火電廠脫硫廢水處理工藝的設計

韓文荃

【摘 ?要】火力發(fā)電廠煙氣濕法脫硫過程中會產(chǎn)生大量的廢水，這些廢水的雜質來自煙氣和脫硫用的石灰石，主要包括懸浮物過飽和的亞硫酸鹽、硫酸鹽以及重金屬，其中很多是國家環(huán)保標準中要求控制的第一類污染物。因此脫硫廢水如何處理以實現(xiàn)零排放，達到保護周圍的生態(tài)環(huán)境及人民的身體健康成為廢水處理的重要課題。

【關鍵詞】煙氣濕法;脫硫;廢水;排放

隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和大型燃煤電廠的興建，石灰石—石膏濕法脫硫是世界上應用最多，技術最成熟的脫硫工藝。這種濕法煙氣脫硫工藝所產(chǎn)生的脫硫廢水，PH值為4-6，同時含有大量的懸浮物和微量的重金屬。由于水質的特殊性，脫硫廢水處理難度較大;同時，由于各種重金屬離子對環(huán)境有很強的污染性，因此必須對脫硫廢水進行單獨處理。

1脫硫廢水處理技術原理

1.1廢水中和

脫硫廢水處理系統(tǒng)中的反應池是由3個隔槽組成的，每個隔槽充滿后自流進入下一個隔槽，在脫硫廢水進入第1隔槽的同時加入一定量的石灰漿液，通過不斷攪拌，其pH值可從55左右升至90以上。

1.2重金屬沉淀

Ca（OH）2的加入不但升高了廢水的pH值，而且使Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr3+等重金屬離子生成氫氧化物沉淀。一般情況下3價重金屬離子比2價離子更容易沉淀，當pH值達到90～95時，大多數(shù)重金屬離子均形成了難溶氫氧化物。同時石灰漿液中的Ca2+還能與廢水中的部分F-反應，生成難溶的CaF2;與As3+絡合生成Ca（AsO3）2等難溶物質。此時Pb2+、Hg2+仍以離子形態(tài)留在廢水中，所以在第2隔槽中加入有機硫化物（TMT15），使其與Pb2+、Hg2+反應形成難溶的硫化物沉積下來。

1.3絮凝反應

經(jīng)前兩步化學沉淀反應后，廢水中還含有許多細小而分散的顆粒和膠體物質，所以在第3隔槽中加入一定比例的絮凝劑FeClSO4，使它們凝聚成大顆粒而沉積下來，在廢水反應池的出口加入陽離子高分子聚合電解質作為助凝劑，來降低顆粒的表面張力，強化顆粒的長大過程，進一步促進氫氧化物和硫化物的沉淀，使細小的絮凝物慢慢變成更大、更容易沉積的絮狀物，同時脫硫廢水中的懸浮物也沉降下來。

1.4濃縮/澄清

絮凝后的廢水從反應池溢流進入裝有攪拌器的澄清/濃縮池中，絮凝物沉積在底部并通過污泥輸送泵輸送至污泥調節(jié)池中，污泥調節(jié)池的作用是作為板框壓濾機的前端調節(jié)池，可以調節(jié)污泥的性質等影響壓濾機運行的因素，從而起到保障壓濾機系統(tǒng)正常運行的作用。另外，污泥調節(jié)池的另一作用是為污泥系統(tǒng)提供緩沖空間，保障澄清池內污泥的及時輸出，從而改善澄清池的內部運行環(huán)境，達到對澄清池內部設備的保護。絮凝物在污泥調節(jié)池中再次通過污泥輸送泵輸送至箱式壓濾機濃縮成污泥，濾液水回流至三聯(lián)箱。大部分污泥經(jīng)污泥泵排到壓濾機，小部分污泥作為接觸污泥返回廢水反應池，提供沉淀所需的晶核。上部凈水通過澄清/濃縮池周邊的溢流口自流到出水箱，出水箱設置了監(jiān)測凈水pH值和懸浮物的在線監(jiān)測儀表，如果pH值和懸浮物達到排水設計標準則通過出水泵外排，否則將其送回廢水反應池繼續(xù)處理，直到合格為止。

2脫硫廢水的處理過程

2.1脫硫廢水預處理

廢水處理系統(tǒng)分為中和、沉降、絮凝、濃縮澄清幾個步驟，以減少廢水中的懸浮物，提高廢水PH值，為深度處理做準備。從脫硫工藝樓來的廢水進入脫硫廢水前池，通過輸送泵將脫硫廢水輸送至脫硫廢水預處理區(qū)域的脫硫廢水緩沖池。通過池內一級廢水輸送泵送至一級反應器。脫硫廢水緩沖池設曝氣攪拌裝置，防止懸浮物沉降。

