真空低温浓缩设备及高危废水处理设备废水零排放技术进展

１ 零排放技术

国内典型的物理化学处理法，能够实现脱硫废水的达标排放，但与国外的排放标准还存在不小的距离。在“水十条”和环保税法等政策的指导下，鼓励火电厂实现废水的循环使用。现阶段开展废水零排放技术的应用十分有必要。

国内外学者开发出多种脱硫废水的深度处理技术，其零排放基本路线总结起来见图１。脱硫废水经软化和过滤预处理之后，经反渗透和正渗透浓缩清水回用，浓水机械蒸发结晶处理，另一种方法废水预处理后直接通过烟道蒸发处理。

１.１ 预处理

１.１.１ 软化技术 

在预处理单元中脱硫废水经过曝气处理后，之后一般通过熟石灰处理＋混凝澄清工艺来去除废水中的悬浮物、胶质物体和一些重金属离子；另一种是加药预处理，主要有碳酸钠＋氢氧化钠或石灰＋碳酸钠二级软化澄清工艺，这类软化技术能去除水中大部分的Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋、Ｆ^－、硫酸根、硅等易结垢离子，解决出水水质结垢和污堵的问题，其氢氧化钠＋碳酸钠软化工艺成本要比石灰＋碳酸钠高，但减少了后续碳酸钠的加药量，改善了作业环境。目前还有一种新技术是石灰烟道气软化，利用烟气里面的ＣＯ_２代替碳酸钠形成沉淀，其运行成本相对较低。

１.１.２ 过滤技术 

废水的过滤方式有很多，主要分为两类，机械过滤和膜过滤，机械过滤通过絮凝、吸附、沉降等方法实现对原水的过滤；预处理中膜过滤是一种根据膜孔径大小选择透过的过程，膜充当过滤网的作用，原液在一定的压力下从过滤网流过，只允许水分子及一些极细小的微粒通过形成透过液，而原液中大于过滤膜孔径的物质则被截留，形成浓缩溶液，实现对原液的分离。目前膜分离技术在废水资源化利用方面产生了巨大的经济和社会效益。表１列出了可以选用的脱硫废水过滤技术及其特点。

１.２ 浓缩减量

零排放常见的减量浓缩工艺包括：ＤＴＲＯ（或ＳＴＲＯ）高压反渗透膜浓缩工艺、正渗透膜浓缩工艺、电渗析工艺等技术。表２对这三类膜浓缩技术进行综合对比。

１.２.１ 反渗透（ＲＯ） 

反渗透是在浓溶液上施加一个大于自然渗透压的压力，使得浓溶液中的溶剂通过半透膜到达稀溶液中。为了实现水溶液的反渗透现象，现已开发出特殊人工合成的半透膜，能够截留废水中的无机离子、细菌、悬浮物等，保证出水水质的纯净。反渗透技术由于安全可靠、出水稳定、除盐率高，且能耗低，能在常温下进行，因此在水处理领域有着大范围的应用，我国从２０世纪初开始掌握反渗透膜技术，可是存在着膜的价格高、运行稳定性、受压磨损等问题亟待解决，国产膜只占不到１０％的市场份额。

１.２.２ 正渗透（ＦＯ）

正渗透技术是目前膜分离领域研究的热点，它是一个自发过程，依靠选择性分离膜两侧的渗透压差为驱动力，将原溶液中的水渗透到较高渗透压侧。近年来，正渗透膜的制造技术在不断提高，设计生产水平有了很大的进步，由于能耗较低、出水水质高、污垢轻等优点，国内外已有商业应用，但是正渗透膜的研制存在浓差极化大，水通量较低及理想的驱动溶液制备困难，需要进一步从新的膜材料、膜改性、膜合成方法及驱动溶液的兼容性，分离回收等方面进一步深入研究。

