火電廠廢水濃縮技術探索與應用

劉秀輝

摘? 要：工業廢水集中處理后低含鹽部分被回用或再處理，高含鹽部分一般作為廢水排放，不僅造成資源的浪費，還可能達不到排放標準的要求，因此通過廢水分類收集并通過軟化處理和濃縮處理工藝，將大部分廢水處理后回用，少部分可通過固化等方法處理，提高廢水回收率，最終電廠的排放標準。

關鍵詞：廢水;濃縮;探索與應用

一、高鹽廢水來源

1、脫硫廢水

脫硫廢水中既含有一類污染物，又含有二類污染物。所含的一類污染物有鎘、汞、鉻、鉛、鎳等重金屬，對環境有很強的污染性;二類污染物有銅、鋅、氟化物、硫化物等。另外。脫硫廢水COD、懸浮物等都比較高。燃料和脫硫劑（主要是石灰石）的成分以及脫硫系統的運行方式對脫硫廢水的產生量和水質影響很大;脫硫廢水水質和水量都不穩定。因此，脫硫廢水的處理有一定難度。

2、酸堿再生廢水高含鹽部分（主要是化學除鹽系統及精處理系統廢水高含鹽部分）

這部分廢水含鹽量、硬度、鈣離子、氯離子、有機物等指標均很高，不經深度處理無法回用。因此，將高鹽廢水采用膜技術進一步濃縮，淡水回收利用，濃縮液進入下一步處理。

二、高廢水預處理工藝——軟化

一般高鹽廢水的暫時硬度較低，基本都是鈣、鎂離子的永久硬度，而陽離子交換將產生高鹽再生廢水難以處置，綜合考慮脫硫廢水水質特點，可以采用的工藝是氫氧化鈉（或石灰）-碳酸鈉工藝組合，該工藝組合具有能同時去除永硬和暫硬，一次性投資低、設備不易堵塞，出水水質穩定等特點。

1、預處理方案

根據電廠的廢水情況，主要有以下兩種工藝可用于高鹽廢水預處理系統：

方案一：石灰-碳酸鈉軟化-沉淀池-過濾器處理工藝

高鹽廢水進入調節池加次氯酸鈉殺菌處理后，通過提升泵將廢水提升至反應沉淀池中;在反應沉淀池的混合池投加聚鐵（PFS）、氫氧化鈉（或石灰）、碳酸鈉、助凝劑等，通過投加相關藥劑降低廢水的鎂離子、鈣離子和二氧化硅等，沉淀出水經管道混合器投加濃鹽酸調節pH值，pH調整后的廢水自流進入清水池，經清水池提升泵提升至高效纖維過濾器，將廢水中的懸浮物等大顆粒物質去除。

方案二：氫氧化鈉-碳酸鈉軟化-管式微濾膜（TMF）處理工藝高含鹽廢水進入調節池加一定量次氯酸鈉抑制微生物滋生，調節池出水后進入一級和二級反應槽，在一級反應槽內投加NaOH或石灰。在二級反應槽內投加Na2CO3溶液。反應槽分別進行攪拌和pH監控，使水中的鈣、鎂等硬度成分形成沉淀。經過反應后的水溢流到管式微濾膜的濃縮池內，用循環泵輸送到管式微濾膜進行固液分離。此時大流量的水在廢水濃縮池和管式膜之間循環，而部分膜透過水進入中和池進行pH調整后，送往后續處理系統。

2、預處理方案的技術分析

方案一是通過投加氫氧化鈉（或石灰）、Na2CO3等堿性化學藥劑，形成碳酸鈣、氫氧化鎂等沉淀，同時可去除部分硅及膠體。通過晶核長大后自然沉降實現固液分離，再經過濾器去除濁度。出水需要增加過濾器和超濾，以滿足后續高鹽廢水濃縮處理系統海水反滲透的進水水質要求，對水質適應性廣，操作簡單，自動化程度較高。

