技 术 方 案
北京首航艾启威节能技术股份有限公司
第一章 公司简介
北京首航艾启威节能技术股份有限公司是一家深交所 A 股上市公司,专业
首航节能拥有现代化的办公设施和花园式的生产基地，不断提高工作质量和产品质量。
从事电站空冷、光热发电、余热发电、零排放技术和装备的研发、设计、制造、销售、安装、调试、培训等一条龙服务及电站总承包业务的高新技术型企业。
公司创建于2001年,总部位于北京市,生产基地位于天津市,拥有现代化的办公条件、花园式现代化工厂。配置了先进的生产、检测设备,如数控加工中心、机器人焊接、极端恒温耐候实验室、确保产品优质、稳定。有行业规模最大、自动化程度最高的生产能力。
健全的组织机构：
治理结构设置股东会、董事会和监事会。公司经营层设总经理、副总经理、总工程师和总会计师，下设市场营销部、技术研发部、电气控制部、制造部、工程部、质保部、财务部、物流部、人力资源部、审计部、企管部、技术管理部、总经理办公室和客户服务部等14个部门。
完善的管理体系：
公司从系统设计、设备制造、项目管理到售后服务，建立了一套科学、严谨的管理体系，严格执行质量、环境和职业健康安全管理标准的要求，通过“三标”一体化管理体系认证，对内是提高企业的管理平台，对外是提供优质产品和服务的保证。
优秀的管理团队：
公司拥有以教授级高工、博士为首的大批懂经营、善管理、精设计、通施工的优秀人才；拥有熟练的设计、生产、管理团队；从总经理到项目总监，从项目经理到现场经理，从电气专工到控制专工，从冷调专工到热调专工，均有多年的电站工程安装调试管理经验，有能力保障项目顺利、安全、高效投产。
高效的合作机制：
公司引进国际先进技术，本着“引进、吸收、消化、创新”的理念，走“产、学、研、用”相结合的发展路线。坚持引进“尖端技术”与“自主创新”相结合，实现用户不断更新的要求，推动企业持续发展。
公司设立了技术研究所，与华北电力大学共同成立了研究中心，与国内多家科研院所建立了科研合作关系。投资兴建风洞实验室，不断开发高效传热片形及传热系统，取得多项国家专利。
多样的服务范围：
公司专注于为电站、石化、冶金等行业提供节能技术的研发、设计、制造、安装及售前售后服务。
工程的管理能力：
公司组建了一支具有数十年电厂工程建设经验的工程管理团队，建立一套完整的质量管理体系和制度，从电站节能系统设计、设备生产、质量控制售后服务及技术咨询，都建立一整套的管理规范程序（包括：组织机构、工程项目执行流程、设备采购流程、施工组织编制和评审等），通过质量、环境和职业健康安全体系认证。
公司的现场工程师们不仅有丰富的现场指导的实践经验，而且是经过筛选的工作能力强，技术水平高，有高度责任心，得到用户高度评价的现场工作人员。
自主的创新能力：
公司荣获中关村科技园区颁发的“中关村高新技术企业”，同时荣获北京市科学技术委员会、北京市财政局、北京市国税、地税联合颁发的“高新技术企业”，荣获北京市科学技术委员会颁发的“北京市科技研究开发机构”，公司荣获北京市经信委认定为《北京市企业技术中心》。
周到的售后服务：
公司设有专门的技术及售后服务机构，履行售后服务的职责。售后服务机构主要负责收集客户反馈的信息、受理投诉等工作。公司追求完善的技术、售后服务，体现以人为本、和谐顺畅的服务宗旨，以品牌化经营，提高用户满意度为指导方向，建设具有首航特色的服务管理体系。
为确保工作质量和企业信誉，同时也对项目和用户负责任，我们拓展了培训的范围，不仅对终端用户进行了使用及维修方面的培训，还对主要部件的生产单位和项目安装单位进行了培训，使他们对手里的工作有一个全方位的认识，使他们知其然，而知其所以然。
公司针对用户的培训，是由专业设计人员直接进行授课的，包涵了操作和维修的理论知识，以及实践操作，目的在于不断提高他们的综合工作能力，使他们一方面丰富了理论知识，另一方面也累积了大量的实战经验。
广泛的客户群体：
公司不断整合国内外资源，强强联合，优势互补，以满足用户需求为目标，
凭借可靠的系统设计方案、高水平的凝汽器制造工艺、整体化的设备供应能力和全方位的服务，已成为国际电力市场上备受瞩目的设备供应商之一。
公司日产3万吨级低温多效蒸馏法海水淡化中试装置出水仪式，于2013年5月28日上午举行，中试装置运行正常，各项指标均达到或超过设计要求，出水仪式取得圆满成功。
截至目前，公司已承揽超过150台空冷系统机组，其中包括4台1000MW机组、24台600MW机组、3台480MW机组、79台300MW机组及40台300MW以下机组，业绩涵盖了1000MW到50MW等大小机组空冷系统。用户覆盖大唐集团、大唐国际、华电集团、鲁能集团、神华集团、京能集团、宁电集团、华润电力、国投电力、国华电力、陕西省投、湖北宜化、中泰化学等国内知名企业在“三北”地区的各种气候及地貌条件投资的项目，总装机容量超过55000MW，并承接了行业第一台将“小汽机并入空冷岛”设计和总承包的任务，该项目已经顺利投入商业运行，填补了行业的空白。
结束语
随着公司在深交所整体上市，公司将进一步强化企业管理水平，细化工程设计，优化制造工艺，强化服务意识，以良好的企业信誉为用户创造更高的价值，使公司的电站节能技术立足中国走向世界。公司将以服务节能环保为宗旨，以丰富的空冷配套经验为基础，以优质材料为保证，以有实战经验的专业人才为根本，为用户提供高性价比的产品和服务，致力于建设电站设备EMPC的领军企业，打造高起点、高品质的国际品牌。我们坚信，公司优越的设计、制造、安装、运行等技术能够为用户提供一个安全可靠、运行经济、节能环保的电站装备。
近年来，公司大力进行热法海水淡化的研发和市场推广工作，但由于国家未出台海水淡化的补贴或其他优惠政策，导致该行业发展缓慢。由于技术相通，公司决定将热法海水淡化技术扩展用于污水处理行业,以及工业零排放等领域。
首航节能期待着为贵公司提供全方位的服务，盼望各位领导、专家莅临首航考察指导!
