火電廠作為工業用水大戶，在水污染治理的工作上面臨著巨大的挑戰，其中脫硫廢水、酸堿再生廢水及循環水濃排水作為高鹽廢水，無法繼續回用于其他系統。因此，高鹽廢水成為水污染防治的重點及難點。鑒于高鹽廢水水量較大，水量的消耗無法一步到位，在實施零排放之前優先對高鹽廢水進行深度濃縮。深度濃縮減量指采用技術手段把高鹽廢水中的部分水分離出來，剩下更高含鹽量的末端廢水，而末端廢水無法進一步濃縮可直接考慮進行固化處理。深度濃縮減量的目的是減少進入后續固化處理的廢水量，以減少廢水處理系統的總投資和運行成本。目前，國內部分工程案例采用不同深度濃縮工藝。
本文對對DTRO、ED、多效閃蒸及低溫煙氣濃縮的深度濃縮工藝進行技術經濟對比，為同類型廢水改造項目提供參考。
1、深度濃縮工藝技術介紹
1.1 碟管式反滲透膜（DTRO)
碟管式反滲透（DTRO)是專門用來處理高濃度高含鹽量污水的膜組件，在處理高鹽廢水垃圾滲濾液中己經有幾十年的實際工程案例，其核心技術是DTRO膜片膜柱，把DTRO膜片和水力導流盤疊放在一起，用中心拉桿和端板進行固定，然后置入耐壓套管中，就形成一個膜柱。DTRO獨具專利的開放式流道與傳統的卷式膜組件構造截然不同，運行過程中，原水通過膜柱底部下法蘭和套筒之間的通道到達膜柱上法蘭，從上法蘭進入導流盤，原水以極高的速度從安裝在導流盤之間膜片的一面流入到另外一面，然后從下面導流盤中心的草寇流出，進入下一膜片，從剖面看形成一個雙“S”形行進路線，膜柱末端最后的出水就是濃縮液。DTRO在垃圾滲濾液處理中應用較為廣泛，火電廠廢水零排放中應用案例較多，運行較為可靠。
1.2 電滲析（ED)
電滲析（ED)是電解滲析擴散過程的組合，它也是膜分離技術的一種。利用離子交換膜的選擇透過性，即陽膜理論上只允許陽離子通過，陰膜理論上只允許陰離子通過，在外加直流電場作用下，陰、陽離子分別往陽極和陰極定向移動，如果膜的固定電荷與離子的電荷相反，則離子可以通過，如果它們是相同，則離子被排斥，從而實現對溶液的濃縮和分離的目的。淡水室達到除鹽淡化的目的，濃水室得到濃縮后的濃水，反離子遷移是電滲析除鹽的主要過程。電滲析技術可將溶液濃縮至TDS的質量分數18%~22%，并能長期穩定運行。
1.3 多效閃蒸
多效蒸發的主要工作原理是通過利用前一級蒸發器產生的二次蒸汽作為后一級蒸發器的熱源來實現蒸汽熱能的多次利用，從而提高熱能利用率。在火電廠，動力蒸汽可取自輔助蒸汽。動力蒸汽對一效蒸發器進行加熱后冷凝后回用；廢水經一效蒸發器蒸發濃縮并形成二次蒸汽作為二效蒸發器的熱源；濃縮后的廢水進水二效蒸發器進一步濃縮，其形成的二次蒸汽又作為三效蒸發器的熱源；如此類推，濃縮廢水進入下一效蒸發器繼續濃縮。最終，末效蒸發器出來的蒸汽最后進入凝汽器冷凝成水，即為脫鹽后的蒸餾水，水質很好，可作為冷卻塔甚至鍋爐補給水；末效濃鹽水則可繼續進入后續濃縮系統或直接經增稠器和離心機進行固液分離。根據二次蒸汽和料液的流向，分為并流、平流、逆流和錯流操作，在實際應用中，根據生產要求和各種物料的物化性質的不同選擇不同的流程。
1.4 低溫煙氣蒸發
低溫煙氣蒸發濃縮處理是引出部分引風機后的低溫煙氣作為熱源進入蒸發濃縮器。將高鹽廢水引至蒸發濃縮器霧化后與煙氣直接接觸換熱而被蒸發、濃縮，飽和濕煙氣經過蒸發濃縮器內的除霧器處理后進入主煙道。高鹽廢水經過低溫煙氣蒸發處理后形成冷凝水和濃縮液兩部分，冷凝水可以回用作脫硫工藝水，濃縮液進入末端廢水處理工藝單元。在低溫煙氣蒸發濃縮采用大流量循環蒸發方式，工作原理同脫硫吸收塔，使廢水濃縮5~10倍。
2、多種深度濃縮工藝技術比較
