学以及美国陆军工程兵团的研究人员合作,推动美国西南地区社区通过安全再利用市政废水来保障稳定供水。