第二章 废水处理工艺设计
2.1 脱硫废水零排放现状概述
水资源紧缺和水环境污染已成为制约我国社会经济持续发展的重要因素。据世界银行测算，近年来中国每年因干旱、缺水造成的损失约为350亿美元。其中
城市、工业年缺水约60亿m3，每年直接造成工业产值损失约270亿美元。用水效率不高和用水严重浪费的现象普遍存在。
我国的用水总量和美国相当，但GDP仅为美国的1／8。目前我国工业万元产值用水量约为130m3，是发达国家的5一lO倍。低效率的用水导致大量的废污水排放，目前全国年废污水排放总量已达620亿mj，大部分未经处理直接排入江、河、湖、库，使我国江河流域普遍受到污染，且呈发展趋势。我国每年因水污染造成的经济损失占到GDP的1．5％一3．0％。节约用水、清洁生产，对于我国的经济的持续发展具有重要的战略意义。
火力发电行业的用水量位列五个高用水行业(火力发电、纺织、造纸、钢铁和石油化工)之首，其用水量占全国工业用水总量的50％以上。根据原国家经贸委主持制定的《工业节水“十五”规划》，到2005年，要求做到直流冷却取水量零增长，其它部分取水量年均下降3．3％，单位发电量取水量下降到(扣除直流冷却水后)29．9 m3／万千瓦时(折合发电耗水指标为0．833 m3／(Gw．s))。由于我国的水资源空间分布和时间分布均极不均衡，水资源总量的8I％集中分布于长江及其以南地区，全年60％一80％的降水量集中在汛期4个月，其结果是我国北方地区尤其是黄、淮、海三流域9省市的广大地区严重缺水。因此，在严重缺水地区的火电厂必然被要求按比全国平均水平更低的发电耗水指标控制用水量，部分电厂被要求做到废水“零排放”。
废水零排放(Zero Liquid Discharge，简称ZLD)，是自1970年代以来首先由经济发达国家提出、研究和应用的，目前仍在不断进步着的一项综合性应用技术。ZLD一般是指工厂的用水除蒸发、风吹等自然损失以外，全部(通过各种处理)在厂内循环使用，不向外排放任何废水，水循环系统中积累的盐类通过蒸发、结晶以固体形式排出。因为火电厂耗水量大，且有大量的余(废)热可供利用，因而ZLD的主要应用领域是火力发电厂。我国电力行业自“九五”(1995—2000)开始。在水资源紧缺和水污染形势的日益严重的形势迫使下开始投入力量进行ZLD的试验研究，并开始在火电厂中实际应用。到目前为止，已有十余家火电厂实施了不同方式的ZLD，基本上都是以处理和回用循环水排水为主要内容。从已经投入运行的ZLD系统的运行效果来看．均能取得较好的节水效果，有的电厂确能因此而做到不排放任何废水。然而，和国际先进水平相比，我国现有的和在建的ZLD系统在设计合理性、运行稳定性、运行效果等方面均存在较大的差距。同时也还存在一些有待改进的问题。
目前火电厂的高含盐废水主要有树脂再生酸、碱废水和脱硫废水，最常用的做法是将高含盐废水用于灰库搅拌和煤场喷淋，但这又会影响灰渣的回用质量和煤场及输煤系统的喷淋运行。事实上该种回用方式并未从根本上解决高含盐废水的回用问题，只是转嫁给其他系统。广东某电厂采用“预处理+蒸发系统+结晶系统”废水零排放技术，不仅解决了废水外排的问题，同时蒸干系统的凝结水用作电厂工业用水，有效节约了淡水资源。
2.2 电厂脱硫废水特点及处理工艺概述
电厂脱硫废水处理工艺必须综合考虑如下污染物的去除效率和程度： 1）pH值； 2）浮物固体； 3）石膏过饱和度； 4）重金属和COD含量。
对于电厂脱硫废水，一般呈酸性（pH4～6），悬浮物在 9000～12700mg/L，一般含汞、铅、镍、锌等重金属以及砷、氟等非金属污染物。由于脱硫废水属弱酸性，故许多重金属离子有良好的溶解性。所以，脱硫废水的处理主要是以化学、机械方法分离重金属和其它可沉淀的物质，如氟化物、亚硫酸盐和硫酸盐。
国内现行的典型脱硫废水处理方法均是基于脱硫除尘废水的排放特征衍生而来，针对不同种类的污染物，其各自的去除机理如下： 1）酸碱度调节去除机理
先在废水中加入石灰乳或其它碱性化学试剂（如：NaOH等），将pH值调至6～7，为后续处理工艺环节创造良好的技术条件，同时在该环节可以有效去除氟化物（生成CaF2沉淀）和部分重金属。然后加入石灰乳、有机硫和絮凝剂，将pH升至8～9，使重金属以氢氧化物和硫化物的形式沉淀。 2）汞、铜等重金属的去除
沉淀分离是一种常用的金属分离法，除活泼金属外，许多金属的氢氧化物的溶解度较小。故脱硫废水一般采用加入可溶性氢氧化物，如氢氧化钠（NaOH），产生氢氧化物沉淀来分离重金属离子。值得一提的是，由于在不同的pH值下，金属氢氧化物的溶度积相差较大，故反应时应严格控制其pH值。
在脱硫废水处理中，一般控制pH值8.5～9.0之间，在这一范围内可使一些重金属，如铁、铜、铅、镍和铬生成氢氧化物沉淀。对于汞、铜等重金属，一般采用加入可溶性硫化物如硫化钠（Na2S），以产生Hg2S、CuS等沉淀，这两种沉淀物质溶解度都很小，溶度积数量级在10-40～1050之间。
对于汞使用硫化钠，只要添加小于1mg/LS2-，就可对小于10μg/L浓度的汞产生作用。为了改善重金属析出过程，制备一种能良好沉淀的泥浆，一般可使用三价铁盐如FeCl3及一般为阴离子态的絮凝剂。通过以上两级处理，即可使重金属达标排放。???