中和：廢水處理的第一道工序就是中和，即在脫硫廢水進入中和箱的同時加入一定量的5%的石灰乳溶液，將PH提高至9.0以上，使大多數(shù)重金屬離子在堿性環(huán)境中生成難溶的氫氧化物沉淀。

2.2沉降：脫硫廢水加入石灰乳后，當pH值達到9.0～9.5時，大多數(shù)重金屬離子均形成了難溶氫氧化物;同時石灰漿液中的鈣離子還能與廢水中的部分氟離子反應，生成難溶物質。經(jīng)中和處理后的廢水中的重金屬仍然超標，所以在沉降箱中加入有機硫化物，使其與殘余的重金屬離子反應，形成難溶的硫化物沉積下來。

2.3絮凝：中和箱出水自流進入絮凝箱，脫硫廢水中的懸浮物含量較大，經(jīng)化學沉淀處理后的廢水中，含有許多微小的懸浮物和膠體物質，須加入混凝劑使之凝聚成大顆粒而沉降下來。常用的混凝劑有硫酸鋁、聚合氯化鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵等;常用的助凝劑有石灰、高分子絮凝劑等。采用絮凝方法使膠體顆粒和懸浮物顆粒發(fā)生凝聚和聚集，從液相中分離出來，是降低懸浮物的有效方法。所以在絮凝箱中加入絮凝劑，使廢水中的細小顆粒凝聚成大顆粒而沉積下來。在澄清池入口中心管處加入陰離子混凝劑PAM來進一步強化顆粒的長大過程，使細小的絮凝物慢慢變成粗大結實、更易沉積的絮凝體。

2.4濃縮澄清：廢水從一級反應器自流進入一級澄清器，廢水中的絮凝物通過重力作用沉積在澄清器底部，濃縮成泥渣，由刮泥裝置清除，并通過一級污泥輸送泵送至污泥緩沖罐。清水則上升至澄清器頂部通過環(huán)形三角溢流堰自流至中間水池貯存。二級反應器分為沉淀箱和絮凝箱兩個部分。在絮凝箱中投加有機硫進一步降低廢水中的重金屬離子濃度，使出水重金屬濃度完全滿足排放標準。同時投加凝聚劑使生成較大礬花從廢水中除去。絮凝箱出水投加助凝劑PAM，使礬花進一步長大，以利于沉淀分離。絮凝后的廢水從反應池溢流進入裝有攪拌器的澄清池中，絮凝物沉積在底部濃縮成污泥，上部則為處理出水。大部分污泥經(jīng)污泥泵排到板框式壓濾機，小部分污染作為接觸污泥返回中和反應箱，提供沉淀所需的晶核。上部出水溢流到水箱，出水箱設置了監(jiān)測出水pH值，達到排水設計標準則通過出水泵外排，否則將加酸調節(jié)pH值或將其送回中和箱繼續(xù)處理，直到合格為止。

3脫硫廢水深度處理

脫硫廢水預處理清水箱中的廢水經(jīng)預熱器加熱后，進入蒸發(fā)系統(tǒng)。蒸發(fā)系統(tǒng)主要分為四個部分：熱輸入部分，熱回收部分、結晶轉運部分、附屬系統(tǒng)部分。廢水經(jīng)泵送入熱交換器，使水溫升至沸點，并將此廢水送入除氣器，隨后送入鹽水濃縮器。在鹽水槽中與含有結晶種子的鹽水混合并反應。鹽水通過循環(huán)泵從鹽水池送至熱交換器管束頂部的配水箱。鹽水在系統(tǒng)中始終保持循環(huán)，當鹽水沿著管內壁向下跌落時，形成液膜使部分鹽水得以蒸發(fā)。蒸汽通過消霧器進入蒸汽壓縮機，經(jīng)壓縮后蒸汽溫度和壓力稍有提高，壓縮的蒸汽送入熱交換器的外側，把熱量傳遞給管內落的冷鹽水，使一部分水蒸發(fā)，蒸汽的熱量傳給冷水，自身凝結成純水（成品水）。成品水用泵打回換熱器，通過熱交換器將熱量傳遞給進入的廢水。

4總結

脫硫廢水處理系統(tǒng)通過中和、沉降、絮凝、澄清等程序，能夠有效去除各種重金屬離子，經(jīng)過脫硫廢水處理裝置處理后，脫硫廢水中主要水質指標均明顯降低，達到污水綜合排放標準。脫硫廢水處理的最終目的是最大程度的保護水環(huán)境，實現(xiàn)廢水的零排放。所謂零排放，是指不向外界排出對環(huán)境有任何不良影響的水，進入電廠的水最終以蒸汽的形式蒸發(fā)到大氣中，或以適當?shù)男问椒忾]、填埋處置。實現(xiàn)廢水零排放，電廠必然將實現(xiàn)最大程度的節(jié)水，同時由于不向外界水體排放廢水，可以最大程度地保護水環(huán)境。

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（作者單位：江蘇華電句容發(fā)電有限公司）