燃煤電廠軟化污泥處理回用的工程實例

邱 琛 倪慧剛 姚志宏 黃菲菲

（國電宿州第二熱電有限公司，安徽 宿州234000）

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，節(jié)能與環(huán)保日益成為影響影響企業(yè)生存與發(fā)展的重要因素。電廠原水預(yù)處理軟化污泥作為一項重要固體廢棄物，如何對其進(jìn)行合理利用具有重要意義。

目前常用的污泥處置技術(shù)主要有：濃縮脫水、厭氧消化、好氧發(fā)酵及土地利用、污泥填埋等形式[1][2][3][4]；文獻(xiàn)[5-7]對污泥處置原則及我國污泥處置現(xiàn)狀進(jìn)行了重點介紹；文獻(xiàn)[8]闡述了污泥的特性及危害。但以上研究多針對城鎮(zhèn)污水處理廠開展，針對電廠原水軟化污泥的研究鮮有涉及。目前，為對原水預(yù)處理過程中產(chǎn)生的大量污泥進(jìn)行處理，電廠通常設(shè)置污泥廢水收集及脫水系統(tǒng)，通過加入聚丙烯酰胺，將污泥進(jìn)行脫水形成干泥餅，進(jìn)而運輸至廠外處理，但此時必將面臨污泥處理系統(tǒng)運行環(huán)境差、污泥脫水機(jī)運維難度大、藥劑消耗量高、污泥外運受限、處置費用高等問題，為高效處理上述污泥，提出將污泥輸送至脫硫的新型處理方式，不僅能夠降低污泥處置費用，同時可有效降低脫硫資源的利用，實現(xiàn)“零”排放，一定程度上可為電廠污泥處置提供有效借鑒。

1 工程概況

1.1 原水水質(zhì)

××公司采用新汴河宿縣閘上的地表水作為電廠水源，如

表1 所示為2018 年06 月05 日，委托國電南京電力試驗研究有限公司對其進(jìn)行的水質(zhì)分析檢測報告。

1.2 原水預(yù)處理工藝

由表1 可知，××公司原水中碳酸鹽硬度（暫時硬度）達(dá)3.69 mmol/L，為滿足電廠補給水水質(zhì)要求，通常需對水進(jìn)行預(yù)處理。如圖1 所示為原水預(yù)處理工藝流程圖。汴河原水提升到廠區(qū)后，首先經(jīng)管道離心泵升壓，升壓后加入石灰、次氯酸鈉進(jìn)入機(jī)械加速攪拌澄清池，使原水中的非碳酸鹽硬度發(fā)生沉淀反應(yīng)，此時由于絮凝劑的加入使原水中含有的懸浮物、膠體及飽和度沉淀物發(fā)生絮凝反應(yīng)，形成較大的礬花，逐漸沉淀到機(jī)械加速攪拌澄清池底部，通過定期排泥排入污泥濃縮池，上清液自流入推流溝，加入硫酸調(diào)節(jié)PH 值后，進(jìn)入變孔隙濾池進(jìn)行過濾處理，供各用戶使用。

圖1 原水預(yù)處理工藝流程圖

2 可行性分析

為了對原水預(yù)處理過程中產(chǎn)生的污泥進(jìn)行高效回收利用，通過對污泥成分進(jìn)行分析，結(jié)合當(dāng)前××公司脫硫工藝，提出了將污泥輸送至脫硫的新型處理方式。

2.1 污泥成分分析

2.1.1 污泥的產(chǎn)生

為了去除原水中的暫時硬度和部分鎂離子、氨氮等離子，在機(jī)械加速攪拌澄清池中加入石灰，其反應(yīng)過程如下：

去除暫時硬度：

在上述過程中產(chǎn)生的沉淀物形成污泥，通過定期排泥排入污泥濃縮池。由上可知，原水預(yù)處理污泥中含有CaCO3成分。

2.1.2 污泥的化學(xué)分析

為了進(jìn)一步分析污泥中CaCO3含量，××公司以JY/T016-1996 波長色散型X 射線熒光光譜分析通則為試驗依據(jù)，利用EDX-7000 型X 射線熒光光譜儀，對原水預(yù)處理污泥進(jìn)行化學(xué)分析。表2 為××公司2019 年05 月27 日對原水預(yù)處理污泥進(jìn)行的化學(xué)成分分析報告。由表可知，該污泥中含有大量CaCO3，如表2 所示，以CaO 計算時，其相對含量高達(dá)76.569%。

表2 原水預(yù)處理污泥化學(xué)分析報告

2.2 脫硫機(jī)理

煙氣進(jìn)入脫硫裝置的濕式吸收塔，與自上而下噴淋形成的堿性石灰石漿液霧滴逆流接觸，漿液吸收SO2后反應(yīng)生成CaSO3，通過氧化、結(jié)晶生成CaSO4·2H2O，經(jīng)脫水后產(chǎn)生石膏，實現(xiàn)脫硫。反應(yīng)過程如下：

