脫硫廢水零排放工程介紹及中試工藝試驗(yàn)

劉朝霞，陳建縣

(國(guó)家能源集團(tuán)浙江北侖第一發(fā)電有限公司，寧波 315800)

0 引 言

脫硫系統(tǒng)廢水作為火力發(fā)電廠全廠的末端廢水，水質(zhì)復(fù)雜、多變，煤種不同、脫硫工藝條件的變化均會(huì)影響脫硫廢水水質(zhì)，因此難以通過(guò)傳統(tǒng)處理工藝處理回用，需要針對(duì)各電廠脫硫廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，提出一套脫硫廢水處理的工藝方案。通過(guò)相應(yīng)工藝試驗(yàn)對(duì)所提的工藝方案進(jìn)行研究，為后續(xù)脫硫廢水改造工程提供工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行的基礎(chǔ)。

1 工程方案

本文提出的脫硫廢水處理工藝流程為：脫硫廢水預(yù)沉→緩沖曝氣→一級(jí)軟化→二級(jí)軟化→微濾→反滲透→反滲透濃水箱→電解制氯。本次工藝方案主要分為以下六部分：

第一部分為預(yù)沉淀系統(tǒng)，沉淀下來(lái)的石膏泥全部回送到脫硫系統(tǒng)；

第二部分為預(yù)處理系統(tǒng)，包括兩級(jí)軟化反應(yīng)系統(tǒng)和化學(xué)加藥系統(tǒng)；

第三部分為管式微濾膜處理系統(tǒng)；

第四部分為反滲透脫鹽、濃縮減量處理系統(tǒng)；

第五部分為污泥脫水系統(tǒng)；

第六部分為電解制氯裝置。

1.1 主要工藝設(shè)備

(1)脫硫廢水預(yù)沉淀系統(tǒng)

由于脫硫廢水含固量較高，約20 000～30 000 mg/L，且水質(zhì)波動(dòng)較大，為降低管道污堵風(fēng)險(xiǎn)和保證后續(xù)絮凝反應(yīng)效果，脫硫廢水在進(jìn)入新建廢水緩沖池前要進(jìn)行預(yù)沉淀，沉淀下來(lái)的石膏泥就近直接用泵返送至機(jī)組吸收塔。脫硫廢水預(yù)沉淀系統(tǒng)主要由澄清器、廢水箱、廢水泵、污泥輸送泵、曝氣風(fēng)機(jī)等組成。初步設(shè)計(jì)4臺(tái)處理量為25 m3/h的預(yù)澄清器，必須保證廢水停留時(shí)間在5小時(shí)以上，確保出水懸浮物小于1 000 mg/L。澄清器上清液進(jìn)入廢水箱后，利用曝氣風(fēng)機(jī)不停地進(jìn)行曝氣，以降低水中的COD含量，同時(shí)防止水中雜物沉積在箱底，造成堵塞。

(2)脫硫廢水預(yù)處理系統(tǒng)

脫硫廢水預(yù)處理系統(tǒng)主要由廢水緩沖池、廢水提升泵、曝氣風(fēng)機(jī)、兩級(jí)反應(yīng)器等組成。

系統(tǒng)設(shè)置兩座廢水緩沖池，容積分別為400 m3，脫硫廢水經(jīng)過(guò)預(yù)沉后進(jìn)入廢水緩沖池，緩沖池設(shè)曝氣裝置，可以去除廢水中的大部分COD。

脫硫廢水經(jīng)廢水緩沖池曝氣調(diào)節(jié)處理后通過(guò)提升泵分兩列進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)器，一級(jí)反應(yīng)器設(shè)置電動(dòng)攪拌裝置，容積25 m3，有效停留時(shí)間20 min。通過(guò)NaOH加藥系統(tǒng)和有機(jī)硫加藥系統(tǒng)向一級(jí)反應(yīng)器投加NaOH和有機(jī)硫，調(diào)節(jié)pH至目標(biāo)值(約9.0)，反應(yīng)結(jié)束后自流進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器。

二級(jí)反應(yīng)器設(shè)置電動(dòng)攪拌裝置，容積25 m3，有效停留時(shí)間20 min。通過(guò)Na2CO3加藥系統(tǒng)向二級(jí)反應(yīng)器投加Na2CO3，調(diào)節(jié)pH進(jìn)一步對(duì)脫硫廢水進(jìn)行軟化，軟化結(jié)束后自流進(jìn)入微濾濃縮罐。

(3)管式微濾膜處理系統(tǒng)

管式微濾膜處理系統(tǒng)主要由微濾濃縮罐、微濾循環(huán)泵、微濾裝置及微濾化學(xué)清洗裝置等組成。

管式微濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力2×50 m3/h，兩套運(yùn)行，每套設(shè)置10只備用膜組件。系統(tǒng)分為2個(gè)機(jī)架，每個(gè)機(jī)架含5個(gè)膜列，每個(gè)膜列串聯(lián)10只膜元件，系統(tǒng)每個(gè)膜列設(shè)置一臺(tái)循環(huán)泵。系統(tǒng)前設(shè)濃縮罐(容積：25 m3)，濃縮罐設(shè)電動(dòng)攪拌裝置，防止污泥沉積。微濾系統(tǒng)設(shè)置化學(xué)清洗裝置，供系統(tǒng)正常反洗和化學(xué)清洗使用。微濾系統(tǒng)產(chǎn)水進(jìn)入微濾產(chǎn)水水箱。

