燃煤电厂脱硫废水零排放技术与应用

3.2设计思路

自项目开展后，笔者所在零排放团队陆续进入实验室小试阶段，分别围绕预处理系统、膜浓缩系统、烟气蒸发系统等三方面进行。

3.2.1预处理系统

因水质中高钙高镁成分，决定采用两级软化、分步过滤，保证后续减量和蒸发系统稳定可靠运行。软化药剂分别选用石灰乳、液碱、纯碱，先后对加药量、药品配比、污泥沉降比以及配药方式、药剂浓度等进行实验记录，最终选择在一级软化中使用一定比例的石灰乳溶液和液碱组合药品，二级软化中投加一定浓度纯碱，并根据各级软化出水最佳水质边界参数，保证软化效果和经济成本，同时满足后续系统水质要求。

3.2.2过滤浓缩系统

该系统可选择的工艺组合较多，因此实验室小试阶段试用了多种工艺，经比选最终确定选用管式微滤取代传统澄清超滤方式，即二级软化后出水进入管式微滤，再进海水淡化反渗透膜进行浓缩减量。如此工艺链更简洁，节省初期投资和占地，运行费用也将更经济。

3.2.3烟气蒸发系统

该系统在搭建的实验室小型烟气蒸发器中进行，通过计算机数值模拟确定温度、水量、流速、压力等各参数，根据小试结果，对喷嘴选型、布置、气液比、雾化粒径、蒸发器尺寸以及其他关键参数进行逐一确定，保证各工况下无结垢、无堵塞、无挂壁等现象，达到稳定运行的同时对上下游其他系统和设备无不良影响。

根据小试实验系统优化结论，最终现场中试方案明确流程如下：

图1中试方案流程图

3.3设计创新点

（1）动态平衡自循环预处理

脱硫废水零排放技术最终必须实现零液态排放，因此，笔者认为减少自身系统额外补水量是关键优化点之一。本项目提出动态平衡自循环预处理技术，充分提高药剂使用率，降低系统新增用水量和额外负担，节约预处理药剂及运行费用。经过最终现场运行论证，使用动态平衡自循环技术，预处理系统用水量可减少80%，同时淡水回收率可提高12.5%，药剂费用节约50%以上。

（2）管式微滤替代传统过滤

管式微滤膜（TMF）作为是一种新型膜法预处理工艺，近几年在高硬度废水软化处理方面崭露头角。由于脱硫废水软化过程中产生氢氧化镁等细小晶体，其沉降缓慢、过滤性能差，若采用传统沉淀-过滤-超滤处理工艺，则流程长、设备多，沉降慢，初期投资和占地大，后期运行维护繁复等。

本项目采用管式微滤系统，软化系统无需经澄清器、过滤器、超滤等处理设施，可直接进入微滤系统，产水排放一步到位。与传统沉淀-多介质过滤-超滤组合相比，管式微滤可自动开/停机，瞬时完成高效过滤，且无需投加聚丙酰胺等助凝剂，减少化学药剂费用，工艺流程简约，系统占地小，初期投资省，运行维护方便，特别适合技改和特许运营类项目。

（3）程控化高温旁路蒸发系统

利用空预器前高温烟气（300℃左右）热量蒸发末端浓水，以保证整个气液换热效率高，1秒内达100%彻底蒸干，避免因蒸发不完全结垢、挂壁或粉煤灰品质受限等负面影响；蒸发后烟气仍然回至空余器出口，保持与原系统烟温基本一致，对下游设备和系统无不良影响；

旁路系统设置能更好地与主机组分开，同时设有隔离挡板门和调节阀，与机组负荷保持动态同步调整，满足不同负荷下废水高效蒸发需求；此外，本次蒸发系统还设置有自清灰装置，保证内部无挂壁现象，方便安全稳定运行；内设双流体喷嘴，利用带压空气将末端废水喷入旁路蒸发器中，废水经充分雾化，粒径保持在50μm左右，大比表面与热烟气接触，达到彻底蒸干效果。

整套系统采用一键启停模式，运行参数、设备状况远程监控，全自动动态调整控制系统，设置预警反馈机制，提高自控化程度和缺陷发现处理能力。

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