高效絮凝處理工藝在燃煤電廠脫硫廢水系統(tǒng)的應(yīng)用

郭銘

摘要：本文針對大多數(shù)燃煤電廠脫硫廢水處理的“三聯(lián)箱”工藝，需五種藥劑實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制，操作控制條件復(fù)雜，導(dǎo)致“三聯(lián)箱”工藝凈化處理后的產(chǎn)水達(dá)不到預(yù)期效果。提出并實(shí)踐一種新型絮凝劑，采用固態(tài)粉末投加裝置，通過利舊改造，只使用一種藥劑，代替原五種藥劑，有效去除脫硫廢水中的懸浮物、氟化物、硫化物、重金屬等離子， 提高用水效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)水和廢水的回收再利用。

Abstract： In view of the fact that the "triple tank" process for desulfurization wastewater treatment in most coal-fired power plants requires real-time coordinated control of five chemicals， and the operation and control conditions are complex， which results in the failure of the "triple tank" process to purify the produced water after treatment， a new flocculant is proposed and practiced. By using solid powder dosing device， only one agent is used instead of the original five reagents to effectively remove suspended solids， fluoride， sulfide and heavy metal plasma in desulfurization wastewater， so as to improve water use efficiency and realize water saving and wastewater recycling.

關(guān)鍵詞：利舊改造;脫硫廢水;高效絮凝

Key words： old-fashioned renovation;desulfurization wastewater;efficient flocculation

中圖分類號：X773? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）31-0107-02

0? 引言

目前，百分之九十的燃煤電廠對脫硫廢水處理的工藝均采用“三聯(lián)箱”模式。由于脫硫廢水中所含的成分復(fù)雜多變，具有高含鹽、高懸浮物、重金屬含量高的特點(diǎn)，同時(shí)需五種藥劑實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制，操作難、控制條件復(fù)雜，從而導(dǎo)致“三聯(lián)箱”工藝凈化處理后的產(chǎn)水達(dá)不到預(yù)期效果，并且存在設(shè)備運(yùn)行維護(hù)任務(wù)重，藥品種類繁多，運(yùn)行成本高等問題。本文介紹了一種新型絮凝劑，采用固態(tài)粉末投加裝置，可以有效去除脫硫廢水中的懸浮物、氟化物、硫化物、重金屬離子，降低化學(xué)耗氧量，能有效調(diào)節(jié)產(chǎn)水的pH值，在我國燃煤火力發(fā)電廠脫硫廢水零排放是必然趨勢中，將會進(jìn)一步助推零排放的實(shí)施。

1? 脫硫廢水水質(zhì)特點(diǎn)分析

我國燃煤火力發(fā)電廠大多數(shù)采用鍋爐煙氣濕法脫硫（石灰石/石膏法），此過程中產(chǎn)生的廢水主要來源于脫硫吸收塔的排放水。為了維持脫硫吸收塔裝置漿液循環(huán)系統(tǒng)的物質(zhì)平衡，防止煙氣可溶部分（氯濃度）超過規(guī)定值和保證產(chǎn)生的石膏質(zhì)量品質(zhì)，必須從脫硫系統(tǒng)中排放掉一部分的廢液，廢液主要來源于石膏脫水機(jī)的廢水和清洗系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水。其主要特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：①廢水pH偏低程酸性，pH一般保持在4-5.5之間;②廢水中懸浮物非常多（石膏顆粒等），質(zhì)量百分?jǐn)?shù)可達(dá)幾萬mg/L;③氟化物、COD和重金屬嚴(yán)重超標(biāo)，含鹽量極高，含有大量的游離鈣離子、鎂離子、氯離子、硫酸根離子、亞硫酸根離子等。

2? 脫硫廢水處理技術(shù)難點(diǎn)

①廢水中所含污染成份受煤的品種、脫硫系統(tǒng)用水水質(zhì)、廢液的排放周期等因素的影響，不同地區(qū)、不同電廠的差異很大，同一電廠因排放的時(shí)間段不同，差異性也很大;②由于脫硫廢水為間斷性排放，故造成補(bǔ)水量的波動較大;③脫硫廢水中所含鹽分非常高，極易造成水汽蒸發(fā)系統(tǒng)容易結(jié)垢;④脫硫廢水中含有大量的游離氯離子，且含量非常高，容易造成脫硫系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)的嚴(yán)重腐蝕。

脫硫廢水深度處理系統(tǒng)的來水水源雖然已經(jīng)由原有的廢水處理系統(tǒng)初步處理，懸浮物和含鹽量有所降低，但廢水中殘余的鈣、鎂硬度，特別是鎂離子硬度依然很高，此外，廢水中的游離氯離子、硫酸根離子、溶解性固含物也較多，這些高濃度離子的存在，極易造成脫硫廢水深度處理系統(tǒng)的結(jié)垢、腐蝕，影響工藝單元的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

