火電廠脫硫廢水一體化處理系統(tǒng)

在電廠煙氣脫硫裝置的漿液循環(huán)過程中，煙氣中的重金屬元素和Cl-等雜質會逐漸富集到脫硫廢水中。為了維持脫硫裝置漿液循環(huán)系統(tǒng)物質的平衡（一般要求漿液中Cl-含量低于20g/L），防止脫硫設備的腐蝕和保證石膏質量，必須從系統(tǒng)中排放一定量的廢水。脫硫廢水雖然水量不大，但由于廢水中SS（懸浮物）含量高，并富集了第一類污染物（鎘、汞、鉻、鉛、鎳等重金屬離子）、第二類污染物（氟化物、硫化物、銅、鋅等），并有較高的COD（化學需氧量）、Cl-濃度，必須經(jīng)過處理才能排放或回用。目前，火電領域脫硫廢水處理工藝主要是根據(jù)《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質控制指標》（DL/T997-2006）來選定的。采用的主要工藝方法為物化法（即“三聯(lián)箱”處理工藝），即針對脫硫廢水的水質特點，設置一套完整的化學處理系統(tǒng)，通過pH值調(diào)整以及氧化、中和、沉淀、絮凝等方法去除脫硫廢水中的污染物。隨著環(huán)保要求的提高，國內(nèi)脫硫系統(tǒng)幾乎均采用了該方法。雖應用廣泛，但其設備較多、系統(tǒng)復雜、一次投資大，工作環(huán)境差，運維要求高，三聯(lián)箱系統(tǒng)出水中SS和COD（化學需氧量）往往不能穩(wěn)定達標排放。

目前，一種以高分子復合親水聚合物藥劑為核心處理藥劑的一體化廢水處理工藝，在某些電廠的脫硫廢水處理回用項目中得到初步應用。本文將收集、整理的一體化廢水處理工藝實例數(shù)據(jù)進行對比，分析采用該工藝處理前后，脫硫廢水與外排清水中污染物含量變化、外排泥渣沉淀物成分以及藥劑用量，判斷新型脫硫廢水處理工藝的實際處理效果，并通過與傳統(tǒng)“三聯(lián)箱”處理工藝的對比，分析其經(jīng)濟性，判斷其推廣應用價值。這樣可以為相關技術人員選擇火電廠廢水處理工藝路線，實現(xiàn)廢水達標排放或零排放提供借鑒和參考。

1、概述

某火電廠一期#1、#2（2×310MW）機組煙氣脫硫采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝。電廠脫硫系統(tǒng)建設時未設計獨立的脫硫廢水處理系統(tǒng)，脫硫廢水直接排放到灰渣緩沖池。目前，脫硫廢水處理方式已不適應環(huán)保形勢的要求，因此，電廠決定新建一套一體化脫硫廢水處理系統(tǒng)。其廢水來自石膏真空皮帶機脫水系統(tǒng)的濾液水和石膏旋流器出水，經(jīng)處理后的排水復用到干灰伴濕系統(tǒng)。根據(jù)脫硫系統(tǒng)水量分析，兩臺機組的脫硫廢水設計值為15m3/h。該項目于2016年6月20日開工建設安裝，歷時半個月，7月5日建設完工并完成各項調(diào)試工作。

脫硫廢水呈弱酸性，懸浮物高，含鹽量高，脫硫廢水的排放超標項目主要為SS、COD、硫化物。重金屬除汞離子超標外，其他重金屬如鎘、鉻、鉛、鎳等含量較低。廢水一體化處理系統(tǒng)進水水質情況如表1所示。

脫硫廢水一體化處理系統(tǒng)處理出水水質主要指標，需滿足《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質控制指標》（DL/T997-2006）中脫硫廢水處理系統(tǒng)出口的污染物最高容許排放濃度的要求。水質化驗表明，廢水中SS、COD、硫化物、總汞含量超標，需重點處理。

2、工藝技術原理及方案

2.1 工藝原理

脫硫廢水一體化處理系統(tǒng)是以高分子復合親水聚合物藥劑為核心的，并配套適應于火電廠相關實際需要的一種脫硫廢水處理工藝及設備。它與重金屬的結構和反應機理是將物理反應的吸附和化學反應的配位融為一體，并且其聚合物鏈上的自由電子對可與活性修飾基進行協(xié)同反應，使重金屬沉淀變得非常穩(wěn)定。該工藝具有用量少，絮凝速度快，受共存鹽類、pH值及溫度影響小，生成污泥量少，容易處理等優(yōu)點。

