火力发电厂脱硫废水“零排放”工艺及案例对比

（4）膜蒸馏技术

膜蒸馏是一种新型的分离技术，以疏水性微孔膜两侧蒸汽压差为传质推动力，其区别于其他膜过程特征有：膜是微孔膜；膜不能被所处理的液体浸润；膜孔内无毛细管冷凝现象发生；只有蒸汽能通过膜孔传质；膜不能改变操作液体中各组分的汽液平衡；膜至少有一侧要与操作液体直接接触；对每一组分而言，膜操作的推动力是该组分的气相分压梯度。

膜蒸馏技术具有不易被污染、操作压力低、预处理简单、产水品质高和可处理高浓度盐水等优点。但也存在能量利用率低、膜通量小和膜污染与膜润湿等问题。目前，该技术在大规模应用上仍不成熟，包括大规模应用下的安装、长期运行、经济效益和结垢污染等情况仍在进一步探究[8]。

综上所述，若电厂产生废水量较大，可通过采取合理膜浓缩技术降低废水量，继而进入废水终端处理达到废水零排放。

3.3固化单元是核心

该单元是整个脱硫废水“零排放”系统的关键，主要包括蒸发结晶法、蒸发塘及尾部烟气蒸发法。

（1）蒸发结晶法

利用蒸汽对废水进行蒸发浓缩，通过结晶器或是喷雾干燥进行蒸发，产生蒸馏水和固体废弃物，固体废弃物进行回收或是填埋。主要技术如下：

1）多效强制循环蒸发系统（强制循环MED）

该系统在国内化工制盐、食品、制药等工业领域广泛应用，能同时实现浓缩和结晶。强制循环蒸发器为避免形成结垢或结晶，运行时管中的流动速度必须高。当循环液体流过热交换器时被加热，后在分离器压力降低时部分蒸发，将液体冷却至对应该压力下的沸点温度，适用于有结垢性、结晶性、高浓度、高粘度并且含不溶性固形物等废水。

2）立管降膜机械蒸汽压缩蒸发系统（立管MVC）

将料液从降膜蒸发器上部的分配器加入，经液体分布及成膜装置，均匀分配至各换热管，料液在降膜蒸发器内，在重力和真空诱导及气流作用下，成均匀膜状自上而下流动，同时被壳程加热介质加热汽化，产生的蒸汽与液相共同进入蒸发器的分离室，汽液经充分分离，蒸汽进入冷凝器冷凝（单效操作）或进入下一效蒸发器作为加热介质，从而实现多效操作，液相则由分离室排出。

该技术传热系数高，停留时间短，不易引起物料变质，适于处理热敏性物料；同时，流体在重力下流动，无需高温差推动，实现低温差蒸发。

3）卧式喷淋机械蒸汽压缩蒸发系统（卧式MVC）

同属于降膜MVC工艺，换热管水平设置，高盐废水走管外、加热蒸汽走管内[9]。与立式MVC区别在于：

①因物料走管外壁，对粘性物料和发泡物料的适应性优于立管，物料滞留时间短于立管；

②在管外的液膜厚度大于立管降膜蒸发器，传热系数相对较低；

③物料在管外蒸发，结垢或结晶易于发现、恢复，可配置刮刀等主动除垢设施；

4）低温蒸发系统（CWT）

该技术在密闭容器内模拟“气象系统”工作原理：当相对湿度低于100%的气流穿过海洋上方时能吸收水分但不吸收污染物（如盐类）；当气流穿过高山或冷气流时会冷凝，因不能继续保持原有水分，最终生成降水或降雪。当气体在设备内循环时，气流在蒸发系统内加热并吸收水分，进而凝结成纯水，产生类似自然降雨的现象。

目前该技术在国外及国内均有运用，但整个处理过程消耗大量的蒸汽和电能，占地空间大，建设维护成本高，新增设备施工和维护量大。此外，结晶分离出来的盐类固化物无法二次利用，需进一步花费处置，即新增固体废弃物处理问题。因此，该技术因投资运行成本高、能耗高、占地大、易结垢以及固废处置等弊端，一直以来未能广泛推广。

（2）蒸发塘

该技术通过自然蒸发减少废水体积，在美国约有10余个电厂应用此技术进行脱硫废水处理。其效率取决于废水水量而非污染物浓度，因此适用于处理高浓度、低体积的含盐废水。此外，该技术适用于土地价格低的半干旱或干旱地区。但需做防渗处理，且当废水处理量大时，所需土地面积增加，处理成本增加。

图3-2蒸发塘废水蒸发示意图

鉴于该技术需要大量空地，防渗等级高，受气候、区域性影响大，存在污染地下等环保风险，无法大面积推广[10]。

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