宁海电厂脱硫废水处理探讨

吕新锋

(神华浙江国华浙能发电有限公司B厂,浙江宁海 315612)

宁海电厂脱硫废水处理探讨

吕新锋

(神华浙江国华浙能发电有限公司B厂,浙江宁海 315612)

针对国华宁海发电厂二期2×1000MW湿法烟气脱硫废水处理系统工程的调试及运行实践,分析了石灰石—石膏湿法烟气脱硫废水特点、处理工艺流程及调试运行参数,探讨了废水处理系统合理化运行规律,为火电厂脱硫废水处理系统运行优化提供参考。

石灰石;烟气脱硫;废水处理;调试

0 引言

国华宁海电厂二期工程 2×1000MW机组配套脱硫装置采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺,是我国目前已投运单机容量最大的脱硫系统。WFGD装置具有脱硫效率高,工艺成熟,运行可靠等优点,在国内外得到广泛应用。但该系统会产生一定量的脱硫废水,需达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的标准后方可排放。分析了脱硫废水特点、处理工艺流程及调试运行参数,为火电厂脱硫废水处理系统运行优化提供参考。

1 脱硫废水特点

锅炉产生的烟气经电除尘器后进入脱硫系统,在吸收塔内完成脱硫,经除雾器除湿后由烟囱排入大气。在吸收塔中随着反应的不断进行,吸收剂有效成分不断消耗,生成的亚硫酸钙经强制氧化生成石膏,而且在吸收剂洗涤烟气时烟气中的氯化物也逐渐溶解到吸收液中而产生氯离子富集。氯离子浓度的增高带来两个不利的影响:一是降低了吸收液的 PH值,从而引起脱硫率的下降和 CaSO4结垢倾向的增大;二是会降低石膏的品质。当吸收塔浆液中氯离子的浓度达到最大允许浓度 (20000mg/l)时,需将浆液抽出送至石膏脱水车间脱水。

脱硫废水的水质特点:废水浊度高,悬浮物含量大,大部分的颗粒物粘性低;酸性,一般 pH值为 4～6;含有大量重金属,如 Cr、Cd、Pb、Hg、Cu等;废水中含一定量的 F-;由于废水中氯离子 Cl-含量很高,且为酸性,所以脱硫废水对系统管道、构筑物及相关动力设备有很强的腐蚀性;废水温度一般为 45℃; BOD5含量低;含有不可溶的硫酸钙及细尘。

脱硫废水的水质、水量与系统工艺参数、烟气成分以及吸收剂种类等多种因素有关。经测试,宁海电厂二期 2×1000MW机组湿法烟气脱硫废水的水质与《综合污水排放一级标准》(GB 8978-1996)中一级排放标准比较见表 1。

表1 宁海电厂二期脱硫废水水质分析

2 脱硫废水处理

2.1 工艺流程

来自废水箱的脱硫废水由废水泵打至三联箱(中和、沉淀、絮凝箱称为三连箱)。在中和箱投加Ca(OH)2,将废水 pH值调至 9.2～9.8之间,在碱性条件下,大部分重金属生成难溶或微溶解的化合物;在沉降箱段,投加有机硫 T MT-15、硫酸氯铁,通过 T MT-15对重金属离子的进一步捕捉去除,形成对应的螯合物,从而去除绝大部分的重金属;投加混凝剂硫酸氯铁,为悬浮物的混凝沉降提供了必要的条件;同时在絮凝箱的出口段,投加助凝剂 PAM,形成的絮凝物在澄清池内得以沉降,从而去除大部分的悬浮物,清水在澄清池内溢流至出水箱,通过投加盐酸控制 pH在 6～9之间,并回用。废水主要回用于灰库的拌灰水箱(见图 1)。

图1 废水处理工艺流程

2.2 反应机理

2.2.1 中和(碱化)处理

中和处理的作用有两个方面:一是发生酸碱中和反应,调整 pH值至 9.0左右;二是沉淀部分重金属,使锌、铜等重金属元素生成氢氧化物沉淀。各金属离子形成氢氧化物所需 pH值不同,三价金属离子沉淀所需的 pH值通常低于二价金属离子的。因此,发生沉淀的 pH值还受存在于脱硫废水中的电解质影响。二价和三价的重金属离子通过形成微溶的氢氧化物从废水中沉淀出来。一般情况下,pH值在 9.0～9.5之间较合适。

宁海电厂选用碱性中和药剂为熟石灰粉,熟石灰用作中和剂还能起以下效果:一是对废水中杂质有凝聚作用;二是 Ca(OH)2能与废水中的 F-1反应生成 CaF2沉淀;三是 Ca(OH)2与砷反应生成 Ca3(AO3)2、Ca3(AO4)2沉淀。将石灰粉溶解制成质量分数 20%的溶液,再稀释成 5%的溶液后泵入计量箱作为中和药剂加入中和箱中,中和箱中安装搅拌器加强反应。

2.2.2 沉淀处理

沉淀反应在沉淀箱中进行,其作用是去除废水中的重金属离子(如汞、镉、铅、锌、铜等)、碱土金属(如钙、镁)以及某些非金属 (如砷、氟等)。对于一定浓度的金属离子而言,溶液的 pH值是发生金属氢氧化物沉淀的重要条件。当溶液由酸性变为弱酸性时,金属氢氧化物的溶解度下降,但许多金属离子的氢氧化物为两性化合物(如铬、铝、锌、铅、铁、镍、铜、镉等的氢氧化物),随着碱性的进一步增强这些两性化合物有发生络合反应使溶解度增大。综合考虑废水排放的允许值和生成的金属离子氢氧化物沉淀不因络合反应而溶解,选择将废水的 pH值调整至 8.0～9.0之间。

