國際上針對廢水零排放技術(shù)，自上世紀70年代開(kāi)始研發(fā)應用，主要核心工藝為高含鹽廢水的蒸發(fā)結晶系統，以美國GE、aquatech、J&Y等公司為代表。
國內真正實(shí)現廢水零排放的電廠(chǎng)只有2家：1）河源電廠(chǎng)機組容量2*600MW機組，系國內第一家。零排放系統設計處理水量為22m3/h,其中預處理系統投資2000萬(wàn)元，蒸發(fā)結晶系統投資7000萬(wàn)元。蒸發(fā)結晶系統采用四效蒸發(fā)技術(shù)+結晶系統。2）三水恒益電廠(chǎng)機組容量2*600MW。零排放系統設計處理水量為22m3/h，無(wú)預處理系統，蒸發(fā)結晶系統投資為4600萬(wàn)元（不含土建、安裝費用），技術(shù)來(lái)自美國J&Y公司，采用2級臥式機械蒸汽壓縮蒸發(fā)技術(shù)+2級臥式多效蒸發(fā)技術(shù)工藝。
由國內的應用案例可以知，實(shí)施火電廠(chǎng)廢水零排放工藝末端廢水量較少，機組容量2*600MW末端廢水總量22m3/h左右；末端高鹽廢水設備投資費用較高300~400萬(wàn)元/t，正常運行費用較高100元/噸。因此，火電廠(chǎng)實(shí)施廢水零排放有很大的經(jīng)濟壓力，要求在技術(shù)領(lǐng)域和經(jīng)濟效益上有新的突破。
以某火電廠(chǎng)2*1GW機組情況為例。電廠(chǎng)廢水無(wú)排污許可，環(huán)評批復為零排放。

1 零排放方案選擇
該火電廠(chǎng)總廢水量245m3/h?；瘜W(xué)水處理水源由循環(huán)水排污水供給（120m3/h），脫硫廢水水源由循環(huán)水排污水和廢水處理后回用水供給（240m3/h），化學(xué)再生后酸堿水調整合格后供撈渣系統和輸煤系統，水塔為開(kāi)式循環(huán)冷卻水塔，含煤廢水和生活污水處理后回用。
在實(shí)現廢水零排放項目中有2個(gè)難點(diǎn)：
1）循環(huán)水排污水（水質(zhì)分析見(jiàn)表1）。

排污水量大，正常情況下排水量在600m3/h左右，去除化學(xué)回用、工業(yè)回用和脫硫等系統回用，還有220m3/h無(wú)法回用，溶解性固體（TDS）質(zhì)量濃度1.5~3g/L，直接進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、結晶處理時(shí)，設備運行經(jīng)濟性差，投資成本巨大。故需要增加循環(huán)水旁路處理設備，對循環(huán)水進(jìn)行除鹽處理后回用至循環(huán)水，提高循環(huán)水濃縮倍率，降低循環(huán)水排污量和補水量。
2）脫硫廢水。水量25t/h，pH為6~9,COD為90mg/L。TDS的質(zhì)量濃度高達25~40g/L，不能回用。通過(guò)水質(zhì)分析（見(jiàn)表2）可知，水質(zhì)中鈣、鎂、氟等離子處于過(guò)飽和狀態(tài)，具有嚴重的結垢傾向，同時(shí)水中還含有大量重金屬。處理過(guò)程中要先經(jīng)過(guò)深度軟化，然后進(jìn)入蒸發(fā)結晶系統，凈水進(jìn)行回用，固體鹽分外運。
 

2循環(huán)水處理方案
循環(huán)水排污水量大，且火電廠(chǎng)內無(wú)法全部消耗，因此，為實(shí)現廢水零排放必須提高濃縮倍率，降低循環(huán)水的排放量，并增設旁路處理裝置，將循環(huán)水排污水進(jìn)行除鹽處理然后補充回循環(huán)水，同時(shí)旁路裝置產(chǎn)生的濃水進(jìn)入蒸發(fā)結晶裝置進(jìn)行處理。
循環(huán)水旁路處理工藝流程見(jiàn)圖1。
 
1）石灰澄清加過(guò)濾處理系統。通過(guò)預處理系統，可去除大部分的碳酸鹽堿度，有機物可去除25%左右，硅化物去除30%~50%，降低TDS的含量。循環(huán)水排污水中含有大量的有機物和膠體物質(zhì)。處理過(guò)程投加大量絮凝劑后，通過(guò)石灰加藥澄清池后可以去除大部分懸浮物，為后續多級多介質(zhì)過(guò)濾器和超濾分擔壓力。
2）低壓反滲透處理系統。超濾+反滲透雙膜技術(shù)在處理循環(huán)水排污水領(lǐng)域有很多應用實(shí)例。但聚合氯化鋁（PAC）投加量將非常大（正常原水的30~40倍），原因主要是循環(huán)水中投加了大量的有機高分子緩蝕阻垢劑，使濃縮后的循環(huán)水排污水的水質(zhì)呈穩定狀態(tài)，從而抑制了后續投加PAC的絮凝效果。
3）高壓反滲透系統。低壓反滲透淡水回收入循環(huán)水補水系統，濃水進(jìn)入高壓反滲透系統，通過(guò)高壓發(fā)滲透系統將濃水進(jìn)一步除鹽，淡水同樣回收入循環(huán)水補水系統，濃水濃縮到TDS的質(zhì)量濃度80g/L，濃水水量由原來(lái)的220m3/h降至5~7m3/h,輸送到脫硫廢水處理系統的濃縮單元。

