燃煤電廠軟化污泥處理回用的工程實例

邱 琛 倪慧剛 姚志宏 黃菲菲

（國電宿州第二熱電有限公司，安徽 宿州234000）

隨著國民經濟的發展，節能與環保日益成為影響影響企業生存與發展的重要因素。電廠原水預處理軟化污泥作為一項重要固體廢棄物，如何對其進行合理利用具有重要意義。

目前常用的污泥處置技術主要有：濃縮脫水、厭氧消化、好氧發酵及土地利用、污泥填埋等形式[1][2][3][4]；文獻[5-7]對污泥處置原則及我國污泥處置現狀進行了重點介紹；文獻[8]闡述了污泥的特性及危害。但以上研究多針對城鎮污水處理廠開展，針對電廠原水軟化污泥的研究鮮有涉及。目前，為對原水預處理過程中產生的大量污泥進行處理，電廠通常設置污泥廢水收集及脫水系統，通過加入聚丙烯酰胺，將污泥進行脫水形成干泥餅，進而運輸至廠外處理，但此時必將面臨污泥處理系統運行環境差、污泥脫水機運維難度大、藥劑消耗量高、污泥外運受限、處置費用高等問題，為高效處理上述污泥，提出將污泥輸送至脫硫的新型處理方式，不僅能夠降低污泥處置費用，同時可有效降低脫硫資源的利用，實現“零”排放，一定程度上可為電廠污泥處置提供有效借鑒。

1 工程概況

1.1 原水水質

××公司采用新汴河宿縣閘上的地表水作為電廠水源，如

表1 所示為2018 年06 月05 日，委托國電南京電力試驗研究有限公司對其進行的水質分析檢測報告。

1.2 原水預處理工藝

由表1 可知，××公司原水中碳酸鹽硬度（暫時硬度）達3.69 mmol/L，為滿足電廠補給水水質要求，通常需對水進行預處理。如圖1 所示為原水預處理工藝流程圖。汴河原水提升到廠區后，首先經管道離心泵升壓，升壓后加入石灰、次氯酸鈉進入機械加速攪拌澄清池，使原水中的非碳酸鹽硬度發生沉淀反應，此時由于絮凝劑的加入使原水中含有的懸浮物、膠體及飽和度沉淀物發生絮凝反應，形成較大的礬花，逐漸沉淀到機械加速攪拌澄清池底部，通過定期排泥排入污泥濃縮池，上清液自流入推流溝，加入硫酸調節PH 值后，進入變孔隙濾池進行過濾處理，供各用戶使用。

圖1 原水預處理工藝流程圖

2 可行性分析

為了對原水預處理過程中產生的污泥進行高效回收利用，通過對污泥成分進行分析，結合當前××公司脫硫工藝，提出了將污泥輸送至脫硫的新型處理方式。

2.1 污泥成分分析

2.1.1 污泥的產生

為了去除原水中的暫時硬度和部分鎂離子、氨氮等離子，在機械加速攪拌澄清池中加入石灰，其反應過程如下：

去除暫時硬度：

在上述過程中產生的沉淀物形成污泥，通過定期排泥排入污泥濃縮池。由上可知，原水預處理污泥中含有CaCO3成分。

2.1.2 污泥的化學分析

為了進一步分析污泥中CaCO3含量，××公司以JY/T016-1996 波長色散型X 射線熒光光譜分析通則為試驗依據，利用EDX-7000 型X 射線熒光光譜儀，對原水預處理污泥進行化學分析。表2 為××公司2019 年05 月27 日對原水預處理污泥進行的化學成分分析報告。由表可知，該污泥中含有大量CaCO3，如表2 所示，以CaO 計算時，其相對含量高達76.569%。

表2 原水預處理污泥化學分析報告

2.2 脫硫機理

煙氣進入脫硫裝置的濕式吸收塔，與自上而下噴淋形成的堿性石灰石漿液霧滴逆流接觸，漿液吸收SO2后反應生成CaSO3，通過氧化、結晶生成CaSO4·2H2O，經脫水后產生石膏，實現脫硫。反應過程如下：