方案二通過投加氫氧化鈉（或石灰）、Na2CO3等堿性化學藥劑，形成碳酸鈣、氫氧化鎂等沉淀，同時可去除部分硅及膠體。通過0.1?m微濾膜在錯流模式下進行固液分離，截留化學加藥產生的懸浮固體。微濾膜對有機物敏感，有機物濃度高時，微濾膜通量衰減嚴重。

以上方案均為成熟技術，采用傳統的沉淀-過濾-超濾處理系統工藝流程較長，涉及的處理設施較多，運行較為復雜。采用管式微濾系統，經過化學軟化處理的污水無需經沉淀池、多介質過濾，砂濾、碳濾等處理設施就可以直接進入微濾系統，產水排出一步到位。管式微濾系統采用內壓式固液分離，管內流速較高，顆粒不易積存在膜表面，并且出水直接進入反滲透系統，可以取代傳統的沉淀-過濾-超濾系統。

傳統沉淀-過濾-超濾處理系統已在電廠得到成功應用，系統運行穩定;采用氫氧化鈉-碳酸鈉軟化-管式微濾膜進行軟化處理在火電廠沒有應用案例。

三、高鹽廢水濃縮處理工藝

目前，高鹽廢水濃縮技術主要推薦使用的有電滲析和疊管式反滲透濃縮。

1、電滲析濃縮

電滲析工藝原理：在直流電場的作用下，利用離子交換膜的選擇透過性，即陽膜只允許陽離子通過阻止陰離子通過，陰膜只允許陰離子通過阻止陽離子通過，把帶電組分和非帶電組分進行分離。陽膜和陰膜交替排列在正負兩個電極之間，相鄰的兩種膜用隔板隔開，水在隔板間流動，通過加電使水中陰陽離子在電場作用下分別向正負兩極遷移，由于離子交換膜的選擇透過性，從而在隔板層間形成濃水室和淡水室，實現了水與鹽的分離。

電滲析裝置采用貴金屬涂敷復合材料作為電極，抗腐蝕性強，電極使用壽命長久，并且采用耐污染型離子交換復合膜（大孔徑中性半透膜），具有較強的耐氧化、耐酸堿、抗腐蝕、抗水解的能力，不易堵塞，抗污染性強，膜的使用壽命長久。而且由于采用頻繁倒極的運行方式，可有效解決電滲析設備濃差極化的問題，設備自動化程度高，運行更加穩定可靠。電滲析設備對進水有機物要求寬泛、膜抗污染性強。

2、疊管式反滲透（DTRO）濃縮

DTRO技術是專門用來處理高濃度污水的膜組件，其核心技術是碟管式膜片膜柱。把反滲透膜片和水力導流盤疊放在一起，用中心拉桿和端板進行固定，然后置入耐壓套管中，就形成一個膜柱。DTRO克服了一般反滲透系統在處理滲濾液時容易堵塞的缺點，使系統更加穩定、運行費用更低。

DTRO三個重要組成元件：膜片、導流盤和O型橡膠墊圈。膜片為正八邊形膜袋，由兩張同心環狀反滲透膜組成，膜中間夾著一層絲狀支架，使通過膜片的凈水可以快速流向出口三層環狀材料的外環焊接，內環開口為凈水口。導流盤為ABS材質，其作用是與膜片之間形成濃水流道。O型橡膠墊圈的主要作用是將透過液和濃縮液隔離開，通過中心拉桿和兩端的法蘭壓緊，套上玻璃鋼或不銹鋼材質的膜殼便形成了蝶式膜柱。

DTRO系統一般由多支膜柱、高壓泵、循環泵及配套的管道閥門電控系統組成。

主要優點是抗污染能力強，膜使用壽命長。組件易于維護，系統耐壓能力強等。主要缺點為投資成本高，脫鹽效率相對較低，產生淡水含鹽量高，需要增加反滲透系統脫鹽后才能滿足回用要求。

（3）總結

電滲析技術操作壓力低，濃縮程度高，在電力行業還待探討和實踐，疊管式反滲透技術只能進行中等程度濃縮，運行壓力高，運行費用高。