3? 脫硫廢水常規(guī)處理工藝

3.1 主要流程及工藝核心? 目前脫硫廢水處理在我國應(yīng)用最廣泛的是化學(xué)加藥沉淀法，即中和、反應(yīng)沉淀、絮凝、澄清，俗稱：“三聯(lián)箱”工藝。其主要工序流程如圖1。

常規(guī)鍋爐煙氣脫硫廢水處理的核心為中和、絮凝、沉淀。脫硫廢液流入緩沖水池，在緩沖水池經(jīng)過羅茨風(fēng)機(jī)曝氣，攪拌均勻后由提升泵提升至中和水箱進(jìn)行中和反應(yīng)，目的是調(diào)節(jié)脫硫廢液的pH值，采用堿性化學(xué)藥品進(jìn)行中和反應(yīng)，一般為NaOH或Ca（OH）2，將脫硫廢液的pH值調(diào)節(jié)至9.0-9.5之間，在該pH范圍內(nèi)，脫硫廢液中的大部分游離金屬離子如：Zn2+、Cu2+、Ni2+、Fe3+等會生成氫氧化物形成沉淀而被去除。

中和水箱出水進(jìn)入反應(yīng)沉淀水箱，在反應(yīng)沉淀水箱里加入可溶性硫化物（Na2S或有機(jī)硫，目前國內(nèi)普遍采用15%三聚硫氰酸（TMT）溶液），使脫硫廢液中的Hg2+、Pb2+、As3+等重金屬離子形成金屬硫化物沉淀，進(jìn)一步去除脫硫廢液中重金屬離子。

反應(yīng)沉淀水箱出水進(jìn)入絮凝水箱，在反應(yīng)沉淀水箱里加入絮凝劑（FeCl3或PFS）和助凝劑（PAM），使脫硫廢液中細(xì)小顆粒進(jìn)一步碰撞組合成大顆粒絮狀礬花。脫硫廢液在絮凝水箱經(jīng)進(jìn)一步反應(yīng)處理后進(jìn)入重力澄清池，在大顆粒絮狀礬花的自身重力作用下進(jìn)行沉淀，重力澄清池底部沉降下的污泥要定期進(jìn)行清理，沉淀的污泥通過污泥輸送泵輸送至污泥脫水系統(tǒng)進(jìn)行處理，重力澄清池的上部清液溢流至清水池。

經(jīng)處理后脫硫廢液在進(jìn)入清水池之前，通過加入鹽酸對澄清池出水的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制pH值在6.0-9.0之間，同時(shí)加入次氯酸鈉對COD進(jìn)行去除。通過上述處理后，出水水質(zhì)（重金屬、懸浮物、COD、pH值等）指標(biāo)均已滿足脫硫廢水處理的排放標(biāo)準(zhǔn)。

該技術(shù)最大特點(diǎn)是集中和水箱、反應(yīng)沉淀水箱、絮凝水箱三個(gè)水箱為一體。通過在不同的區(qū)域分別加入石灰、有機(jī)硫、絮凝劑和助凝劑，從而完成pH值的調(diào)整、飽和硫酸鈣的結(jié)晶析出、混凝反應(yīng)、絮凝反應(yīng)等，使生成的大顆粒絮狀礬花物能在澄清器中自然沉淀、分離出來。

3.2 常規(guī)處理工藝優(yōu)點(diǎn)? ①對氟離子去除效果較好，對硫酸根有一定去除效果。②工藝成熟，應(yīng)用廣泛，有類似工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。

3.3 常規(guī)化學(xué)沉淀預(yù)處理缺點(diǎn)? ①加酸加堿，設(shè)備及管線腐蝕嚴(yán)重。②工藝流程長，運(yùn)營費(fèi)用高。③藥劑使用量大，且藥劑種類多，儲量大。④系統(tǒng)產(chǎn)泥量大。⑤煙氣脫硫廢水水質(zhì)成分復(fù)雜多變、經(jīng)常性波動很大，水質(zhì)波動時(shí)，需要多種藥劑同時(shí)協(xié)調(diào)控制，操作控制條件復(fù)雜。

4? 利舊改造的高效絮凝處理工藝

4.1 利舊改造高效絮凝工藝流程? 脫硫廢水“一步法”預(yù)處理工藝的設(shè)備構(gòu)成：圓盤式真空脫水機(jī)（選配項(xiàng)）+粉體藥劑加藥機(jī)（新增）+絮凝反應(yīng)器（利舊）+澄清池（利舊）+污泥池（利舊），工藝過程如圖2所示。

4.2 新增設(shè)備? 粉體加藥系統(tǒng);新增干粉加藥系統(tǒng)一套，用于超級絮凝劑投加。絮凝劑干粉加藥系統(tǒng)，利用原消石灰來料投料及儲存設(shè)備作為超級絮凝劑干粉來料投料和儲存料斗，在三聯(lián)箱的第二箱（沉降箱）的頂部新建超級絮凝劑干粉輸送計(jì)量投加系統(tǒng)。

