电厂脱硫除尘废水处理技术的研究及应用

Posted 2023-01-12 重金属

篇首语：人生如同故事。重要的并不在有多长，而是在有多好。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了电厂脱硫除尘废水处理技术的研究及应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

介绍了电厂石灰石湿法脱硫废水的产生过程、排放情况及主要污染物，论述了国内外脱硫废水处理的技术和发展趋势，并结合工程实例，给出了脱硫废水处理技术在电厂锅炉废水处理中的应用。
烟气脱硫是控制二氧化硫污染的主要技术手段。在各种烟气脱硫工艺中，石灰石湿法脱硫技术具有适应范围广(煤种、含硫量等)、脱硫效率高(≥90%)、可以回收资源(副产品石膏)、工艺稳定成熟可靠等优点而在国内大型燃煤火力发电厂得到广泛应用。而在烟气脱硫处理过程中产生的脱硫废水，如未经处理直接排放，将会给周围水环境带来不同程度的影响。为此结合电厂的自身情况，制定出切实合理的处理技术，避免脱硫处理过程中废水所带来的二次污染，实现企业的可持续发展将是十分必要的。
1 国内外脱硫除尘废水处理技术综述
锅炉烟气湿法脱硫(石灰石/石膏法)过程产生的废水来源于石膏脱水和清洗系统。废水中主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属，其中很多是国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物，脱硫FGD废水的污染特征如下：
1)脱硫废水呈弱酸性，pH值尽管随FGD流程不同有差异，但相对稳定，国内电厂废水一般为4～6.5；悬浮物固体成分含量高，一般废水浓度为1%～4%，主要是石灰石、石膏颗粒及其他重金属氧化物，易于粘结，沉淀性能良好；
2)重金属含量高，废水中主要含有Ca2+，Mg2+，Fe2+，Al3+，其他重金属离子含量较低，同时含有汞、铅、镍、锌等重金属以及砷、氟等非金属污染物，由于脱硫废水呈弱酸性，故此时许多重金属离子仍有良好的溶解性；
3)好氧类污染物含量低。
1.1 国外现行典型脱硫除尘废水处理技术
国外现行的典型废水处理方法均是基于脱硫除尘废水的排放特征衍生而来的，针对不同种类的污染物，其各自的去除机理如下：1)酸碱度调节(前调节、后中和)。先在未处理废水或处理后即将排放的废水中加入石灰乳或其他碱性化学试剂(如：NaOH，Ca(OH)2等)，将pH值调至6～9，为后续处理絮凝、沉淀或达标排放工序环节创造良好的技术条件，同时在该环节可以有效去除氟化物(产品CaF2沉淀)和部分重金属。2)絮凝沉淀(汞、铜等重金属及硫化物的去除)。沉淀分离是一种常用的金属分离法，除活泼金属外，许多金属氢氧化物的溶解度较小。故脱硫废水一般采用加入可溶性氢氧化物，如氢氧化钠(NaOH)，产生氢氧化物沉淀来分离重金属离子。由于在不同的pH值下，金属氢氧化物的溶解度相差较大，故反应时应根据废水的不同重金属含量分别控制其pH值以达到理想的去除率。对于汞、铜等重金属，一般采用加入硫化剂形成Hg2S，CuS等沉淀物予以去除，其中采用的硫化剂主要包括有机硫化剂、硫化钠(Na2S)、硫化氢或硫化亚铁等等，国内电厂在脱硫废水处理具体工程实践中多是采用有机硫化剂(如：TMT15)。
1.2 国内现行典型脱硫除尘废水处理技术综述
1)先行加入碱液，调整废水pH值，在调整酸碱度的同时，为后续处理工艺环节创造适宜的反应条件；2)加入有机硫化物、絮凝剂和适量的助凝剂，通过机械搅拌创造合适的反应梯度使废水中的大部分重金属形成沉淀物并沉降下来；3)通过投加的絮凝剂和适宜的反应条件，使得废水中的大部分悬浮物沉淀下来，通过澄清池(斜板沉淀池)予以去除；4)污泥被送至灰场堆放、排入厂区冲灰沟直接排放或设置独立的污泥浓缩脱水处理系统。废水的pH值和悬浮物经过澄清处理达标后直接外排。
2 工程实例———广州瑞明电厂脱硫除尘废水处理工程
2.1 脱硫除尘废水工程综述
瑞明电厂位于广东省广州市黄埔区珠江河畔。电厂已建有2台125MW的自然循环锅炉机组，每台机组的主蒸汽量按420t/h设计，主蒸汽压力为13.7MPa(过压)，主蒸汽温度为540℃。目前，锅炉所采用的燃料为山西煤，一级旋流器所排放的脱硫除尘废水约有13.7m3/h，该废水中含有大量悬浮固体，其浓度为2.5%。经废水处理装置处理后的废水拟排至滤液罐，重新回用，该回用水量设计为10.6m3/h，含固量为0.2%；剩余部分处理水含固量为10%，流量为3.1m3/h，该部分浓缩废水拟排至2号炉冲灰沟集中进行处理，最终打到灰场。
2.2 废水处理工艺流程描述
针对脱硫废水pH值低、悬浮物含量高的污染特点，结合国内外同类工程的实际运行经验，设计中将采用中和+絮凝+沉淀的串联处理工艺，工艺流程如图1所示。

