電廠脫硫廢水曝氣裝置設計優化

陳守超

摘 要：介紹了電廠常見脫硫廢水處理系統的工作流程和流程優化部分，總結了多個電廠脫硫廢水處理系統曝氣裝置的設計經驗，提出了脫硫廢水處理系統曝氣裝置設計優化的關鍵細節。該方案已經在多個電廠投入運行，且運行穩定、效果明顯，可為相關單位的火電廠脫硫廢水處理系統設計提供參考。

關鍵詞：脫硫廢水處理系統；曝氣裝置；污泥螺桿泵；脫硫濾液池

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.120

隨著我國火電裝機容量的不斷增加，火電廠SO2的排放量也隨之增加，由此造成的大氣污染日趨嚴重，采取脫硫措施已迫在眉睫。目前，我國的火電廠已基本配置了鍋爐煙氣濕法脫硫（石灰石/石膏法）裝置，然而，在脫硫過程中，為了維持脫硫裝置漿液循環系統物質的平衡，防止煙氣中可溶部分（氯）的濃度超過規定值和保證石膏質量，必須從系統中排放一定量的廢水，即脫硫廢水。雖然脫硫廢水處理系統在很多電廠并沒有長時間運行，但隨著環境問題日益加重，長期運行脫硫廢水系統勢在必行。因此，脫硫廢水處理的重要性是不容忽視的，而曝氣裝置是脫硫廢水處理系統的關鍵環節。很多電廠曝氣裝置的運行效果一般，這主要是因為設計存在問題，一般的設計人員只按設計規范設計，而沒有真正從現場的實際運行情況考慮系統設計的優化問題。

1 脫硫廢水處理系統的工藝流程

脫硫廢水處理系統的工藝流程如圖1所示。

圖1 脫硫廢水處理系統的工藝流程圖

1.1 脫硫廢水處理系統工藝流程介紹

由圖1可知，該系統由廢水處理、污泥脫水和化學加藥三部分組成。其中，廢水處理系統由廢水調節曝氣池、三聯箱（中和箱、沉降箱和絮凝箱）、澄清池和清水箱等組成；污泥脫水系統由污泥螺桿泵和箱式板框壓濾機等配套組成；化學加藥系統由石灰乳加藥系統、有機硫加藥系統、絮凝劑加藥系統和助凝劑加藥系統四部分組成。

1.2 脫硫廢水系統工藝流程優化

1.2.1 增加預沉池

正常情況下，脫硫廢水首先進入廢水調節曝氣池。根據電廠廢水含固率情況，如果脫硫廢水含固率高于1.5%（干基），則需要在曝氣池前增加一個廢水預沉池，使廢水進行初步預沉，沉降到底部的污泥通過螺桿泵打回脫硫濾液池，最終進入吸收塔；上部溢流出的廢水再次進入曝氣池，這樣可將廢水的含固率降低至1%（干基）以下，從而有效減輕廢水在三聯箱的處理負荷，同時，也可以保證有效的曝氣效果和出水水質。

1.2.2 增加石灰乳計量箱

當石灰乳制備箱出現以下情況時，建議增加一個石灰乳計量箱：①石灰乳制備箱容積過小，導致無法及時滿足配置和供應石灰乳的需要；②石灰乳制備箱溶解能力下降，容易出現堵塞時。此外，石灰乳計量箱可有效稀釋和溶解石灰乳，使石灰乳的濃度趨于穩定，不會導致中和箱的pH值產生較大波動。

增加預沉池和石灰乳計量箱會導致成本增加，但可有效降低脫硫廢水處理系統的運行負荷，同時，使系統運行更穩定、效果更明顯。

2 曝氣裝置

2.1 曝氣裝置的作用

脫硫廢水處理系統曝氣裝置有2個作用：①攪拌作用。防止廢水中的懸浮物、泥漿等固體物質沉降至底部堵塞曝氣孔。②曝氣通入的空氣與廢水充分接觸，能氧化水中的亞硫酸鹽和有機物，從而降低系統出水的COD指標。同時，使用曝氣裝置比使用氧化箱的成本低，且曝氣池可存儲廢水，處理廢水處時流量穩定。因此，曝氣裝置是該系統的關鍵環節。

