3．5．4 蒸發(fā)結晶法
蒸發(fā)結晶法是實現(xiàn)脫硫廢水零排放的一個主要方法。該方法可以達到水的清潔回用，結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，則要進行填埋。
蒸發(fā)結晶技術整個過程主要包括預處理，軟化過程，蒸發(fā)器，結晶器等組成部分，此外還有晶體脫水裝置，冷卻系統(tǒng)等部分。
預處理過程（Pre－treatment）：預處理過程在這里一般是指脫硫廢水通過物理化學沉淀系統(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，易導致蒸發(fā)結晶器結垢的硫酸根，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)結晶技術中，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)結晶過程很容易引發(fā)結垢問題，引起電廠設備維護的復雜化。2．氯化鈣和氯化鎂的結晶溫度比較高，而氯化鈉的結晶溫度比較低。因此軟化過程會降低蒸發(fā)結晶的能量消耗。3．氯化鈉的結晶體比氯化鈣和氯化鎂的結晶體在脫水方面容易處理的多。因此，目前的蒸發(fā)結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)在進行部分軟化（只去除鎂離子保留鈣離子）和不進行軟化的情況下如何做到蒸發(fā)結晶的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。
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械蒸汽再壓縮（MechanicalVaporRecompression－MVR）的方式，將經(jīng)過預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，從而達到脫硫廢水的濃縮。目前歐美應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的鈦合金制作。蒸發(fā)器有單效和多效強制循環(huán)蒸汽蒸發(fā)器，強制循環(huán)機械蒸汽再壓縮（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小于單效結晶器。
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，膜處理的成本就會大幅提高，運行的穩(wěn)定性也不會有保障。
結晶器（Crystallizer）：經(jīng)過蒸發(fā)器濃縮后的溶液進入結晶器。結晶器利用蒸汽或機械蒸汽再壓縮（MVR）的方式，繼續(xù)加熱濃縮液并產(chǎn)生結晶。含有晶體的濃縮液經(jīng)過脫水裝置將晶體分離出來，濃縮液回到結晶器繼續(xù)參與結晶過程。
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)結晶裝置可能得不到足夠的蒸汽供應，因此大部分歐美電廠采用強制循環(huán)機械蒸汽再壓縮技術驅動蒸發(fā)器和結晶器。
圖9 脫硫廢水的蒸發(fā)器，結晶器，脫水裝置（意大利ENEL Brindisi電廠）
根據(jù)預處理過程，蒸發(fā)器和結晶器的組成又可以細分為以下幾種方式：
1． 物化法預處理加蒸發(fā)器；
2． 物化法預處理＋軟化＋蒸發(fā)器＋結晶器；
3． 物化法預處理＋部分軟化＋蒸發(fā)器＋結晶器；
4． 物化法預處理＋蒸發(fā)器＋結晶器；
5． 物化法預處理＋軟化＋多效結晶器。
目前應用在燃煤電廠脫硫廢水處理的蒸發(fā)結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)結晶裝置處理脫硫廢水。在美國為脫硫廢水提供蒸發(fā)結晶技術的主要廠家有Aquatech、HPD、GE和GEA。
