低运行成本的脱硫废水零排放工艺研究

脱硫废水泵送至一级反应箱，与投加的Ca(OH)2、Na2SO4、有机硫反应，废水中的重金属离子和Mg2+基本完全沉淀，而SO42+浓度大幅上升，导致Ca2+浓度大幅下降，大量的Ca2+形成CaSO4沉淀。同时，蒸发结晶工艺段产出的Na2SO4/NaCl混合浓浆液也回流至一级反应箱。

经一级澄清分离，上清液进入二级反应箱，由于废水中仍有少量Ca2+残留，所以，还需要投加少量的Na2CO3，直至废水中的Ca2+浓度低于8mg/L，保障后续蒸发结晶系统除垢清洗周期不低于10个月。

最后，经二级澄清分离和多介质过滤后，产水悬浮物小于10mg/L，进入调节箱，调节pH并降低COD后排至清水池，供后续蒸发结晶系统使用。两级澄清器排泥经浓缩后送至脱水机，污泥脱水后排出系统。

1.2脱硫废水零排放蒸发结晶工艺

目前，国内外火电厂脱硫废水零排放最终产出的结晶盐均为无利用价值的混合盐，主要成分是NaCl和Na2SO4，该混合盐只能作为固废填埋处理，不仅不能产生附加值，反而需要大量的成本和场地来处置，而结晶盐具有极强溶解性，处置不当将造成严重的二次污染。

本文提出一种只产出工业级NaCl的脱硫废水蒸发结晶工艺，不仅使结晶盐具有附加经济效益，还免除了混合盐作为固废处置的成本，大大降低了系统运行成本。

1.2.1脱硫废水零排放蒸发结晶工艺过程分析

相图是预测电解质体系中盐类的析出、溶解等相转化规律，探索化工生产过程，确定最佳生产条件、制定最优工艺流程、获得最佳产率的关键分析手段。对于脱硫废水，主要盐组分是NaCl和Na2SO4，通过分析NaCl-Na2SO4-水三元体系相图可以制定最合理的生产工艺。

经过预处理的脱硫废水位于相图p点，根据定比规则，随着蒸发的进行，液相浓度沿Cp线延伸，最终与NaCl在水中的溶解度曲线cE线相交于q点，此时溶液中NaCl饱和，Na2SO4不饱和，继续蒸发，液相点沿qE线从q点至NaCl-Na2SO4共饱和点E，在此过程中只有NaCl不断析出，而此后的继续蒸发过程，将会有NaCl和Na2SO4同时析出。

根据上述对脱硫废水蒸发结晶过程的分析，控制系统操作点在qE线接近共饱和点E，即可得到高纯度的NaCl晶体，而硫酸钠不会从液相中析出。

1.2.2一种低运行成本脱硫废水零排放蒸发结晶工艺

根据对脱硫废水蒸发结晶过程的分析，同时考虑系统运行成本和建造成本，本文提出了“MVR两级蒸发浓缩结晶工艺”。

经预处理的脱硫废水首先与高温冷凝水换热后，进入一级加热器，通过控制一级蒸发结晶装置的操作点接近NaCl-Na2SO4共饱和点，使NaCl在一级结晶罐中不断结晶析出，Na2SO4未达到结晶点，所以不会结晶析出。一级结晶罐中的高纯度NaCl结晶盐通过离心分离、干燥后，打包存放在盐仓。

部分一级蒸发结晶装置的浓缩液转料至二级蒸发结晶装置，继续蒸发结晶，NaCl和Na2SO4将同时结晶析出。将产生NaCl/Na2SO4混合盐浆排至预处理系统，Na2SO4将作为软化药剂参与化学反应，最终生成CaSO4沉淀;NaCl随预处理出水再次进入蒸发结晶系统，通过不断的蒸发结晶，直至完全析出为高纯度工业级NaCl结晶盐。

系统采用MVR(机械式蒸汽再压缩MechanicalVaporRecompression)工艺，一级、二级蒸发结晶装置的二次蒸汽进入蒸汽压缩机，经增压、升温后，再分别进入两级蒸发结晶装置加热脱硫废水，冷凝后进入冷凝水罐，然后泵送至预热器加热进水。二次蒸汽完全回用，整套系统没有废热外排，也不需要额外补给生蒸汽，更不需要冷却水系统和真空系统。

2运行成本分析

2.1脱硫废水零排放预处理工艺对比

由于本文研究的脱硫废水预处理软化工艺采用相对廉价的Na2SO4替代Na2CO3，使得运行成本得到大幅下降，对比常规的几种脱硫废水零排放预处理工艺见表1，分别计算各工艺方案的加药成本见表2。

注：以脱硫废水原水中Ca2+=12000mg/L、Mg2+=3000mg/L为计算依据。

通过分析计算，本文研究的预处理工艺(方案1)加药成本仅需28.5元/吨废水，远低于常规脱硫废水零排放预处理加药成本。与石灰纯碱法相比，可减少药剂费用44.2元/吨废水，药剂成本仅为后者39.2%。

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