RESALT技術在燃煤電廠脫硫廢水濃縮處理中的應用

摘要：在脫硫廢水濃縮處理過程中，受到離子反應的影響，傳統的濃縮處理方法的離子回收率較小，為此，將RESALT技術應用于燃煤電廠脫硫廢水濃縮處理中。分別對傳統的廢水濃縮處理方法以及應用RESALT技術的廢水濃縮處理方法進行了對比實驗，結果表明，應用RESALT技術的濃縮處理方法的離子回收率大，更加適合在燃煤電廠的脫硫廢水處理中使用。

關鍵詞：脫硫廢水;濃縮處理;RESALT技術;離子濃度

0 引言

RESALT技術是一種以電滲析技術為基礎的電化學技術，通過特殊的陰陽離子膜布置方式，阻礙鈣離子與硫酸根發生反應，控制廢水中的濃縮量。脫硫廢水作為燃煤電廠的主要輸出廢水，需要經過一定的處理才能達到國家規定的廢水排放標準。在燃煤電廠脫硫廢水濃縮處理中運用RESALT技術，可以減小傳統濃縮處理方法的電耗數值，脫硫廢水經過RESALT裝置中的進水通道陰陽離子膜，隔離廢水中的金屬離子，降低電廠排出的廢水污染等級[1]。在國家環保部門的倡導下，逐步優化了RESALT裝置的原有標準，針對不同土壤環境以及離子濃度標準，現在已經研制出不同形式的RESALT裝置。

1 RESALT技術在燃煤電廠脫硫廢水濃縮處理中的應用

1.1 ? ?控制廢水的濃縮比

控制RESALT裝置中的蒸發器有效換熱面積為30 m2，此時硫酸鈉溶液濃度會隨著換熱面積的增加而提高自身的蒸發量[2]。溶液沸點隨著溶液蒸發而升高，為了保證裝置的濃縮效果，在裝置前增加一個換熱器，該換熱器要控制蒸發1 kg廢水量耗費0.1 kg水量，此時RESALT裝置就構成了5個能效等級的蒸汽消耗值。

設定RESALT裝置中不同等級的壓強數值，在不同壓強等級的控制下，RESALT裝置控制脫硫廢水形成不同濃縮比的廢水，在不同濃度廢水控制下，利用多目標粒子群優化算法對廢水處理過程進行優化，實現了污水處理過程的多目標優化控制，該目標優化控制方法不但能夠保證出水水質達標，而且能有效降低污水處理過程的能耗。

1.2 ? ?規范離子流動方向

在RESALT裝置內膜的控制下，進入內膜前的廢水與進入內膜后的廢水形成了一個液體濃度差，RESALT裝置內部對脫硫廢水形成了一定壓力，廢水中小顆粒物質或是分子量較小的物質，通過內膜形成初次的過濾液，此時脫硫廢水達到初次分離和凈化的作用。設定裝置的濾膜運行模式為超濾，根據不同濃度的離子閾值，在過濾端設置死端過濾和錯流過濾方式[3]。在死端過濾方式下，控制脫硫廢水放置在過濾膜上方，借助于水壓，控制小分子量物質透過RESALT裝置的膜結構。在錯流過濾方式下，在過濾膜結構外部設置一個循環泵，增加初次分離后的廢水在膜結構中的流速，減小過濾時產生的離子濃度差，并在過濾后的膜結構外部形成一個濾餅層。根據廢水中的混凝機理，在RESALT裝置的超濾端設置一個壓縮雙墊層，墊層內設置不同價數的離子，根據不同的離子反應，形成不同的離子通道，雙電層之間設置一定的孔隙，孔隙之間增添一種絮凝劑，防止廢水中的離子發生反應，在該離子通道的作用下，裝置濃縮處理時會形成不同大小的離子回收率。

1.3 ? ?增加離子回收率

在壓縮雙墊層的作用下，RESALT裝置內的墊層會回收脫硫廢水中的部分離子，根據不同裝置參數，裝置的回收率計算公式如下：

在上述離子回收率的控制下，在RESALT裝置入水口處放置濃縮層，在RESALT裝置上安置4個處理口，最終形成的裝置結構如圖1所示。

在圖1所示的RESALT裝置結構下，在濃縮層添加適當濃度的濃鹽水，鹽水經由2號通道流經3號通道，此時電滲析裝置進一步濃縮處理，形成濃鹽水氯化物，剩余含有離子的廢水在4號接口自來水的中和下形成穩定離子關系的脫硫廢水。在自來水的中和作用下，將廢水中原有的離子進行稀釋，阻礙離子作用形成的分子，經過納濾處理后，形成含有氯化鈉或是硫酸鈉的濃鹽水，以化合物的形式增加對廢水離子的回收率。

2 實驗驗證

2.1 ? ?實驗準備

在燃煤電廠中相同的脫硫廢水出水口處進行取樣，測量該廢水中的氯離子濃度為4 305 mg/L，鈣離子濃度為680 mg/L，鎂離子濃度為751 mg/L，鈉離子濃度為1 550 mg/L。將取樣后的廢水平均分為2等份，標記為廢水樣本1與廢水樣本2。采用RESALT裝置，設定脫硫廢水的工藝流程，使用廢水樣本1經過設定的廢水濃縮過程，將處理后的廢水樣本與未應用RESALT裝置的廢水樣本2進行對比，測量2個水體樣本中的離子數量，對比應用RESALT技術后的廢水濃縮處理情況。

2.2 ? ?實驗結果分析

以氯離子、鈣離子、鎂離子以及鈉離子作為廢水濃縮處理的對比指標，以處理前廢水樣本中各個離子的濃度為對比標準，測量并統計應用傳統廢水濃縮處理方法以及應用RESALT技術的濃縮處理方法后，廢水樣本中各個離子的濃度數值，實驗結果如表1所示。

根據表1所示的各個離子濃度數值可知，傳統濃縮方法得到的各項離子的濃度數值并沒有發生較大的變化，與標準濃度數值相差不大，而應用了RESALT技術的濃縮處理方法得到的各項離子的濃度值幾乎降低到了標準數值的一半。根據數值變化可知，應用了RESALT技術的廢水濃縮處理方法效果更好，適合在燃煤電廠的脫硫廢水處理中使用。

3 結語

對于燃煤電廠而言，脫硫廢水的濃縮處理是一項重要工序，在濃縮處理過程中采用RESALT技術，可以增加廢水中離子的回收率，降低濃縮處理過程所耗費的成本，彌補了傳統濃縮處理方法的不足。但是在RESALT技術應用中，RESALT裝置對運行環境的要求較高，無法抵抗處理過程中受到的外部干擾，還需不斷優化。

[參考文獻]

[1] 晉銀佳，劉澤宇，尤良洲，等.RESALT技術在燃煤電廠脫硫廢水濃縮處理中的應用[J].中國電力，2019，52（7）：154-160.

[2] 胡大龍，降曉艷，張寧，等.燃煤電廠脫硫廢水濃縮工藝實驗研究[J].應用化工，2018，47（8）：1634-1637.

[3] 馬雙忱，范紫瑄，溫佳琪，等.基于模糊層次分析的燃煤電廠脫硫廢水處理可利用技術評價[J].化工進展，2018，37（11）：4451-4459.

收稿日期：2020-09-07

作者簡介：曹含（1990—），男，江蘇鎮江人，碩士，工程師，從事電氣工程調試和電力環保相關工作。