石灰石—石膏脫硫廢水處理工藝分析

張軍

摘 要：石灰石-石膏濕法煙氣脫硫具有工藝成熟、脫硫效率高、煤種適應(yīng)性好等諸多優(yōu)勢，在火電廠煙氣脫硫中的應(yīng)用十分廣泛。石灰石-石膏脫硫所產(chǎn)生廢水硬度高、含鹽量高、懸浮物多、腐蝕性強(qiáng)，直接排入廢水系統(tǒng)會造成嚴(yán)重、惡性污染，必須經(jīng)過有效的處理工藝，達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，甚至是實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的零排放，以促進(jìn)環(huán)境保護(hù)，減少工業(yè)污染。文章以中電投協(xié)金濱海發(fā)電項(xiàng)目工程為例，分析工程配套的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)，重點(diǎn)論述基于脫硫廢水處理的加藥反應(yīng)處理工藝，并通過廢水處理前后水質(zhì)數(shù)據(jù)比較，分析化學(xué)加藥處理脫硫廢水的效果及優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：火電廠；石灰石-石膏；脫硫廢水；處理工藝

隨著環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，國家相繼出臺了多項(xiàng)控制工業(yè)污染排放、改善生態(tài)環(huán)境的有力政策。2011年國家頒布的《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-2011，對燃煤火力發(fā)電廠的SO2排放提出了嚴(yán)格的限制，要求火電廠必須做好煙氣中二氧化硫的脫硫處理。采用石灰石-石膏濕法脫硫法，技術(shù)成熟、脫硫效率高，已成為火電廠應(yīng)用最廣泛、最重要的生產(chǎn)工藝。但在脫硫過程中，必不可少的會產(chǎn)生脫硫廢水，而如何處理這些廢水，使其滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，并得到循環(huán)再利用，也是火電廠石灰石-石膏脫硫中需考慮的問題。

1 工程概況

中電投協(xié)鑫濱海發(fā)電項(xiàng)目（2×1000MW）工程配套的煙氣脫硫工程，采用石灰石—石膏濕法、一爐一塔脫硫裝置。脫硫率不小于98.2%（設(shè)計(jì)/校核煤種，Sar=1.0%/1.3%/0.62/0.45），同時(shí)脫硫裝置出口SO2濃度不超過30 mg/Nm3。本工程機(jī)組容量為2×1000MW，每臺鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為3077t/h。本工程要求較高的脫硫效率，脫硫吸收系統(tǒng)采用單塔雙循環(huán)工藝，脫硫后生產(chǎn)廢水必須按照國家相關(guān)規(guī)定進(jìn)行嚴(yán)格處理。

2 脫硫廢水處理要求

本工程在脫硫島內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的脫硫廢水處理設(shè)施。脫硫廢水處理系統(tǒng)處理能力按2臺機(jī)組100%BMCR負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行24小時(shí)脫硫，所產(chǎn)生廢水量的125%容量能力來設(shè)計(jì)。經(jīng)處理后的脫硫廢水最終水質(zhì)應(yīng)達(dá)到《火電廠石灰石/石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》（DL/T 997-2006）以及《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-2002）中第一類污染物最高允許排放濃度及第二類污染物最高允許排放濃度的二級標(biāo)準(zhǔn)要求。要求達(dá)標(biāo)后的脫硫廢水可供火電廠調(diào)濕灰重復(fù)利用。

另外，在設(shè)備沖洗和清掃過程中所產(chǎn)生的廢水（例如：石灰石漿液或石膏漿液系統(tǒng)設(shè)備與管道等）應(yīng)收集在集中的排水坑內(nèi)，然后送至吸收塔系統(tǒng)中重復(fù)利用，必要時(shí)應(yīng)加裝濾網(wǎng)進(jìn)行過濾后進(jìn)行重復(fù)利用，不可將任何廢水直接排放。本工程所有集水坑泵均設(shè)置成一用一備的運(yùn)行方式。

