高效絮凝处理工艺在燃煤电厂脱硫废水系统的应用

郭铭

摘要：本文针对大多数燃煤电厂脱硫废水处理的“三联箱”工艺，需五种药剂实时协调控制，操作控制条件复杂，导致“三联箱”工艺净化处理后的产水达不到预期效果。提出并实践一种新型絮凝剂，采用固态粉末投加装置，通过利旧改造，只使用一种药剂，代替原五种药剂，有效去除脱硫废水中的悬浮物、氟化物、硫化物、重金属等离子， 提高用水效率，实现节水和废水的回收再利用。

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.

关键词：利旧改造;脱硫废水;高效絮凝

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

中图分类号：X773                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）31-0107-02

0  引言

目前，百分之九十的燃煤电厂对脱硫废水处理的工艺均采用“三联箱”模式。由于脱硫废水中所含的成分复杂多变，具有高含盐、高悬浮物、重金属含量高的特点，同时需五种药剂实时协调控制，操作难、控制条件复杂，从而导致“三联箱”工艺净化处理后的产水达不到预期效果，并且存在设备运行维护任务重，药品种类繁多，运行成本高等问题。本文介绍了一种新型絮凝剂，采用固态粉末投加装置，可以有效去除脱硫废水中的悬浮物、氟化物、硫化物、重金属离子，降低化学耗氧量，能有效调节产水的pH值，在我国燃煤火力发电厂脱硫废水零排放是必然趋势中，将会进一步助推零排放的实施。

1  脱硫废水水质特点分析

我国燃煤火力发电厂大多数采用锅炉烟气湿法脱硫（石灰石/石膏法），此过程中产生的废水主要来源于脱硫吸收塔的排放水。为了维持脱硫吸收塔装置浆液循环系统的物质平衡，防止烟气可溶部分（氯浓度）超过规定值和保证产生的石膏质量品质，必须从脱硫系统中排放掉一部分的废液，废液主要来源于石膏脱水机的废水和清洗系统产生的废水。其主要特点有以下几点：①废水pH偏低程酸性，pH一般保持在4-5.5之间;②废水中悬浮物非常多（石膏颗粒等），质量百分数可达几万mg/L;③氟化物、COD和重金属严重超标，含盐量极高，含有大量的游离钙离子、镁离子、氯离子、硫酸根离子、亚硫酸根离子等。

2  脱硫废水处理技术难点

①废水中所含污染成份受煤的品种、脱硫系统用水水质、废液的排放周期等因素的影响，不同地区、不同电厂的差异很大，同一电厂因排放的时间段不同，差异性也很大;②由于脱硫废水为间断性排放，故造成补水量的波动较大;③脱硫废水中所含盐分非常高，极易造成水汽蒸发系统容易结垢;④脱硫废水中含有大量的游离氯离子，且含量非常高，容易造成脱硫系统、废水处理系统的严重腐蚀。

脱硫废水深度处理系统的来水水源虽然已经由原有的废水处理系统初步处理，悬浮物和含盐量有所降低，但废水中残余的钙、镁硬度，特别是镁离子硬度依然很高，此外，废水中的游离氯离子、硫酸根离子、溶解性固含物也较多，这些高浓度离子的存在，极易造成脱硫废水深度处理系统的结垢、腐蚀，影响工艺单元的稳定安全运行。

3  脱硫废水常规处理工艺

3.1 主要流程及工艺核心  目前脱硫废水处理在我国应用最广泛的是化学加药沉淀法，即中和、反应沉淀、絮凝、澄清，俗称：“三联箱”工艺。其主要工序流程如图1。

常规锅炉烟气脱硫废水处理的核心为中和、絮凝、沉淀。脱硫废液流入缓冲水池，在缓冲水池经过罗茨风机曝气，搅拌均匀后由提升泵提升至中和水箱進行中和反应，目的是调节脱硫废液的pH值，采用碱性化学药品进行中和反应，一般为NaOH或Ca（OH）2，将脱硫废液的pH值调节至9.0-9.5之间，在该pH范围内，脱硫废液中的大部分游离金属离子如：Zn2+、Cu2+、Ni2+、Fe3+等会生成氢氧化物形成沉淀而被去除。

中和水箱出水进入反应沉淀水箱，在反应沉淀水箱里加入可溶性硫化物（Na2S或有机硫，目前国内普遍采用15%三聚硫氰酸（TMT）溶液），使脱硫废液中的Hg2+、Pb2+、As3+等重金属离子形成金属硫化物沉淀，进一步去除脱硫废液中重金属离子。

反应沉淀水箱出水进入絮凝水箱，在反应沉淀水箱里加入絮凝剂（FeCl3或PFS）和助凝剂（PAM），使脱硫废液中细小颗粒进一步碰撞组合成大颗粒絮状矾花。脱硫废液在絮凝水箱经进一步反应处理后进入重力澄清池，在大颗粒絮状矾花的自身重力作用下进行沉淀，重力澄清池底部沉降下的污泥要定期进行清理，沉淀的污泥通过污泥输送泵输送至污泥脱水系统进行处理，重力澄清池的上部清液溢流至清水池。

经处理后脱硫废液在进入清水池之前，通过加入盐酸对澄清池出水的pH值进行调节，控制pH值在6.0-9.0之间，同时加入次氯酸钠对COD进行去除。通过上述处理后，出水水质（重金属、悬浮物、COD、pH值等）指标均已满足脱硫废水处理的排放标准。