4.3 改造設(shè)備? 三聯(lián)箱的技改：采用一步法預(yù)處理工藝，主要改造部分為：①將原三聯(lián)箱第三箱（絮凝箱）廢置、停用，對一步法預(yù)處理工藝，沒有使用價(jià)值。②將原三聯(lián)箱第一箱（中和箱）用于出水，對一步法預(yù)處理工藝，實(shí)際沒有使用價(jià)值，可更換變速箱（或變速齒輪），將轉(zhuǎn)速調(diào)至約30rpm，起到不發(fā)生自然沉淀即可，既可節(jié)能，又可保持絮體不致太碎。③原三聯(lián)箱第一箱至澄清池，距離最近，采用圓弧傾斜5-10°（一般要求10°）管道，自樓頂懸吊，直排至澄清池，解決“三聯(lián)箱至澄清池排水不暢甚至堵塞”問題。

修復(fù)或更換三聯(lián)箱的來水流量表計(jì)：

無論采用何種藥劑，藥劑的投加量均是按照三聯(lián)箱的來水流量來計(jì)量投加的，因此“三聯(lián)箱來水流量表計(jì)”必須保證一定的精度。應(yīng)修復(fù)或更換“三聯(lián)箱來水流量表計(jì)”，解決“三聯(lián)箱來水流量表計(jì)誤差太大”問題。

對電控系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)改造：

主要需對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和軟件更新。

停用設(shè)備：石灰漿、有機(jī)硫、凝聚劑、凝聚劑、鹽酸五種藥劑制備、計(jì)量、加藥系統(tǒng)。

直接利舊：除上述設(shè)備外，其余全部直接利舊。

4.4 效果檢查? 通過對某廠脫硫廢水處理系統(tǒng)按照“一步加藥法”高效絮凝工藝進(jìn)行利舊技改實(shí)現(xiàn)，效果如下：

4.4.1 改造后，產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定? 經(jīng)現(xiàn)場取樣、實(shí)驗(yàn)室測試，改造后的脫硫廢水處理系統(tǒng)，只需使用一種高效絮凝劑，經(jīng)絮凝反應(yīng)、重力澄清，所形成的絮體密實(shí)、沉降速度快，有效地去除脫硫廢水中的懸浮物、硫化物、氟化物、重金屬離子，降低化學(xué)耗氧量，并能有效控制出水的pH值在規(guī)定的范圍，有效控制出水水質(zhì)達(dá)到脫硫廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場操作簡單，水質(zhì)波動時(shí)，只需調(diào)整單一藥劑投加量，易于現(xiàn)場操作控制，產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到DL/T997-2006標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.4.2 改造后藥品費(fèi)用下降1.813元設(shè)備處理能力提高一倍以上? 改造前，脫硫廢水處理系統(tǒng)投加5種藥劑，每m3廢水藥劑費(fèi)用合計(jì)15.813元，改造后只投加一種粉體高效絮凝劑，藥劑品種單一，每m3廢水藥劑費(fèi)用14元，且便于存儲，也無酸堿藥劑安全隱患。

4.4.3 改造后設(shè)備處理能力提高一倍以上? 高效絮凝劑反應(yīng)快速，高效絮凝工藝水力停留時(shí)間短，改造后，系統(tǒng)處理能力可由原設(shè)計(jì)處理能力12m3/h提高到25m3/h以上。

4.4.4 改造后，噸水處理電耗下降37.3%? 改造后，廢水處理系統(tǒng)噸水處理電耗下降37.3%，系統(tǒng)能耗下降。主要體現(xiàn)在停用石灰漿、有機(jī)硫、絮凝劑、助凝劑、鹽酸五種藥劑制備、計(jì)量、加藥系統(tǒng)，且處理能力提高較多。

4.4.5 設(shè)備維護(hù)費(fèi)可下降50%? 改造后，脫硫廢水處理系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)費(fèi)將大幅度下降，主要體現(xiàn)在：①停用石灰漿、有機(jī)硫、絮凝劑、助凝劑、鹽酸五種藥劑制備、計(jì)量、加藥系統(tǒng)。②工藝過程只需投加一種粉體藥劑，無需加酸加堿，設(shè)備及管線腐蝕大為緩減。③系統(tǒng)將不再投加石灰漿、有機(jī)硫、絮凝劑、助凝劑、鹽酸等藥劑，相應(yīng)加藥系統(tǒng)及管道的堵塞問題不復(fù)存在。

5? 結(jié)論

通過利舊改造，成功解決了脫硫廢水處理的重要問題，如：處理能力不足、出水水質(zhì)難以達(dá)標(biāo)、化學(xué)藥品使用安全隱患等問題，并探索出脫硫廢水處理采用高效絮凝劑的主要工藝參數(shù)，為脫硫廢水處理“一步法”系統(tǒng)的推廣提供了有力證據(jù)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，助推了“脫硫廢水零排放”的技術(shù)進(jìn)步和項(xiàng)目實(shí)施。為“保護(hù)環(huán)境，還我青山綠水”貢獻(xiàn)了一份力量，在“節(jié)能減排”和“污染物的控制”工作中做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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