RESALT技术在燃煤电厂脱硫废水浓缩处理中的应用

摘要：在脱硫废水浓缩处理过程中，受到离子反应的影响，传统的浓缩处理方法的离子回收率较小，为此，将RESALT技术应用于燃煤电厂脱硫废水浓缩处理中。分别对传统的废水浓缩处理方法以及应用RESALT技术的废水浓缩处理方法进行了对比实验，结果表明，应用RESALT技术的浓缩处理方法的离子回收率大，更加适合在燃煤电厂的脱硫废水处理中使用。

关键词：脱硫废水;浓缩处理;RESALT技术;离子浓度

0 引言

RESALT技术是一种以电渗析技术为基础的电化学技术，通过特殊的阴阳离子膜布置方式，阻碍钙离子与硫酸根发生反应，控制废水中的浓缩量。脱硫废水作为燃煤电厂的主要输出废水，需要经过一定的处理才能达到国家规定的废水排放标准。在燃煤电厂脱硫废水浓缩处理中运用RESALT技术，可以减小传统浓缩处理方法的电耗数值，脱硫废水经过RESALT装置中的进水通道阴阳离子膜，隔离废水中的金属离子，降低电厂排出的废水污染等级[1]。在国家环保部门的倡导下，逐步优化了RESALT装置的原有标准，针对不同土壤环境以及离子浓度标准，现在已经研制出不同形式的RESALT装置。

1 RESALT技术在燃煤电厂脱硫废水浓缩处理中的应用

1.1    控制废水的浓缩比

控制RESALT装置中的蒸发器有效换热面积为30 m2，此时硫酸钠溶液浓度会随着换热面积的增加而提高自身的蒸发量[2]。溶液沸点随着溶液蒸发而升高，为了保证装置的浓缩效果，在装置前增加一个换热器，该换热器要控制蒸发1 kg废水量耗费0.1 kg水量，此时RESALT装置就构成了5个能效等级的蒸汽消耗值。

设定RESALT装置中不同等级的压强数值，在不同压强等级的控制下，RESALT装置控制脱硫废水形成不同浓缩比的废水，在不同浓度废水控制下，利用多目标粒子群优化算法对废水处理过程进行优化，实现了污水处理过程的多目标优化控制，该目标优化控制方法不但能够保证出水水质达标，而且能有效降低污水处理过程的能耗。

1.2    规范离子流动方向

在RESALT装置内膜的控制下，进入内膜前的废水与进入内膜后的废水形成了一个液体浓度差，RESALT装置内部对脱硫废水形成了一定压力，废水中小颗粒物质或是分子量较小的物质，通过内膜形成初次的过滤液，此时脱硫废水达到初次分离和净化的作用。设定装置的滤膜运行模式为超滤，根据不同浓度的离子阈值，在过滤端设置死端过滤和错流过滤方式[3]。在死端过滤方式下，控制脱硫废水放置在過滤膜上方，借助于水压，控制小分子量物质透过RESALT装置的膜结构。在错流过滤方式下，在过滤膜结构外部设置一个循环泵，增加初次分离后的废水在膜结构中的流速，减小过滤时产生的离子浓度差，并在过滤后的膜结构外部形成一个滤饼层。根据废水中的混凝机理，在RESALT装置的超滤端设置一个压缩双垫层，垫层内设置不同价数的离子，根据不同的离子反应，形成不同的离子通道，双电层之间设置一定的孔隙，孔隙之间增添一种絮凝剂，防止废水中的离子发生反应，在该离子通道的作用下，装置浓缩处理时会形成不同大小的离子回收率。

1.3    增加离子回收率

在压缩双垫层的作用下，RESALT装置内的垫层会回收脱硫废水中的部分离子，根据不同装置参数，装置的回收率计算公式如下：

在上述离子回收率的控制下，在RESALT装置入水口处放置浓缩层，在RESALT装置上安置4个处理口，最终形成的装置结构如图1所示。

在图1所示的RESALT装置结构下，在浓缩层添加适当浓度的浓盐水，盐水经由2号通道流经3号通道，此时电渗析装置进一步浓缩处理，形成浓盐水氯化物，剩余含有离子的废水在4号接口自来水的中和下形成稳定离子关系的脱硫废水。在自来水的中和作用下，将废水中原有的离子进行稀释，阻碍离子作用形成的分子，经过纳滤处理后，形成含有氯化钠或是硫酸钠的浓盐水，以化合物的形式增加对废水离子的回收率。

2 实验验证

2.1    实验准备

在燃煤电厂中相同的脱硫废水出水口处进行取样，测量该废水中的氯离子浓度为4 305 mg/L，钙离子浓度为680 mg/L，镁离子浓度为751 mg/L，钠离子浓度为1 550 mg/L。将取样后的废水平均分为2等份，标记为废水样本1与废水样本2。采用RESALT装置，设定脱硫废水的工艺流程，使用废水样本1经过设定的废水浓缩过程，将处理后的废水样本与未应用RESALT装置的废水样本2进行对比，测量2个水体样本中的离子数量，对比应用RESALT技术后的废水浓缩处理情况。

2.2    实验结果分析

以氯离子、钙离子、镁离子以及钠离子作为废水浓缩处理的对比指标，以处理前废水样本中各个离子的浓度为对比标准，测量并统计应用传统废水浓缩处理方法以及应用RESALT技术的浓缩处理方法后，废水样本中各个离子的浓度数值，实验结果如表1所示。

根据表1所示的各个离子浓度数值可知，传统浓缩方法得到的各项离子的浓度数值并没有发生较大的变化，与标准浓度数值相差不大，而应用了RESALT技术的浓缩处理方法得到的各项离子的浓度值几乎降低到了标准数值的一半。根据数值变化可知，应用了RESALT技术的废水浓缩处理方法效果更好，适合在燃煤电厂的脱硫废水处理中使用。

3 结语

对于燃煤电厂而言，脱硫废水的浓缩处理是一项重要工序，在浓缩处理过程中采用RESALT技术，可以增加废水中离子的回收率，降低浓缩处理过程所耗费的成本，弥补了传统浓缩处理方法的不足。但是在RESALT技术应用中，RESALT装置对运行环境的要求较高，无法抵抗处理过程中受到的外部干扰，还需不断优化。

[参考文献]

[1] 晋银佳，刘泽宇，尤良洲，等.RESALT技术在燃煤电厂脱硫废水浓缩处理中的应用[J].中国电力，2019，52（7）：154-160.

[2] 胡大龙，降晓艳，张宁，等.燃煤电厂脱硫废水浓缩工艺实验研究[J].应用化工，2018，47（8）：1634-1637.

[3] 马双忱，范紫瑄，温佳琪，等.基于模糊层次分析的燃煤电厂脱硫废水处理可利用技术评价[J].化工进展，2018，37（11）：4451-4459.

收稿日期：2020-09-07

作者简介：曹含（1990—），男，江苏镇江人，硕士，工程师，从事电气工程调试和电力环保相关工作。