1、前言
垃圾焚烧厂烟气处理中通常选用“半干法/干法脱酸+活性炭喷射+袋式除尘器”这一组合工艺，以去除烟气中烟尘、酸性气体、重金属、二噁英等污染物，这套组合工艺不会产生二次废水。随着国内环保标准和民众对环境质量要求的日益提高，政府对烟气处理工艺提出了更高的要求，在传统烟气处理工艺中增加了脱硝、湿法脱酸处理工艺，以应对日益严格的环境标准要求。湿法脱酸处理工艺采用洗涤塔形式，烟气进入洗涤塔后与洗涤液(通常为浓度30%~40%的液体氢氧化钠)充分接触反应，从而达到脱酸目的;洗涤液循环使用一段时间后，洗涤液中盐分会增加，脱酸效果会下降，对脱酸设备的腐蚀性也会加剧，此时需要排放一部分洗涤液(称之为脱酸废水)，同时补充一部分新鲜的碱液。脱酸废水中含有大量的盐分及其它污染物，需要经过处理后才能排放。
2、处理现状
在多数垃圾焚烧发电厂中，脱酸废水处理工艺通常选用混凝沉淀过滤法，由废水处理系统、污泥脱水系统、化学加药系统等三大部分组成，该种工艺主要去除废水中悬浮物、重金属及少量盐分，而对大部分的盐分物质(如钠盐等)并不能去除，处理后厂内回用。
2.1 悬浮物的去除
通过添加聚合氯化铁、助凝剂及石灰，使废水中的胶体、悬浮物通过电中和、吸附桥架等作用，使之凝聚成易沉淀的较大絮凝物。同时在石灰强碱性作用下，氢氧根离子能与废水中的少部分硫酸盐、亚硫酸盐、金属离子等反应，生成微溶于水的化学沉淀，但与废水中的氯化钠不会发生反应。
2.2 重金属的去除
在废水中加入可溶性氢氧化物，控制pH值在9.0~9.5之间，可使Fe3+、Cu2+、Pb2+、Ni+、Cr3+等重金属离子生成溶解度较小的氢氧化物沉淀。但仍有一定量的重金属(如Hg2+、Cd2+等)残留在废水中，加入Na2S或有机硫(TMT15)，利用金属的硫化物比其它氢氧化物溶解度更小的原理，更加彻底地去除废水中的重金属离子。
2.3 固液分离
脱酸废水从反应池自流进入澄清池，废水中的絮状体在重力沉降的作用下沉积在澄清池底部，污泥等固体杂质排往污泥浓缩池再经脱水后处理;清水则上升至顶部通过环形三角溢流堰自流至清水箱，在清水箱内加入的HCl反应，使出水pH值回调至6~9，进行回用或排放。
采用混凝沉淀过滤法进行脱酸废水处理的项目有：
3、现阶段废水处理后的去向及存在问题
在现有的工程项目中，脱酸废水经混凝沉淀过滤处理后通常回用至炉渣冷却系统、烟气半干法脱酸系统。由于脱酸废水中含有大量的盐分，回用至上述系统可能会带来以下影响：
3.1 脱酸废水回用至炉渣冷却水系统带来的影响
由于废水中含有大量的盐类物质及氯离子，脱酸废水回用于炉渣冷却系统时，对捞渣机金属设备产生较严重的盐腐蚀，同时由于捞渣机的金属部件均为磨损消耗件，因此在废水对金属的腐蚀与自身的机械磨损共同作用下，将导致设备部件磨损速率加快。
炉渣冷却后一般是填埋或者资源化利用，如果是填埋，炉渣会携带一部分冷却水至填埋场中，携带走的冷却水中含有较高的盐分，这部分盐分会在填埋场内以渗滤液的形式流出，进入渗滤液处理系统，盐分对以生化处理工艺、膜处理工艺都有较为严重的影响;如果是资源化利用，比如炉渣制砖，炉渣制砖前都需要对炉渣进行淘洗，以洗去炉渣中的盐分，因盐分过高会影响砖的粘合，盐分又转移到洗渣水中，洗渣水仍旧要处理。
3.2 脱酸废水回用至半干法脱酸系统带来的影响
半干法脱酸工艺由生石灰储存系统、石灰浆液制备系统、旋转雾化脱酸反应塔系统组成。脱酸废水经过处理后回用至石灰浆液制备系统(部分代替自来水)配置石灰浆液，带来的影响主要有2点：
