煙氣脫硫廢水處理的優(yōu)化工藝
火電廠排放的煙氣主要采用石灰石-石膏濕法脫硫，脫硫過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的廢水。廢水水質(zhì)成分復(fù)雜，污染物種類多，其中包括《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中嚴(yán)格控制的一類污染物，必須單獨(dú)處理。某配套(5×330MW)電力設(shè)施工程脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)，脫硫效率要求不低于95%。采用一爐一塔，共五爐五塔。脫硫系統(tǒng)不設(shè)GGH、旁路煙道和空氣增壓機(jī)。五套脫硫裝置共用一套石灰石制備濕磨系統(tǒng)和石膏脫水真空皮帶脫水系統(tǒng)。設(shè)置一套公用脫硫廢水處理系統(tǒng)。脫硫廢水引自廢水旋流器溢流水，廢水處理能力為15t/h，處理工藝為“三箱處理+澄清濃縮+最終中和”，處理后水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。分析了該項(xiàng)目廢水處理系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中存在的問題，并給出了優(yōu)化建議和措施。
1.脫硫廢水的成因
1.1 FGD系統(tǒng)需要排放Cl-
煤、石灰石和生產(chǎn)用水是氯離子的主要來源。煤中的氯含量一般為0.1% ~ 0.01%，普通石灰石中的氯含量約為0.01%，工藝用水中的氯含量為20 ~ 200mg/L，脫硫系統(tǒng)中的石灰石漿液不斷循環(huán)，導(dǎo)致漿液中氯離子逐漸富集。但同離子效應(yīng)導(dǎo)致石灰石消耗增加，脫硫效率降低，因此需要排放廢水，降低濾液中Cl-含量，提高脫硫效率。
1.2系統(tǒng)需要排灰
脫硫系統(tǒng)排出的煙氣會(huì)產(chǎn)生灰分，長(zhǎng)期不排放，含塵量不斷積累，導(dǎo)致石膏純度和脫硫效率下降。因此，必須排放一定量的廢水來提高石膏的純度。
1.3系統(tǒng)需要排出惰性物質(zhì)。
惰性物質(zhì)影響石膏的純度和系統(tǒng)漿液的正常物理化學(xué)性質(zhì)。隨著漿液的循環(huán)使用，脫硫劑(石灰石)中的惰性物質(zhì)也會(huì)在系統(tǒng)中積累。惰性物質(zhì)積累過多會(huì)導(dǎo)致脫硫劑失效。通過排放一定量的廢水，可以提高石膏的純度和系統(tǒng)漿液的正常理化性能。
2.脫硫廢水的水質(zhì)和水量
脫硫廢水的水質(zhì)和水量受煤種、工藝補(bǔ)給水和脫硫系統(tǒng)運(yùn)行控制參數(shù)等因素的影響。脫硫廢水量具有波動(dòng)大、不連續(xù)的特點(diǎn)。不同火電廠的水質(zhì)會(huì)有所不同。一般來說，脫硫廢水的特點(diǎn)是含鹽量高、酸度大、濁度高、硬度大、污染物種類多。脫硫廢水中的污染物主要是懸浮物，包括氟化物、重金屬、過飽和亞硫酸鹽和硫酸鹽等。其中廢水中Cl含量為8000～18800mg/L，脫硫廢水具有強(qiáng)腐蝕性。
3.脫硫廢水處理工藝
本項(xiàng)目采用的常規(guī)FGD脫硫廢水處理工藝為“三箱處理+澄清濃縮+最終中和”。三聯(lián)箱為一體箱，分為三個(gè)隔間，分別為中和箱、反應(yīng)箱和絮凝箱。工藝流程如下。
3.1中和
在中和池中加入石灰乳，快速攪拌，使原來的酸性廢水變成堿性。中和槽內(nèi)設(shè)置在線儀表監(jiān)測(cè)pH值，pH值控制在8.8 ~ 9.5。在這種條件下，大多數(shù)重金屬可以形成微溶的氫氧化物并從廢水中沉淀出來。用石灰乳作中和劑，也能與F-反應(yīng)生成不溶性的CaF2沉淀，有脫氟作用。同時(shí)，石灰可以絮凝廢水中的雜質(zhì)。