2.2 曝氣裝置的管道布置和孔徑要求

曝氣池內的曝氣管道一般為UPVC管，安裝后用防腐的水泥壓塊壓住。曝氣管一般分成最外圍的輸氣管道和內部的曝氣管道兩種，輸氣管道不能開孔，曝氣管道開曝氣孔，可現場制作。內部管道根據池子的結構布置，應符合一定的安裝標準。如果只安轉1根進氣管，則會導致曝氣不均勻，同時，曝氣孔的孔徑也不能太大，一般采取?5或?6即可。

江蘇常熟電廠2×1 000 MW機組煙氣脫硫工程脫硫廢水處理系統曝氣裝置只有一根進氣管，且曝氣池不規則，池子面積為78.6 m2，池深5 m，曝氣孔孔徑為?10，采用羅茨風機供氣。這樣的設計方式導致進氣管前端部分的曝氣量過大，而后部沒有氣源，導致曝氣不均勻、效果較差，其原因有2點：①曝氣孔孔徑過大，氣源從前端部分全部流出；②池子不規則，且面積較大，應布置2根進氣管，同時，需要在每根進氣管上裝閥門，便于調節進氣量。

3 部分電廠曝氣裝置的運行情況

以上提到的常熟電廠曝氣裝置的設計不合理，導致曝氣效果不好，影響出水COD指標，會導致污泥沉積底部堵塞曝氣孔。

廣東韶關電廠2×300 MW+2×660 MW機組煙氣脫硫工程脫硫廢水處理系統曝氣裝置的曝氣孔孔徑為?6，池子形狀規則，面積為117.6 m2，池深5 m，只有1根進氣管，采用羅茨風機供氣，導致曝氣前端曝氣量大，后端很小，最終導致曝氣不均勻。改造后，將進氣管改為3根，從3個方向進氣，且每根

進氣管上都裝有閥門，整個曝氣裝置的運行效果良好。

河南新鄉電廠2×300 MW機組煙氣脫硫工程脫硫廢水處理系統曝氣裝置的曝氣孔孔徑為?6，池子形狀規則，面積為25.2 m2，池深3 m，只有1根進氣管，采用壓縮空氣供氣，運行效果良好。

安徽田集電廠2×660 MW機組煙氣脫硫工程脫硫廢水處理系統曝氣裝置的曝氣孔孔徑為?5，池子形狀不規則，面積37.4 m2，池深4.5 m，配有2根進氣管，采用羅茨風機供氣，運行效果良好。

通過以上電廠曝氣裝置的實際設計情況得知：常熟電廠和新鄉電廠都采用1根進氣管，新鄉電廠能正常運行，而常熟電廠無法正常能運行；田集電廠采用2根進氣管可正常運行；韶關電廠采用3根進氣管可正常運行。因此，在保證氣量的情況下，進氣管的數量會直接影響曝氣效果。

4 結束語

為了使電廠脫硫廢水處理系統可正常運行，出水COD指標正常穩定，曝氣池內的污泥不堵塞曝氣孔，需要曝氣池形狀規則、面積>30 m2，且至少需要2根進氣管。如果曝氣池形狀不規則、面積>25 m2，則至少需要2根進氣管；如果曝氣池形狀規則、面積>100 m2，則至少需要3根進氣管；如果池子不規則、面積較大，則需要根據具體形狀安排進氣管，且每根進氣管都應按裝閥門，以便調節各管道的進氣量。此外，曝氣孔的孔徑都應為?5或?6。

近年來，隨著國家對環保的日益重視，火電廠濕法脫硫系統整體的運維水平有了較大的提高，但脫硫廢水處理仍是電廠的薄弱環節。因此，保證脫硫廢水處理系統的正常運行至關重要。本文提到的問題是廢水系統設計中的通病，優化方案已在多個脫硫廢水處理工程中得到較好的應用，且效果良好，可為同類型火電廠脫硫廢水處理系統提供借鑒。

參考文獻

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[2]聶鵬飛.600 MW機組濕法脫硫廢水處理系統的優化與改造[J].熱力發電，2011（10）62-65.

〔編輯：張思楠〕