3.2.1 对旋转雾化器的盐腐蚀影响
旋转雾化器是半干法脱酸工艺的关键设备，是盘式结构的高速转盘(转速达13500rpm)，石灰浆液通过雾化器喷嘴高压雾化喷出，形成粒径50微米左右的微小雾滴。因脱酸废水中含有大量的盐分，在高温烟气的作用下(200℃左右)，石灰浆液携带的盐分极易在雾化器喷嘴处析出晶体，导致喷嘴堵塞、腐蚀。
3.2.2 盐分对脱酸反应效率的影响
半干式反应塔中石灰浆雾滴与烟气中的HCl、SO2等酸性气体进行接触反应，其反应传质过程依次为：酸性气体向雾滴表面的水膜迁移、水膜对酸性气体的溶解形成液态酸、液态酸与雾滴中心的钙质反应、生成CaCl等盐类晶体。在整个反应过程中决定反应效率的众多因素中包括：雾滴表面水膜对酸性气体的溶解度(即迁移量)和雾滴的干燥时长，当半干式反应塔降温水采用高浓度含盐废水时，石灰浆雾粒表面的水膜中含有较高的含盐量，一方面增大了烟气中酸性气体向水膜迁移的阻力，同时降低了水膜对酸性气体的溶解度，在同样的烟气停留时间及浆液当量条件下，降低了脱酸效率。另一方面雾滴表面水膜含有高浓度盐分时，在雾滴飞行干燥过程中，水膜中本身含有的盐分随水膜汽化而析出结晶，晶体会包裹附着于雾粒中心的钙质，从而阻碍或隔断钙质与液态酸的反应，最终使烟气脱酸效率降低。
4、蒸发浓缩结晶技术在脱酸废水零排放处理中的工程应用
由于脱酸废水中含有大量的盐分，盐分含量可以达到30000~50000mg/L，如果不对盐分进行处理，将极大影响脱酸废水的二次使用或者排放。混凝沉淀技术不能解决盐分问题;膜分离技术只能实现部分水回用，同时会产生膜浓缩液，盐分问题同样得不到解决;只有蒸发浓缩结晶技术可以实现废水中盐分与水的分离，实现废水零排放。
4.1 项目概况
深圳某电厂垃圾焚烧规模设计6*850吨/日，烟气湿法脱酸废水处理系统设计规模为480m3/d，处理后的废水达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB19923-2005)中敞开式循环水系统补水要求，回用至电厂循环水系统，结晶盐：氯化钠品质达到《GB/T5462-2015工业氯化钠》中的精制工业盐中工业盐二级标准;硫酸钠满足《GB/T6009-2014工业无水硫酸钠》中的二类合格品标准，资源化利用。
4.2 设计方案
该工艺可以分为预处理阶段、蒸发浓缩分盐阶段，工艺流程如图所示。
4.2.1 预处理阶段
采用“两级絮凝沉淀+石英砂过滤+活性炭过滤+离子交换+氧化”组合工艺，配套污泥处理系统、加药系统。
(1)烟气脱酸废水先进入脱酸废水调节池，调节池内设置曝气装置，用于氧化还原性物质及水体搅动。
(2)调节池内废水通过一级提升泵送入一级反应器，一级反应器内加入氢氧化钠、镁剂、絮凝剂，与脱酸废水中的钙、镁、硅酸盐等发生化学反应生成沉淀物，然后在一级澄清器进行沉淀分离，沉淀物排入污泥储存池，上清液进入二级反应器内继续进行处理。
(3)二级反应器内加入碳酸钠、重金属捕捉剂、絮凝剂，与脱酸废水中的重金属离子发生化学反应形成螯合物，然后在二级澄清器进行沉淀分离，沉淀物排入污泥储存池，上清液加盐酸调节pH后进入中间水池。
(4)脱酸废水经过两级絮凝沉淀后，再依次进入石英砂过滤器、活性炭过滤器进行深度处理以保证出水水质，最后进入清水池。
(5)一级澄清器、二级澄清器产生的污泥排入污泥储存池，通过污泥输送泵输送至污泥处理车间进行处理，因此产生的清液返回脱酸废水调节池。