2.2 工藝方案設計

廢水一體化處理系統(tǒng)及其配套的高分子聚合物藥劑，同步處理重金屬及SS，同時去除硫化物及部分COD等污染物，再采用常規(guī)曝氣和氧化還原工藝去除余下的COD、硫化物等污染物，整個處理過程只需加1種藥劑，且為直接加入，不需配制成水劑。其工藝流程如圖1所示。

廢水旋流器頂流重力自留至緩沖調(diào)節(jié)池，進行曝氣，再由調(diào)節(jié)池提升泵送入1級攪拌絮凝室。同時，高分子復合親水聚合物藥劑從反應池上部的干粉投藥機投入并由攪拌機攪拌。藥劑的投入量可以根據(jù)脫硫廢水進水量及水質情況（如SS含量），通過給藥機的變頻投藥裝置自動調(diào)節(jié)，廢水從1級攪拌絮凝室流進入2級攪拌絮凝室。2級攪拌絮凝室主要目的是對1級攪拌絮凝室反應效果的補充和促成較大礬花的形成。處理過的污水經(jīng)過1～4級重力沉降室，水中的礬花會沉降下來，達標排放的清水從4級重力沉降室上部溢出。產(chǎn)生的底部污泥周期性地排出，并進行脫水處理。

脫硫廢水一體化處理系統(tǒng)采用模塊化設計，一個模塊單元的廢水處理能力約為15m3/h，設計水力停留時間為25～35min，同步完成凝聚、澄清、污泥濃縮的作用。

3、處理后回用水水質采樣數(shù)據(jù)分析

3.1 取樣指標范圍

項目運行后，根據(jù)試驗方案及現(xiàn)場實際，分別對以下進出水水質指標，如SS、COD、硫化物、總汞等進行對比檢測分析。

3.2 水樣測定

取樣方法：水樣在脫硫廢水處理系統(tǒng)出口取樣；依據(jù)FederalLawGazette-BGBLIp.l108，樣品應在2h內(nèi)采集完畢并混勻?？蛇B續(xù)采樣或者間隔采樣。間隔采樣時，至少等量采集5個樣品，最小取樣間隔不得小于5min。

分析方法：所有項目的分析按照GB8978中規(guī)定的方法進行，即SS含量采用重量法、COD采用重鉻酸鉀法、重金屬離子采用分光光度法；采集的分析水樣應按照DL/T938的要求保存。

3.3 水質數(shù)據(jù)分析

項目運行后，根據(jù)試驗方案、現(xiàn)場實際情況，以及試驗相關單位的具體要求，分別對以下一體化處理系統(tǒng)進、出水水質指標，包括SS、COD、硫化物、總汞含量進行對比檢測分析。其檢測結果情況分類匯總如表2所示。

將上述處理前后污染物數(shù)據(jù)繪制成趨勢曲線，如圖2、圖3、圖4和圖5所示。

由圖2數(shù)據(jù)分析可知，進水懸浮物平均含量在3800～31800mg/L，經(jīng)處理后，出水懸浮物含量≤19.38mg/L，遠低于DL/T997-2006標準中規(guī)定的要求范圍，去除率達到99.9%。

由圖3數(shù)據(jù)分析可知，進水COD含量在≤220mg/L情況下，處理后出水COD含量可降至70mg/L，遠低于DL/T997-2006標準中規(guī)定的COD含量≤150mg/L要求范圍。

由圖4數(shù)據(jù)分析可知，進水中的硫化物含量平均去除率為93.5%，達到預期效果，出水中的硫化物指標符合DL/T997-2006標準中規(guī)定的硫化物含量≤1.0mg/L的排放標準。

由圖5數(shù)據(jù)分析可知，進水中的總汞含量平均去除率為63.7%，出水中的總汞指標符合DL/T997-2006標準中規(guī)定的汞含量≤0.05mg/L的排放標準。

3.4 絮凝沉淀物（泥渣）的成分分析

絮凝沉淀物經(jīng)抽濾（中速濾紙，抽濾壓力-0.054～-0.050MPa，抽濾時間1.5～2.0min，直至無水滴產(chǎn)生）形成泥渣，對試驗期間泥渣成分檢測分析結果如下。

