高效絮凝處理工藝在燃煤電廠脫硫廢水系統的應用

郭銘

摘要：本文針對大多數燃煤電廠脫硫廢水處理的“三聯箱”工藝，需五種藥劑實時協調控制，操作控制條件復雜，導致“三聯箱”工藝凈化處理后的產水達不到預期效果。提出并實踐一種新型絮凝劑，采用固態粉末投加裝置，通過利舊改造，只使用一種藥劑，代替原五種藥劑，有效去除脫硫廢水中的懸浮物、氟化物、硫化物、重金屬等離子， 提高用水效率，實現節水和廢水的回收再利用。

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.

關鍵詞：利舊改造;脫硫廢水;高效絮凝

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

中圖分類號：X773? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）31-0107-02

0? 引言

目前，百分之九十的燃煤電廠對脫硫廢水處理的工藝均采用“三聯箱”模式。由于脫硫廢水中所含的成分復雜多變，具有高含鹽、高懸浮物、重金屬含量高的特點，同時需五種藥劑實時協調控制，操作難、控制條件復雜，從而導致“三聯箱”工藝凈化處理后的產水達不到預期效果，并且存在設備運行維護任務重，藥品種類繁多，運行成本高等問題。本文介紹了一種新型絮凝劑，采用固態粉末投加裝置，可以有效去除脫硫廢水中的懸浮物、氟化物、硫化物、重金屬離子，降低化學耗氧量，能有效調節產水的pH值，在我國燃煤火力發電廠脫硫廢水零排放是必然趨勢中，將會進一步助推零排放的實施。

1? 脫硫廢水水質特點分析

我國燃煤火力發電廠大多數采用鍋爐煙氣濕法脫硫（石灰石/石膏法），此過程中產生的廢水主要來源于脫硫吸收塔的排放水。為了維持脫硫吸收塔裝置漿液循環系統的物質平衡，防止煙氣可溶部分（氯濃度）超過規定值和保證產生的石膏質量品質，必須從脫硫系統中排放掉一部分的廢液，廢液主要來源于石膏脫水機的廢水和清洗系統產生的廢水。其主要特點有以下幾點：①廢水pH偏低程酸性，pH一般保持在4-5.5之間;②廢水中懸浮物非常多（石膏顆粒等），質量百分數可達幾萬mg/L;③氟化物、COD和重金屬嚴重超標，含鹽量極高，含有大量的游離鈣離子、鎂離子、氯離子、硫酸根離子、亞硫酸根離子等。

2? 脫硫廢水處理技術難點

①廢水中所含污染成份受煤的品種、脫硫系統用水水質、廢液的排放周期等因素的影響，不同地區、不同電廠的差異很大，同一電廠因排放的時間段不同，差異性也很大;②由于脫硫廢水為間斷性排放，故造成補水量的波動較大;③脫硫廢水中所含鹽分非常高，極易造成水汽蒸發系統容易結垢;④脫硫廢水中含有大量的游離氯離子，且含量非常高，容易造成脫硫系統、廢水處理系統的嚴重腐蝕。

脫硫廢水深度處理系統的來水水源雖然已經由原有的廢水處理系統初步處理，懸浮物和含鹽量有所降低，但廢水中殘余的鈣、鎂硬度，特別是鎂離子硬度依然很高，此外，廢水中的游離氯離子、硫酸根離子、溶解性固含物也較多，這些高濃度離子的存在，極易造成脫硫廢水深度處理系統的結垢、腐蝕，影響工藝單元的穩定安全運行。

3? 脫硫廢水常規處理工藝

3.1 主要流程及工藝核心? 目前脫硫廢水處理在我國應用最廣泛的是化學加藥沉淀法，即中和、反應沉淀、絮凝、澄清，俗稱：“三聯箱”工藝。其主要工序流程如圖1。

常規鍋爐煙氣脫硫廢水處理的核心為中和、絮凝、沉淀。脫硫廢液流入緩沖水池，在緩沖水池經過羅茨風機曝氣，攪拌均勻后由提升泵提升至中和水箱進行中和反應，目的是調節脫硫廢液的pH值，采用堿性化學藥品進行中和反應，一般為NaOH或Ca（OH）2，將脫硫廢液的pH值調節至9.0-9.5之間，在該pH范圍內，脫硫廢液中的大部分游離金屬離子如：Zn2+、Cu2+、Ni2+、Fe3+等會生成氫氧化物形成沉淀而被去除。

中和水箱出水進入反應沉淀水箱，在反應沉淀水箱里加入可溶性硫化物（Na2S或有機硫，目前國內普遍采用15%三聚硫氰酸（TMT）溶液），使脫硫廢液中的Hg2+、Pb2+、As3+等重金屬離子形成金屬硫化物沉淀，進一步去除脫硫廢液中重金屬離子。

反應沉淀水箱出水進入絮凝水箱，在反應沉淀水箱里加入絮凝劑（FeCl3或PFS）和助凝劑（PAM），使脫硫廢液中細小顆粒進一步碰撞組合成大顆粒絮狀礬花。脫硫廢液在絮凝水箱經進一步反應處理后進入重力澄清池，在大顆粒絮狀礬花的自身重力作用下進行沉淀，重力澄清池底部沉降下的污泥要定期進行清理，沉淀的污泥通過污泥輸送泵輸送至污泥脫水系統進行處理，重力澄清池的上部清液溢流至清水池。

經處理后脫硫廢液在進入清水池之前，通過加入鹽酸對澄清池出水的pH值進行調節，控制pH值在6.0-9.0之間，同時加入次氯酸鈉對COD進行去除。通過上述處理后，出水水質（重金屬、懸浮物、COD、pH值等）指標均已滿足脫硫廢水處理的排放標準。