3 脫硫廢水處理工藝

脫硫廢水處理系統(tǒng)嚴(yán)格按照DL/T 5046-2006《火力發(fā)電廠廢水治理設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》內(nèi)容的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。本工程脫硫廢水均通過廢水緩沖池泵送入三聯(lián)箱，廢水處理采用加藥反應(yīng)處理工藝，三聯(lián)處理箱分別用作中和、反應(yīng)、絮凝處理，處理后廢水最終進(jìn)入澄清池，并配套要求的攪拌器設(shè)備（見圖1所示）。

3.1 中和箱處理

中和、反應(yīng)、絮凝三個(gè)處理箱相聯(lián)，每個(gè)箱體充滿脫硫廢水后自流進(jìn)入下個(gè)箱體。脫硫廢水首先會流入第一個(gè)中和箱，在中和箱中加入適當(dāng)劑量的石灰漿液，利用攪拌設(shè)備不斷攪拌，使廢水pH值從5.5左右升高到9.0以上，同時(shí)使石膏飽和度降低，使溶解的石膏沉淀析出。再者，在中和箱加入生石灰漿漿后，石灰中Ca2+還會與廢水中部分的氟離子產(chǎn)生反應(yīng)，從而生成難溶的CaF2，進(jìn)而降低廢水中的氟化物含量，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 反應(yīng)箱處理

經(jīng)初步反應(yīng)的脫硫廢水從中和箱流入到反應(yīng)箱，在反應(yīng)箱中分別投加硫化物、復(fù)合鐵鹽發(fā)生系列氧化還原反應(yīng)，通過反應(yīng)箱高速攪拌機(jī)的快速攪拌，使化學(xué)藥物迅速擴(kuò)散到整個(gè)反應(yīng)箱，從而與重金屬離子充分反應(yīng)后析出，主要將廢水中的重金屬污染物轉(zhuǎn)化為可沉淀化合物。反應(yīng)箱廢水處理的反應(yīng)方式程式為：

對溶度積常數(shù)與離子積常數(shù)進(jìn)行比較，溶度積小于離子積，溶液過飽和，產(chǎn)生沉淀物，沉淀一直生成溶液中離子積常數(shù)與溶度積常數(shù)相等為止。反應(yīng)箱中投入硫化物、復(fù)合鐵鹽等化學(xué)沉淀劑，最終是通過化學(xué)反應(yīng)使各種重金屬離子與有機(jī)硫化物生成微溶的化合物，并以固體的形式沉淀。

3.3 絮凝箱處理

脫硫廢水中存在大量的由石膏顆粒、Si2、Al與Fe的氫氧化物所構(gòu)成的懸浮物、膠體物質(zhì)。結(jié)合本次項(xiàng)目可見，懸浮物數(shù)量大約在8000～10000/mg·L-1，需要將這些懸浮物進(jìn)一步加藥反應(yīng)成絮凝體，使其沉淀。在絮凝箱中加入適當(dāng)比例的絮凝劑FeClSO，使這些石膏與膠體顆粒快速聚集成容易沉積的大顆粒、大絮凝物，使其從液相中分離出來，加快沉淀。

3.4 澄清池處理

澄清池具有凝聚、澄清、污泥濃縮的綜合作用，配帶有旋轉(zhuǎn)刮泥機(jī)。將經(jīng)過絮凝的廢水由絮凝池流入到裝有攪拌器的澄清池中，使其在澄清池中作進(jìn)一步絮凝與沉淀。經(jīng)過澄清池處理的廢水，其絮凝物、顆粒等（下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）沉積在底部濃縮成污泥混合物，污泥一部分回流至中和池以增強(qiáng)廢水處理效果和充分發(fā)揮殘存化學(xué)藥劑的作用，另一部分周期性地排出并進(jìn)行脫水處理。而上部分則為清液，使其通過周邊的溢流口流至清水池中，在清水池中設(shè)置懸浮物在線監(jiān)測儀與凈水pH值監(jiān)測儀，流入的清液經(jīng)監(jiān)測合格后可循環(huán)利用，若監(jiān)測不合格則重新返回廢水反應(yīng)池繼續(xù)處理，直至合格。本次項(xiàng)目中，澄清池池體的設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間不小于6hr。

