摘要：随着水资源日益短缺，工业废水实现零排放是发展趋势。对于高含盐废水的零排放，应根据实际情况合理选择蒸发结晶工艺。在蒸气来源较便利的企业可以选择多效蒸发、热力蒸气再压缩蒸发，而在蒸气匮乏、电力较充足的地域可选用机械蒸汽再压缩循环蒸发。在最大限度地对废水进行回用的基础上，实现零排放，为可持续发展作贡献。
关键词：零排放; 高盐废水; 蒸发结晶; 技术
我国是属于水资源严重短缺且分布不均的国家，随着工业化进程的深入，国家及社会对环境保护要求将越来越高，对电力行业的污染物排放也提出了更高的要求，发电企业废水综合利用和“零排放”成为环保领域中最为关注的课题之一。综合利用就是指在全厂建立水务管理系统的基础上，充分利用各种技术手段，使水资源在电厂内最大限度地梯级使用和处理回用，尽量减少废水排放量; 而零排放是指电厂不向外部水域排放任何废水，制约废水零排放的主要因素是废水中的高含盐量。“零排放技术”并非单项技术，而是一系列水处理技术的有机集成，应该形成一个综合的技术和工艺路线。
一、含盐废水的来源及危害
海水直接利用产生的含盐废水。沿海城市为了缓解淡水资源紧缺的局面，直接将海水作为工业冷却用水、工业生产用水，主要应用于电力、化工、钢铁、印染、机械等行业。一些工业行业生产过程中产生的含盐废水。如电力、钢铁等高耗水行业会产生大量酸碱废水、循环冷却排污水、脱硫废水、反渗透浓水；化工和制药等行业运用反渗透制备纯净水时会产生高盐度反渗透浓水和离子交换再生废液；市政的固体废物处理会产生大量垃圾渗滤液；石油和天然气的开采加工以及蔬菜的腌制、乳制品生产等过程中也会产生大量含盐废水。高含盐废水渗流入土壤系统中，会造成土壤系统中生物、植物因脱水而死亡，使土壤生态系统被破坏。再次，有的高含盐废水中还含有高浓度的有机物和营养物，如 COD、N、P 等，且大多不具备回收价值，若未经处理直接排放到水体中，将使水体富营养化，藻类等迅速繁殖，水中溶解氧含量大幅度下降，水质恶化，造成鱼类等生物大量死亡。同时，大量盐分排入水环境中势必会造成大量淡水被污染，淡水资源减少，危害人类健康。另外，有些高含盐废水中还含有大量的有毒且难生化降解的有机物，它们污染严重，必须经过严格处理才能排放。因此，有必要对高含盐废水进行处理，回收其中有价值的无机盐成分，最大程度地减少高含盐废水的排放，实现废水的“零排放”或“近零排放”，以减小对环境的危害，缓解水污染形势。
二、高盐废水零排放存在的问题
高盐废水零排放技术的难点在于设备容易结垢污堵、腐蚀性强、投资大、成本高、发泡等。
1、结垢。浓盐废水中常含有溶解度很低的盐分，经蒸发浓缩后，很快达到饱和并析出，在设备上结垢，使得蒸发器和结晶器的传热系数下降，清洗频繁，严重降低系统的在线率。“晶种法”技术可以缓解蒸发器换热管结垢的问题，被广泛用于各种含盐工业废水的处理。“晶种法”以硫酸钙为基础，废水里一般都含有钙和硫化物，蒸发器开始运行前，如果废水里自然存在的钙和硫化物离子含量不足，可以人工补加。在废水中加添硫酸钙“种子”，使废水中的钙和硫化物离子浓度达到适当水平，在废水开始蒸发时，水里开始结晶的钙和硫酸钙离子就附着在这些“种子”上，并保持悬浮在水中，不会附着在换热管表面结垢，这种现象称为“选择性结晶”。应用“晶种法”技术的蒸发器通常能连续运行长达一年或以上，才需定期清洗保养。一般情况下，除了在蒸发器启动时可能需要加添“晶种”外，正常运行时不需再添加。另外，采用蒸汽走换热管内，盐水走管外的方式有利于对垢物的清洗。广东某电厂引进美国“卧式薄膜喷淋蒸发系统+结晶系统”废水零排放技术，将薄膜喷淋蒸发和双效蒸发相结合，两者蒸汽均走管内，浓水在管外，更易于清理。
2、发泡。浓盐废水中常存在有机物杂质，通常具有易发泡的特性。如果蒸发器和结晶器内的泡沫得不到控制，将严重损坏机械压缩机，并污染产品水水质。因此，在高盐废水进入蒸发器前，应尽量将其中的有机污染物脱除。