还有一些工艺，以Ca(OH)2代替NaOH，反应过程中同时产生CaF2、CaSO3、CaSO4沉淀物，以分离氟化物、亚硫酸盐、硫酸盐等盐类物质。采用Steinmullerj技术的波兰? RAFAKO公司认为，使用Ca(OH)2溶液，通过加絮凝剂、助凝剂还可沉淀CaCl2分离Cl-。另外，德国一些公司，使用同样有选择作用的TMT（Trimer～capto-trianzin）替代Na2S来沉淀汞，这种工艺相对操作简单。 随着环境保护工作的逐年加强，脱硫除尘废水的稳妥达标处理也日益得到高度关注，在消化、吸收和引进国外先进脱硫技术的基础上，结合国内电厂脱硫废水的实际情况：?
1）湿法脱硫废水的主要特征是呈现弱酸性，pH值低于5.7；悬浮物高，但颗粒细小，主要成分为粉尘和脱硫产物（CaSO4和CaSO3）；
2）含有可溶性的氯化物和氟化物、硝酸盐等；还有Hg、Pb、Ni、As、Cd、Cr等重金属离子。
由此国内的处理技术基本基于如上废水的排放性质，采用物化法针对不同种类的污染物，分别创造合宜的理化反应条件，使之予以彻底去除，基本分为如下几个主要反应步骤：
1）先行加入碱液，调整废水pH值，在调整酸碱度的同时，为后续处理工艺环节创造适宜的反应条件；
2）加入有机硫化物、絮凝剂和适量的助凝剂，通过机械搅拌创造合适的反应梯度使废水中的大部分重金属形成沉淀物并沉降下来；
3）通过投加的絮凝剂和适宜的反应条件，使得废水中的大部分悬浮物沉淀下来，通过澄清池（斜板沉淀池）予以去除；
4）加入絮凝剂使沉淀浓缩成为污泥，污泥被送至灰场堆放。废水的pH值和悬浮物达标后直接外排。?
综上所述，脱硫废水处理包括以下4个步骤： 1）废水中和
反应池由3个隔槽组成，每个隔槽充满后自流进入下个隔槽，在脱硫废水进入第1隔槽的同时加入一定量的石灰浆液，通过不断搅拌，其pH值可从5.5左右升至9.0以上。 2）重金属沉淀
Ca（OH）2的加入不但升高了废水的pH值，而且使Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr3+等重金属离子生成氢氧化物沉淀。一般情况下3价重金属离子比2价离子更
容易沉淀，当pH值达到9.0～9.5时，大多数重金属离子均形成了难溶氢氧化物。同时石灰浆液中的Ca2+还能与废水中的部分F-反应，生成难溶的CaF2；与As3+络合生成Ca（AsO3）2等难溶物质。此时Pb2+、Hg2+仍以离子形态留在废水中，所以在第2隔槽中加入有机硫化物（TMT-15），使其与Pb2+、Hg2+反应形成难溶的硫化物沉积下来。 3）絮凝反应
经前2步化学沉淀反应后，废水中还含有许多细小而分散的颗粒和胶体物质，所以在第3隔槽中加入一定比例的絮凝剂FeClSO4，使它们凝聚成大颗粒而沉积下来，在废水反应池的出口加入阳离子高分子聚合电解质作为助凝剂，来降低颗粒的表面张力，强化颗粒的长大过程，进一步促进氢氧化物和硫化物的沉淀，使细小的絮凝物慢慢变成更大、更容易沉积的絮状物，同时脱硫废水中的悬浮物也沉降下来。 4）浓缩/澄清
絮凝后的废水从反应池溢流进入装有搅拌器的澄清/浓缩池中，絮凝物沉积在底步并通过中立浓缩成污泥，上部则为净水。大部分污泥经污泥泵排到灰浆池，小部分污泥作为接触污泥返回废水反应池，提供沉淀所需的晶核。上部净水通过澄清/浓缩池周边的溢流口自流到净水箱，净水箱设置了监测净水pH值和悬浮物的在线监测仪表，如果pH和悬浮物达到排水设计标准则通过净水泵外排，否则将其送回废水反应池继续处理，直到合格为止。
尽管国内各电厂脱硫水质各异，但总体看来具有以下特点： 1）呈弱酸性； 2）重金属含量高；
3）矿化度高，氯离子高，加速了腐蚀速度；
4）含有大量生垢离子，采出水中含有SO42-、 CO3- 、Ca2+、Mg2+、 Ba2+ 等易成垢离子；
5）悬浮物含量高、颗粒细小。 2.3 电厂脱硫废水回用处理工艺选择
我公司设计项目和上述外排不同，主要着眼点在于资源化回用和零排放。 2.3.1要求和原则
因此，我公司设计项目的处理工艺的确定，必须遵照以下要求和原则： 1）除设备例行检修，连续稳定运行；
2）运行费用低； 3）投资尽量低。 4）实现废水处理零排放。 2.3.2方案遴选
众所周知，脱盐(除硬)工艺主要有以下八种：
1）化学沉淀+离子交换软化：技术成熟，广泛应用，只除硬不脱盐，不适合处理高盐污水；
2）反渗透膜法脱盐：技术成熟，含油污水研究广泛； 3）电渗析膜法脱盐：技术成熟，主要用于纯水制备； 4）多效蒸发脱盐：技术成熟，依赖蒸汽热源； 5）多级闪蒸脱盐：国内技术不成熟，依赖蒸汽热源； 6）机械压缩蒸发脱盐：技术成熟，投资高； 7）自然冷冻法脱盐：依赖气候； 8）人工冷冻法脱盐：技术不成熟。
综上所述，电厂脱硫废水可用的脱盐工艺有以下4种： 1）反渗透膜法； 2）电渗析膜法； 3）多效蒸发；
4）机械压缩蒸发。 2.3.3技术可行性分析
下面分析上述四种脱盐工艺对本次EPC项目的可行性。 1）双膜脱盐工艺：
随着海水淡化技术的发展，以“超滤/微滤-反渗透”为核心的双膜脱盐技术在医药、食品、纺织、炼油化工等领域得到广泛应用。我公司采用双膜脱盐工艺进行了含油污水多项现场试验研究，见表3，最大规模产水量400-500m3/d。
主要研究结论：
（1）双膜脱盐工艺处理含油污水产出淡水水质可达到注汽锅炉用水要求； （2）双膜工艺抗冲击能力较差，对进膜水质要求高，处理要求非常严格；同时要定期清洗膜组件，以避免膜表面污染和结垢阻塞；