3.5 工藝控制及系統(tǒng)控制

3.5.1工藝控制

火電廠石灰-石膏濕法脫硫產(chǎn)生廢水在處理時(shí)，于三聯(lián)體箱停留處理時(shí)間長短，對處理效果有著直接的影響，若停留時(shí)間太短，處理效果不佳，但若停留時(shí)間太長，又會降低廢水處理效率。結(jié)合本工程的廢水處理調(diào)試結(jié)果認(rèn)為，廢水在每個(gè)箱體停留時(shí)間>30min，則重金屬、懸浮物等能夠得到較好的絮凝與沉淀。

為保證脫硫廢水處理用化學(xué)藥品的使用效果，本次工程中所有廢水凈化工藝需要的化學(xué)藥品均應(yīng)貯存在符合藥品安全標(biāo)準(zhǔn)的各個(gè)貯存和加藥裝置中，本地可采購的化學(xué)藥品考慮儲存7天的量，異地采購的化學(xué)藥品考慮儲存15天的量。

此外，還需注意幾點(diǎn)：一，廢水調(diào)節(jié)池的容積需滿足1天廢水發(fā)生量的要求；二，設(shè)置羅茨風(fēng)機(jī)，一用一備，滿足廢水池的空氣攪拌強(qiáng)度為1.0～1.5Nm3/m3水.h；三，所有與石灰漿液接觸的部件都應(yīng)配備足夠的沖洗管道和連接，其他可能出現(xiàn)石灰結(jié)垢的表面都應(yīng)配備沖洗設(shè)備；四，當(dāng)脫硫廢水處理系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)采用廢水提升泵將脫硫廢水輸送至工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的事故水池進(jìn)行臨時(shí)貯存，等待設(shè)備檢修完畢后，再將廢水送回進(jìn)行處理。

3.5.2系統(tǒng)控制

本工程石灰石-石膏濕法脫硫廢水的處理采用系統(tǒng)程序自動(dòng)化控制，脫硫廢水處理設(shè)備啟動(dòng)、操作與關(guān)機(jī)均根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)控制。為避免控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障而影響廢水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對系統(tǒng)配置功能組，在發(fā)生故障時(shí)可通過功能組就地手動(dòng)進(jìn)行控制。

3.5.3脫硫廢水處理前后水質(zhì)數(shù)據(jù)比較

本次工程中，要求脫硫廢水處理的水質(zhì)最終要達(dá)到《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》（DL/T 997-2006）的相關(guān)要求，處理后產(chǎn)生的泥漿經(jīng)脫水后將其運(yùn)至灰場，而產(chǎn)生的清水則要用于火電廠干灰調(diào)濕再利用，以滿足節(jié)能環(huán)保的要求。結(jié)合脫硫廢水實(shí)際處理情況可見，與處理前比較，經(jīng)加藥化學(xué)處理后的廢水水質(zhì)完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，清水能夠安全進(jìn)行回收利用（見表1）。

表1脫硫廢水處理前后水質(zhì)數(shù)據(jù)比較

4 結(jié)束語

本文結(jié)合工程實(shí)例對石灰石-石膏濕法脫硫廢水處理工藝進(jìn)行了分析研究，得出如下結(jié)論：采用加藥反應(yīng)法處理脫硫廢水的流程簡單、工藝成熟、投入成本低、處理后廢水水質(zhì)完全能夠達(dá)到相關(guān)規(guī)定的環(huán)保排放要求。且本火電廠為進(jìn)一步提高環(huán)保效果，處理后廢水充分回收再利用，真正實(shí)現(xiàn)了零排放，為促進(jìn)我國節(jié)能環(huán)保事業(yè)貢獻(xiàn)了微薄之力。

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