火力發電廠是工業用水大戶，其取水量和排水量均十分巨大。根據《中華人民共和國環境保護法》《中華人民共和國水污染防治法》《山東省環境保護條例》《山東省水污染防治條例》的規定，山東省環境保護相關部門結合山東省南水北調沿線實際情況，特制定了《山東省南水北調沿線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匯水區域內69種水污染物排放限值，實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企業的水污染物處理，加強了對沿線企業的環境監督與管理。

2014年，為控制工業廢水中的鹽分污染，保護生態環境，山東省環境管理部門發布了關于《山東省南水北調沿線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（魯質監標發[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；以城市中水或循環水為主要水源的企業，全鹽量指標限制為2000mg/L。為滿足文件要求，需對排水進行濃縮減量處理，直至“零排放”，山東某公司來水含鹽量已達1600mg/L，經冷卻塔濃縮后，循環水排水無法直接外排，需處理。本文以該公司循環水排水為對象，分別采用管式微濾膜、陶瓷超濾膜、壓力式超濾膜以及浸沒式超濾膜進行技術經濟比較，為國內燃煤機組全廠廢水“零排放”提供技術經濟比較分析的依據。

1、預處理軟化設備選擇

山東某公司循環冷卻系統排水量為250m3/h，因循環水排水水質較差、碳酸鹽硬度、活性硅含量較高，經過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，循環水排水需在預處理階段進行軟化處理。

循環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。

機械加速澄清池是通過機械攪拌將混凝、反應和沉淀置于一個池中進行綜合處理的構筑物。懸浮狀態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，提高了混凝效果。經過分離的清水向上升，經集水槽流出，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，其特點是在混凝階段投加高密度的不溶介質顆粒（一般為污泥），通過回流污泥，并進行加藥，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，減少水的停留時間、增加藥品混合速度及反應速度。

造粒流化床的技術原理。化學結晶循環造粒是通過向水中投加化學藥劑，使的水中的Ca2+、Mg2+離子發生化學反應生成CaCO3/Mg(OH)2晶體，附著到晶種表面，進而將水中硬度降低，不產生副產物，產生的CaCO3顆粒可以回收利用。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，高密度沉淀池更易封閉；化學結晶軟化流化床有著占地小、不加聚凝劑和助凝劑、停留時間短、反應速度快、軟化效果好、運行簡單等優點，也存在必須采用氫氧化鈉加藥法、無法去除懸浮物、無法去除濁度等缺點。化學結晶軟化流化床工藝自身的特點決定著，此技術必須與其他過濾技術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，根據現場情況，擇優選擇。

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。含被過濾物質（固體）的水流透過膜后，再透過多孔支撐材料，進入產水側（水被凈化）。錯流式管式超濾用于過濾是為了達到更好的出水水質，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。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。管式膜過濾出水SDI＜5，可直接送往后續處理系統（反滲透或蒸發器）而不需要任何進一步的除濁設施。

2.2 陶瓷超濾膜

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

2.3 設備選擇

陶瓷膜膜通量在0~300mlh之間運行，保守起見陶瓷膜膜通量取190mlh；根據管式膜在其他電廠中試數據，保守起見管式膜膜通量取200mlh；浸沒式超濾和壓力式超濾通量按照《發電廠化學試劑規范》（DL/T5068—2014）中要求執行。壓力式超濾、浸沒式超濾、陶瓷超濾、管式微濾膜技術經濟對比表如表2所示。

綜上所述：

陶瓷膜工藝：軟化設備500萬元+陶瓷膜717萬元，共1217萬元。

管式膜工藝：管式膜設備共1244萬元。

壓力式超濾工藝：軟化設備500萬元+壓力式超濾347.4萬元，共847.4萬元。

浸沒式超濾工藝：軟化設備500萬元+浸沒式超濾463.2萬元，共963.2萬元。

壓力式超濾和浸沒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，會因為水質波動、有機物污染等原因導致運行不穩定、化學清洗頻繁、斷絲率高、使用壽命縮短等問題，循環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，折舊費用和換膜成本最低，且可適應水質較差的進水水質，容易清洗，不存在斷絲、膜污染等問題。

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，經過各種工藝的技術經濟比較，綜合考慮系統的初投資、運行穩定性、工藝合理性，循環水排水系統預處理工藝暫時推薦“高密度沉淀池+陶瓷膜”工藝。