3脫硫廢水處理方案
通常，脫硫廢水處理系統采用中和+絮凝+沉降+澄清等常規處理工藝，以降低脫硫廢水的濁度、重金屬和部分硬度，但廢水的含鹽量沒(méi)有明顯降低，處理后無(wú)法回用，排放后對生態(tài)影響較大。
脫硫廢水零排放系統主要包括4個(gè)處理單元，即脫硫廢水預處理單元、鹽水濃縮單元、結晶單元和固體廢棄物處置，其工藝流程見(jiàn)圖2
 
1）預處理單元。采用石灰處理+混凝澄清+碳酸鈉軟化+混凝澄清工藝，為、級澄清充分軟化處理工藝，在實(shí)現常規處理的目標的同時(shí)，最大限度的去除水中的Ca2+、Mg2+、SO42-、F-硅等結垢因子和重金屬，出水水質(zhì)基本消除了結垢傾向。由于采用深度預處理，在前期水處理藥劑投加量較大，同時(shí)產(chǎn)出大量污泥，故還需增加污泥濃縮系統。
2）鹽濃縮單元。脫硫廢水通過(guò)蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮后，濃鹽水TDS的質(zhì)量濃度上升到200~250g/L。濃縮后進(jìn)入結晶系統，進(jìn)一步濃縮到TDS的質(zhì)量濃度為350~600g/L，得到結晶鹽。
目前在高TDS含量廢水濃縮技術(shù)有：多效蒸發(fā)技術(shù)（MED）、降膜機械蒸汽壓縮蒸發(fā)技術(shù)（MVC）和正滲透技術(shù)（MBC）等。由于在前期深度預處理后，以上技術(shù)均可滿(mǎn)足系統運行，故選擇時(shí)主要考慮運行的經(jīng)濟性。幾種主流技術(shù)經(jīng)濟性對比見(jiàn)表3。
  
高含鹽廢水的整個(gè)處理系統中，每增加1t廢水設備投資費用將增加300萬(wàn)元左右。脫硫廢水蒸發(fā)結晶系統為高含鹽廢水處理過(guò)程的主要耗能系統，為了降低投資成本和運行成本，在廢水進(jìn)入蒸發(fā)器濃縮前進(jìn)入高壓反滲透（DTRO）預濃縮系統，將脫硫廢水TDS的質(zhì)量濃度25~40g/L預濃縮到80~100g/L，降低進(jìn)入蒸發(fā)器系統水量，提高運行效率。煙臺金正環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的DTRO膜在電廠(chǎng)脫硫廢水處理領(lǐng)域已有多個(gè)成功案例。
3）鹽結晶單元。結晶可采用多效強制循環(huán)蒸發(fā)結晶技術(shù)，強制循環(huán)機械蒸汽壓縮蒸發(fā)結晶技術(shù)；在無(wú)占地限制區域也可采用自然晾曬結晶。脫硫廢水結晶系統運行經(jīng)濟性對比見(jiàn)表3。

如果脫硫廢水采用深度預處理，則可獲得品質(zhì)優(yōu)良的工業(yè)鹽，主要成分為NaCl，其質(zhì)量分數50%~80%。其它成份為KCl、Na2SO4、K2SO4；如果脫硫廢水采用常規處理，則所得混合鹽成分復雜，其中CaSO4的質(zhì)量分數30%~50%。
4）固體廢棄物處置。固體廢棄物主要包括來(lái)自廢水預處理系統的污泥和結晶單元產(chǎn)生的結晶鹽。預處理系統的污泥處置可以?huà)仐壍交覉?chǎng)或送至垃圾填埋場(chǎng)處置。采用常規處理系統的結晶鹽為黃色，含有有毒有害的重金屬化合物，必須作為危險固體廢棄物送專(zhuān)業(yè)的固廢處理中心處置，處理成本200~300元/t；采用充分軟化的深度預處理，結晶鹽為白色，品質(zhì)較好，可作為工業(yè)鹽銷(xiāo)售，售價(jià)約為40元/t。

4結論
針對目前火力發(fā)電廠(chǎng)運行情況，實(shí)現廢水零排放需要提高循環(huán)水系統的濃縮倍率、增設循環(huán)水旁路處理設備，同時(shí)在末端的脫硫廢水需要增設蒸發(fā)結晶系統。
循環(huán)水排污水量220m3/h，處理前TDS的質(zhì)量濃度2~3g/L，經(jīng)過(guò)旁路處理裝置處理后，淡水100%回收至循環(huán)水系統回用，濃水量由原來(lái)的220m3/h降至5~7m3/h，TDS的質(zhì)量濃度80g/L,進(jìn)入脫硫廢水處理系統進(jìn)行蒸發(fā)結晶，降低蒸發(fā)結晶運行成本，實(shí)現循環(huán)水系統廢水零排放。
脫硫廢水系統在預處理中選擇石灰澄清加碳酸鈉澄清的2級軟化處理，進(jìn)行了鹽純化，為續的濃縮結晶系統提供良好的運行環(huán)境，同時(shí)，結晶后的產(chǎn)品鹽純度得到提升，由廢固轉為可銷(xiāo)售的工業(yè)鹽。與以往常規蒸發(fā)濃縮系統比較，加入預濃縮設備DTRO，將進(jìn)入蒸發(fā)器水TDS的質(zhì)量濃度由25~40g/L預濃縮到80~100g/L,使蒸發(fā)器的進(jìn)水量由原來(lái)來(lái)水25m3/h降至10m3/h左右，降低60以上，節約了運行成本。

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