脱硫除尘废水经收集自行汇入中和池，加入Ca(OH)2乳液并在pH自控装置的控制下，自动进行药剂投加，将脱硫废水的pH值调整为8～9，同时重金属将生成氢氧化物沉淀物，池内配套安装混合搅拌器以促进中和反应。
中和池出水顺次流入综合反应器，该反应器集絮凝、反应、沉淀为一体，属二级凝聚系统。污水在此得到进一步净化，保证出水水质。
处理后的出水汇集到滤液罐内以备回用于生产。废水处理过程中在中和槽及综合反应器内产生的污泥定期由污泥泵排入
2号炉冲灰沟内。
2.3 各主要处理构筑物技术参数
1)中和池。
为满足后续处理工艺对废水pH值的要求，在中和槽中加入Ca(OH)2乳液，调整pH值至8～9，使后续反应中重金属迅速以氢氧化物的形式沉积出来。废水的pH值经过pH自控装置自动采集，控制Ca(OH)2乳液投加泵的开启，始终使废水稳定在设定的pH值内，保持系统的长期稳定运行。
中和池废水设计停留时间为0.5h，设计容积为9.0m3。设计处理能力：16.0m3/h。
数量及尺寸：1套，L×B×H=(3000×1500×2000)mm(有效高度为1600mm)。
结构形式：碳钢结构，内衬FRP防腐，外喷涂环氧聚氨酯。附属构件：pH自控装置(一套)。
2)综合反应器。
综合反应器主要用于对悬浮物及重金属离子含量高的生产废水进行综合处理。依次完成混合、反应、絮凝、沉淀等一系列的综合反应，悬浮物、惰性物质及重金属离子去除，保证出水水质符合设计回用标准。处理水流入配套设置的滤液罐储存以备回用于生产，对于处理后不能达标的废水，应经配套设置的污水管收集排到冲灰沟。
综合反应器废水设计总停留时间为3.0h，设计容积为50m3。设计处理能力：16.0m3/h。
数量及尺寸：1套：絮凝槽：L×B×H=(2000×3000×2000)mm(有效高度为1600mm)。
沉淀部分：L×B×H=(3000×3000×5000)mm(有效高度为4600mm)。
结构形式：碳钢结构，内衬FRP防腐，外喷涂环氧聚氨酯涂料。附属构件：絮凝剂与投加装置(各两套，均为一用一备)、搅拌装置(一套)。
3)加碱、加药系统。
为降低设备运行期间加碱、加药系统的劳动强度，保证良好的工作环境，所有加碱、加药系统均尽可能采用自动化程度较高的设备、仪表和计量泵。主要包括碱液调配投加系统、絮凝剂投加调配投加系统两部分。a.Ca(OH)2乳液调配与投加设备。采用人工调配，计量泵自动投加方式。整个系统包括溶液罐及计量投加设备，两套，一备一用。b.絮凝剂(PAC)调配与投加设备。采用人工调配，计量泵自动投加方式。整个系统包括溶液罐及计量投加设备，两套，一备一用。
4)配套设备、设施。
电磁流量计：两套(进水和出水至滤液罐处各设一套)。药剂投加计量泵：4套。
5)控制系统。
本工程设置自动控制系统，全厂自控采用集散型控制系统，对各废水处理工艺设备和加药系统进行控制、监视和管理。可以分别实施控制室自动控制、控制室手动控制和现场手动控制。数量：1套。
2.4 现场调试及运行效果介绍
连续四年的水质监测结果表明，在进水水质大大高于设计进水水质指标的情况下，整个处理系统达到设计目标，出水水质稳定可靠，良好的运行效果获得建设单位的一致好评。
3 结语
石灰石湿法FGD作为现行电厂锅炉性能价格比最好的脱硫工艺，可以有效消减SO2的排放量，而脱硫废水的处理、达标排放可以避免产生二次污染。实际工程实践中脱硫废水的处理主要是以物理、化学方法分离重金属和其他可沉淀的物质，实现废水的达标排放和综合回用，具有重要的工程现实和推广示范意义。