在一定 pH值条件下,金属硫化物有比其氢氧化物更小的溶解度。所以,在沉淀箱中加入 T MT15进一步去除重金属离子。当 pH值在 8.0～9.0之间时,重金属硫化物的溶解度已相当小,可认为重金属已被完全去除。有机硫(T MT15)是宁海电厂二期脱硫废水处理所选用的沉淀药剂,将 T MT15的原药液(浓度 15%)配成 2%浓度置于计量箱中由计量泵加入沉淀箱。

2.2.3 絮凝处理

经沉淀反应后的废水中含有大量的悬浮物和胶体物质,必须加入混凝剂使之凝聚成大颗粒而沉降下来。常用的混凝剂有硫酸铝、聚合氯化硫酸铁、三氯化铁、硫酸亚铁等。常用的助凝剂有石灰、高分子凝聚剂等。宁海电厂脱硫废水处理絮凝剂是聚合FeClSO4,助凝剂是 PAM(阴离子型聚丙稀酰胺)。将聚合 FeClSO4原药 (浓度 40%)稀释为 0.75%置于计量箱中由计量泵加入絮凝箱;PAM固体配成浓度 0.1%溶液,由计量泵加入絮凝箱出口管道。

2.2.4 浓缩及澄清

絮凝箱出水溢流经中心下降管进入浓缩澄清器,在下降过程中颗粒由小的分散状态变为絮状沉淀,氢氧化物和硫化物也进一步沉淀。废水出中心下降管向上折返时,形成大的絮状颗粒,在重力作用下沉到浓缩澄清器底部,除小部分污泥由污泥输送泵抽出送入中和箱作为晶种外,其余污泥由污泥输送泵送至板框压滤机脱水。清水经围堰溢出流进出水箱,当积蓄到一定量后由出水泵打出系统。

2.2.5 污泥脱水

当浓缩澄清器底部污泥存到一定高度时,启动污泥输送泵,将污泥输送至板框压滤机中脱水。压滤机压出的滤液经输送管道送至溢流坑,当溢流坑的液位达到设定高位时,启动潜污泵,将废液打入中和箱与新来的脱硫废水一起进入下一个处理循环;压出的滤饼(含固率约为 45%)由汽车运出。

3 运行参数

宁海电厂二期 2×1000MW脱硫废水处理工程设计能力为 18m3/h,连续运行。经反复试验调试,得出一套经济合理的优化运行参数(见表 2)。在该参数下运行,脱硫废水出水水质满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中的一级标准,而且能够最大限度的接省药剂。

表2 运行参数优化

Ca(OH)2的加药量由中和箱 pH值控制:当 pH值低于 8.5时,加入 Ca(OH)2溶液;当 pH超过 8.5时,停止加药。PAM配成浓度为 0.1%的原因是PAM粉末溶解后具有较大的粘性,且 PAM溶液聚合能力很强。PAM投加的位置设在浓缩澄清器的中心下降管处,不能设置在絮凝箱,否则,悬浮物在PAM的强化凝聚作用下生成的絮凝体颗粒会直接沉淀在絮凝箱中。FeClSO4、PAM与 T MT15的加药量根据废水水量成比例自动投加。

4 脱硫废水处理结果

宁海电厂二期 2×1000MW机组脱硫废水经过处理后悬浮物和重金属浓度有明显的降低,各项化验指标都符合《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的要求 (见表 3)。处理前 Cl-浓度为7880mg/l,处理后 Cl-浓度为 5600mg/l。

表3 废水处理后水质指标分析

5 结语

(1)石灰乳易沉积,应采用超声波液位计。如采用磁翻板液位计,建议在进口导管处加装检修阀门,并在进液口设一路冲洗水作为防堵措施。

(2)由于脱硫废水悬浮物沉降性能较好,在中和沉降絮凝箱内会有部分固体沉淀。为了防止堵塞,建议定期对中和沉降絮凝箱进行排污。

(3)脱硫废水含固量高,且又投加了石灰,设备易出现堵塞,应经常对设备及管路进行排污操作。石灰石溶液计量泵和出口流量计应连锁保护,一旦石灰石管路堵塞,可对螺杆泵进行保护。

(4)由于废水系统水质工况复杂,对测量仪表的要求较高。三联箱中的 pH计、澄清器的泥位计、石灰石粉仓的料位计及石灰乳制备箱的密度计等需定期检查校验。

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Discussion on desulfurization wastewater treatment in Ninghai Power Plant

The project comm iss ioning and operation practice of FGD wastewater treatment system in Guohua N inghai Power Plant Phase II2×1000MW units were discussed.The l imestone-gypsum flue gas desulfurization wastewater quality characteristics,treatm ent process,debugging and operation parameters were analyzed. The opt im ization rules ofwastewater treatm ent system operation were summ arized.It provided reference for operation operation of ther m alpower plantwastewater treatm ent system.

l imestone;flue gas desulfurization;wastewater trea tm ent;debugging

X703.1

B

1674-8069(2011)03-048-03

2010-11-08;

2011-04-24

吕新锋 (1978-),男,陕西兴平人,工程师,主要从事火电厂除尘、脱硫、脱硝等技术工作。E-mail:xflv0803@163.com