（3）RO膜稳定运行>3年的进膜水质要求： ① COD：<40mg/L；
② 石油类：<0.5mg/L； ③ 浊度：<15； ④ 悬浮物：<10mg/L；
⑤ 其他：有机物分子量小，且不含钡、锶、SiO2等；
（4） 双膜工艺对进水盐度适应性差，原水矿化度升高，产水率降低。因此双膜工艺不适合处理高盐污水。
含油污水双膜脱盐工艺试验结果汇总
2）电渗析脱盐工艺：
含油污水采用电渗析脱盐工艺在东四、孤二等进行了多项现场试验研究。 主要研究结论：
（1）电渗析脱盐工艺处理含油污水产出淡水水质可达到注汽锅炉用水要求；
（2）电渗析因半透膜存在和双膜工艺几乎相同的水质要求和限制； （3）电渗析吨水耗电量13kW·h，产水率较低。
比双膜高的运行成本及与双膜几乎相同的限制注定其不适用于含油污水。 3）多效蒸发脱盐工艺：
采用多效蒸发脱盐工艺在滨南稠油首站进行了现场试验研究。 主要研究结论：
（1）低温多效蒸发脱盐工艺处理含油污水产出淡水水质可达到注汽锅炉用水要求；
（2）该工艺对预处理要求较双膜工艺低，产水率较双膜脱盐工艺高，原水矿化度对工艺产水率无影响；
（3）该工艺在山东地区采用自制蒸汽时成本高（35-36元/方）； （4）该工艺需要热源。 4）机械压缩蒸发脱盐工艺：
采用机械压缩蒸发脱盐工艺在春风联合站进行了三家次现场试验研究。 主要研究结论：
（1）机械压缩蒸发脱盐工艺处理油田污水水质可达到注汽锅炉用水需求；
（2）机械压缩蒸发脱盐工艺已在国外油田污水资源化工程中应用，在处理油田污水领域较膜法、低温多效蒸发法成熟，对预处理要求较双膜工艺低，产水率高，稳定性好；
（3）该工艺独立性强，系统启动后只耗用电能，对热源无依赖性； （4）该工艺独立运行时成本高（32元/方）。 2.3.4结论：
由于业主是发电厂，汽轮机六、七级抽汽只有10元/吨，电费只有0.15元/度，加上双膜工艺苛刻的进水条件和超高的预处理费用，因此，本次EPC项目采用低温多效MED蒸发结晶工艺，以实现含油脱硫废水处理零排放。详细的工艺流程如下：
2.4含油脱流废水预处理方案
由于低温多效MED蒸发结晶工艺进水条件与双膜相比非常宽松，见表：
低温多效MED蒸发结晶工艺与双膜进水条件比较
水质指标 石油类，mg/L COD，mg/L 浊度，NTU 悬浮物，mg/L 硬度，mg/L 其他 原水 ≤300 ≤3900 ≤100 >30000 >27200 氟、汞、铅、铜、酚、胺、环烷酸、脂肪酸、SiO2等 进水指标要求 多效MED ≤2.0 不影响结晶 不影响结晶 不影响结晶 ≤120 不影响结晶 双膜 ≤0.5 ≤40 ≤15 ≤10 ≤120 有机物分子量小，不含重金属、SiO2等 根据多效MED浓缩结晶工艺的进水指标要求，我们对表1水质进行预处理试验，预处理工艺和结果见表2、表3，预处理运行费用和投资见表4。
表1：原水模拟水质 检测项目 阳离子 阴离子 Ca2+ Mg2+ Cl- ρ(BZ±)mg/L 9009 1143 26200 表2：预检测项目 石油类 类似浓缩水 COD ρ(BZ±)mg/L 300 5000 3900 处理方式 管道混合 管道混合 管道混合 离心机 200 5 管道混合 管道混合 电催化气浮 处理工艺 预处理工艺 耗电量（度） 药品，mg/L 石灰乳 除硬剂A 除硬剂B 沉降离心 絮凝剂 助凝剂 催化气浮 0.5 0.1 0.1 1.2 0.1 0.1 1.2 备注 加石灰乳组合装置 加除硬剂A组合装置 加除硬剂B组合装置 自动缷料 加絮凝剂组合装置 加助凝剂组合装置 二级电催化气浮器 300 15000 10000 表3：预处理结果
水质指标 石油类，mg/L COD，mg/L 浊度，NTU 悬浮物，mg/L 硬度，mg/L 其他 预处理前 300 3900 ≤100 >30000 >27200 氟、汞、铅、铜、酚、胺、环烷酸、脂肪酸、SiO2等 表4：预处理运行费用
费用项目 耗电量（度） 电费，元 药品，mg/L 单价，元/吨 药费，元 石灰乳 除硬剂A 除硬剂B 沉降离心 絮凝剂 0.5 0.1 0.1 1.2 0.1 0.075 0.015 0.015 0.15 0.015 预处理后 1.5 340 5 10 110 不影响浓缩结晶 300 15000 10000 400 400 1200 0.12 6 12 200 2000 0.4 助凝剂 催化气浮 合计 0.1 0.6 0.015 0.09 0.426 5 12000 0.06 18.58 自动缷料式卧螺式离心机是依靠固液两相的密度差，在离心力的作用下，加快固相颗粒的沉降速度来实现固液分离的。图2所示为卧螺离心机结构简图。
图2：自动缷料式卧螺式离心机
转鼓前方设计有一个锥段，根据物料性质的不同，按照设定的速度高速旋转，物料在转鼓内壁以设计速度旋转，沿着转鼓壳体形成一同心液层，称为液环层。物料内所含的固体在离心力的作用下沉积到转鼓壁上，再通过螺旋的运转将干物料推出转鼓。转鼓的运转速度直接决定分离因数，而螺旋的速差则直接影响被输送到转鼓外的固体含水率。它对处理量、停留时间和固体排出都有直接影响。设备尺寸3200×1600×1100，重量大于4000kg，材料为316L。
二级电催化气浮器由进水室、电极总成、电解室、气浮室、沉降室、自动刮渣器、直流电源、储渣室、出水室、配电控制柜等组成，电极为钛基贵金属涂层电极，各室材料为316L。电催化气浮器主要性能如下：
1）多相催化氧化原理
