火力發(fā)電廠(chǎng)是工業(yè)用水大戶(hù)，其取水量和排水量均十分巨大。根據《中華人民共和國環(huán)境保護法》《中華人民共和國水污染防治法》《山東省環(huán)境保護條例》《山東省水污染防治條例》的規定，山東省環(huán)境保護相關(guān)部門(mén)結合山東省南水北調沿線(xiàn)實(shí)際情況，特制定了《山東省南水北調沿線(xiàn)水污染物綜合排放標準》（DB37/599―2006），標準規定了山東省境內南水北調輸水干線(xiàn)匯水區域內69種水污染物排放限值，實(shí)施排放濃度和排污總量“雙控制”，規范了南水北調工程山東段沿線(xiàn)企業(yè)的水污染物處理，加強了對沿線(xiàn)企業(yè)的環(huán)境監督與管理。

2014年，為控制工業(yè)廢水中的鹽分污染，保護生態(tài)環(huán)境，山東省環(huán)境管理部門(mén)發(fā)布了關(guān)于《山東省南水北調沿線(xiàn)水污染物綜合排放標準》（DB37/599―2006）、《山東省小清河流域水污染物綜合排放標準》（DB37/656―2006）、《山東省海河流域水污染物綜合排放標準》（DB37/675―2007）和《山東省半島流域水污染綜合排放標準》（DB37/676―2007）等4項標準增加全鹽量指標的文件（魯質(zhì)監標發(fā)[2014]7號），文件指出，2016年1月1日起，外排水全鹽量指標限制執行1600mg/L；以城市中水或循環(huán)水為主要水源的企業(yè)，全鹽量指標限制為2000mg/L。為滿(mǎn)足文件要求，需對排水進(jìn)行濃縮減量處理，直至“零排放”，山東某公司來(lái)水含鹽量已達1600mg/L，經(jīng)冷卻塔濃縮后，循環(huán)水排水無(wú)法直接外排，需處理。本文以該公司循環(huán)水排水為對象，分別采用管式微濾膜、陶瓷超濾膜、壓力式超濾膜以及浸沒(méi)式超濾膜進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較，為國內燃煤機組全廠(chǎng)廢水“零排放”提供技術(shù)經(jīng)濟比較分析的依據。

1、預處理軟化設備選擇

山東某公司循環(huán)冷卻系統排水量為250m3/h，因循環(huán)水排水水質(zhì)較差、碳酸鹽硬度、活性硅含量較高，經(jīng)過(guò)后續反滲透濃水側結垢傾向計算，反滲透濃水側硅結垢傾向較大，因此，循環(huán)水排水需在預處理階段進(jìn)行軟化處理。

循環(huán)冷卻系統排水及脫硫廢水預處理工藝常規有“機械加速澄清池（軟化）+普通超濾”、“機械加速澄清池（軟化）+陶瓷超濾”、“高密度沉淀池（軟化）+普通超濾”、“高密度沉淀池（軟化）+陶瓷超濾”和“管式微濾膜（軟化）”以及“造粒流化床(軟化)+陶瓷超濾”六種工藝路線(xiàn)。

機械加速澄清池是通過(guò)機械攪拌將混凝、反應和沉淀置于一個(gè)池中進(jìn)行綜合處理的構筑物。懸浮狀態(tài)的活性泥渣層與加藥的原水在機械攪拌作用下，增加顆粒碰撞機會(huì )，提高了混凝效果。經(jīng)過(guò)分離的清水向上升，經(jīng)集水槽流出，沉下的泥渣部分再回流與加藥原水機械混合反應，部分則經(jīng)濃縮后定期排放。機械加速澄清池對水量、水中離子濃度變化的適應性強，處理效果穩定，處理效率較高。

高密度沉淀池是一種快速沉淀技術(shù)，其特點(diǎn)是在混凝階段投加高密度的不溶介質(zhì)顆粒（一般為污泥），通過(guò)回流污泥，并進(jìn)行加藥，使水中的懸浮物形成大的絮凝體，增大了絮凝體的密度和半徑，也就增加了它的沉淀速度。高密度沉淀池可以做到在水量一定的條件下，沉淀池容積大為減少且效果更佳。高密度沉淀池一般分為混合區、反應區、沉淀濃縮區，其中混合區和反應區均有機械攪拌，減少水的停留時(shí)間、增加藥品混合速度及反應速度。

造粒流化床的技術(shù)原理?；瘜W(xué)結晶循環(huán)造粒是通過(guò)向水中投加化學(xué)藥劑，使的水中的Ca2+、Mg2+離子發(fā)生化學(xué)反應生成CaCO3/Mg(OH)2晶體，附著(zhù)到晶種表面，進(jìn)而將水中硬度降低，不產(chǎn)生副產(chǎn)物，產(chǎn)生的CaCO3顆?？梢曰厥绽?。其工作示意圖如1所示。

