火力发电厂脱硫废水“零排放”工艺及案例对比

3.2减量单元

减量浓缩单元为成熟工艺，根据后续固化单元水量，确定减量浓缩单元工艺。目前，废水减量化处理手段主要为膜浓缩处理工艺。常用的膜浓缩处理工艺有反渗透、正渗透、电渗析和膜蒸馏等工艺。

（1）反渗透

反渗透是渗透的逆过程，在压力推动下，借助半透膜截留作用，使溶液中的溶剂与溶质分开。其具有净化率高、成本低和环境友好等优点，在近几十年的时间里发展非常迅速，广泛应用于海水和苦咸水淡化纯水和超纯水制备、工业或生活废水处理等领域。其缺点在于废水中杂质沉积致使膜污染、氧化，膜的截留性能也需进一步提高。

近年来，陆续出现了几种针对高含盐量的废水浓缩反渗透膜技术，如SWRO技术和DTRO技术等。

1）SWRO技术

因脱硫废水含盐量极高，约为30000mg/L，与海水含盐量相当，采用海水反渗透（SWRO）技术进行脱盐，一般回收率至40~45%，经软化处理后回收率可提至50%[4]。

为满足进入RO系统水质，预处理后的脱硫废水需进一步除浊，根据水质特点，可选择管式膜过滤系统(简称TMF)作为RO预处理。

TMF是一种耐强性和耐化学腐蚀性较高的膜过滤系统。由于其膜丝接近于超滤过滤孔径，可高效去除废水中污染物，同时因其独特构造，使含有污泥颗粒的废水进入膜系统时可直接固液分离，省去沉淀池、多介质过滤，砂滤、碳滤及超滤等环节。

2）DTRO技术

DTRO是一种特殊的反渗透形式，专门用于处理高盐浓度废水。其核心技术是碟管式膜片膜柱，将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，形成一个膜柱[5]。

DTRO技术最早主要用于垃圾渗滤液处理，国内一些垃圾填埋场和焚烧厂多年前就有应用，如北京阿苏卫填埋场、重庆长生桥填埋场、上海御桥垃圾焚烧厂等。近几年来，DTRO开始在脱硫废水深度处理中得到应用。

（2）FO膜技术

正渗透（FO）膜技术属于膜分离过程。水从高水化学势区通过选择性渗透膜向低水化学势区进行转移。选择性渗透膜分隔的高水化学势区(FS)和低水化学势区(DS)所存在的渗透压差是正渗透过程的驱动力。正渗透技术具有能耗低、水通量和回收率较高、不易结垢和耐高浓盐水等优点。其技术难点在于水通量高、耐酸碱性和机械性能好的渗透膜和能产生较高渗透压及水通量的汲取液的选择[6]。

图3-1正渗透工艺流程

鉴于正渗透处理吨/小时投资较高，为了减少投资和运行成本，一般采用反渗透膜工艺将软化过滤后的淡盐水浓缩至61500mg/L以上，再采用FO浓缩技术。将正渗透膜系统与汲取液回收系统相结合，可实现更低能耗浓缩淡盐水。

正渗透膜系统产水含盐量大约5000mg/L，与电渗析一样在电厂中无法直接回用，一般将正渗透产水作为反渗透处理系统的进水，进行回收利用。FO投资和运行成本较高，需要配套汲取液蒸发系统、冷凝系统，能耗高，工艺流程长，存在氨泄漏可能性，运行维护复杂，没有大规模及长期运行验证。由于浓水中有机物和硅酸盐浓度高，在蒸发结晶过程中会堵塞蒸发器、结晶器和管道等，存在一定运行风险。

（3）电渗析技术

该技术核心为离子交换膜，其在直流电场作用下对溶液中阴阳离子具有选择透过性，即阴膜仅允许阴离子透过，阳膜只允许阳离子透过。通过阴阳离子膜交替排布形成浓淡室，从而实现物料的浓缩与脱盐。

相较于反渗透，电渗析为电场驱动，其进水要求相对较低，仅对进水悬浮物含量和强氧化物、有机溶剂等有所限制，预处理过程简单。然而，电渗析运行过程中产生的钙、镁碳酸盐垢和有机物、胶体等的聚积会堵塞交换膜和极板，限制了电渗析技术发展速度[7]。

与反渗透相比，电渗析脱盐率较低，一般在45-90%，因此，电渗析一般作为水的初级脱盐技术，被广泛用于海水与苦咸水淡化等方面。在火电厂废水处理方面，电渗析技术发展尚有一些问题亟待解决，例如耗水量大、处理弱电解性的硅酸盐效果差以及脱盐率低等。

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