【m.taozhaisz.com武漢純水設(shè)備】水資源作為基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性的資源，對社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，國家對工業(yè)用水控制較為嚴格，所以，火力發(fā)電廠作為用 水大戶，對電廠內(nèi)各級廢水的綜合利用顯得尤為重要。本文針對火力發(fā)電廠廢水梯級利用做一個較為全面的技術(shù)比較，尋求減少取用新鮮水的途徑，同時降低廢水排放量；既減少了水資源的消耗，又減少了廢水對環(huán)境的污染，對建設(shè)生態(tài)型環(huán)境可提供較大的貢獻。

1 火電廠主要廢水系統(tǒng)

火電廠主要廢水包括（輔機）循環(huán)水、排污水，鍋爐補給水處理系統(tǒng)根據(jù)其不同的工藝流程會產(chǎn)生懸浮性廢水、酸堿再生廢水及反滲透排濃水，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)再生廢水，生活污水，含煤廢水及脫硫廢水等， 這些廢水根據(jù)工藝特點進行分類收集和分質(zhì)回用，實現(xiàn)梯級利用。武漢工業(yè)純水處理設(shè)備通過水的梯級使用和循環(huán)利用，提高水的重復(fù)利用率，在對各類廢水分類 收集和分質(zhì)回用的基礎(chǔ)上，提高廢水回收率，少量難以回用的末端廢水 進行蒸發(fā)結(jié)晶處理后進行回用，從而實現(xiàn)全廠廢水“零排放”。

2 全廠廢水梯級利用設(shè)計思路

通過對火電廠各類廢水的水質(zhì)特點進行分析可知，全廠廢水主要可分為四大類，即懸浮性廢水、高含鹽量廢水、生活污水及脫硫廢水。懸浮性廢水主要包括鍋爐補給水處理系統(tǒng)過濾系統(tǒng)反洗排水、非經(jīng)常性的空預(yù)器沖洗水、含煤廢水、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)除鐵裝置反洗廢水等；高含鹽量廢水主要來自于（輔機）循環(huán)水排污水、鍋爐補給水處理系統(tǒng)反滲透排濃水及離子交換器再生廢水、凝結(jié)水精處理除鹽系統(tǒng)再生廢水非經(jīng)常性鍋爐酸洗廢水等，生活污水主要是電廠生活用水排污水；懸浮 性廢水通過工業(yè)廢水集中處理系統(tǒng)經(jīng)除濁處理后回用于循環(huán)水系統(tǒng)，高 含鹽廢水需除硬、脫鹽處理回用于循環(huán)水系統(tǒng)或調(diào)整 pH 值后用于對水 質(zhì)要求較低的系統(tǒng)，如脫硫系統(tǒng)、渣倉沖洗水、灰場噴灑水等。脫硫 廢水的水質(zhì)與脫硫工藝、煙氣成分、灰及吸收劑、脫硫工藝用水的水質(zhì) 等多種因素有關(guān)，與電廠其他廢水差別較大，處理難度也較大，且處理 工藝中設(shè)備的設(shè)計條件和使用的藥品也不同，故宜單獨處理，且作為末 端處理。

3 脫硫廢水處理系統(tǒng)詳述

脫硫系統(tǒng)作為末端用水點，其廢水排放量直接關(guān)系全廠的廢水排放水平，脫硫廢水的消納在發(fā)電廠一般主要用于灰?guī)鞌嚢?，但是，在干灰有綜合利用途徑時，脫硫廢水無法消納，或是由于廢水梯級利用后，水質(zhì)逐漸惡化，后續(xù)工藝難以利用，或者是廢水本身水質(zhì)較為惡劣，難以梯級利用，致使電廠還存在部分廢水需要進一步處理；對于濕冷機組， 因廢水排放量大，廢水幾乎不可能在廠內(nèi)完全平衡，因而，脫硫廢水的處理就顯得尤為重要了，那么，脫硫廢水系統(tǒng)如何選擇，在技術(shù)性能滿 足的前提下，經(jīng)濟性是系統(tǒng)選擇的關(guān)鍵。