如上所示，由于污泥中含有大量石灰石CaCO3，與堿性石灰石成分一致，因此××公司提出將污泥輸送至脫硫系統(tǒng)進(jìn)行脫硫的新型處理方式，一方面可以減少原脫硫裝置中堿性石灰石使用量，同時降低污泥處理回收費用。

2.3 原水預(yù)處理污泥至脫硫工藝

圖2 為××公司原水預(yù)處理污泥輸送至脫硫工藝流程圖，目前該公司共有#5 機(jī)、#6 機(jī)兩臺機(jī)組在運行，共用一個備用石灰石漿液箱。如圖2 所示，原水預(yù)處理產(chǎn)生的污泥首先通過離心脫水機(jī)進(jìn)料泵流進(jìn)脫硫系統(tǒng)備用石灰石漿液箱或者機(jī)組磨機(jī)再循環(huán)箱。其中進(jìn)入備用石灰石漿液箱的污泥通過機(jī)組石灰石漿液泵流進(jìn)機(jī)組脫硫裝置吸收塔中實現(xiàn)脫硫；進(jìn)入機(jī)組磨機(jī)再循環(huán)箱后，通過機(jī)組再循環(huán)泵打入機(jī)組石灰石旋流站，在石灰石旋流站中對漿液進(jìn)行粗細(xì)分離，使粒徑合格的漿液溢流去往石灰石漿液箱，作為吸收劑送至吸收塔進(jìn)行脫硫，在旋流器底流的較粗顆粒則繼續(xù)返回機(jī)組磨機(jī)研磨，研磨后再次進(jìn)入機(jī)組再循環(huán)箱，進(jìn)行循環(huán)。

圖2 原水預(yù)處理污泥至脫硫工藝流程圖

3 試驗分析

圖3 為××公司自2019 年06 月至2020 年01 月，采用原脫硫工藝進(jìn)行脫硫的月度平均石膏純度及脫硫效率試驗數(shù)據(jù)。由圖可知，對于原脫硫工藝，石膏純度整體穩(wěn)定在92%，其中2019 年10 月平均石膏純度最高為92.66%，2019 年12 月平均石膏純度最低為90.87%。而脫硫效率基本維持在99.2%、99.3%，波動較小。

圖4 為××公司自2020 年02 月01 日至2020 年03 月12日，采用新工藝進(jìn)行脫硫后污泥投放量、污泥中CaCO3含量、石膏純度及脫硫效率試驗數(shù)據(jù)。如圖所示，投放污泥數(shù)量整體呈增加趨勢，進(jìn)入2020 年03 月后，污泥使用量升高至51m3/日；其中污泥中CaCO3含量在81%-84%之間波動。此 時，石膏純度波動區(qū)間為88%-90.5%，較投放污泥前下降約2%-3%，但依然保持在允許范圍之內(nèi)；；而脫硫效率基本不變，還在99.2%、99.3%。同時，由圖可知，石膏純度與污泥投放量相關(guān)性較小，隨污泥投放量增加，石膏純度無明顯變化趨勢；但其與污泥中CaCO3含量近似呈正相關(guān)，污泥中CaCO3含量較高時，石膏純度相對較高。

圖3 投放污泥前，脫硫效果分析

4 經(jīng)濟(jì)效益

該工程實施后，××公司一直維持單機(jī)運行，其原水預(yù)處理量為500t/天，產(chǎn)生污泥量為30t/天，由于污泥直接輸送至脫硫裝置，每天減少聚丙烯酰胺使用量為100kg，其中聚丙烯酰胺價格為10 元/kg，故減少污泥脫水費用100kg/天×10 元/kg=1000元/天；干污泥運輸處理費用為300 元/t，因此每天節(jié)約污泥運輸處理費用為30t/天×300 元/t=9000 元/天；石灰石價格為185 元/t，由于使用軟化污泥，2 月份合計減少石灰石使用量87t，平均每天減少石灰石使用量約為3t/天，節(jié)約脫硫費用為185 元/t×3t/天=555 元/天。綜上所述，該工程實施后在單機(jī)運行時，每天可節(jié)約費用為1000 元+9000 元+555 元=10555元，折合每小時節(jié)約費用439.8 元。對于××公司，近年兩臺機(jī)組合計利用小時數(shù)平均為9500h，所以每年將節(jié)約費用為417.80 萬元。

圖4 投放污泥后，脫硫效果分析

5 結(jié)論

5.1 對于暫時硬度較高的原水，其預(yù)處理軟化污泥中含有大量CaCO3，可將污泥輸送至脫硫裝置濕式吸收塔中用于脫硫。

5.2 利用原水預(yù)處理軟化污泥進(jìn)行脫硫時，脫硫效率基本無影響，但脫硫石膏純度有小幅降低，但在允許范圍之內(nèi)；同時，污泥使用量對脫硫效率和石膏純度影響較??；但石膏純度與污泥中CaCO3含量近似呈正相關(guān)。

5.3 將污泥輸送至脫硫裝置進(jìn)行脫硫，能夠有效減少原水預(yù)處理軟化污泥處理費用及脫硫石灰石消耗量，可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。