火电厂废水浓缩技术探索与应用

刘秀辉

摘  要：工业废水集中处理后低含盐部分被回用或再处理，高含盐部分一般作为废水排放，不仅造成资源的浪费，还可能达不到排放标准的要求，因此通过废水分类收集并通过软化处理和浓缩处理工艺，将大部分废水处理后回用，少部分可通过固化等方法处理，提高废水回收率，最终电厂的排放标准。

关键词：废水;浓缩;探索与应用

一、高盐废水来源

1、脱硫废水

脱硫废水中既含有一类污染物，又含有二类污染物。所含的一类污染物有镉、汞、铬、铅、镍等重金属，对环境有很强的污染性;二类污染物有铜、锌、氟化物、硫化物等。另外。脱硫废水COD、悬浮物等都比较高。燃料和脱硫剂（主要是石灰石）的成分以及脱硫系统的运行方式对脱硫废水的产生量和水质影响很大;脱硫废水水质和水量都不稳定。因此，脱硫废水的处理有一定难度。

2、酸碱再生废水高含盐部分（主要是化学除盐系统及精处理系统废水高含盐部分）

这部分废水含盐量、硬度、钙离子、氯离子、有机物等指标均很高，不经深度处理无法回用。因此，将高盐废水采用膜技术进一步浓缩，淡水回收利用，浓缩液进入下一步处理。

二、高废水预处理工艺——软化

一般高盐废水的暂时硬度较低，基本都是钙、镁离子的永久硬度，而阳离子交换将产生高盐再生废水难以处置，综合考虑脱硫废水水质特点，可以采用的工艺是氢氧化钠（或石灰）-碳酸钠工艺组合，该工艺组合具有能同时去除永硬和暂硬，一次性投资低、设备不易堵塞，出水水质稳定等特点。

1、预处理方案

根据电厂的废水情况，主要有以下两种工艺可用于高盐废水预处理系统：

方案一：石灰-碳酸钠软化-沉淀池-过滤器处理工艺

高盐废水进入调节池加次氯酸钠杀菌处理后，通过提升泵将废水提升至反应沉淀池中;在反应沉淀池的混合池投加聚铁（PFS）、氢氧化钠（或石灰）、碳酸钠、助凝剂等，通过投加相关药剂降低废水的镁离子、钙离子和二氧化硅等，沉淀出水经管道混合器投加浓盐酸调节pH值，pH调整后的废水自流进入清水池，经清水池提升泵提升至高效纤维过滤器，将废水中的悬浮物等大颗粒物质去除。

方案二：氢氧化钠-碳酸钠软化-管式微滤膜（TMF）处理工艺高含盐废水进入调节池加一定量次氯酸钠抑制微生物滋生，调节池出水后进入一级和二级反应槽，在一级反应槽内投加NaOH或石灰。在二级反应槽内投加Na2CO3溶液。反应槽分别进行搅拌和pH监控，使水中的钙、镁等硬度成分形成沉淀。经过反应后的水溢流到管式微滤膜的浓缩池内，用循环泵输送到管式微滤膜进行固液分离。此时大流量的水在废水浓缩池和管式膜之间循环，而部分膜透过水进入中和池进行pH调整后，送往后续处理系统。

2、预处理方案的技术分析

方案一是通过投加氢氧化钠（或石灰）、Na2CO3等碱性化学药剂，形成碳酸钙、氢氧化镁等沉淀，同时可去除部分硅及胶体。通过晶核长大后自然沉降实现固液分离，再经过滤器去除浊度。出水需要增加过滤器和超滤，以满足后续高盐废水浓缩处理系统海水反渗透的进水水质要求，对水质适应性广，操作简单，自动化程度较高。

方案二通过投加氢氧化钠（或石灰）、Na2CO3等碱性化学药剂，形成碳酸钙、氢氧化镁等沉淀，同时可去除部分硅及胶体。通过0.1?m微滤膜在错流模式下进行固液分离，截留化学加药产生的悬浮固体。微滤膜对有机物敏感，有机物浓度高时，微滤膜通量衰减严重。

以上方案均为成熟技术，采用传统的沉淀-过滤-超滤处理系统工艺流程较长，涉及的处理设施较多，运行较为复杂。采用管式微滤系统，经过化学软化处理的污水无需经沉淀池、多介质过滤，砂滤、碳滤等处理设施就可以直接进入微滤系统，产水排出一步到位。管式微滤系统采用内压式固液分离，管内流速较高，颗粒不易积存在膜表面，并且出水直接进入反渗透系统，可以取代传统的沉淀-过滤-超滤系统。

传统沉淀-过滤-超滤处理系统已在电厂得到成功应用，系统运行稳定;采用氢氧化钠-碳酸钠软化-管式微滤膜进行软化处理在火电厂没有应用案例。

三、高盐废水浓缩处理工艺

目前，高盐废水浓缩技术主要推荐使用的有电渗析和叠管式反渗透浓缩。

1、电渗析浓缩

电渗析工艺原理：在直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，即阳膜只允许阳离子通过阻止阴离子通过，阴膜只允许阴离子通过阻止阳离子通过，把带电组分和非带电组分进行分离。阳膜和阴膜交替排列在正负两个电极之间，相邻的两种膜用隔板隔开，水在隔板间流动，通过加电使水中阴阳离子在电场作用下分别向正负两极迁移，由于离子交换膜的选择透过性，从而在隔板层间形成浓水室和淡水室，实现了水与盐的分离。

电渗析装置采用贵金属涂敷复合材料作为电极，抗腐蚀性强，电极使用寿命长久，并且采用耐污染型离子交换复合膜（大孔径中性半透膜），具有较强的耐氧化、耐酸碱、抗腐蚀、抗水解的能力，不易堵塞，抗污染性强，膜的使用寿命长久。而且由于采用频繁倒极的运行方式，可有效解决电渗析设备浓差极化的问题，设备自动化程度高，运行更加稳定可靠。电渗析设备对进水有機物要求宽泛、膜抗污染性强。

2、叠管式反渗透（DTRO）浓缩

DTRO技术是专门用来处理高浓度污水的膜组件，其核心技术是碟管式膜片膜柱。把反渗透膜片和水力导流盘叠放在一起，用中心拉杆和端板进行固定，然后置入耐压套管中，就形成一个膜柱。DTRO克服了一般反渗透系统在处理渗滤液时容易堵塞的缺点，使系统更加稳定、运行费用更低。

DTRO三个重要组成元件：膜片、导流盘和O型橡胶垫圈。膜片为正八边形膜袋，由两张同心环状反渗透膜组成，膜中间夹着一层丝状支架，使通过膜片的净水可以快速流向出口三层环状材料的外环焊接，内环开口为净水口。导流盘为ABS材质，其作用是与膜片之间形成浓水流道。O型橡胶垫圈的主要作用是将透过液和浓缩液隔离开，通过中心拉杆和两端的法兰压紧，套上玻璃钢或不锈钢材质的膜壳便形成了蝶式膜柱。

DTRO系统一般由多支膜柱、高压泵、循环泵及配套的管道阀门电控系统组成。

主要优点是抗污染能力强，膜使用寿命长。组件易于维护，系统耐压能力强等。主要缺点为投资成本高，脱盐效率相对较低，产生淡水含盐量高，需要增加反渗透系统脱盐后才能满足回用要求。

（3）总结

电渗析技术操作压力低，浓缩程度高，在电力行业还待探讨和实践，叠管式反渗透技术只能进行中等程度浓缩，运行压力高，运行费用高。