3．5．4 蒸發(fā)結(jié)晶法
蒸發(fā)結(jié)晶法是實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放的一個(gè)主要方法。該方法可以達(dá)到水的清潔回用，結(jié)晶的固體在一些地方可以用作工業(yè)原料。如果晶體無法循環(huán)利用，則要進(jìn)行填埋。
蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)整個(gè)過程主要包括預(yù)處理，軟化過程，蒸發(fā)器，結(jié)晶器等組成部分，此外還有晶體脫水裝置，冷卻系統(tǒng)等部分。
預(yù)處理過程（Pre－treatment）：預(yù)處理過程在這里一般是指脫硫廢水通過物理化學(xué)沉淀系統(tǒng)，使脫硫廢水中的懸浮性固體得到沉淀，過飽和的硫酸鈣得到脫飽和而析出沉淀，溶解性重金屬離子大部分被去除，易導(dǎo)致蒸發(fā)結(jié)晶器結(jié)垢的硫酸根，氟離子也被去除。
軟化過程（Softening Process）：脫硫廢水的硫酸根大部分被去除后，廢水中大部分的溶解性固體是氯化鈣和氯化鎂。傳統(tǒng)的蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)中，需要利用軟化過程去除鈣鎂離子。主要原因有：1．水中存在鈣鎂離子對后續(xù)的蒸發(fā)結(jié)晶過程很容易引發(fā)結(jié)垢問題，引起電廠設(shè)備維護(hù)的復(fù)雜化。2．氯化鈣和氯化鎂的結(jié)晶溫度比較高，而氯化鈉的結(jié)晶溫度比較低。因此軟化過程會(huì)降低蒸發(fā)結(jié)晶的能量消耗。3．氯化鈉的結(jié)晶體比氯化鈣和氯化鎂的結(jié)晶體在脫水方面容易處理的多。因此，目前的蒸發(fā)結(jié)晶法處理脫硫廢水一般采用投加碳酸鈉／碳酸氫鈉把廢水中的鈣鎂離子沉淀。這個(gè)過程就是脫硫廢水的軟化過程。
由于一些脫硫廢水中鈣鎂離子含量很高，軟化過程中所需的藥劑需求量巨大，成本極高。有的美國公司開始研發(fā)在進(jìn)行部分軟化（只去除鎂離子保留鈣離子）和不進(jìn)行軟化的情況下如何做到蒸發(fā)結(jié)晶的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
蒸發(fā)器（Evaporator）：也叫溶液濃縮器（BrineConcentrator）。蒸發(fā)器就是利用蒸汽或機(jī)械蒸汽再壓縮（MechanicalVaporRecompression－MVR）的方式，將經(jīng)過預(yù)處理過的脫硫廢水加熱至沸騰，使部分水汽化并通過冷卻系統(tǒng)移除，從而達(dá)到脫硫廢水的濃縮。目前歐美應(yīng)用于脫硫廢水的蒸發(fā)器主要是立管降膜式蒸發(fā)器（Falling－film evaporator），立管采用很薄的抗腐蝕能力很強(qiáng)的鈦合金制作。蒸發(fā)器有單效和多效強(qiáng)制循環(huán)蒸汽蒸發(fā)器，強(qiáng)制循環(huán)機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR）蒸發(fā)器等。蒸發(fā)器蒸發(fā)單位廢水所消耗的能量要遠(yuǎn)小于單效結(jié)晶器。
對一些含鹽量比較少的脫硫廢水，也可以在軟化過程后面和蒸發(fā)器前端加裝反滲透膜或正滲透膜來提高待處理廢水的濃度。這樣的選擇是基于膜濃縮廢水的成本低于蒸發(fā)器濃縮廢水的成本。如果脫硫廢水本身的TDS濃度就很高（＞50，000ppm）的話，膜處理的成本就會(huì)大幅提高，運(yùn)行的穩(wěn)定性也不會(huì)有保障。
結(jié)晶器（Crystallizer）：經(jīng)過蒸發(fā)器濃縮后的溶液進(jìn)入結(jié)晶器。結(jié)晶器利用蒸汽或機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR）的方式，繼續(xù)加熱濃縮液并產(chǎn)生結(jié)晶。含有晶體的濃縮液經(jīng)過脫水裝置將晶體分離出來，濃縮液回到結(jié)晶器繼續(xù)參與結(jié)晶過程。
由于歐美很多已建成電廠的蒸汽循環(huán)系統(tǒng)已經(jīng)處于平衡或接近平衡狀態(tài)，加裝脫硫廢水蒸發(fā)結(jié)晶裝置可能得不到足夠的蒸汽供應(yīng)，因此大部分歐美電廠采用強(qiáng)制循環(huán)機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)器和結(jié)晶器。
圖9 脫硫廢水的蒸發(fā)器，結(jié)晶器，脫水裝置（意大利ENEL Brindisi電廠）
根據(jù)預(yù)處理過程，蒸發(fā)器和結(jié)晶器的組成又可以細(xì)分為以下幾種方式：
1． 物化法預(yù)處理加蒸發(fā)器；
2． 物化法預(yù)處理＋軟化＋蒸發(fā)器＋結(jié)晶器；
3． 物化法預(yù)處理＋部分軟化＋蒸發(fā)器＋結(jié)晶器；
4． 物化法預(yù)處理＋蒸發(fā)器＋結(jié)晶器；
5． 物化法預(yù)處理＋軟化＋多效結(jié)晶器。
目前應(yīng)用在燃煤電廠脫硫廢水處理的蒸發(fā)結(jié)晶裝置主要分布在意大利，美國，中國，南非和日本。在德國，荷蘭有一些垃圾焚燒電廠采用多效（一般為三效）蒸發(fā)結(jié)晶裝置處理脫硫廢水。在美國為脫硫廢水提供蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)的主要廠家有Aquatech、HPD、GE和GEA。
