高高氯废氯废水脱水脱盐盐技技术专题报术专题报告告 目目 录录 1 高高氯废氯废水脱水脱盐盐技技术简术简述述1 2 蒸蒸馏馏法脱法脱盐盐技技术术 1 2.1 多多级闪级闪蒸技蒸技术术(MSF)1 2.2 多效蒸多效蒸馏馏技技术术(MED).2 3 膜法脱膜法脱盐盐技技术术 4 3.1 电电渗析技渗析技术术(ED).4 3.2 反渗透技反渗透技术术（ （RO） ）.7 4 工工艺艺技技术术比比较较 9 4.1 能耗能耗.9 4.2 制水成本制水成本.9 4.3 高高氯废氯废水的水的预处预处理理.9 4.4 技技术术参数的比参数的比较较.10 第 1 页 1 高高氯废氯废水脱水脱盐盐技技术简术简述述 高氯废水淡化技术是指从高氯废水中获取淡水的技术和过 程，通过脱除高氯废水中的大部分盐类，使处理后的高氯废水达 到生活和生产用水标准的水处理技术。 高氯废水脱盐技术经过数十年发展，呈现出的脱盐技术种类 繁多，各有特色，在不同的应用领域和使用条件下发挥各自的优 势和特长。目前达到商业规模的主要有“蒸馏法”和“膜法”。蒸馏 淡化技术又分成多级闪蒸(MSF)、多效蒸馏(MED)两种。膜法主 要包括反渗透法（RO）和电渗析法(ED)两种。 2 蒸蒸馏馏法脱法脱盐盐技技术术 蒸馏法也叫蒸发法，是最早采用、技术最成熟的除盐技术， 也是世界上占主导地位的脱盐技术。其脱盐率可以高达 99%以 上，一经蒸发所得的水就是蒸馏水，水质较高，产品水的含盐量 （总固溶物）可以降到 5ppm 以下。并且蒸馏法对进水水质要求较 低，进水含盐量高达几十万毫克/升均能适应。 2.1 多多级闪级闪蒸技蒸技术术(MSF) 2.1.1 基本原理基本原理 多级闪蒸是将高氯废水加热到一定温度后，引入到一个闪蒸 室，其室内的压力低于高氯废水所对应的饱和蒸汽压，部分高氯 废水迅速汽化，冷凝后即为所需淡水；另一部分高氯废水温度降 低，流入另一个压力较低的闪蒸室，又重复蒸发和降温的过程。 将多个闪蒸室串联起来，室内压力逐级降低，高氯废水逐级降温， 第 2 页 连续产出淡化水。 2.1.2 工工艺艺流程流程 图图 1：多：多级闪级闪蒸技蒸技术术工工艺艺流程流程图图 2.1.3 主要特点主要特点 多级闪蒸除盐主要特点有： （1）单机容量大，最大的可达到 5 万吨/天； （2）动力消耗大； （3）当其传热管腐蚀穿孔将污染水质。 （4）产品水盐度一般为 510 毫克/升。但是，其工程投资高， 为反渗透法的 2 倍； （5）设备的操作弹性小，是设计值的 80110，不适应 于造水量要求可变的场合； 2.1.4 适用范适用范围围 可用于以火电厂或核电厂等具有低压蒸汽为热源的大型高 氯废水脱盐工程，为高中压锅炉提供优质脱盐水和生活用淡水。 2.2 多效蒸多效蒸馏馏技技术术(MED) 第 3 页 2.2.1 基本原理基本原理 多效蒸馏是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用 一定量的蒸汽输入让加热后的盐水在多个串联的蒸发器中蒸发， 前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成 为淡水。由于后面一效的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多 倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。 