如上所示，由于污泥中含有大量石灰石CaCO3，與堿性石灰石成分一致，因此××公司提出將污泥輸送至脫硫系統進行脫硫的新型處理方式，一方面可以減少原脫硫裝置中堿性石灰石使用量，同時降低污泥處理回收費用。

2.3 原水預處理污泥至脫硫工藝

圖2 為××公司原水預處理污泥輸送至脫硫工藝流程圖，目前該公司共有#5 機、#6 機兩臺機組在運行，共用一個備用石灰石漿液箱。如圖2 所示，原水預處理產生的污泥首先通過離心脫水機進料泵流進脫硫系統備用石灰石漿液箱或者機組磨機再循環箱。其中進入備用石灰石漿液箱的污泥通過機組石灰石漿液泵流進機組脫硫裝置吸收塔中實現脫硫；進入機組磨機再循環箱后，通過機組再循環泵打入機組石灰石旋流站，在石灰石旋流站中對漿液進行粗細分離，使粒徑合格的漿液溢流去往石灰石漿液箱，作為吸收劑送至吸收塔進行脫硫，在旋流器底流的較粗顆粒則繼續返回機組磨機研磨，研磨后再次進入機組再循環箱，進行循環。

圖2 原水預處理污泥至脫硫工藝流程圖

3 試驗分析

圖3 為××公司自2019 年06 月至2020 年01 月，采用原脫硫工藝進行脫硫的月度平均石膏純度及脫硫效率試驗數據。由圖可知，對于原脫硫工藝，石膏純度整體穩定在92%，其中2019 年10 月平均石膏純度最高為92.66%，2019 年12 月平均石膏純度最低為90.87%。而脫硫效率基本維持在99.2%、99.3%，波動較小。

圖4 為××公司自2020 年02 月01 日至2020 年03 月12日，采用新工藝進行脫硫后污泥投放量、污泥中CaCO3含量、石膏純度及脫硫效率試驗數據。如圖所示，投放污泥數量整體呈增加趨勢，進入2020 年03 月后，污泥使用量升高至51m3/日；其中污泥中CaCO3含量在81%-84%之間波動。此 時，石膏純度波動區間為88%-90.5%，較投放污泥前下降約2%-3%，但依然保持在允許范圍之內；；而脫硫效率基本不變，還在99.2%、99.3%。同時，由圖可知，石膏純度與污泥投放量相關性較小，隨污泥投放量增加，石膏純度無明顯變化趨勢；但其與污泥中CaCO3含量近似呈正相關，污泥中CaCO3含量較高時，石膏純度相對較高。

圖3 投放污泥前，脫硫效果分析

4 經濟效益

該工程實施后，××公司一直維持單機運行，其原水預處理量為500t/天，產生污泥量為30t/天，由于污泥直接輸送至脫硫裝置，每天減少聚丙烯酰胺使用量為100kg，其中聚丙烯酰胺價格為10 元/kg，故減少污泥脫水費用100kg/天×10 元/kg=1000元/天；干污泥運輸處理費用為300 元/t，因此每天節約污泥運輸處理費用為30t/天×300 元/t=9000 元/天；石灰石價格為185 元/t，由于使用軟化污泥，2 月份合計減少石灰石使用量87t，平均每天減少石灰石使用量約為3t/天，節約脫硫費用為185 元/t×3t/天=555 元/天。綜上所述，該工程實施后在單機運行時，每天可節約費用為1000 元+9000 元+555 元=10555元，折合每小時節約費用439.8 元。對于××公司，近年兩臺機組合計利用小時數平均為9500h，所以每年將節約費用為417.80 萬元。

圖4 投放污泥后，脫硫效果分析

5 結論

5.1 對于暫時硬度較高的原水，其預處理軟化污泥中含有大量CaCO3，可將污泥輸送至脫硫裝置濕式吸收塔中用于脫硫。

5.2 利用原水預處理軟化污泥進行脫硫時，脫硫效率基本無影響，但脫硫石膏純度有小幅降低，但在允許范圍之內；同時，污泥使用量對脫硫效率和石膏純度影響較小；但石膏純度與污泥中CaCO3含量近似呈正相關。

5.3 將污泥輸送至脫硫裝置進行脫硫，能夠有效減少原水預處理軟化污泥處理費用及脫硫石灰石消耗量，可產生一定的經濟效益。