目前國內(nèi)的技術(shù)方案主要是預(yù)處理 + 預(yù)濃縮 + 深度濃縮 + 結(jié)晶。 脫硫廢水硬度含量高，總硬度有時可達上百毫摩爾每升，需要進行預(yù)處理軟化，將脫硫廢水主要陽離子為鈉、鎂、鈣混合的雜鹽體系轉(zhuǎn)化為陽離子以鈉離子為主的鈉鹽體系，鈉鹽的易溶性可有效防止后續(xù)濃縮處理 系統(tǒng)以及結(jié)晶設(shè)備結(jié)垢。脫硫廢水預(yù)處理一般可采用以下方案：石灰 - 碳酸鈉軟化 - 沉淀池 - 過濾器處理工藝；石灰 - 碳酸鈉軟化 - 管式微濾膜處理工藝。合肥純水處理設(shè)備預(yù)濃縮系統(tǒng)目前廣泛采用的是膜法，可采用電滲析工藝（ED）、 納濾 (NF)+ 反滲透工藝、高效反滲透工藝等，使廢水進一步濃縮，含鹽量達到 50000~60000mg/L。

深度濃縮技術(shù)主要有膜法及熱法，膜法有電滲析工藝（ED）、正滲透（FO）、碟管式反滲（DTRO）、納濾 (NF) 等，熱法主要有蒸發(fā)塘、 煙道霧化蒸發(fā)、多效強制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)（MED）、蒸汽機械再壓縮蒸發(fā)（MVR）、低溫常壓蒸發(fā)技術(shù)（NED）等，使廢水的鹽分濃縮至約 100000~150000mg/L 左右，進入結(jié)晶器進行固液分離。

3.1 膜法濃縮技術(shù)論述

3.1.1正滲透是一種利用膜兩側(cè)不同溶液的滲透壓差作為驅(qū)動力，使得水能自發(fā)地從原料液一側(cè)透過分離膜到達驅(qū)動液一側(cè)，從而起到原料液脫水減量的過程 , 具有高回收率、低壓運行、能耗低和抗污染等特點， 其最終濃縮液鹽含量高可達 20%，對進水水質(zhì)要求較低，清洗周期較長。

正滲透處理技術(shù)的進水濃度一般大于 5%，進水濃度太低則經(jīng)濟性較差。正滲透處理技術(shù)雖然具有一定的優(yōu)勢，但是其仍受制于具有選擇 透過性的膜和高滲透壓的驅(qū)動溶液這兩個重要因素，正滲透膜兩側(cè)產(chǎn)生的滲透壓差是正滲透過程能得以持續(xù)進行的驅(qū)動力，而汲取液的滲透壓是決定這種驅(qū)動力大小的關(guān)鍵因素。理想的汲取液應(yīng)具有高的滲透 壓、能方便地與水分離、可以循環(huán)利用、無毒、高的穩(wěn)定性等特點。

汲取液主要有兩個類型：無機汲取液和有機汲取液。無機汲取液主要為 NH4HCO3。NH4HCO3在水中具有高的溶解度，可產(chǎn)生較高的滲透壓， 獲得較高的產(chǎn)水率。將稀釋后的汲取液加熱到 60℃，碳酸氫銨分解為 氨氣和二氧化碳氣體，采用蒸餾等方法從水產(chǎn)品中分離出來，然后再將 其重新溶解于水中得到銨鹽汲取液，使其循環(huán)利用。武漢反滲透純水處理設(shè)備在使用 NH4HCO3 作汲取液時，常常發(fā)生 NH4HCO3 溶解不完全，NH4HCO3 發(fā)生分解，造成穩(wěn)定性問題；而且在回收再生時很難做到 NH3 從產(chǎn)品水中全部去 除，可能會導(dǎo)致產(chǎn)品水中氨含量超過 2 mg/L。有機汲取液通常有 2- 甲 基咪唑類化合物、聚丙烯酸鈉（PAA-Na）等聚合物。聚合物電解質(zhì)溶液作為正滲透的汲取液具有高水通量、低反向通量及易再生等優(yōu)勢。

