北极星火力发电网讯:摘要：膜蒸馏作为一项新兴技术，具有耐腐蚀、耐氧化和运行成本低等特点，可用于燃煤电厂脱硫废水零排处理工艺。并且近期板式多效膜蒸馏工艺已经在废酸资源化、含铬含盐废水零排等领域成功实现工业化应用。通过对膜蒸馏工艺的介绍分析，提出3类膜蒸馏在脱硫废水零排方案中合理化应用的工艺路线。以8t/h某燃煤电厂脱硫废水处理为例，对7种脱硫废水零排工艺组合进行了技术经济分析，结果表明膜蒸馏工艺完全可适用于燃煤电厂脱硫废水的零排工艺路线，膜蒸馏参与的零排工艺可以在设备投资和运行成本上为电厂节省可观的资金。
关键词：燃煤电厂；脱硫废水；液体零排；膜蒸馏；资源化；零排放
1研究背景
火电厂作为用水、排水大户，用水占工业总量的20%，实现火电厂废水“零排放”或“近零排放”意义重大，尤其在严重缺水的地区。废水零排放可以提高火电厂用水的复用率，节约发电用水，降低环境污染，是“保护生态环境就是保护生产力，改善生态环境就是发展生产力”的有力执行。年国务院印发的《水污染防治行动计划》也明确对电厂废水提出零排放的要求，电厂传统废水可通过传统成熟的工艺轻易实施各种层次的梯级应用，但是脱硫废水由于盐浓度高、成分复杂、腐蚀性强，如何对其实施有效的资源化处理成为制约火电厂废水零排放的关键环节。随着电力企业实现脱硫废水零排放的需求越来越迫切，各种零排工艺技术也孕育而生。
目前市场上零排的主流工艺还是以长流程的“预处理模块+浓缩模块+结晶模块”为主，同时也有短流程的“预处理+烟道蒸发或旁路旋转喷雾蒸发”工艺。“预处理+烟道蒸发或旁路旋转喷雾蒸发”工艺虽然流程短，但会不同程度地影响发电机组的效率和增加后续烟气处理的负担。比如烟道蒸发受锅炉负荷影响明显，容易蒸发不彻底，造成烟道结垢、堵塞影响机组安全，存在烟道腐蚀和积灰等现象；旋转喷雾蒸发要求发电锅炉机组负荷在60％以上，造成烟气的水分增加，影响电袋除尘器、飞灰成分，降低锅炉效率，使供电煤耗增加；短流程零排工艺需要对烟道进行改造。“预处理模块+浓缩模块+结晶模块”工艺虽然流程长，在浓缩模块和结晶模块需要预防结垢问题，但基本不会对发电机组造成影响及进行烟道改造，是独立于发电机组的处理工艺，不会影响发电效率和烟气处理等工艺。采用哪种零排工艺，不能一概而论，需要根据不同电厂自身的特点和脱硫废水的水质进行可行性验证来选择合适的脱硫废水零排工艺。但是不论采用哪种工艺，在蒸发固化之前都可以对脱硫废水进行浓缩减量，从而通过减少结晶和雾化量来降低蒸发设备的投资和运行成本。
目前市场上出现的浓缩减量工艺有反渗透、高压反渗透（碟盘式和卷式）、电渗析、多效蒸发、正渗透、机械蒸汽再压缩蒸发等，不同浓缩工艺都有各自的浓缩极限和优缺点，具体见表1。表1中TDS（TotalDissolvedSolids）表示总溶解固体。
还有一种浓缩工艺就是膜蒸馏，在大多数文章中报道了膜蒸馏技术独特的优点，比如由于膜是超疏水材料，所以不易被污染；操作压力低、预处理简单；脱盐率高，产水品质高，可直接回用；浓缩极限浓度可至饱和态等。同时也指出膜蒸馏存在的问题，比如能量利用率低、膜通量小和膜污染与膜润湿等问题，对膜蒸馏工程化应用的报道也极少。本文将对已经工程化的膜蒸馏技术的优点和在脱硫废水零排工艺中的合理性应用做详细的技术经济分析。
2膜蒸馏技术
膜蒸馏技术是20世纪60年代出现的分离技术，采用疏水微孔膜把液态和气态两相隔离开，以膜两侧由温度引起的饱和蒸汽压力差作为传质驱动力，只要膜两侧有温度差，此分离过程就可持续进行。膜蒸馏技术具有其独特的优势（见表2），所以一直受到广泛