电厂高盐废水零排放技术路线的探讨

介绍了火力发电厂中废水分类及水质特点,分析了高含盐废水零排放废水的处理难点,通过介绍和引用行业内先进的中盐水和高盐水的水处理技术,构建了高含盐废水零排放工艺路线。得出的结论是电厂淡水资源综合利用和零排放,不能依靠单一的水处理技术来实现,而是需要针对电厂各类含盐废水的特点,制定一个系统的技术路线。本文为火电厂实现废水零排放提供了技术参考。

我国是属于水资源严重短缺且分布不均的国家，随着工业化进程的深入，国家及社会对环境保护要求将越来越高，对电力行业的污染物排放也提出了更高的要求，发电企业废水综合利用和“零排放”成为环保领域中较为关注的课题之一。

综合利用就是指在全厂建立水务管理系统的基础上，充分利用各种技术手段，使水资源在电厂内较大限度地梯级使用和处理回用，尽量减少废水排放量;而零排放是指电厂不向外部水域排放任何废水。制约废水零排放的主要因素是废水中的高含盐量。

一方面高含盐废水的直接应用上，在电厂各系统中少有用武之处;另一方面在电厂现有废水处理手段的基础上，难以降低其含盐量，实现全回收利用。“零排放技术”并非单项技术，而是一系列水处理技术的有机集成，应该形成一个综合的技术和工艺路线。

本文主要通过介绍含盐废水处理的工艺方法，分析和探讨实现废水零排放的技术和工艺路线。

1火电厂主要的含盐废水

1.1中等含盐废水

在火电厂中这类含盐水的代表是循环冷却水塔排污水。近些年随着循环水预处理、旁路处理和高效阻垢剂等技术的不断升级，电厂循环水的浓缩倍率已提升到4—5倍，尽管如此，循环水的排污量仍然很大(600MW机组达到200t/h)，用水量占到全厂淡水总用量的70%一80%。因此，循环水排污水的回收利用是电厂节水的关键点。

循环水的水质情况如表1所示(国内某一内陆火电厂600MW机组)。

表1电厂循环水部分水质指标

从表1数据可以看出，循环水及其排污水电导率约在2000￣S/cm以内，含盐量不高，有很大的回收利用空间。

1.2高含盐废水

高含盐废水在火电厂中主要的来源是脱硫废水和化学酸碱废水，还包括其他废水处理系统的排污水，可统称为末端废水。

以脱硫废水为例，其水质情况如表2600MW机组设计参数)。(电极)之间，并用特制的隔板将其分开，组成除盐(淡化)和浓(国内某一火电厂缩两个系统(如图2所示)。

表2电厂脱硫废水设计水质指标

尽管高含盐废水在全厂用水中的比重不大(600MW机组脱硫废水量约5t/h)，但它却是成为实现废水零排放的关键。

2中等含盐废水处理技术

目前行业内针对此类废水，较为常见的是通过反渗透设备对其采取部分回收，用于循环水补水，达到节水的目的。双模技术和工艺较为成熟，但存在投资和运行成本较高、膜组件易被污染等缺陷。以下介绍两种电吸附和电渗析技术。’

2.1电吸附

电吸附技术(Electrosorb Technology，简称EST)，又称电容性除盐技术(CDI)，是20世纪90年代末开始兴起的一项新型水处理技术。

其基本原理(如图1所示)是基于电化学中的双电层理论原水从一端进入正负极组成的空间，从另一端流出。原水在正、负极之间流动时受到电场的作用，水中带电粒子分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附并储存在双电层内。随着电极吸附带电粒子的增多，带电粒子在电极表面富集浓缩，较终实现与水的分离，使水中的溶解盐类滞留在电极表面，获得净化/淡化的出水。

图1电吸附技术原理图

相对于反渗透工艺来说，电吸附脱盐技术具有常压操作(一般为0.2—0.3MPa)、低电压工作(1.5～2V)，且无需添加阻垢剂的特点。适用于处理电导率低于5000IxS/cm的含盐废水，脱盐率和回收率均可达到在70%一80%。电吸附脱盐工艺目前国内已有工业应用于循环水和化工污水处理。

2.2电渗析

电渗析技术是一种改进的电驱动膜分离技术，其核心原件为选择性离子交换膜。利用阴阳离子交换膜交替排列于正负极

当向隔室通入盐水后，在直流电场作用下，阳离子向负极迁移，通过阳离子交换膜而被阻挡在下一阴离子交换膜;阴离子向正极移动，通过阴离子交换膜而被阻挡在下一阳离子交换膜，从而使淡室中的盐水被淡化，浓室(淡室相邻的一对阴阳膜之间的空间)中的盐水被浓缩。

图2电渗析技术原理图

电渗析脱盐技术适用于处理电导率低于3000IxS/cm的含盐废水，脱盐率和回收率均可达到在70%～80%，其工艺特点是投资成本不高，但日常运行中离子交换膜有结垢和污堵的风险。

3高含盐废水处理技术

要达到废水的零排放，关键在于实现高含盐废水的全回收，本质上就是要实现废水中水和盐类得分离。以下介绍几种高含盐废水废水处理的工艺。

3.1热法蒸发结晶

热法蒸发结晶是目前处理高盐废水较主要的技术路线，其原理是利用外部热源(能量)对废水加热蒸发、浓缩、结晶处理，使废水中水与盐分分离，较大限度回收利用淡水。

3.1.1热法蒸发器形式

热法蒸发结晶工艺的核心设备是蒸发器，根据蒸发节能方式和蒸发器结构的不同，目前常见的有以下两种：

(1)多效强制循环蒸发(MED)多效强制循环蒸发器由换热器和结晶蒸发器两大部分组成;通过一台循环泵液体在列管中循环，在高于正常液体沸点压下加热至过热。蒸发产生的二次蒸汽进入下一效蒸发器加热或进入冷凝器冷凝。浓缩液被循环泵送至盐分离器，在盐分离器内实盐水有效分离。

(2)机械蒸汽再压缩蒸发(MVR)机械蒸汽再压缩蒸发器是利用蒸发器中产生的二次蒸汽，经压缩机压缩，压力、温度升高，热焓增加，然后送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水。相对于MED的换热和蒸发通过两个设备分别实现，效率更高，能耗大幅降低。

3.1.2蒸发结晶工艺

热法结晶蒸发工艺过程分为两个部分，即蒸发浓缩和蒸发结晶。如图3所示的是一个典型的预处理+MVC蒸发浓缩+强制循环结晶的工艺流程。