機械加速澄清池和高密度沉淀池綜合數據對比如表1所示。

由表1可以看出，三種設備出水均可以滿(mǎn)足要求，而高密度澄清池占地面積小，可以緊湊布置，且高密度沉淀池不需要單獨設置污泥濃縮池。冬季時(shí)，高密度沉淀池更易封閉；化學(xué)結晶軟化流化床有著(zhù)占地小、不加聚凝劑和助凝劑、停留時(shí)間短、反應速度快、軟化效果好、運行簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，也存在必須采用氫氧化鈉加藥法、無(wú)法去除懸浮物、無(wú)法去除濁度等缺點(diǎn)?；瘜W(xué)結晶軟化流化床工藝自身的特點(diǎn)決定著(zhù)，此技術(shù)必須與其他過(guò)濾技術(shù)配合使用才能達到去除懸浮物的要求。建議該公司在中試后，根據現場(chǎng)情況，擇優(yōu)選擇。

2、管式微濾膜與陶瓷超濾膜

2.1 管式微濾膜

管式超濾系統由濃縮槽、管式超濾膜和其它配套設備組成。管式超濾的結構是膜被澆鑄在多孔材料管的內部。含被過(guò)濾物質(zhì)（固體）的水流透過(guò)膜后，再透過(guò)多孔支撐材料，進(jìn)入產(chǎn)水側（水被凈化）。錯流式管式超濾用于過(guò)濾是為了達到更好的出水水質(zhì)，代替傳統的沉降或澄清工藝，利用微孔膜把廢水中的沉淀物分離出來(lái)。與普通的中空纖維超濾不同，管式膜可以承受很高的污泥濃度（2%~5%）和更高的pH值，在pH為14的條件下也能正常穩定的工作。管式膜過(guò)濾出水SDI＜5，可直接送往后續處理系統（反滲透或蒸發(fā)器）而不需要任何進(jìn)一步的除濁設施。

2.2 陶瓷超濾膜

陶瓷超濾膜由納米氧化鋁制成，有著(zhù)不斷絲、使用壽命長(cháng)、出水穩定、耐酸堿、耐陽(yáng)離子型藥劑、對進(jìn)水濁度要求更寬泛、膜通量高等特點(diǎn)，所以陶瓷超濾膜前可以不設置雙介質(zhì)過(guò)濾器等慢速過(guò)濾器，以達到減少占地的目的。陶瓷膜因制作工藝復雜，目前存在價(jià)格較貴、膜面積較小、自身不具備軟化功能等缺點(diǎn)。

2.3 設備選擇

陶瓷膜膜通量在0~300mlh之間運行，保守起見(jiàn)陶瓷膜膜通量取190mlh；根據管式膜在其他電廠(chǎng)中試數據，保守起見(jiàn)管式膜膜通量取200mlh；浸沒(méi)式超濾和壓力式超濾通量按照《發(fā)電廠(chǎng)化學(xué)試劑規范》（DL/T5068―2014）中要求執行。壓力式超濾、浸沒(méi)式超濾、陶瓷超濾、管式微濾膜技術(shù)經(jīng)濟對比表如表2所示。

綜上所述：

陶瓷膜工藝：軟化設備500萬(wàn)元+陶瓷膜717萬(wàn)元，共1217萬(wàn)元。

管式膜工藝：管式膜設備共1244萬(wàn)元。

壓力式超濾工藝：軟化設備500萬(wàn)元+壓力式超濾347.4萬(wàn)元，共847.4萬(wàn)元。

浸沒(méi)式超濾工藝：軟化設備500萬(wàn)元+浸沒(méi)式超濾463.2萬(wàn)元，共963.2萬(wàn)元。

壓力式超濾和浸沒(méi)式超濾均屬于中空纖維超濾膜，考慮到中空纖維超濾膜處理中水時(shí)，會(huì )因為水質(zhì)波動(dòng)、有機物污染等原因導致運行不穩定、化學(xué)清洗頻繁、斷絲率高、使用壽命縮短等問(wèn)題，循環(huán)水排水系統不建議采用中空纖維超濾膜。

管式膜初投資最貴，管式膜自帶軟化功能，可以實(shí)現節省前段軟化設備的投資，但膜元件3年更換一次，后續投資較高。陶瓷膜雖然初投資較貴，但陶瓷膜壽命較長(cháng)，折舊費用和換膜成本最低，且可適應水質(zhì)較差的進(jìn)水水質(zhì)，容易清洗，不存在斷絲、膜污染等問(wèn)題。

綜合考慮占地、初投資、設備運行穩定性、折舊費等方面，本階段循環(huán)水排水軟化工藝推薦“高密度沉淀池+陶瓷膜”工藝。

3、結論

綜上所述，經(jīng)過(guò)各種工藝的技術(shù)經(jīng)濟比較，綜合考慮系統的初投資、運行穩定性、工藝合理性，循環(huán)水排水系統預處理工藝暫時(shí)推薦“高密度沉淀池+陶瓷膜”工藝。（來(lái)源：華電電力科學(xué)研究院有限公司）