過濾泥餅（渣）中，平均水分含量為38.63%，剔除水分后，泥渣中組成石膏的鈣基、硫酸根成分約占渣中總質量的88.86%。由于在處理過程中，無需采用石灰漿液（Ca（OH）2）和HCl對廢水pH值進行調(diào)制中和，相對于“三聯(lián)箱”處理工藝（須將pH值調(diào)節(jié)至9.0～9.5），處理后的清水中鈣離子（Ca2+）及氯離子（Cl-）明顯降低。據(jù)估算，鈣離子的濃度可減少2200mg/L（使用石灰水將pH值調(diào)節(jié)至9.5時，需加入5%石灰水80L/m3），每天廢水總量減少20ｔ。

3.5 出水中污染物濃度達標情況

該項目中脫硫廢水中SS、COD、硫化物、總汞超標嚴重，經(jīng)一體化處理系統(tǒng)處理后，其在出水中最高濃度與《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質控制指標》（DL/T997-2006）對比如表6所示。

從表6可以看出，在一個月試驗期間，雖然脫硫廢水水質及水量有一定的波動（SS濃度的波動幅度最大，達到3800～31800mg/L），經(jīng)一體化處理系統(tǒng)處理后，脫硫廢水中的SS、COD、硫化物、總汞的濃度在出水中顯著下降，并遠優(yōu)于《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質控制指標》（DL/T997-2006）中的排放標準，實現(xiàn)脫硫廢水長期、穩(wěn)定的達標排放，并為廢水零排放的深度處理創(chuàng)造了條件。

4、與傳統(tǒng)“三聯(lián)箱”處理工藝的對比分析

4.1 優(yōu)點

通過該脫硫廢水一體化項目的工程實施與試運分析，相對于傳統(tǒng)“三聯(lián)箱”處理工藝，脫硫廢水一體化處理工藝具有如下優(yōu)點。

4.1.1 工藝流程短，現(xiàn)場操作簡單

脫硫廢水一體化處理工藝只需要加一種干粉藥劑（經(jīng)統(tǒng)計，試驗項目中藥劑噸水單位消耗量為0.452kg/t），大幅簡化了加藥系統(tǒng)和處理工藝流程，操作簡單，易于掌握。

4.1.2 結構緊湊，適應能力強，處理效率高

脫硫廢水一體化處理工藝采用了一體化的模塊式設計，可以方便組合，滿足不同裝機容量火電機組對脫硫廢水處理能力的要求。

4.1.3 項目占地面積小，基建投資較小

相對于相同處理能力下的“三聯(lián)箱”系統(tǒng)，脫硫廢水一體化處理工藝極大地降低占地面積，節(jié)省投資成本，縮減建設周期。

4.1.4 可方便地實現(xiàn)遠程自動控制

由于廢水一體化處理工藝的集成化、模塊化設計，加藥系統(tǒng)簡單，從而較容易實現(xiàn)遠程自動啟停、監(jiān)控、調(diào)節(jié)與故障判斷分析，便于火電廠脫硫DCS系統(tǒng)集中控制。

4.1.5 相較于“三聯(lián)箱”工藝，減少了渣漿量

作為廢水零排放的預處理工藝，脫硫廢水一體化處理工藝可減輕除鹽系統(tǒng)的負載，節(jié)約處理成本。

4.2 不足

脫硫廢水一體化處理工藝存在以下問題：所需藥劑必須事先根據(jù)收集廢水污染物成分數(shù)據(jù)進行配比試驗，再根據(jù)最佳的處理效果確定藥劑配方，故藥劑的適應能力有一定局限。當電廠補充水及煤種變化較大時，需要適當調(diào)整藥劑配方。

總之，通過項目實施與試運結果分析可知，相較于傳統(tǒng)“三聯(lián)箱”處理工藝，脫硫廢水一體化處理系統(tǒng)具有工藝流程簡單、建設工期短、設備可靠性好、處理效率高和便于實現(xiàn)自動控制的優(yōu)點。

5、結論

電廠脫硫廢水采用廢水一體化處理系統(tǒng)處理后，各污染物排放均達到甚至優(yōu)于《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質控制指標》（DL/T997-2006標準）的規(guī)定。由于本項目脫硫廢水中原有重金屬離子含量偏低，經(jīng)處理后汞離子去除效果明顯，其他重金屬離子含量變化不明顯，但已符合相關排放標準，故未對藥劑成分作進一步調(diào)整。因此，人們可以運用脫硫廢水一體化處理工藝替代“三聯(lián)箱”，并將其作為廢水零排放的預處理工藝，該系統(tǒng)可靠性、處理成本有明顯優(yōu)勢，應用前景光明。（來源：湖南大唐節(jié)能科技有限公司）