煙氣濕法脫硫廢水處理工藝的優(yōu)化與應(yīng)用

許懷鵬，杜偉華

（馬鋼股份公司能源環(huán)保部，安徽馬鞍山24300）

前言

煙氣濕法脫硫（石灰石/石膏法）工藝中，石灰石漿液與煙氣中SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣的同時，煙氣中大量可溶性雜質(zhì)如氯離子、氟離子、重金屬離子等也會溶于石灰石漿液中，當(dāng)這些雜質(zhì)在漿液中累積超過一定濃度時，會導(dǎo)致漿液中毒，嚴(yán)重影響脫硫效率。為了防止石灰石漿液中毒，必須從系統(tǒng)中排放一定量的漿液，從而產(chǎn)生脫硫廢水。廢水中含有的雜質(zhì)主要包括懸浮物、硫酸鹽、亞硫酸鹽、氯離子、氟離子、重金屬離子等，其濃度大多遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，所以，脫硫廢水必須經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)后才能進(jìn)行排放。

1 脫硫廢水水質(zhì)特點及排放標(biāo)準(zhǔn)

1.1 脫硫廢水水質(zhì)特點

濕法脫硫廢水中的雜質(zhì)主要來自煙氣、脫硫劑(石灰石)和工藝水。其中，污染成分主要來自煙氣，而煙氣中的雜質(zhì)又來源于燃料的燃燒。煤炭是我國耗能企業(yè)的主要能量來源，煤在燃燒過程中，其所含的有機(jī)物質(zhì)和部分無機(jī)物會氧化、分解成多種氣體物質(zhì)，隨煙氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，溶解于吸收漿液中。脫硫廢水一般具有以下幾個特點：一是廢水的pH值一般在5.0～6.5，有較強(qiáng)的腐蝕性；二是含有大量的可溶鹽，如硫酸鹽、亞硫酸鹽、氯鹽等，還含有大量過飽和的硫酸鈣顆粒和煙氣帶來的不溶物質(zhì)，導(dǎo)致廢水中鹽類物質(zhì)含量高，懸浮物含量高；三是存在很多有害物質(zhì)，如COD，氟化物，砷、汞、鎘、鉛等重金屬元素。

1.2 脫硫廢水排放標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)濕法脫硫廢水的常規(guī)處理工藝是“三聯(lián)箱+澄清”工藝，其出水可以滿足《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》(DL/T 997-2020)的要求。經(jīng)此工藝處理后，廢水中的重金屬離子濃度基本都能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),實際運行中，控制好鋁鹽混凝劑的絮凝反應(yīng)條件，氟離子濃度也能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但出水的SS 和COD 很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。見表1。

表1 脫硫廢水的水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)

傳統(tǒng)工藝處理脫硫廢水，出水COD 高的主要原因是廢水中COD 濃度高，采用沉淀絮凝方法一般只能去除總COD 的40%～60%；SS 濃度高主要是因為澄清和污泥濃縮在同一設(shè)備內(nèi)，造成沉降時間不足所導(dǎo)致的。

馬鋼熱電南區(qū)1#～3#鍋爐系SG 220/9.8-M295型燃煤自然循環(huán)高壓汽包爐，共用一套煙氣石灰石-石膏濕法脫硫裝置，采用“三爐一塔”工藝布置方式。北區(qū)12#鍋爐系DGJ480/13.7-Ⅱ1型燃煤自然循環(huán)超高壓汽包爐，設(shè)一套煙氣石灰石-石膏濕法脫硫裝置。其運行產(chǎn)生的脫硫廢水水質(zhì)見表2。如采用傳統(tǒng)工藝方法處理，出水水質(zhì)很難達(dá)到直接排放要求，需進(jìn)行進(jìn)一步處理。

表2 2019年（一季度）脫硫廢水的水質(zhì) 單位:mg/L

2 工藝處理流程的優(yōu)化

2.1 工藝流程介紹

根據(jù)脫硫廢水的組成特點，可采用混凝沉淀+多介質(zhì)/活性炭過濾+超濾工藝。工藝流程示意圖如圖1所示。

圖1 工藝流程示意圖

該工藝脫硫廢水首先進(jìn)入“三聯(lián)箱”，在“三聯(lián)箱”中對廢水進(jìn)行中和、混凝、沉淀處理，沉淀池上清液排入出水pH 回調(diào)池二次中和，再經(jīng)活性碳過濾及超濾裝置后，除去氨氮及COD，達(dá)標(biāo)排放。沉淀池底部沉淀物經(jīng)污泥泵送至電廠污泥摻燒系統(tǒng)處理。主要包括預(yù)處理、減量濃縮、固化、深度處理四個工序。