(4)反滲透脫鹽、濃縮減量處理系統(tǒng)

反滲透脫鹽、濃縮減量處理系統(tǒng)主要由反滲透給水泵、反滲透保安過(guò)濾器、反滲透裝置、反滲透濃水箱、反滲透產(chǎn)水箱、濃水輸送泵、產(chǎn)水輸送泵及反滲透化學(xué)清洗裝置等組成。

反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)回收率50%，設(shè)計(jì)出力2×25 m3/h，兩套運(yùn)行，沒(méi)有備用。反滲透出水進(jìn)入淡水水箱后再回用至脫硫工藝水池，濃水進(jìn)入濃水水箱后輸送至電解制氯系統(tǒng)。

(5)污泥脫水系統(tǒng)

污泥脫水系統(tǒng)主要由污泥緩沖池(200 m3)、板框壓濾機(jī)(2臺(tái)，進(jìn)口)、污泥給料泵(4臺(tái))等組成。脫水后的污泥送至污泥干化系統(tǒng)進(jìn)行干化焚燒，濾液回到廢水緩沖池。

(6)化學(xué)加藥系統(tǒng)

化學(xué)加藥系統(tǒng)由液堿加藥系統(tǒng)、碳酸鈉加藥系統(tǒng)、鹽酸加藥系統(tǒng)、次氯酸鈉加藥系統(tǒng)、有機(jī)硫加藥系統(tǒng)、阻垢劑加藥系統(tǒng)組成。

(7)電解制氯裝置

脫硫廢水經(jīng)過(guò)反滲透濃縮處理后，濃水進(jìn)入電解制氯系統(tǒng)，用于電解制取次氯酸鹽。電解制氯系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理量50 m3/h，主要設(shè)備包括自清洗過(guò)濾器、電解槽、直流電源整流裝置、酸洗系統(tǒng)和次氯酸鈉儲(chǔ)罐等。

1.2 中試工藝試驗(yàn)

本文專門設(shè)計(jì)了一套有針對(duì)性、可為工程化應(yīng)用提供切實(shí)參考的膜組合工藝中試裝置，進(jìn)行了歷時(shí)半年的現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)，獲得了大量的運(yùn)行與檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)工程方案的設(shè)計(jì)和設(shè)備選型具有重要的參考價(jià)值。

中試試驗(yàn)處理規(guī)模為1.1 m3/h，每天8小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。

試驗(yàn)內(nèi)容主要包括：

(1)監(jiān)控測(cè)定脫硫廢水原水水質(zhì)的變化情況，確定脫硫廢水水質(zhì)波動(dòng)范圍；

(2)監(jiān)控測(cè)量各工藝段產(chǎn)水水質(zhì)，確定回用工藝的可行性；

(3)脫硫廢水預(yù)澄清試驗(yàn)，采用自然沉降方式，不投加任何藥劑。要求出水含固率在0.1%～0.2%之間，并測(cè)算出不同的含固率下動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)的停留時(shí)間；

(4)確認(rèn)軟化預(yù)處理段合理的藥劑(主要是液堿、碳酸鈉)及其添加量；

(5)通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析管式微濾膜處理系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，得出系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行所需的相關(guān)參數(shù)；

(6)測(cè)試納濾膜對(duì)一價(jià)鹽和二價(jià)鹽的分離效果以及調(diào)整進(jìn)水硬度高低對(duì)納濾系統(tǒng)的影響；

(7)測(cè)試反滲透系統(tǒng)在本工藝中的回收率和運(yùn)行工況；

(8)對(duì)電解裝置產(chǎn)生的次氯酸鈉溶液進(jìn)行分析，判斷電解效果是否滿足循環(huán)水殺菌消毒要求。

試驗(yàn)結(jié)果：

產(chǎn)水水質(zhì)：反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)率<1 000 μS/cm；濃水水質(zhì)：電導(dǎo)率=50 000 μS /cm；[Cl-]=16 000～20 000 mg/L；[F-]<10 mg/L；化學(xué)需氧量COD<50 mg/L。電解裝置出口次氯酸鈉濃度>90 mg/L。

2 結(jié)束語(yǔ)

(1)“預(yù)沉+加藥軟化+管式膜+納濾+反滲透+電解制氯”的工藝路線能夠?qū)崿F(xiàn)脫硫廢水資源化利用的目的；

(2)管式膜除硬度效果很好，滿足膜系統(tǒng)進(jìn)水要求納濾膜分鹽效果良好，反滲透膜性能良好，抗污染能力強(qiáng)；

(3)試驗(yàn)實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用納濾濃水回流時(shí)21.8元/m3，納濾濃水未回流時(shí)29.8元/m3；

(4)反滲透濃水滿足電解制氯要求，污染物指標(biāo)遠(yuǎn)低于環(huán)保排放要求；

(5)電解制氯產(chǎn)品滿足循環(huán)水殺菌消毒要求。