１.２.３ 电渗析技术（ＥＤ）

电渗析技术从离子交换的基础上发展而来，其工作原理是依靠电位差。阳离子与阴离子交换膜交替排列在阴极与阳极之间，原液通过特制隔板形成的隔室，两端电极接通直流电后，在电场力的作用下，利用阳离子交换膜和阴离子交换膜的选择透过性，一部分水被淡化，另一部分水被浓缩，形成交替排列的淡室与浓室，从而将废水进行分离与提纯。对于脱硫废水这类高ＣＯＤ废水，经过预处理后可直接用电渗析法。电渗析技术具有低能耗、少药量、环境污染小、操作方便、设备规模和除盐浓度适应性强等优点，但其水耗较大，对难以离解的物质难以去除，易结垢，其设备部件多，组装要求高，若安装不好会影响配水均匀，需要对电极板的材料，流道的设计加工等方面的改进。

１.３ 末端处理

１.３.１ 蒸发浓缩结晶

蒸发浓缩工艺是将与处理单元或者膜法浓缩后的浓水通过蒸发结晶装置使清水回收利用和浓水的减量与结晶，现已开发出多种机械蒸发工艺，总体上分为三类，多效蒸发工艺、机械蒸汽再压缩技术和多级闪蒸工艺。以下列举出两种电站适用的浓缩结晶系统。

１.３.１.１ 多效强制循环蒸发系统（强制循环ＭＥＤ）

多效循环蒸发工艺是在国内应用较为广泛、技术成熟的机械蒸发工艺。几个蒸发器串联在一起，组成多效蒸发废水。原液由浆液泵抽进加热器底部，来自汽机的生蒸汽加热废水，产生的蒸汽作为二次蒸汽用作下一效热源，流体继续返回到加热器，继续循环。这种工艺技术难度低，热效率高，但能耗大，设备投入高，一般要加装预处理系统软化水质，才能保证蒸发结晶系统的安全、高效运行。

１.３.１.２ 降膜机械蒸汽压缩蒸发系统（ＭＶＣ） 

降膜蒸发器是降膜机械蒸汽压缩蒸发系统的核心，原水从上向下加入，依靠重力作用流经布膜器，布膜器将废液以薄膜的型态均匀布在蒸发器交叉排列的换热管表面，由蒸发系统产生的蒸汽压缩后，作为二次蒸汽，返回到蒸发器内利用潜热加热废水。由于液膜很薄，不需要热值很高的蒸汽就能使之蒸发结晶，

所以系统运行能耗不足多效蒸发的１０％，进而被广泛采用。然而国内对降膜蒸发器内部复杂多变的流动和传热研究较少，如何确定最佳的质量流量、喷淋密度、传热温差，使得系统达到最佳的换热效果，还需要进一步研究。其次，换热管和蒸发器外壳均采用钛材，缩机耗电高，每处理１ｔ废水耗电达５０度，系统对压缩机能力要求高，基本需要进口，因此设备投资、运行费用高昂。

１.３.２ 烟道蒸发工艺 

相对于蒸发器蒸发浓缩结晶的高成本、高占地面积、高维护费用，脱硫废水烟道蒸发工艺现在成为脱硫废水零排放的热门课题，其基本思路是将脱硫废水送入空预器与电除尘之间的烟道中，经过布置在这里的喷嘴将废水雾化，利用烟气的余热使脱硫废水蒸干，形成的颗粒物跟随烟气进入电除尘一起被捕捉去除，从而实现零排放。技术上需要对脱硫废水的水质水量、烟气的条件、喷嘴布置位置、空预器出口与电除尘之间的烟道尺寸进行详尽的论证与计算，将蒸干废水的烟气控制在露点温度以上，保证电除尘不受腐蚀。在实验中，还需要对雾化喷嘴的粒径、压缩空气量进行有效控制，寻求在废水水量水质变化时的最佳工作状态。同时考虑到雾化的废水可能会被烟气吹到烟道壁上造成腐蚀，需要对这部分烟道进行防腐蚀的措施。

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