当阳极采用钛电极、石墨电极和其它化学修饰电极时，阳极将没有Fe2+产生，而阴极区则由于发生反应会产生大量的H2O2,从而使H2O2的浓度逐渐增大,增大的趋势随着反应时间的延长逐渐平缓。这主要是因为H2O2会被氧化分解为O2,或者被阳极氧化生成中间体·HO2。
阳极采用修饰电极体系的氧化性高于石墨电极，这主要是由电极材质本身的特性所造成的。修饰电极表面有缺陷位，可以强化电极附近H2O失去电子的反应,促进·OH的生成。同时，修饰电极具有较高的析氧过电位，电解的电流效率较高。而石墨阳极使用过程中在其表面容易发生的析氧反应将造成电极的
损耗，使外层碳原子生成CO和CO2，并且逐渐溶解，导致电极间距离增大，电流效率降低。
2）电絮凝原理
油和悬浮物在水中的存在形式主要有浮油（>100μm）、分散油（10～100μm）、乳化油（0.1～10μm）、溶解油（<0.1μm）、油—固结合体（<10μm）和悬浮固体，电化学凝聚法除油和悬浮物的主要机制是利用电场的诱导使粒子发生偶极化：
图3 粒子经过电极时发生诱导偶极化示意图
粒子经电场偶极化后带上了正负电荷，这与传统粒子仅带一种电荷不同。在流动过程中，正负电荷互相吸引，两个粒子互相接近结合成新的粒子，该新粒子在电场中再重新被偶极化，成为一个更大的带正负电荷的粒子。
图4 偶极化粒子通过电极时的聚合过程示意图
在粒子不断偶极化和聚合的同时，电极的正负极上会发生以下电解过程： 阳极反应：2H2O -4e- → O2 ↑+ 4H+ 阴极反应：4H2O +4e- → 2H2 ↑+ 4OH-
电极上产生的氢气泡和氧气泡的数量和大小取决于电极上的电流密度，根据法拉第电解定律，每通过1F（26.8A?h)电量能产生0.0224Nm3的氢气和氧气。当氢气泡和氧气泡上升过程中自下而上会形成一个速度梯度而产生搅拌作用，大大增加了偶极化的油粒子的碰撞聚合的机会，使油粒子达到0.1～1mm。这些油粒子在上升过程中因充满了大量的气体而成为海绵状，使其密度远小于水，故可以在极短的时间内迅速上浮而与水分离。在合适的电流密度和电极布设方式下，除油和悬浮物效果可达到95%以上。配合投加一定量的药剂，可使去除效果进一步提高，达到99%以上。
3）电气浮原理
电化学气浮是一种用电化学方法从液相中除去原油和固态微粒等杂质的单元操作。上浮原理是含油污水通过电解池时，产生三种反应，可原位产生氢气、氧气、氯气等：
阴极反应： 2H＋ + 2e → H2 ↑ 阳极反应： 4OH- - 4e → 2H2 O +O2 ↑
2C1- - 2e → Cl2↑
通过电解水产生的氢、氧、氯气体，携带污水中的胶体微粒，共同上浮，从而达到分离、净化的目的。电气浮法所产生的气泡粒子直径比较小，可吸付的粒子的极限直径就越小，处理后水的水质就越好，如氢泡为10～30μm，氧泡为20～60μm，比表面相对较大，因而与污水中杂质的相对接触面积较大，气泡粒子的吸附能力也较强。作为比较，一般加压浮选法的气泡直径为100～150μm，对微胶粒或悬浮微粒的吸附能力较弱。下图为汽泡直径与可上浮的极限粒子大小的关系。
图1 汽泡直径与可上浮粒子的极限粒子大小关系图 图2 电流密度与水中含油量、悬浮物去除率关系图
通过图2可以看出，含聚污水乳化油含量较高，微粒粒径较小，一般加压溶气浮选法对大部分微粒无法起到作用，处理效率低。而电解气泡即使对于小于30μm的油珠也会起到上浮作用，处理效率高。
实践证明电流密度越大，悬浮物与含油的去除率越高。电流密度越大，产生的活性物质越多，产生的气泡越多，处理效果越好。
4）电化学方法杀菌原理
当水中氯离子浓度较大时，二级电催化氧化阳极上发生的反应主要以析氯反应为主：
①电解含氯离子的污水，可产生HClO和少量更高价的氯酸盐。电极上的反应如下：
阳极：2Cl‐ - 2e → C12
Cl2 + H2O → HClO + HCl
OH-离子扩散到阳极周围的液层中和次氯酸反应生成ClO-，并有可能进一步反应生成氯酸：
12ClO- + 6H2O - 12e- → 4HClO3 + 8HCl + 3H2O
HClO和HClO3均是强氧化剂，对微生物有很强的杀灭效果。 ②电解过程中产生H2O2或·OH，两者均有强氧化杀菌作用。
③电解直接作用于细菌细胞体，在电流的作用下，破坏其细胞器，杀灭细菌。
2.5低温多效MED蒸发结晶装置结构方案
1）多效板式浓缩蒸发器+（强制循环结晶器+晶液分离）：
① 壳体材料：与盐水接触的结构为2205双相不锈钢。与淡化水接触的结构全部为304不锈钢，保证淡化水水质不受污染。
② 板式蒸发器：板片为钛TA1-A（板式换热器用钛板GB/T 14845-93） ③ 冷凝器: 换热管304不锈钢。 2）强制循环结晶器+晶液分离：
① 壳体材料：与盐水接触的结构为2205双相不锈钢。与淡化水接触的结构全部为304不锈钢，保证淡化水水质不受污染。
② 强制循环加热器：换热管：钛管TA2 冷凝器: 换热管304。 ③ 强制循环泵：叶轮2205双相不锈钢，泵壳316L不锈钢。
3）除沫(防泛液)型式：每效采用“转角式挡板+旋风复挡+丝网”三级复合除沫系统，确保二次蒸汽（淡化水）清洁。 4）管道、泵、阀：
① 给水、浓水的管道、手动阀均为316L不锈钢。 ② 给水泵为氟合金材料。 ③ 电动阀为316L不锈钢
5）真空泵为自冷式水环泵，材质为316L不锈钢。 6）系统控制：