该技术最大特点是集中和水箱、反应沉淀水箱、絮凝水箱三个水箱为一体。通过在不同的区域分别加入石灰、有机硫、絮凝剂和助凝剂，从而完成pH值的调整、饱和硫酸钙的结晶析出、混凝反应、絮凝反应等，使生成的大颗粒絮状矾花物能在澄清器中自然沉淀、分离出来。

3.2 常规处理工艺优点  ①对氟离子去除效果较好，对硫酸根有一定去除效果。②工艺成熟，应用广泛，有类似工程运行经验可以借鉴。

3.3 常规化学沉淀预处理缺点  ①加酸加碱，设备及管线腐蚀严重。②工艺流程长，运营费用高。③药剂使用量大，且药剂种类多，储量大。④系统产泥量大。⑤烟气脱硫废水水质成分复杂多变、经常性波动很大，水质波动时，需要多种药剂同时协调控制，操作控制条件复杂。

4  利旧改造的高效絮凝处理工艺

4.1 利旧改造高效絮凝工艺流程  脱硫废水“一步法”预处理工艺的设备构成：圆盘式真空脱水机（选配项）+粉体药剂加药机（新增）+絮凝反应器（利旧）+澄清池（利旧）+污泥池（利旧），工艺过程如图2所示。

4.2 新增设备  粉体加药系统;新增干粉加药系统一套，用于超级絮凝剂投加。絮凝剂干粉加药系统，利用原消石灰来料投料及储存设备作为超级絮凝剂干粉来料投料和储存料斗，在三联箱的第二箱（沉降箱）的顶部新建超级絮凝剂干粉输送计量投加系统。

4.3 改造设备  三联箱的技改：采用一步法预处理工艺，主要改造部分为：①将原三联箱第三箱（絮凝箱）废置、停用，对一步法预处理工艺，没有使用价值。②将原三联箱第一箱（中和箱）用于出水，对一步法预处理工艺，实际没有使用价值，可更换变速箱（或变速齿轮），将转速调至约30rpm，起到不发生自然沉淀即可，既可节能，又可保持絮体不致太碎。③原三联箱第一箱至澄清池，距离最近，采用圆弧倾斜5-10°（一般要求10°）管道，自楼顶悬吊，直排至澄清池，解决“三联箱至澄清池排水不畅甚至堵塞”问题。

修复或更换三联箱的来水流量表计：

无论采用何种药剂，药剂的投加量均是按照三联箱的来水流量来计量投加的，因此“三联箱来水流量表计”必须保证一定的精度。应修复或更换“三联箱来水流量表计”，解决“三联箱来水流量表计误差太大”问题。

对电控系统进行相应改造：

主要需对监控系统进行调整和软件更新。

停用设备：石灰浆、有机硫、凝聚剂、凝聚剂、盐酸五种药剂制备、计量、加药系统。

直接利旧：除上述设备外，其余全部直接利旧。

4.4 效果检查  通过对某厂脱硫废水处理系统按照“一步加药法”高效絮凝工艺进行利旧技改实现，效果如下：

4.4.1 改造后，产水水质稳定  经现场取样、实验室测试，改造后的脱硫废水处理系统，只需使用一种高效絮凝剂，经絮凝反应、重力澄清，所形成的絮体密实、沉降速度快，有效地去除脱硫废水中的悬浮物、硫化物、氟化物、重金属离子，降低化学耗氧量，并能有效控制出水的pH值在规定的范围，有效控制出水水质达到脱硫废水的排放标准。现场操作简单，水质波动时，只需调整单一药剂投加量，易于现场操作控制，产水水质稳定达到DL/T997-2006标准要求。

4.4.2 改造后药品费用下降1.813元设备处理能力提高一倍以上  改造前，脱硫废水处理系统投加5种药剂，每m3废水药剂费用合计15.813元，改造后只投加一种粉体高效絮凝剂，药剂品种单一，每m3废水药剂费用14元，且便于存储，也无酸碱药剂安全隐患。

4.4.3 改造后设备处理能力提高一倍以上  高效絮凝剂反应快速，高效絮凝工艺水力停留时间短，改造后，系统处理能力可由原设计处理能力12m3/h提高到25m3/h以上。

4.4.4 改造后，吨水处理电耗下降37.3%  改造后，废水处理系统吨水处理电耗下降37.3%，系统能耗下降。主要体现在停用石灰浆、有机硫、絮凝剂、助凝剂、盐酸五种药剂制备、计量、加药系统，且处理能力提高较多。

4.4.5 设备维护费可下降50%  改造后，脱硫废水处理系统设备维护费将大幅度下降，主要体现在：①停用石灰浆、有机硫、絮凝剂、助凝剂、盐酸五种药剂制备、计量、加药系统。②工艺过程只需投加一种粉体药剂，无需加酸加碱，设备及管线腐蚀大为缓减。③系统将不再投加石灰浆、有机硫、絮凝剂、助凝剂、盐酸等药剂，相应加药系统及管道的堵塞问题不复存在。

5  结论

通过利旧改造，成功解决了脱硫废水处理的重要问题，如：处理能力不足、出水水质难以达标、化学药品使用安全隐患等问题，并探索出脱硫废水处理采用高效絮凝剂的主要工艺参数，为脱硫废水处理“一步法”系统的推广提供了有力证据，取得了显著的经济效益和环境效益，助推了“脱硫废水零排放”的技术进步和项目实施。为“保护环境，还我青山绿水”贡献了一份力量，在“节能减排”和“污染物的控制”工作中做出应有的贡献。

参考文献：

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