3.2反應(yīng)沉降
工程實(shí)踐表明，在反應(yīng)罐中加入有機(jī)硫化劑TMT-15，可以使不能以氫氧化物形式沉淀的重金屬離子形成溶度積較小的硫化物沉淀。硫化物溶解度低，對(duì)廢水中的鎘、鋅、汞處理效果好，沉淀量小，化學(xué)穩(wěn)定性好，不易再溶解。
3.3絮凝
廢水中懸浮物含量高，必須在化學(xué)沉淀的同時(shí)進(jìn)行絮凝處理。在絮凝池中加入聚合鐵使微絮體逐漸形成較大的絮體，在絮凝池出水管中加入高分子聚電解質(zhì)(PAM)作為助凝劑進(jìn)一步使絮體變大，更容易沉降。
3.4澄清和濃縮
脫硫廢水從絮凝池溢流進(jìn)入澄清濃縮池的中央導(dǎo)流管，在重力作用下實(shí)現(xiàn)固液分離，上清液從堰板溢流進(jìn)入最終中和池進(jìn)行后沉降處理；沉積在下部的污泥通過污泥輸送泵排出。
3.5更多最終中和
脫硫廢水沉淀分離后，由于pH值大于9，超過排放標(biāo)準(zhǔn)，需要在出水水箱中加入30%左右的工業(yè)鹽酸進(jìn)行中和反應(yīng)，將水的pH值中和到6~9。出水水箱配有pH值和懸浮物在線監(jiān)測(cè)儀。當(dāng)廢水中的懸浮物和pH值達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，清水將達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。如果廢水中的懸浮物或pH值不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，廢水將返回中和池重新處理，直至達(dá)標(biāo)。
3.6污泥脫水處理
設(shè)置在線監(jiān)測(cè)污泥液位計(jì)，監(jiān)測(cè)澄清濃縮池底部的污泥高度。當(dāng)超過設(shè)定范圍時(shí)，啟動(dòng)污泥輸送泵，污泥被泵入板框壓濾機(jī)脫水。泥餅暫時(shí)儲(chǔ)存在泥斗中，然后裝車運(yùn)出。
4.存在問題分析
4.1設(shè)計(jì)方面
(1)脫硫廢水處理系統(tǒng)不設(shè)廢水緩沖池。脫硫廢水從廢水旋流器溢流，直接進(jìn)入三聯(lián)箱處理。脫硫廢水間歇排放，流量變化大，懸浮物含量高。廢水處理系統(tǒng)前端沒有廢水緩沖池，無法調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，容易造成絮凝箱攪拌器過載損壞。同時(shí)也會(huì)造成澄清濃縮池短時(shí)超負(fù)荷，影響出水水質(zhì)。
(2)沖洗管道設(shè)計(jì)不完善。脫硫廢水系統(tǒng)容易堵塞。該脫硫廢水系統(tǒng)中的中和、反應(yīng)、絮凝池沒有沖洗管道，排水后無法清洗。
(3)鹽酸加藥裝置設(shè)計(jì)在獨(dú)立的圍堰內(nèi)，但沒有安全洗眼器，存在一定的安全隱患。
4.2操作方面
(1)設(shè)備和管道堵塞。系統(tǒng)廢水泵停止運(yùn)行后，污泥泵、石灰乳循環(huán)泵、污泥管道、石灰乳管道未及時(shí)沖洗，導(dǎo)致污泥管道堵塞，系統(tǒng)無法重新啟動(dòng)。