3.1.2電滲析技術(shù)也是利用離子交換特性去除水中溶解類雜質(zhì)的，電滲析 膜是由離子交換樹脂制成，它實質(zhì)上是離子交換樹脂除鹽的另一種形式， 按其選擇透過性能分為陽膜和陰膜，用陽離子交換樹脂制成的膜是陽膜， 用陰離子交換樹脂制成的膜是陰膜，在直流電場作用下，利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子的選擇透過性，使溶液中呈離子狀態(tài)的溶質(zhì)和溶劑分離的一種理化學(xué)過程，是膜分離技術(shù)的一種，進水水質(zhì)要求低， 較低 TDS 可獲得 >90% 回收率，COD 去除率低 , TDS 高時能耗高。

3.1.3納濾膜具有反滲透膜的性質(zhì)，也是以壓力差為推動力，介于反滲透和超濾之間的截留水中納米級顆粒物的一種膜分離技術(shù)，或稱選擇性反滲透膜或松散反滲透膜。對單價陰離子鹽溶液的脫除率低于高價陰離 子鹽溶液，如對氯化鈉及氯化鈣的脫除率為 20% ～ 80%，而硫酸鎂及Na?SO?的脫除率為 90% ～ 98%，NF 一般作為高回收率 RO 單元的預(yù)處 理 , 掃除了高鹽廢水 RO 膜污染因素和結(jié)垢因素，納濾去除和高倍率濃 縮 COD 及其他有機污染物 , 易于形成結(jié)垢的二價陰離子和陽離子 無機鹽的分級 ( 主要是硫酸鹽和其他一價鹽的分級截留 ) 實現(xiàn)了預(yù)脫鹽 , 可 降低后續(xù) RO 系統(tǒng)的 TDS負荷。

3.1.4DTRO 碟管式反滲透是反滲透的一種形式，是一種獨特的膜分離 設(shè)備。碟管式膜組件采用開放式流道，膜組件兩導(dǎo)流盤直接距離為 4mm，盤片表面有一定方式排列的凸點。這種特殊的力學(xué)設(shè)計使處理液 在壓力作用下流經(jīng)濾膜表面遇凸點碰撞時形成湍流，增加透過速率和自清洗功能，從而有效的避免了膜堵塞和濃差極化現(xiàn)象，成功地延長了膜片的使用壽命；清洗時也容易將膜片上的積垢洗凈，保證碟管式膜組適 用于處理高渾濁度和高含沙系數(shù)的廢水，適應(yīng)惡劣的進水條件；是一種 應(yīng)用于液體脫鹽及凈化的新型膜分離組件，其耐高壓、抗污染特點十分 明顯 , 在高濁度、高 SDI 值、高鹽分、高 COD 的情況下，也能有效穩(wěn) 定運行 , 是專門針對高濃度料液的過濾分離而開發(fā)的。

上述各類膜在零排放系統(tǒng)中均不是獨立運行，需要結(jié)合水質(zhì)條件組 合或串聯(lián)運行。

3.2 熱法濃縮技術(shù)論述

熱法蒸發(fā)技術(shù)是用加熱的方法使溶液中的一部分溶劑汽化，從而提高溶液的濃度，或使溶液濃縮飽和而析出溶質(zhì)的過程。加熱蒸發(fā)用于廢水處理的目的就是加熱廢水，使水分大量汽化，將廢水濃縮減量或使其 溶質(zhì)結(jié)晶析出，蒸發(fā)后的冷凝水回用。蒸發(fā)減量技術(shù)主要有蒸發(fā)塘、煙道霧化蒸發(fā)、多效強制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)（MED）、蒸汽機械再壓縮蒸發(fā) （MVR）、低溫常壓蒸發(fā)技術(shù)（NED）等。