2.2.2 工工艺艺流程流程 图图 2：多效蒸：多效蒸馏馏工工艺艺流程流程图图 2.2.3 主要主要优优缺点缺点 多效蒸馏主要有以下特点： （1）热效率比多级闪蒸高，30 余度的温差可达到 10 左右的 造水比； （2）操作负荷可在 40到 110变化，造水比不会下降，弹 性较大； （3）能耗较低； （4）前处理较简单，化学药剂消耗较低；系统的操作安全可靠， 第 4 页 即便发生传热管泄漏，仅仅降低产量而不会影响水质； （5）但低温多效蒸馏设备体积较大，装置费用较高； 2.2.4 适用范适用范围围 多效蒸馏与多级闪蒸的适应条件基本相同，均可用于以火电 厂或核电厂等具有低压蒸汽为热源的大型高氯废水脱盐工程，为 高中压锅炉提供优质脱盐水和生活用淡水。 3 膜法脱膜法脱盐盐技技术术 3.1 电电渗析技渗析技术术(ED) 电渗析技术在我国发展较早，开始于五十年代，在六十年代 末已有不少电渗析设备应用于生产，并取得了较好的效果，并主 要运用于淡化除盐、制取工业纯水、苦咸水淡化制取饮用水和工 业用水等领域。 3.1.1 基本原理基本原理 电渗析技术是在外加直流电场的作用下，利用离子交换膜的 选择透过性，使离子从一部分水中迁移到另一部分水中，是一个 以电位差为推动力的膜分离过程。在电渗析器内设置多组交替排 列的阴、阳离子交换膜，在直流电场作用下，阳离子穿过阳膜向 负极方向运动；阴离子穿过阴膜向正极方向运动。这样就形成了 去除水中离子的淡水室和浓缩离子的浓水室，将浓水排放，得到 的淡水即为去盐水。 第 5 页 图图 3:电电渗析原理渗析原理图图 在外加直流电场的作用下，电渗析阴、阳极发生氧化还原反 应，形成电子转移，阴、阳极电离及电子转移过程如下。 3.1.2 工工艺艺流程流程 电渗析除盐工艺流程，可分为电渗析本体除盐方式，组合形 式和其它除盐、净化技术的联合除盐系统。 图图 4： ：电电渗析脱渗析脱盐盐技技术术流程流程图图 3.1.3 进进水要求水要求 根据电渗析器的工艺要求和工作特点，对进水水质有一定要 求，应符合一定标准，以保证电渗析器正常工作。根据“电渗析除 盐工艺”国家标准要求，规定了以下 7 项水质指标：水温、耗氧量、 第 6 页 游离氯、含铁量、含锰量、浊度、污染指数。 表表 1： ：电电渗析技渗析技术进术进水指水指标标需求需求 进水 指标 水温 () 耗氧量 (mg/l） 游离氯 (mg/l） 锰 (mg/l） 铁 (mg/l) 浊度 (g/l） 污染指数 SDI(mg/l） 数值5-4030.10.10.30.310 3.1.4 工工艺艺特点特点 电渗析为无相变过程。所耗电能主要用于迁移溶液中的电解 质离子，所耗的电能与溶液浓度成正比，对于不导电的颗粒没有 去除能力。电渗析技术用于高含盐废水淡化时能耗大，大规模的 高含盐废水淡化工程基本上不采用。但将 10003000 毫克/升的 苦咸水脱盐至 500 毫克/升的饮用水是经济可行的。 3.1.5 电电力消耗力消耗 处理水质与耗电量的关系如下表所示： 表表 2： ：处处理水理水质质与耗与耗电电量的关系量的关系 脱盐范围（mg/L）产水耗电（KWh/t） 处理水质 原水脱盐水直流动力合计 海水3500050012-16416-20 苦咸水1000100003001-50.2-1.51.2-6.5 自来水50020500.5-0.80.5-1.51-2.3 3.1.6 主要缺点主要缺点 （1）设备拆卸麻烦，脱盐效果不如反渗透法，在没有实现浓 水回收、极水循环的时候，水回收率低，仅 50%。 （2）电渗析设备耗用电能与溶液浓度成正比，对于不导电的 第 7 页 颗粒没有去除能力。电渗析技术用于高氯废水脱盐时能耗较大， 大规模的高氯废水脱盐工程基本上不采用。 （3）由于膜表面和膜中离子迁移速度的差异，造成淡水室中 的水大量电离成 H+和 OH-带来负载电流，从而在膜表面形成极 化现象。电渗析因浓差极化作用将引起以下后果：加大电能消耗， 降低电流效率；当水中有钙镁离子时，将很快结垢，增大膜电阻， 增加耗电量，降低出水率，缩短膜使用年限；极化严重时，淡水呈 酸性。 3.1.7 维护维护特点特点 （1）必须严格控制进水水质，做好预处理。 （2）控制工作电流低于极限电流。 （3）定期倒换电极或频繁倒换电极。 （4）根据出水率降低情况，定期进行酸洗。 （5）对有机污染物进行碱洗或盐碱洗。 （6）根据实际水质，控制浓水和极水的排放量。 3.1.8 安全安全环环保保隐隐患患 （1）电渗析阳极排出的氧气和阴极排出的氢气，积累到一定 程度遇明火即发生爆炸。 （2）阳极产生的氯气为有害气体，必须保证生产区域通风良 好，而且必须安装排气和废气吸收装置。 3.2 反渗透技反渗透技术术（ （RO） ） 反渗透技术问世 20 年来获得了迅速的发展，不仅在苦咸水 第 8 页 除盐、高纯水制备，而且在海水淡化事业中，其发展速度都远远 超过了其它各种除盐方法。反渗透装置主要有板框式、管式、卷 式和中空纤维式四种。大中型装置多用卷式和中空纤维式，食品 工业用板框式和管式，废水处理多用管式和卷式。 3.2.1 基本原理基本原理 反渗透是以高于渗透压的压力作为推动力，利用选择性膜只 能透过水而不能透过溶质的选择透过性，从水体中提取淡水的膜 分离过程。 3.2.2 工工艺艺流程流程 图图 5：反渗透工：反渗透工艺艺流程流程图图 3.2.3 主要特点主要特点 （1）反渗透为无相变过程，能耗低，每吨淡水耗电 3.0-5.5 度； （2）工程投资及造水成本较低； （3）装置紧凑，占地较少，操作简单，维修方便； （4）反渗透的预处理要求严格，反渗透膜需要定期更换，高 氯废水温度不宜高于 35 度； 第 9 页 （5）反渗透可出去绝大部分有机物、胶体等非电解质物质、 可溶性 SiO2胶体硅等不易去除的物质、CO3 2-和 HCO3 -、以及绝 大多数悬浮物颗粒和细菌等有机体； 3.2.4 使用范使用范围围 适合大、中、小型高氯废水及苦咸水淡化。 4 工工艺艺技技术术比比较较 由于高氯废水脱盐工艺较多，各有特色，并适合不同领域发 挥其优势，为了体现各种脱盐工艺的优劣，本方案从能耗、制水 成本、前期预处理、脱盐技术参数等方面进行比较，甄选出最佳 方案。 4.1 能耗能耗 从脱盐的直接能耗来说，膜法明显优于单目的的蒸馏法，但 不明显优于双目 (热电造水)的蒸馏法。而且由于膜的寿命短（1-3 年），换膜费用高，膜本身就反映了能耗。对蒸馏法来说，过程的 直接能耗，不同地区不同的行业差别很大，需要进行技术经济比 较确定。 4.2 制水成本制水成本 由于膜的寿命和膜装置的限制，使得膜法在大规模处理高氯 废水中仍处于不利地位。因为膜法的制水成本，受膜寿命和装置 规模的不利影响超过了低能耗所带来的好处，应根据其处理规模 进行经济测算。 4.3 高高氯废氯废水的水的预处预处理理 第 10 页 进入蒸馏装置的高氯废水无需或简单进行预处理，仅设置高 氯废水过滤网即可。而进入膜装置的高氯废水需进行絮凝澄清、 过滤氧化和加氯等预处理，处理复杂，投资增大。 4.4 技技术术参数的比参数的比较较 表表 3：高：高氯废氯废水脱水脱盐盐技技术术参数的比参数的比较较 比比较项较项目目反渗透反渗透电电渗析渗析低温多效低温多效多多级闪级闪蒸蒸 进水水质（mg/L）300005005000基本无要求基本无要求 产品水水质（mg/L）300-50010010005-105-10 脱盐率% 9570809999 操作温度 ( )5-405-4070110 装置总能耗 KWh/m35.0-6.02-35.08.0 原水预处理 要求及投资 高 要求及投资 高 要求低要求低 水利用率 %4045-70 腐蚀结垢倾向较小较大较小 较大，要加酸 和脱气 维护性复杂复杂简单简单 分离动力压差推动电位差推动温差推动温差推动 膜材料复合膜离子交换膜 脱盐机理溶剂扩散 电解质离子 的选择传递 馏分馏分 透过物水、溶剂电解质离子水水 截留物溶质、盐、有非电解质大溶质、盐、有溶质、盐、有 第 11 页 机物、细菌分子物质机物、细菌机物、细菌