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(zhì)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(zhì)的平衡（一般要求漿液中Cl-含量低于20g/L），防止脫硫設(shè)備的腐蝕和保證石膏質(zhì)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(xué)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(lǐng)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(zhì)控制指標(biāo)》（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(zhì)特點(diǎn)，設(shè)置一套完整的化學(xué)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(yīng)用廣泛，但其設(shè)備較多、系統(tǒng)復(fù)雜、一次投資大，工作環(huán)境差，運(yùn)維要求高，三聯(lián)箱系統(tǒng)出水中SS和COD（化學(xué)需氧量）往往不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。
目前，一種以高分子復(fù)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(xiàng)目中得到初步應(yīng)用。本文將收集、整理的一體化廢水處理工藝實(shí)例數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)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(jì)性，判斷其推廣應(yīng)用價值。這樣可以為相關(guān)技術(shù)人員選擇火電廠廢水處理工藝路線，實(shí)現(xiàn)廢水達(dá)標(biāo)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(jī)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(shè)時未設(shè)計(jì)獨(dú)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(yīng)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(jī)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(fù)用到干灰伴濕系統(tǒng)。根據(jù)脫硫系統(tǒng)水量分析，兩臺機(jī)組的脫硫廢水設(shè)計(jì)值為15m3/h。該項(xiàng)目于2016年6月20日開工建設(shè)安裝，歷時半個月，7月5日建設(shè)完工并完成各項(xiàng)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(biāo)項(xiàng)目主要為SS、COD、硫化物。重金屬除汞離子超標(biāo)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(jìn)水水質(zhì)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(zhì)主要指標(biāo)，需滿足《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》（DL/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(zhì)化驗(yàn)表明，廢水中SS、COD、硫化物、總汞含量超標(biāo)，需重點(diǎn)處理。
2、工藝技術(shù)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(fù)合親水聚合物藥劑為核心的，并配套適應(yīng)于火電廠相關(guān)實(shí)際需要的一種脫硫廢水處理工藝及設(shè)備。它與重金屬的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機(jī)理是將物理反應(yīng)的吸附和化學(xué)反應(yīng)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(jìn)行協(xié)同反應(yīng)，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(diǎn)。
2.2 工藝方案設(shè)計(jì)
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(jìn)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(fù)合親水聚合物藥劑從反應(yīng)池上部的干粉投藥機(jī)投入并由攪拌機(jī)攪拌。藥劑的投入量可以根據(jù)脫硫廢水進(jìn)水量及水質(zhì)情況（如SS含量），通過給藥機(jī)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(jìn)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(yīng)效果的補(bǔ)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(dá)標(biāo)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(jìn)行脫水處理。
脫硫廢水一體化處理系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，一個模塊單元的廢水處理能力約為15m3/h，設(shè)計(jì)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(zhì)采樣數(shù)據(jù)分析
3.1 取樣指標(biāo)范圍
項(xiàng)目運(yùn)行后，根據(jù)試驗(yàn)方案及現(xiàn)場實(shí)際，分別對以下進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)，如SS、COD、硫化物、總汞等進(jìn)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(yīng)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(xiàng)目的分析按照GB8978中規(guī)定的方法進(jìn)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(yīng)按照DL/T938的要求保存。
3.3 水質(zhì)數(shù)據(jù)分析
項(xiàng)目運(yùn)行后，根據(jù)試驗(yàn)方案、現(xiàn)場實(shí)際情況，以及試驗(yàn)相關(guān)單位的具體要求，分別對以下一體化處理系統(tǒng)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)，包括SS、COD、硫化物、總汞含量進(jìn)行對比檢測分析。其檢測結(jié)果情況分類匯總?cè)绫?/span>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(jìn)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(yuǎn)低于DL/T997-2006標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的要求范圍，去除率達(dá)到99.9%。
由圖3數(shù)據(jù)分析可知，進(jìn)水COD含量在≤220mg/L情況下，處理后出水COD含量可降至70mg/L，遠(yuǎn)低于DL/T997-2006標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)水中的硫化物含量平均去除率為93.5%，達(dá)到預(yù)期效果，出水中的硫化物指標(biāo)符合DL/T997-2006標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的硫化物含量≤1.0mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)。
由圖5數(shù)據(jù)分析可知，進(jìn)水中的總汞含量平均去除率為63.7%，出水中的總汞指標(biāo)符合DL/T997-2006標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的汞含量≤0.05mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)。
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(yàn)期間泥渣成分檢測分析結(jié)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(zhì)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(jìn)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(dá)標(biāo)情況
該項(xiàng)目中脫硫廢水中SS、COD、硫化物、總汞超標(biāo)嚴(yán)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(zhì)控制指標(biāo)》（DL/T997-2006）對比如表6所示。
從表6可以看出，在一個月試驗(yàn)期間，雖然脫硫廢水水質(zhì)及水量有一定的波動（SS濃度的波動幅度最大，達(dá)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(yuǎn)優(yōu)于《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》（DL/T997-2006）中的排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水長期、穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)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(diǎn)
通過該脫硫廢水一體化項(xiàng)目的工程實(shí)施與試運(yùn)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(diǎn)。
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(jì)，試驗(yàn)項(xiàng)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(jié)構(gòu)緊湊，適應(yīng)能力強(qiáng)，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(shè)計(jì)，可以方便組合，滿足不同裝機(jī)容量火電機(jī)組對脫硫廢水處理能力的要求。
4.1.3 項(xiàng)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(shè)周期。
4.1.4 可方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制
由于廢水一體化處理工藝的集成化、模塊化設(shè)計(jì)，加藥系統(tǒng)簡單，從而較容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(yù)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(fù)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?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行配比試驗(yàn)，再根據(jù)最佳的處理效果確定藥劑配方，故藥劑的適應(yīng)能力有一定局限。當(dāng)電廠補(bǔ)充水及煤種變化較大時，需要適當(dāng)調(diào)整藥劑配方。
總之，通過項(xiàng)目實(shí)施與試運(yùn)結(jié)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(shè)工期短、設(shè)備可靠性好、處理效率高和便于實(shí)現(xiàn)自動控制的優(yōu)點(diǎn)。
5、結(jié)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(dá)到甚至優(yōu)于《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》（DL/T997-2006標(biāo)準(zhǔn)）的規(guī)定。由于本項(xiàng)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(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，故未對藥劑成分作進(jìn)一步調(diào)整。因此，人們可以運(yùn)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(yù)處理工藝，該系統(tǒng)可靠性、處理成本有明顯優(yōu)勢，應(yīng)用前景光明。（來源：湖南大唐節(jié)能科技有限公司）