該技術最大特點是集中和水箱、反應沉淀水箱、絮凝水箱三個水箱為一體。通過在不同的區域分別加入石灰、有機硫、絮凝劑和助凝劑，從而完成pH值的調整、飽和硫酸鈣的結晶析出、混凝反應、絮凝反應等，使生成的大顆粒絮狀礬花物能在澄清器中自然沉淀、分離出來。

3.2 常規處理工藝優點? ①對氟離子去除效果較好，對硫酸根有一定去除效果。②工藝成熟，應用廣泛，有類似工程運行經驗可以借鑒。

3.3 常規化學沉淀預處理缺點? ①加酸加堿，設備及管線腐蝕嚴重。②工藝流程長，運營費用高。③藥劑使用量大，且藥劑種類多，儲量大。④系統產泥量大。⑤煙氣脫硫廢水水質成分復雜多變、經常性波動很大，水質波動時，需要多種藥劑同時協調控制，操作控制條件復雜。

4? 利舊改造的高效絮凝處理工藝

4.1 利舊改造高效絮凝工藝流程? 脫硫廢水“一步法”預處理工藝的設備構成：圓盤式真空脫水機（選配項）+粉體藥劑加藥機（新增）+絮凝反應器（利舊）+澄清池（利舊）+污泥池（利舊），工藝過程如圖2所示。

4.2 新增設備? 粉體加藥系統;新增干粉加藥系統一套，用于超級絮凝劑投加。絮凝劑干粉加藥系統，利用原消石灰來料投料及儲存設備作為超級絮凝劑干粉來料投料和儲存料斗，在三聯箱的第二箱（沉降箱）的頂部新建超級絮凝劑干粉輸送計量投加系統。

4.3 改造設備? 三聯箱的技改：采用一步法預處理工藝，主要改造部分為：①將原三聯箱第三箱（絮凝箱）廢置、停用，對一步法預處理工藝，沒有使用價值。②將原三聯箱第一箱（中和箱）用于出水，對一步法預處理工藝，實際沒有使用價值，可更換變速箱（或變速齒輪），將轉速調至約30rpm，起到不發生自然沉淀即可，既可節能，又可保持絮體不致太碎。③原三聯箱第一箱至澄清池，距離最近，采用圓弧傾斜5-10°（一般要求10°）管道，自樓頂懸吊，直排至澄清池，解決“三聯箱至澄清池排水不暢甚至堵塞”問題。

修復或更換三聯箱的來水流量表計：

無論采用何種藥劑，藥劑的投加量均是按照三聯箱的來水流量來計量投加的，因此“三聯箱來水流量表計”必須保證一定的精度。應修復或更換“三聯箱來水流量表計”，解決“三聯箱來水流量表計誤差太大”問題。

對電控系統進行相應改造：

主要需對監控系統進行調整和軟件更新。

停用設備：石灰漿、有機硫、凝聚劑、凝聚劑、鹽酸五種藥劑制備、計量、加藥系統。

直接利舊：除上述設備外，其余全部直接利舊。

4.4 效果檢查? 通過對某廠脫硫廢水處理系統按照“一步加藥法”高效絮凝工藝進行利舊技改實現，效果如下：

4.4.1 改造后，產水水質穩定? 經現場取樣、實驗室測試，改造后的脫硫廢水處理系統，只需使用一種高效絮凝劑，經絮凝反應、重力澄清，所形成的絮體密實、沉降速度快，有效地去除脫硫廢水中的懸浮物、硫化物、氟化物、重金屬離子，降低化學耗氧量，并能有效控制出水的pH值在規定的范圍，有效控制出水水質達到脫硫廢水的排放標準?，F場操作簡單，水質波動時，只需調整單一藥劑投加量，易于現場操作控制，產水水質穩定達到DL/T997-2006標準要求。

4.4.2 改造后藥品費用下降1.813元設備處理能力提高一倍以上? 改造前，脫硫廢水處理系統投加5種藥劑，每m3廢水藥劑費用合計15.813元，改造后只投加一種粉體高效絮凝劑，藥劑品種單一，每m3廢水藥劑費用14元，且便于存儲，也無酸堿藥劑安全隱患。

4.4.3 改造后設備處理能力提高一倍以上? 高效絮凝劑反應快速，高效絮凝工藝水力停留時間短，改造后，系統處理能力可由原設計處理能力12m3/h提高到25m3/h以上。

4.4.4 改造后，噸水處理電耗下降37.3%? 改造后，廢水處理系統噸水處理電耗下降37.3%，系統能耗下降。主要體現在停用石灰漿、有機硫、絮凝劑、助凝劑、鹽酸五種藥劑制備、計量、加藥系統，且處理能力提高較多。

4.4.5 設備維護費可下降50%? 改造后，脫硫廢水處理系統設備維護費將大幅度下降，主要體現在：①停用石灰漿、有機硫、絮凝劑、助凝劑、鹽酸五種藥劑制備、計量、加藥系統。②工藝過程只需投加一種粉體藥劑，無需加酸加堿，設備及管線腐蝕大為緩減。③系統將不再投加石灰漿、有機硫、絮凝劑、助凝劑、鹽酸等藥劑，相應加藥系統及管道的堵塞問題不復存在。

5? 結論

通過利舊改造，成功解決了脫硫廢水處理的重要問題，如：處理能力不足、出水水質難以達標、化學藥品使用安全隱患等問題，并探索出脫硫廢水處理采用高效絮凝劑的主要工藝參數，為脫硫廢水處理“一步法”系統的推廣提供了有力證據，取得了顯著的經濟效益和環境效益，助推了“脫硫廢水零排放”的技術進步和項目實施。為“保護環境，還我青山綠水”貢獻了一份力量，在“節能減排”和“污染物的控制”工作中做出應有的貢獻。

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