3.2.1煙道霧化蒸發(fā)技術(shù)將末端廢水通過霧化噴嘴進行霧化，噴入電廠煙 道內(nèi)，利用煙道內(nèi)高溫?zé)煔鈱㈧F化后的廢水顆粒蒸干，形成固體顆粒并 在除塵器中被吸附除去，達到脫硫廢水零排放的目的。末端廢水霧化蒸發(fā)技術(shù)根據(jù)實際情況的不同，可以有多種實施方式，如在除塵器入 口前煙道霧化噴射廢水、在空預(yù)器入口前煙道霧化噴射廢水、引部分煙氣至蒸發(fā)器作為熱源蒸發(fā)廢水等。武漢實驗室純水處理設(shè)備煙道霧化蒸發(fā)處理工藝需根據(jù)煙氣流 量、煙氣溫度等參數(shù)來計算確定煙道的蒸發(fā)容量，并根據(jù)霧化噴射裝置 的性能試驗數(shù)據(jù)，結(jié)合煙道內(nèi)流場變化特點，優(yōu)化布置霧化噴射裝置。

3.2.2蒸發(fā)塘是利用自然蒸發(fā)的原理將高鹽廢水中的水分蒸發(fā)，使鹽份濃 度達到飽和而結(jié)晶析出的一種技術(shù)。蒸發(fā)塘池底設(shè)置防滲系統(tǒng)，以防止 對地下水的影響。自然蒸發(fā)具有處置成本低、運營維護簡單、使用壽命長、抗沖擊負荷好、運營穩(wěn)定等優(yōu)點。但蒸發(fā)塘的缺點是需要較大的占 地面積且場地需要平整，風(fēng)速、日照時間均需要有一定要求，在北方寒冷地區(qū)還需考慮防凍措施，地下水的防滲防污染也是必須考慮的條件， 鑒于這些缺點，蒸發(fā)塘的應(yīng)用受到了限制。

3.2.3多效強制循環(huán)蒸發(fā)（MED）是在單效蒸發(fā)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的蒸發(fā)技術(shù)，其特征是將一系列的水平管或垂直管與膜蒸發(fā)器串聯(lián)起來，并被分為若干效組，用一定量的蒸汽通過多次的蒸發(fā)和冷凝從而得到多倍 于加熱蒸汽量的淡化過程。多效蒸發(fā)中效數(shù)的排序是以生蒸汽進入的那 一效作為第一效，第一效出來的二次蒸汽作為加熱蒸汽進入第二效…… 依此類推。

多效蒸發(fā)技術(shù)是將蒸汽熱能進行循環(huán)并多次重復(fù)用，以減少熱能消耗，降低運行成本。在多效蒸發(fā)工藝中，為了保證加熱蒸氣在每 一效的傳熱推動力，各效的操作壓力必須依次降低，由此使得各效的蒸 汽沸點和二次蒸汽壓強依次降低。末端廢水在多個串聯(lián)的蒸發(fā)器中的加 熱蒸氣的作用下逐漸蒸發(fā)，利用前一效蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽，作為后一 效蒸發(fā)器熱源。由于后一效廢水沸點溫度和壓力比前一效低，效與效之 間的熱能再生利用可以重復(fù)多次。由于加熱蒸汽溫度隨著效數(shù)逐漸降低， 多效蒸發(fā)器一般只做到四效，四效后蒸發(fā)效果就很差。

雖然多效蒸發(fā)把前效產(chǎn)生的二次蒸汽作為后效的加熱蒸汽，但第一 效仍然需要不斷補充大量新鮮蒸汽。多效蒸發(fā)過程需要消耗大量的蒸汽， 蒸發(fā)處理 1t 水大約需要消耗 0.5~1.5 t 蒸汽

