火力发电厂石灰石-石膏湿法脱硫系统的废水处理

火力发电厂石灰石 -石膏湿法脱硫系统的废水处理

杨向东

大唐环境产业集团股份有限公司信阳项目部 河南省信阳市 464100

摘 要：石灰石–石膏湿法是目前我国很多电厂采用的脱硫方法，具有容量大，效果好等优势特点。但这种处理方式最大的不足就是会产生大量废水。因此，探究有效的石灰石–石膏湿法脱硫废水处理方法是有重要现实意义的。

关键词：火力发电厂；石灰石-石膏；湿法脱硫系统；废水处理

1 火力发电厂烟气脱硫石灰石-湿法工艺废水处理概述

火力发电厂烟气脱硫石灰石-湿法工艺已在众多的脱硫技术中占绝大部分，石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术以其技术成熟、使用煤种广、脱硫效率高成为应用最为广泛的脱硫技术。由于石灰石-石膏湿法脱硫工艺对浆液的品质要求，以及锅炉烟气从吸收塔塔入口的130℃经浆液的洗涤降至50℃左右，造成脱硫浆液中的水以蒸汽形式被带走，浆液中的各类盐分以及金属离子不断被浓缩富集，达到一定浓度后对脱硫浆液的石灰石活性、脱硫化学反应的进程形成不利因素，最终脱硫浆液反应条件恶化、脱硫效率急剧降低，二氧化硫排了排放浓度超过国家或地方的排放标准；Cl^-离子浓度20000mg／L以上，对脱硫浆液系统的金属泵、管道、阀门的金属构件造成严重腐蚀，直至泄漏。根据理论计算或工程实践，一般情况下，300MW机组的石灰石-石膏湿法脱硫的需处理后排放的废水量在5t/h左右为宜，具体以工程实际的设计计算为准，可以满足脱硫正常运行的需要[1]。

脱硫废水中主要指标：COD（化学需氧量）为120～300mg／L，SS（悬浮物）为12000～16000mg／L。脱硫废水必须经处理后达到《火电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水水质控制标准》。

2 火力发电厂石灰石-石膏湿法脱硫系统的废水处理

2.1 中和

其一，酸碱中和，使废水pH值升至9.0左右，这样做的目的是：将废水pH值控制在标准要求的范围内；在这种pH值条件下，对沉淀反应有利。

其二，使重金属沉淀，碱性环境下，铜和锌都会生成沉淀物。

因不同重金属在不同碱性程度下被沉淀，所以这是生成氢氧化物的关键步骤。一般情况下，使三价金属离子生成沉淀需要达到的pH值比二价金属离子低。使沉淀生成的pH值还和电解质及其影响有关。重金属沉淀形式为微溶物，即氢氧化物，其反应过程为：

Me²⁺+2OH^-→Me（OH）₂

Me³⁺+3OH-→Me（OH）₃

电厂将这一步骤所用酸性药剂确定为熟石灰粉，原因是其来源较广、成本低、效果良好。另外，在碱性中和中使用熟石灰还可以起到其他作用：生成的氢氧化钙能使杂质凝聚；生成的氢氧化钙可以和氟发生反应生成沉淀物，即氟化钙，起到去氟作用；生成的氢氧化钙可以和砷发生反应生成沉淀物，起到去砷作用。

2.2 沉淀

沉淀主要在沉淀箱完成，主要作用包括：去除铜、锌、汞等在内的重金属；去除钙和镁等在内的碱土金属；去除氟、砷等在内的有毒非金属。对于金属粒子，其反应生成氢氧化物沉淀的关键条件是溶液pH值。如果溶液从酸性变成弱酸性，则沉淀物溶解度将明显降低，但对绝大多数重金属沉淀物而言，都属于两性化合物，伴随碱性不断增强，化合物开始络合，导致溶解度有所增大。根据废水的排水标准，并考虑防止沉淀物因络合而发生溶解，需将pH值控制在8.0~9.0。

确定溶液pH值后，硫和金属的化合物将有着比沉淀物更低的溶解度。基于此，向沉淀箱添加有机硫可以更深层次的去除重金属。溶液pH值维持在8.0~9.0时，硫和金属化合物溶解度将变得很小，此时可认为去除了所有重金属。有机硫是现在很多电厂都开始着手使用的沉淀药剂，将其浓度为15%左右的原药液配制成浓度为2%的药剂添加到沉淀箱当中，期间要使用计量泵进行。

2.3 絮凝

经过沉淀处理的废水，还含有很多胶体物与悬浮物，此时应添加混凝剂进行处理。目前主要使用以下几种混凝剂：①硫酸铝；②聚合氯化硫酸铁；③三氯化铁；④硫酸亚铁。助凝剂以高分子凝聚剂与石灰为主。上述研究提到的电厂将聚合氯化硫酸铁作为絮凝剂，将阴离子型聚丙烯酰胺作为助凝剂。使用前，将浓度为40%的原药剂配制成浓度为0.75%的适用药剂，然后将其添加到絮凝箱当中；将固体的阴离子型聚丙烯酰胺配制成浓度为0.1%的适用溶液，然后将其添加到絮凝箱中[2]。