(2)壓濾機(jī)的運(yùn)行問題。它是壓濾機(jī)污泥脫水系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。本項(xiàng)目脫硫污泥系統(tǒng)采用國內(nèi)普通板框壓濾機(jī)。運(yùn)行實(shí)踐表明，普通板框壓濾機(jī)故障率高，脫水后污泥含水率仍然較高，泥餅容易粘附在濾布上，導(dǎo)致無法自動(dòng)卸泥，增加了操作人員的工作量。同時(shí)，在向板框壓濾機(jī)輸送污泥的過程中，污泥螺桿泵經(jīng)常壓力過載，導(dǎo)致頻繁跳閘，泥餅厚度達(dá)不到要求，處理能力降低；普通板框壓濾機(jī)沒有配備自動(dòng)沖洗裝置，濾布堵塞時(shí)需要人工清洗，增加了操作人員的工作量。
5.優(yōu)化建議和措施
(1)增設(shè)預(yù)沉淀池。
脫硫廢水中懸浮物過多會(huì)增加三聯(lián)箱的處理壓力，導(dǎo)致三聯(lián)箱攪拌器運(yùn)行不穩(wěn)定，混凝效果不好。設(shè)置預(yù)沉淀池，通過重力沉淀有效去除50%以上的懸浮物，預(yù)沉淀池停留時(shí)間至少為4h；廢水進(jìn)入后續(xù)工序進(jìn)行處理。此外，預(yù)沉淀池還可以調(diào)節(jié)進(jìn)水的水質(zhì)和水量，保證三箱系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高系統(tǒng)的出水效果。
(2)完善沖洗管道。
中和、反應(yīng)、絮凝箱設(shè)有沖洗管，三聯(lián)箱定期沖洗。
(3)鹽酸加藥裝置設(shè)計(jì)在獨(dú)立的圍堰內(nèi)，并設(shè)置一套安全洗眼裝置，消除安全隱患。
(4)與廢水接觸的設(shè)備和管道應(yīng)考慮腐蝕。罐、槽內(nèi)襯橡膠或鱗片樹脂，管道內(nèi)襯橡膠(塑料)管或其他防腐管。同時(shí)，管道內(nèi)設(shè)有沖洗水管和凈化水管。當(dāng)泵停止運(yùn)行時(shí)，要及時(shí)沖洗泵和管道，以并排凈廢水。特別是污泥泵、石灰乳循環(huán)泵、污泥管道和石灰乳管道。
(5)選擇自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)。
污泥螺桿泵采用低壓泵和高壓泵混合搭配。一是低壓泵進(jìn)料污泥，當(dāng)達(dá)到一定壓力后，換成高壓泵保壓，可以合理利用，解決壓濾機(jī)輸送污泥過程中泵壓經(jīng)常過載的問題。自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)配有濾布自動(dòng)清洗裝置，可實(shí)現(xiàn)濾布自動(dòng)清洗，保證壓濾機(jī)壓泥性能穩(wěn)定，減少人工干預(yù)的工作量。隔膜過濾器對(duì)污泥進(jìn)行第二次壓榨，進(jìn)一步降低污泥的含水量。隔膜壓濾機(jī)脫水后的污泥含水率可達(dá)50% ~ 60%，大大減少了污泥的體積。
6.結(jié)論。
本項(xiàng)目采用“三箱處理+澄清+最終中和”工藝處理脫硫廢水。經(jīng)中和、反應(yīng)沉淀、絮凝、澄清、濃縮后，可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際運(yùn)行過程中仍會(huì)存在影響運(yùn)行的問題。后期改造過程中要綜合考慮，有效提高運(yùn)營效果。隨著環(huán)境保護(hù)和水資源節(jié)約要求的不斷提高，污水零排放是未來的發(fā)展方向。為保證整個(gè)電廠污水零排放，脫硫廢水處理過程中應(yīng)預(yù)留后續(xù)終端處理接口，以保證未來實(shí)現(xiàn)電廠廢水零排放過程時(shí)可作為預(yù)處理系統(tǒng)使用，無需重復(fù)建設(shè)。(來源:永清環(huán)保有限公司、湖南永清水務(wù)有限公司)
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