3.2.4低溫常壓蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)（NED）是蒸發(fā)結(jié)晶一體化系統(tǒng)，是將廢水加熱到 40 ～ 80℃后，利用大流量循環(huán)風(fēng)將水蒸發(fā)，然后在冷凝室將水汽凝結(jié)，廢水在蒸發(fā)室不斷濃縮直至結(jié)晶。經(jīng)蒸發(fā)后的廢水濃度不斷升高，并達到飽和，達到飽和溶解度的鹽從溶液中析出形成固體顆粒， 并通過固液分離器實現(xiàn)固體與溶液的最終分離。武漢EDI純水處理設(shè)備系統(tǒng)中采用熱泵壓縮機組在制備冷凝系統(tǒng)所需冷水的同時，將水中的熱量轉(zhuǎn)移用來加熱原廢水， 從而實現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部能量的循環(huán)利用。低溫常壓蒸發(fā)結(jié)晶的設(shè)備不需要 將水加熱至沸騰，在低溫、常壓的環(huán)境下運行。

3.2.5蒸汽機械再壓縮蒸發(fā)（MVR）系統(tǒng)在高鹽廢水的濃縮處理中有較多的應(yīng)用。常用的降膜式蒸汽機械再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，由蒸發(fā)器和結(jié)晶器兩單元組成。廢水首先送到機械蒸汽再壓縮蒸發(fā)器（BC）中進行濃縮，經(jīng)蒸發(fā)器濃縮之后，濃鹽水再送到 MVR 強制循環(huán)結(jié)晶器系統(tǒng)進行進一步濃縮結(jié)晶，將水中高含量的鹽分結(jié)晶成固體。其工作原理是物料經(jīng)分配裝置均勻分配于蒸發(fā)器各加熱管內(nèi)，物料在重力和真空誘導(dǎo)及氣流作用下，成膜狀自上而下流動，運動過程中與加熱管外壁加熱蒸汽 發(fā)生熱交換而蒸發(fā)。降膜蒸發(fā)器是液膜傳熱 ，其傳熱系數(shù)高于其他形 式的蒸發(fā)器。

3.3 膜系統(tǒng)與熱法濃縮系統(tǒng)小結(jié)

如何選擇濃縮系統(tǒng)成為零排放處理的關(guān)鍵，熱法由于其靜態(tài)投資較多而使其應(yīng)用受到了限制，膜法作為廢水的濃縮環(huán)節(jié)是目前水處理零排放的主要技術(shù)路線，經(jīng)預(yù)處理、膜法深度濃縮處理后的濃縮廢液含鹽量 達 150000 mg/L 后進入后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。

但是，不可回避的問題是，膜法（尤其是反滲透膜）由于其對進水的要求苛刻，不僅需去除結(jié)垢性 物質(zhì)如鈣、鎂、硅等，還需去除有機物、懸浮物等，因而所需要的預(yù)處 理流程長，且加藥量較大，會導(dǎo)致運行費用增加，且會增加污泥排放量；另外，膜系統(tǒng)由于其特有的結(jié)構(gòu)，正常使用壽命約為 5 年左右，處理高含鹽廢水的膜運行壽命可能會更短，使用 3 年左右可能會出現(xiàn)膜元件的無法恢復(fù)而更換，那么，在壽命期膜的更換費用也會相當(dāng)可觀。

熱法濃縮根據(jù)現(xiàn)已有廢水零排放的運行成果來看（神華榆林能源化工廢水零排 放），濃縮可以達將近30倍，在進水含鹽量約為 20000mg/L左右的情況下，濃縮廢液含鹽量可高 150000mg/L，目前運行效果較好；據(jù)有關(guān)資料介紹，熱法濃縮進水含鹽量在高于 50000mg/L時，可直接進蒸發(fā)系統(tǒng)，無須進 行預(yù)濃縮，蒸發(fā)濃縮倍率10倍以上效果較好，而結(jié)晶系統(tǒng)的濃縮倍率不宜太大，宜為 2-3 倍。