2.4 浓缩和澄清

从絮凝箱中流出的水经过下降管到达浓缩澄清器。下降时，颗粒将从分散状态改变成絮状沉淀，使硫化物及氢氧化物都得到进一步的沉淀。废水从下降管中流出开始向上返折时，絮凝颗粒将由于重力无法返折，被留在澄清器的底部，仅少数污泥被泵抽送到中和箱中作为后续反应的晶种，其他均被泵送到板框压滤机进行脱水。完成以上过程的清水从围堰中流出，进入到出水箱中，在清水积蓄到一定程度以后，泵送出系统。

2.5 污泥脱水

留存于澄清器底部的污泥达到一定量后，开启输送泵将其泵送到压滤机中进行脱水。从压滤机中产生的滤液通过输送管进入溢流坑，坑中液位高度与设定高度相同时，由潜污泵将其泵送至中和箱，与新废水同时进行处理；产生的滤饼则采用汽车运出。

2.6 废水处理药物投加

药物投加是以上处理过程的重点，应引起高度重视。上述提到的电厂设有处理能力不低于18m³/h的脱硫废水处理站，目前正处连续运行状态。通过多次实验与调试，确定既经济又能满足处理强度要求的运行控制参数。

在这种运行模式下，系统出水水质满足一级标准，而且投加的所有药剂均得到最大限度的使用，无浪费现象。氢氧化钙投加量根据中和箱废水pH值来确定，在pH值小于8.5时进行投加，达到8.5以上时停止投加。将其使用浓度确定为5%能对pH值进行十分灵活的调节。将阴离子型聚丙烯酰胺的使用浓度配制成0.1%的目的是其粉末在溶解以后会有很大黏性，并且溶液本身具有很强聚合力。在高黏度条件下对溶液进行输送，要配置专门的泵，还要增加流量，在选泵时应注意。搅拌的作用是加强反应，因来水有较高SS值，且具有良好沉降性，能促进悬浮物的沉降[3]。除此之外，中和箱与沉淀箱的有效容积均在20m3以上，且废水总停留时间一般不少于1min，这样也可以促进沉降。基于此，需将转速控制在高水平，避免通道因为悬浮物的大量沉降而堵塞。阴离子型聚丙烯酰胺添加需在下降管处进行，不可直接添加到絮凝箱中。如果直接添加到絮凝箱中，则悬浮物将变成絮凝体，在絮凝箱的底部大量沉淀。有机硫、聚合氯化硫酸铁和阴离子型聚丙烯酰胺的实际添加量均以废水水量为依据确定和控制，可采用计量装置自动添加。

3 脱硫废水处理工艺的改进

3.1 鉴于脱硫废水系统因污泥量大造成的诸多运行问题，建议脱硫废水系统的来源选取脱硫系统中水质含固量最低的部分，经对脱硫系统的分析，将脱硫废水的来源变更为脱硫真空脱水机系统中气液分离器的底流部分，直接泵送至三联箱，解决污泥量大的问题。

3.2 根据实际情况及分析数据，最大限度的减少有机硫（TMT15）、复合铁（FeCISO4）的投加量，一方面降低运行成本，一方面简化污泥的成分以便后续处理。

3.3 调查不同区域、容量的电厂，根据脱硫废水的污泥分析报告，绝大部分的污泥均为一般固体废物（主要成分为CaSO4.2HO2），建议将澄清池的污泥回流至石膏脱硫系统，解决脱硫废水污泥厢式板框或离心式脱水机的不能高效运行的问题。

3.4 中和箱、沉降箱、絮凝箱建议设置反应总时间为1.0-1.5小时，为防止底部积泥，搅拌机转速设置为40-60r／min，根据实际的运行情况进行适当调整。

3.5 三联箱、澄清池、清水池按照由高到低的错位布置，达到由上到下水系统自流的方式，简化系统，降低能耗。

结束语

总而言之，在生产实践中遇到的问题也不尽相同，要根据遇到的问题进行有针对性的改造，达到系统运行稳定、出水水质达标的目标.

参考文献

[1]付岚.火力发电厂湿法脱硫废水零排放处理技术进展[J].中国资源综合利用，2018，36(04):44-45+48.

[2]耿梓文.火力发电厂烟气脱氯实现脱硫废水零排放中试试验研究[D].浙江大学，2018.

[3]李响.石灰石石膏湿法脱硫废水浓缩蒸发及氯迁移研究[D].浙江大学，2018.

作者简介：杨向东（1966—），男，汉，安徽省池州市，本科，高级工程师，研究方向：烟气脱硫