三、高含盐废水处理技术
要达到废水的零排放，关键在于实现高含盐废水的全回收，本质上就是要实现废水中水和盐类得分离。以下介绍高含盐废水废水处理的工艺。
1、 热法蒸发结晶。热法蒸发结晶是目前处理高盐废水最主要的技术路线，其原理是利用外部热源( 能量) 对废水加热蒸发、浓缩、结晶处理，使废水中水与盐分分离，最大限度回收利用淡水。
(1) 热法蒸发器形式。热法蒸发结晶工艺的核心设备是蒸发器，根据蒸发节能方式和蒸发器结构的不同，目前常见的有以下两种:多效强制循环蒸发( MED)多效强制循环蒸发器由换热器和结晶蒸发器两大部分组成; 通过一台循环泵液体在列管中循环，在高于正常液体沸点压下加热至过热。蒸发产生的二次蒸汽进入下一效蒸发器加热或进入冷凝器冷凝。浓缩液被循环泵送至盐分离器，在盐分离器内实盐水有效分离。
(2) 机械蒸汽再压缩蒸发( MVＲ)。机械蒸汽再压缩蒸发器是利用蒸发器中产生的二次蒸汽，经压缩机压缩，压力、温度升高，热焓增加，然后送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水。相对于MED 的换热和蒸发通过两个设备分别实现，效率更高，能耗大幅降低。
2、区别与热法的高盐废水浓缩工艺
(1)低温蒸发。低温蒸发结晶就是在较低的温度下，通过类似于自然蒸发的手段实现废水脱盐。其主要工艺过程是将加热至40～90 ℃的废水喷洒入蒸发室，通过反复循环蒸发使得废水浓缩、盐类结晶，进而实现含盐废水中水和盐的分离。设备投资量较高，整体占地面积较大，且工业应用实例不多。
(2)正渗透( MBC)。正渗透工艺是针对反渗透在高盐水方面的先天技术缺陷，开发出来的一种除盐新技术。其工艺过程是以两侧溶液的渗透压差作为驱动力，使溶剂分子从原料液侧通过FO 膜扩散到汲取液，而溶质分子则留在原料液中，从而实现溶质分子( 盐类) 与溶剂分子( 水) 的分离。此项工艺技术具有脱盐率和回收率高; 不施加外压，能耗低等特点。其工艺流程如图。
MBC 工艺流程示意图类似于此项技术，目前行业内还存在一种正向渗透技术，其不同点是汲取液溶质为廉价易得的氯化钠，并且取消了后续的“热法分离”，取而代之的是利用反渗透技术实现水与食盐的分离。
(3)高压反渗透。高压反渗透的基本原理与普通反渗透原理并无区别，只是其施加的反渗透压高达90～160 bar，以实现高含盐废水中溶剂与溶质的分离。超高的压力要求反渗透膜有超高的性能，低温蒸发、正渗透、高压反渗透技术只是用于高盐废水处理的浓缩单元，其目的是为了减少蒸发单元的投资，但要实现废水全回收，其后必须配备结晶单元，结晶单元主要使用的仍然是MVC 或MED 热法蒸发结晶技术。
电厂淡水资源综合利用和零排放，不能依靠单一的水处理技术来实现，而是需要针对电厂各类含盐废水的特点，制定一个系统的技术路线，做到废水的分类、分级处理。高含盐水处理技术是实现全厂零排放的关键环节，从目前情况看，热法蒸发结晶仍然较为成熟、使用较多的技术路线。当然，这也是一项高投资、高耗能的技术路线。我们是否能够针对电力企业自身的特点，寻找出一条更为节能的零排放路线，有待我们进一步探索。
参考文献：
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［3］卢少红，施明清. 液体零排放技术在工业水处理领域的应用［J］．环境科学导刊， 2016， 32( 2) .
论文作者:高俊国
论文发表刊物:《中国电业》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/29
标签：废水论文; 蒸发器论文; 结晶论文; 技术论文; 反渗透论文; 蒸汽论文; 电厂论文; 《中国电业》2019年第11期论文;