（1）預(yù)處理

脫硫廢水首先進(jìn)入廢水收集箱緩沖，再通過提升泵恒流送入中和箱，同時向箱內(nèi)投加5%左右的石灰漿液，將廢水pH 值由5.0～6.5 調(diào)節(jié)至9.0 以上。大多數(shù)金屬離子在此堿性條件下基本都生成難溶的氫氧化物沉淀。石灰漿液中的Ca2+也會與廢水中的部分F-反應(yīng)，生成難溶的CaF2沉淀；與As3+絡(luò)合生成Ca（AsO3）2等難溶物質(zhì)。在攪拌的條件下，上述細(xì)小的沉淀顆粒在水中基本呈懸浮狀態(tài)。

（2）濃縮減量

廢水在中和箱內(nèi)調(diào)整好pH 值后，越過擋板自流進(jìn)入反應(yīng)箱，同時向箱內(nèi)加入有機(jī)硫化物，使其與廢水中的Pb2+、Hg2+等重金屬離子反應(yīng)形成難溶的硫化物沉淀。同樣在攪拌的條件下，上述細(xì)小的沉淀顆粒在水中基本呈懸浮狀態(tài)。

當(dāng)廢水充滿反應(yīng)箱后，越過擋板自流進(jìn)入絮凝箱，同時向箱中投加絮凝劑（聚合硫酸鋁鐵、PAM），絮凝劑水解生成細(xì)小礬花，吸附水中懸浮微粒聚集形成較大的絮凝體，確保在澄清器中能完成固液分離。堿性條件下，聚合硫酸鋁鐵水解生成的氫氧化鋁與廢水中剩余的F-反應(yīng)生成氟鋁絡(luò)合物，被水中礬花吸附轉(zhuǎn)化為沉淀，水中F-濃度進(jìn)一步降低。

（3）固化

含有絮凝體的廢水通過自流進(jìn)入機(jī)械攪拌澄清器，在澄清器內(nèi)進(jìn)一步完成接觸絮凝和澄清過程，上清液經(jīng)集水槽收集進(jìn)入pH 回調(diào)箱，因回調(diào)箱中廢水的PH 值、氨氮及COD 含量還不能滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，還需進(jìn)一步處理。沉降的污泥經(jīng)污泥泵外送至電廠污泥摻燒系統(tǒng)處理。

（4）深度處理

為保證廢水水質(zhì)符合環(huán)保排放要求，深度處理工藝采用多介質(zhì)/活性炭過濾+超濾方式。向pH 回調(diào)箱中加酸（HCl）調(diào)整出水pH 值達(dá)到6～9，再通過過濾水泵加壓，依次進(jìn)入多介質(zhì)過濾器和活性炭過濾器，主要是去除水中可見的懸浮物、膠體及細(xì)小顆粒，同時保證后續(xù)超濾裝置進(jìn)水滿足要求。過濾器出水送入超濾裝置，在超濾超濾裝置中，進(jìn)一步除去水中的微粒、膠體、有機(jī)物和病菌等，保證出水氨氮及COD含量達(dá)標(biāo)。

2.2 運行效果

2020 年南、北區(qū)脫硫系統(tǒng)中各新增一套5 m3/h脫硫廢水處理設(shè)施，采用混凝沉淀+多介質(zhì)/活性炭過濾+超濾工藝。要求建成后該區(qū)域的脫硫廢水經(jīng)凈化處理后能夠達(dá)標(biāo)排放或回用，滿足國家環(huán)保法規(guī)要求。

2020 年底，兩套脫硫廢水處理系統(tǒng)相繼投入運行，出水水質(zhì)穩(wěn)定，水質(zhì)達(dá)到了直接排放的要求。

表3 脫硫廢水處理系統(tǒng)進(jìn)、出水水質(zhì)

3 結(jié)語

通過對脫硫廢水處理工藝的設(shè)計優(yōu)化，改善了出水水質(zhì)，達(dá)到了直接排放要求，且工藝簡單，便于實現(xiàn)自動控制。不足的是系統(tǒng)出水仍具有含鹽量大、氯離子濃度高的特點，回用的途徑較窄。因系統(tǒng)投資小，廢水處理性價比較高，仍然適用于沒有污水集中處理設(shè)施或污水“零排放”要求的電廠。