装置的温度、压力、流量系统自动控制，液位为自整定控制仪和PLC可编程序控制器自动控制调节。变频调节水泵流量。现场人机界面为液晶触摸屏显示操作，中控室人机界面为计算机液晶显示器显示操作。 7）设置消泡剂投加及计量装置。 8）每效设置酸、碱清洗液加注口。 2.6四种MED方案技术经济参数及比较：
通过和业主交流，结合本次EPC项目的特点，提出三效、四效、五效和六
效共四种MED浓缩结晶方案，表5是四种方案比较，并且：
1）设备造价为出厂价格，未含运费、土建、安装、冷却塔等附属设施。 2）蒸汽价格（0.1MPa 120℃）：10元/吨，电费：0.15元/千瓦时。
表5：多效MED浓缩结晶方案比较
技术经济参数 MED浓缩结晶工艺方案 3效 4效 5效 6效 结构：钛板蒸发器+钛管结晶器+2205双相不锈钢壳体 废水处理量(t/h) 淡化水产量(t/h) 淡化水总溶解固体（TDS）(mg/L) 混合盐产量(t/h) 浓缩率(倍) 造水比 蒸汽耗量(吨/时)（0.1MPa，110℃） 用电功率(KW) 循环冷却水量(t/h)△t=7℃ 吨废水耗蒸汽量(t/t废水) 吨废水耗电量(KWh/t废水) 吨废水耗蒸汽费用(￥/t废水) 吨废水电费(￥/t废水) 吨废水(蒸汽+电)费用(￥/t废水) 年运行(蒸汽+电)费用(万元/年) 2 20.1 160 1600 0.49 3.81 4.9 0.57 5.47 195 42 40 10 2 22 2.90 13.8 160 1100 0.33 3.81 3.3 0.57 3.87 140 3.85 10.4 165 800 0.25 3.93 2.5 0.59 3.09 110 5 8 170 620 0.19 4.05 1.9 0.61 2.51 90 由于预处理费用较高，浓缩结晶单元运行费用在总运行费用中所占比例相对较低，因此，选择五效MED浓缩结晶方案。
第三章 设计案例
3.1工艺说明
某电厂30t/h脱硫废水来水条件，经过认真研究、计算、比对，结合我们的“板式多效蒸发”技术优势，为此项目设计“30t/h脱硫废水处理零排放系统”工程技术方案，以供选择。
⑴ 初始条件：
1)来水水质：下述“表一”为项目脱硫废水来水水质
表一：
2)出水水质：MED出水满足如下指标
表二： 参数 总溶解固体（TDS）mg/l 3)热源:采用余热蒸汽 ⑵ 工艺过程：
30t/h上述废水来水，设计采用MED多效蒸发结晶析盐案进行处理，详见“工艺方案”。
废水经过处理，淡化纯水可满足上述“表二”出水水质标准，混合盐离心脱水后作固废处理，或用于混凝土添加剂、溶雪剂等使用，实现废水综合利用零排放；也可以将22%近饱和浓盐水可排至灰池，与之掺和。 ⑶ 工艺方案： 3.2、装置结构方案：
（一）30t/h低温5效MED蒸发浓缩结晶装置：
⑴ 4效板式浓缩蒸发低压余热蒸汽7.3t/h 0.1MPa 110℃ 1、的软预软1.加药 30t/h 化化 脱硫废水2.沉降 NaCl、NaSO A 3.微孔过滤（反洗） 混合盐(含水5%) 硬度=5500mg/l 4.加酸调质 2.3t/h 离子5.离子交换 交换 6.再生+反洗 淡化纯水27.7t/h TDS<20mg/l 数值 < 20 软化盐水30t/h TDS=75000mg/l 器+1效结晶蒸发器：
硬度=0.1mmol/l 5效MED蒸发浓缩结晶 壳体材料：与盐水接触结构为2205双相不锈
钢。与淡化水接触的结构全部为304不锈钢，保证淡化水水质不受污染。 2、板式蒸发器：
板片为钛板TA1-A（板式换热器用钛板GB/T 14845-93） ⑵冷凝器: 换热管304不锈钢。 ⑶强制循环结晶器
① 壳体材料：与盐水接触的结构为2205双相不锈钢。与淡化水接触的结构全部为304不锈钢，保证淡化水水质不受污染。 ② 强制循环加热器：换热管钛管TA2
③ 强制循环泵：叶轮2205双相不锈钢，泵壳316L不锈钢。 （二）MED其他部分
⑴除沫(防泛液)型式：每效采用“转角式挡板+旋风复挡+丝网”三级复合除沫系统，确保二次蒸汽（淡化水）清洁。 ⑵管道、泵、阀：
①给水、浓水的管道、手动阀均为316L不锈钢。 ②给水泵为氟合金材料。 ③电动阀为316L不锈钢
⑶真空泵为自冷式水环泵，材质为316L不锈钢。 ⑷系统控制：
装置的温度、压力、流量系统自动控制，液位为自整定控制仪和PLC可编程序控制器自动控制调节。变频调节水泵流量。现场人机界面为液晶触摸屏显示操作，中控室人机界面为计算机液晶显示器显示操作。 ⑸设置消泡剂投加及计量装置。
⑹ 每效设置酸、碱清洗液加注口。
3.3、装置造价、技术参数和经济性
表三、技术参数和经济性
*电费按电厂内电价=0.35元/千瓦时，低压余热蒸汽按20元/吨
3.4、装置制造
技术参数 工序 工艺 废水处理量(吨/时) 淡化水产量(吨/时) 淡化水总溶解固体（TDS）mg/l 混合盐产量(吨/时) 浓缩率(倍) 造水比 蒸汽耗量(吨/时)0.1MPa - 120℃ 用电功率(千瓦) 冷却水量(吨/时)△t=7℃ 吨水耗蒸汽量(公斤/吨) 吨水耗电量(千瓦时/吨) 吨水用电成本(元/吨) 吨水蒸汽成本(元/吨) 平均总吨水运行成本(元/吨) 装置制造周期3.5个月，安装调试1.5个月。 3.5、低温多效浓缩结晶装置技术特点：
板式蒸发系统，设备体积小，换热面积大的同时重量较轻，所以制作成本