(6)清水池的水通过泵提升进入离子交换树脂系统，充分利用树脂的吸附能力，将水中的钙、镁等结垢成分去除，降低水中硬度。
(7)离子交换树脂系统出水设置氧化装置，通过加入氧化剂去除水中的有机物，降低废水色度。
4.2.2 蒸发浓缩结晶分盐阶段
根据NaCl和Na2SO4在水中不同温度下的的溶解度的差异，控制析硝罐处于高温段，并控制其中NaCl浓度不超过设定浓度，此时随着蒸发进行Na2SO4将大量析出，结晶盐分离后干燥包装，为成品Na2SO4;析硝罐排出液送到低温的析盐罐，此时Na2SO4溶解度上升处于不饱和状态，NaCl过饱和而析出，结晶盐分离后干燥包装，为成品NaCl;析盐罐排出液再送回析硝罐升温蒸发，此时Na2SO4又过饱和析出，而NaCl处于不饱和状态，析出结晶盐为Na2SO4。如此循环往复，使NaCl和Na2SO4得以分离。
4.2.2.1 废水流程
经过预处理、深度处理后的废水泵入蒸发结晶装置，流经三级预热器加热后，依次流经降膜蒸发器、硫酸钠析盐罐，蒸发、浓缩，在硫酸钠析盐罐内硫酸钠结晶析出，结晶体排出，同时废水继续流入后续工艺段(闪发罐、氯化钠析盐罐)，在氯化钠析盐罐内，氯化钠结晶析出，结晶体排出。
4.2.2.2 蒸汽系统
厂区蒸汽管网来的蒸汽，在蒸发系统启动时一部分需要作为降膜蒸发器、强制循环蒸发器加热室的热源，另外一部分作为干燥器干燥盐的热源。正常运行后，降膜蒸发器、硫酸钠析盐罐可以通过产生的二次蒸汽利用压缩机压缩升温后后重新返回蒸发器加热室，满足蒸发需要热量的要求，不再需要管网供给蒸汽。降膜蒸发器、硫酸钠析盐罐蒸发过程中产生的二次蒸汽，通过压缩机压缩后，进入其加热室，与废水换热后冷凝，冷凝水流入冷凝水桶1，冷凝水桶出来的冷凝水一部分作为压缩机蒸汽出口的减温水，另外一部分再作为废水预热器的热源与废水换热后进入流入至冷凝水桶2。
4.2.2.3 固体盐系统
从硫酸钠析盐罐、氯化钠析盐罐排出的含水结晶盐，依次经过离心机脱水(湿盐，含水约3%)、干燥进一步去除水分得到固体盐产品(干盐，含水<0.3%)。离心机甩后液分别返回至硫酸钠析盐罐、氯化钠析盐罐继续蒸发浓缩，干燥后的盐经过装袋、打包后，资源化利用。结晶盐产量：硫酸钠587kg/h，氯化钠162kg/h。
4.2.3 主要设计参数
5、应用前景
在解决城镇化发展带来的“垃圾围城”问题中，垃圾焚烧处理在我国垃圾无害化处理领域占据越来越重要的地位。伴随着国家环保督察和监管不断升级，污染物排放标准日益严格，国内现代化的垃圾焚烧发电厂也将会要求做到洁净排放。目前国内垃圾焚烧发电厂脱酸废水主要采用混凝沉淀处理后回用，因废水中的盐分未做去除，厂内回用难度大，回用带来的潜在隐患风险也很大。
蒸发浓缩结晶分盐技术能够将废水中的盐分离出来，蒸发冷凝水达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB19923-2005)中敞开式循环水系统补水要求，分离出来的结晶盐：氯化钠品质达到《GB/T5462-2015工业氯化钠》中的精制工业盐中工业盐二级标准;硫酸钠满足《GB/T6009-2014工业无水硫酸钠》中的二类合格品标准，资源化利用，彻底解决脱酸废水回用难度大、避免回用潜在隐患，使垃圾焚烧发电厂真正实现洁净排放，对建设更加清洁、环保的生活垃圾焚烧发电厂提供了重要的技术支持，环境效益十分显著。(来源：深圳能源资源综合开发有限公司，中国城市建设研究院有限公司)