深度濃縮減量效果直接影響末端廢水固化處理方式，是實現零排放的關鍵單元，因此需選取適合的深度減量濃縮方案。針對國內某電廠深度優化用水及水污染防治改造工程，全廠裝機容量為4x1000MW，經全廠深度優化用水后剩余無法回用的高鹽廢水共計66m3/h，主要以脫硫廢水為主，少量酸堿再生廢水，混合后TDS(含鹽量）為42000mg/L，氯離子濃度為8000mg/L多種深度濃縮工藝技術比較見表2。各工藝流程圖見圖1~圖4。
2.1 原水水質條件
DTRO工藝和ED工藝均為膜法濃縮工藝，其特點利用膜技術進行除鹽與分鹽，因此其應用不受廢水水量限制。但膜法濃縮系統對進水水質要求較高，為保證膜處理系統穩定運行，膜法濃縮減量前宜進行必要的預處理（包括除濁、除硬等）。多效閃蒸工藝發工藝對進水水質濁度、硬度要求較低，可不進行預處理，但從長期穩定運行角度考慮，控制含固量低于1%。低溫煙氣蒸發工藝運行原理與脫硫吸收塔相似，通過噴嘴霧化后與低溫煙氣充分接觸，為保障噴嘴不堵塞，控制懸浮物低于500mg/L。
2.2 占地空間
相對于DTRO工藝、ED工藝和多效閃蒸工藝，低溫煙氣蒸發工藝無需配套新增濃縮車間，單套低溫煙氣蒸發工藝占地面積較小，直接布置于脫硫吸收塔周邊，控制系統可直接納入脫硫系統，占地空間最低。DTRO工藝及ED工藝濃縮車間除新增軟化系統之外，配套新建膜系統沖洗、反洗、加藥等設施，占地面積最大，需整體考慮布置場地。多效閃蒸工藝無需軟化系統，占地空間相對適中。
2.3 適用性比較
DTRO工藝和ED工藝系統具有技術成熟度較高、適用范圍廣、系統相對獨立的優點，不過系統較為復雜、高鹽廢水處理投資費用相對較高，適用于大水量末端廢水的零排放的濃縮減量處理。但進水水質需軟化，總體運行費用最高。多效閃蒸工藝系統相對獨立，自動化程度較高，無需預處理過程，火電廠中有一定的應用業績，但其性能及防垢防堵情況還需要進一步驗證。低溫煙氣蒸發工藝利用電廠尾部煙氣余熱，能效較少，蒸發濃縮減量受機組負荷影響較大，適用于水量較少的末端廢水濃縮減量工程。
3、多種深度濃縮工藝經濟指標分析
國內某電廠4x1000MW機組高鹽廢水多種深度濃縮工藝經濟指標分析。從表3可知，針對高鹽廢水深度濃縮階段，DTRO工藝及ED工藝配套新增預處理軟化單元投資占比近四成，運行費用中主要成本來自預處理軟化單元藥劑運行費用，運行費用最高，因此，原水預處理軟化制約膜濃縮工藝的發展。
多效閃蒸工藝主要投資費用集中在閃蒸設備中，運行費用主要為蒸汽消耗成本。低溫煙氣蒸發濃縮工藝，運行成本最低，利用脫硫入口煙氣余熱，且新增低溫煙氣蒸發塔并入脫硫系統運行，可避免新增車間運行人員，減少運行成本。
4、結論
根據對4種高鹽廢水深度濃縮工藝進行技術經濟對比，4種工藝方案均能滿足深度濃縮的要求，實現末端廢水量最少化。但不同工藝路線各有優缺點。
(1)DTRO工藝應用業績最多，工藝成熟，出水水質較好。但單只膜出水水量小，運行壓力高，受水質含鹽量的制約等問題，需配套NF+SWRO進行一級預濃縮。原水需進行預處理軟化，運行維護成本較高。
(2)ED工藝流程簡單，進水不受含鹽量的限制，濃縮倍率較高，但出水水質較差，可配套新增一級反滲透，進一步提升產水水質。同樣原水需進行預處理軟化，運行維護成本較高。
(3)多效閃蒸工藝系統獨立，產水水質較好，無需預處理，但蒸汽耗量較高，相關應用業績較少，時間較短，長期運行可靠性仍需進一步確認。
(4)低溫煙氣蒸發工藝，利用脫硫入口低溫煙氣，能效最低，改造投資成本最低，在本項目技術經濟比較中體現出較為明顯的優勢。但應用較少，時間較短，長期運行可靠性仍需進一步確認。
(5)高鹽廢水深度濃縮工藝的選取對廢水零排放的實現至關重要，新技術層出不窮，在實際項目中根據不同的外部條件、廢水水質條件等因素進行綜合比較，選取合適的改造工藝，以便達到最佳的濃縮效果。（來源：華電章丘發電有限公司）