1 预软化 30 - - - - - 2 3 离子交换 5效MED蒸发析盐 30 - - - - - 30 27.7 10 2.3 13 4.1 - 7.3 16.5 - - 0.55 0.19 18 - - 0.60 0.21 145 560 250 4.8 1.69 5.0 7.09 低，安装简单，只需要3米安装高度；只有转料泵，电力消耗低，；同时做到5-8效蒸发，蒸汽消耗节省很多；该系统完全自动化控制，需要人力少，运行成本有很大程度的降低。
1.MED低温多效蒸发浓缩结晶技术原理
低温多效蒸发浓缩结晶系统，是由相互串联的多个蒸发器组成，低温（100℃左右）加热蒸汽，并被引入第一效，加热其中的料液，使料液产生比蒸汽温度低的几乎等量蒸发。产生的蒸汽被引入第二效作为加热蒸汽，使第二效的料液以比第一效更低的温度蒸发。这个过程一直重复到最后一效。第一效凝水返回热源处，其它各效凝水汇集后作为淡化水输出，一份的蒸汽投入，可以蒸发出多倍的水出来。同时，料液经过由第一效到最末效的依次浓缩，在最末效达到过饱和而结晶析出。由此实现料液的固液分离。
低温多效蒸发浓缩结晶系统不仅可以应用于工业含盐废水的蒸发浓缩结晶处理过程，还可以应用于化工生产的浓缩过程和结晶过程中。
在工业含盐废水的处理过程中，工业含盐废水进入低温多效浓缩结晶装置，经过4-8效蒸发冷凝的浓缩结晶过程，分离为淡化水（淡化水可能含有微量低沸点有机物）和浓缩晶浆废液；无机盐和部分有机物可结晶分离出来，焚烧处理为无机盐废渣；不能结晶的有机物浓缩废液可采用滚筒蒸发器，形成固态废渣，焚烧处理；淡化水可返回生产系统替代软化水加以利用。 2.低温多效蒸发浓缩工艺特点
①该装置采用卧式逆程给水，使相同造水吨位装置的吨水电耗较国内外工艺减少40%--60%。
②由于逆程给水，废水从低温效依次进入高温效，有效利用了前效的低温二次蒸汽。
③每效给水为溢流式给水，水量在蒸发器上分布均匀，避免了现有装置喷头式给水不均匀易堵塞的缺点。
④空系统采用差压抽气装置，各效间准确形成设计压差，使得装置运行稳定可靠。
3.低温多效蒸发浓缩结构特点：
① 采用抽屉式结构，制造装配、检修维护方便；板式蒸发器，可拆卸清洗。
② 采用板式蒸发器，可实现废水高倍浓缩；无机盐可结晶分离。 ③ 采用板式蒸发器，模块化设计，装置结构简单，制造工艺性好。便于大规模批量生产。
④ 装置配套机电设备全部国产化。
⑤ 吨水装置制造成本较国外公司降低30～40%。 3.6、 设计原则
本工程脱硫浓盐水处理系统零排放(蒸发结晶工艺)投标方的工作范围包括工程的设计、供货、施工、安装、管理、调试、消缺、竣工资料的最终交付等所有工作，也包括招标文件中要求的运行及维护的培训，并参加由招标方组织的性能验收试验。蒸发结晶工艺整体性能保证由投标方负责，并满足本技术规范书的要求。蒸发结晶工艺区域内地基处理、房屋基础设计及施工不包含在本招标范围内。本规范书并未规范所有的设备及材料，投标方应提供系统所必须的所有设备及材料，并完善整个系统。
选用先进可靠的废水处理工艺、设备，采用简便的运行管理方式，降低废水处理工程投资和运行费用。设计兼顾企业今后发展扩建、改建和节能。实现废水处理零排放。
仪表与控制设备选型技术条件就地设备的安装设计应考虑以下原则： (1) 工艺系统中在巡检人员需监视的地方，应设有就地指示仪表。 (2) 系统中的调节阀应装设开度位臵传感器；用于二位控制(ON-OFF)的阀门开关方向各应装设二开二闭位臵限位开关和足够的力矩开关。
(3) 就地控制设备、装臵与PLC的常规接口信号，模拟量为4～20mA DC，热电阻采用PT100三线制，开关量信号为无源接点，信号接地统一在PLC机柜侧接地。
4) 室外安装的就地控制箱及就地仪表接线箱采用户外型不锈钢材质。 (5)所有测量点至一次阀门采用的所有材料应符合在安全运行条件下测量介质的要求。与仪表及变送器连接的仪表管材质及壁厚应与工质相适应，不得出现腐蚀或污染的现象。
(6) 所有变送器能对应零到满量程的测量范围。
(7) 所有就地仪表和执行机构的电子部分、就地盘箱柜等含有电子部件的
就地设备，其防护等级至少应满足IP55的防护要求。并采取措施适应水处理区域腐蚀性环境的要求。
(8)选用的仪表不应含有水银等有毒物质。不得选用国家宣布淘汰的产品。严禁使用非标准测量元件，所有仪表采用国家法定计量单位。配供的热工设备，压力仪表应考虑防堵和防震的要求，温度和料位测量仪表应有接口管座，所有就地仪表应配有安装支架，并便于检修和更换。
投标人提供的变送器、过程逻辑开关电磁阀、控制开关、控制继电器和仪表一次阀门等设备，应采用进口品牌优质产品
流量测量
(1) 采用节流方式测量流量时，应采用环室取样方式。应带有引出管以便于与差压测量管路接连。节流装臵的前后的直管段长度应符合规定。
(2) 介质流向应用箭头准确标志在测量装臵上。 分析仪表
如果压力和温度很低，pH值等的测量仪表可就近安装在工艺管道上。分析仪表的精度一般不低于±1%满刻度。分析仪表设备，应采用进口品牌优质产品
第四章
4.1固废
污水处理设施在运行期间，会产生一定数量的污泥。其排放情况见表。
固废排放情况
污染物 污泥 污染源 离心、气浮、结主要污染因子 含油污泥 排放量 30t/d 备注 有微量重金属 接口
晶 处置办法：进入电厂灰渣池。 4.2配电
本次项目，由业主提供低压电源，敷设至用电单体。各用电单体负荷统计见表。
用电负荷统计表
序号 单位负荷名称 （台） 运行 （备用） 单台 负荷 功率 容量 (kW) (kW) 备注 序号 单位负荷名称 （台） 台 台 台 台 台 台 套 / 运行 （备用） 单台 负荷 功率 容量 (kW) (kW) 5.5 5.5 5.5 12 24 15 55 140 20 变频控制 变频控制 变频控制 自带控制柜 自带控制柜 自带控制柜 自带控制柜 备注 1 气浮处理提升泵 2 MED处理提升泵 3 产品水外输泵 4 电气浮装置 5 加药装置 6 自动缷料卧螺离心 1用1备 5.5 1用1备 5.5 1用1备 5.5 1级 2级 6 1 2 / 12 24 2.5 55 80 / 7 多效MED 8 其它 合计 270.5 4.3照明
简易厂房内配节能型工厂照明灯具，采用BV-0.5mm2导线穿G20钢管沿棚顶明配，电源引自相应单体设备低压配电盘备用回路。
（1）照明、插座用备用回路，各插座回路设有漏电保护； （2）室内照明：照度为200lx； （3）照明主要采用荧光灯或金卤灯。 4.4防雷、防静电接地系统
工艺装置区及建构筑物的防静电接地按《建筑物防雷设计规范》及《石油天然气工程设计防火规范 》进行设计：
（1）变压器中性点及其底座、电缆(头)金属外皮(壳)、电缆保护管以及所有金属构件均需可靠接地，接地电阻不大于4欧姆。
（2）金属用电设备需做防雷防静电接地装置，接地点不应少于2处，接地点应沿装置均匀或对称布置。接地电阻不大于10欧姆。站内的所有金属管道、支架均做防静电接地。
（3）正常不带电的设备，而当绝缘破坏有可能呈现危险电压的一切电气设备金属外壳均应可靠接地。
4.5供暖
根据本工艺的生产特征和所处的地理位置，对本工艺的生产建筑和生产管
理设施不用供暖，设备散热可以满足其正常运行和使用的要求。
第五章 类似产品业绩表
供货序号 用户单位 项目名称 产品名称 规格型号 数量 胜利油田滨州采1 油厂 沧州建新化工集2 团 山东单县化工有3 限公司 天津长芦盐场精4 细化工厂 浙江台州前进化5 工有限公司 水浓缩结晶装置 效MVR蒸发浓缩结晶晶装置 MVR2效板式+管式高盐废蒸发浓缩结晶装置 100吨/日染料废水2MVR2-100 1 2013年 投运 项目供货时间 状态 用户单位联备注 系人及电话 MED4效板式油田高盐采出废水处理回用装置 MED5效板式间氨基苯磺50吨/日油田高盐采出MED4-50 水处理回用装置 1 2005年 投运 五效蒸发器 酸钠浓缩装置 MED6效板式高盐废水浓缩结晶装置 MVR管式高盐废水浓缩结橡胶促进剂NS废水蒸MED5-100 1 2010年 投运 MED6-200 发装置 84吨/日中和废水MVRMVR-90 1 2011年 投运 1 2013年 投运 供货序号 用户单位 项目名称 产品名称 规格型号 数量 装置 河南八方豫硅有6 限公司 天津静海多福源7 化工有限公司 沧州建新化工集8 团 浙江宁波杭州湾9 腈纶有限公司 10 山东单县尚舜化缩结晶装置 MED5效板式高盐废水浓浓缩结晶装置 MED5效板式高盐废水MED5-400 1 — 缩装置 MED4效板式高盐废水浓浓缩装置 MED4效板式高盐废水MED4-60 1 — 缩装置 MED5效板式高盐废水浓浓缩装置 MED5效板式高盐废水MED5-400 1 — 缩装置 MED4效板式高盐废水浓浓缩装置 MED4效板式高盐废水MED4-50 1 — MED3效板式高盐废水浓MED3效板式高盐废水MED3-100 1 — 供货时间 项目状态 用户单位联备注 系人及电话 投运 — 投运 — 投运 — 投运 — 投运 — 供货序号 用户单位 项目名称 产品名称 规格型号 数量 工有限公司 山东单县尚舜化11 工有限公司 山东潍坊尚舜化12 工有限公司 山东昌邑化学工13 业有限公司 江苏泰兴锦云染14 料有限公司 15 北京新北水水泥缩结晶装置 MED2效板式高盐废水浓浓缩结晶装置 MED2效板式高盐废水MED2-50 1 — 缩结晶装置 MED5效板式高盐废水浓浓缩结晶装置 MED5效板式高盐废水MED5-75 1 — 缩结晶装置 MED5效板式高盐废水浓浓缩结晶装置 MED5效板式高盐废水MED5-50 1 — 缩结晶装置 MED5效板式高盐废水浓浓缩结晶装置 MED5效板式高盐废水MED3-250 1 — 缩结晶装置 MED3效板式高盐废水浓浓缩结晶装置 MED3效板式高盐废水MED3-300 1 — 供货时间 项目状态 用户单位联备注 系人及电话 投运 — 投运 — 投运 — 投运 — 投运 — 供货序号 用户单位 项目名称 产品名称 规格型号 数量 有限责任公司 缩结晶装置 浓缩结晶装置 供货时间 项目状态 用户单位联备注 系人及电话 第六章 部分工程实例
以下为部分相关工程图片：
山东某化工有限公司“板式+管式”MED高盐废水浓缩结晶装置 胜利油田采出水多效蒸发深度处理工业先导试验项目 宁波某化工厂板式MED废水处理浓缩结晶装置
山东某化工有限公司“板式+管式”MED高盐废水处理浓缩结晶装置 河北某化工集团板式MED间氨基苯磺酸钠浓缩装置 天津某化工厂“板式+管式”MED染料废水浓缩结晶装置
山东某化工有限公司 “板式+管式”MED橡胶助剂废水浓缩结晶装置 河北某化工有限公司板式MED染料废水浓缩装置
含盐废水盐分脱除情况图片
天津某化工厂硫酸钠溴化钠废水MVR蒸发结晶装置壳程可清洗钛质加热器 台州某化工有限公司2效“板式+管式”MVR硫酸钠+氯化钠废水浓缩结晶装置 江苏某化工厂2台MVR硫酸钠氯化钠废水MVR蒸发结晶装置
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