電廠脫硫廢水處理工藝

———電廠脫硫廢水處理工藝脫硫廢水中含有高鹽、高懸浮物，具有強腐蝕性等特點，包含過飽和的硫酸鹽、亞硫酸鹽和重金屬等雜質，大多是GB8978—1996標準里明確要求掌握的有害污染物。脫硫廢水處理系統(tǒng)在實際運行過程中常常消失各種問題，導致國內大部分電廠脫硫廢水系統(tǒng)處于停運狀態(tài)或出水不能達標。某電廠脫硫廢水也存在同樣問題，本文對脫硫廢水處理系統(tǒng)在運行及設計等消失的問題進行具體分析，提出相應的改進方案，使電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)達到相應要求，同時使改造后的脫硫廢水處理工藝滿意作為零排放預處理工藝的技術要求。

1、現(xiàn)有脫硫廢水處理系統(tǒng)工藝

某電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)為國內常見的FGD脫硫廢水處理系統(tǒng)，詳細工藝流程如圖1所示。

脫硫廢水旋流器出水或者石膏脫水機濾液水作為脫硫廢水原水在廢水緩沖池內混合勻稱后經過廢水泵送到三聯(lián)箱。在三聯(lián)箱的中和箱里加入NaOH或石灰乳，快速攪拌讓酸性廢水呈堿性(pH值掌握在9.0～9.5)，此過程中大部分重金屬形成微溶的氫氧化物從廢水中沉淀出來。中和箱里的水流至反應箱，在反應箱加入分散劑和有機硫。反應箱里的水流至絮凝箱，絮凝箱內加入助凝劑，通過慢速攪拌進行絮凝反應。絮凝箱里的水流至澄清器。廢水絮體在澄清器內漸漸變大，隨后沉淀分別，上清液通過加酸調整pH值到6～9后流到清水池。澄清器里的污泥進入壓濾機，壓濾出泥餅外運，濾液返回廢水緩沖池中。

2、脫硫廢水處理系統(tǒng)組成及問題分析

電廠原有1套脫硫廢水處理裝置，其工藝系統(tǒng)為三聯(lián)箱處理工藝，初始設計脫硫廢水處理系統(tǒng)設計處理力量為3m3/h，廢水處理系統(tǒng)設計處理含固量為1%；現(xiàn)在脫硫超低排放改造后，實際廢水量為15m3/h，實際廢水系統(tǒng)含固量為5%～8%，造成廢水系統(tǒng)污泥輸送泵泵桿彎曲、污泥輸送泵出入口管路堵塞、中和箱攪拌器損壞、澄清濃縮池攪拌器電機燒損、污泥輸送泵堵塞、澄清濃縮池攪拌器無法運行；由于該套脫硫廢水系統(tǒng)設備未能正常投運，目前設備均腐蝕損壞嚴峻，現(xiàn)脫硫廢水未經處理直接排至酸堿廢水池。脫硫廢水含有氟離子、重金屬等眾多有害污染物，依據目前環(huán)保要求，脫硫廢水出口達標排放，目前的廢水系統(tǒng)排放無法滿意環(huán)保要求。

2.1設備組成

目前電廠脫硫廢水處理工藝為脫硫后廢水經中和反應、絮凝和沉淀處理，除掉廢水里的懸浮雜質和重金屬。主要設備由各類箱體(中和箱、絮凝箱、反應箱、出水箱、澄清濃縮池)、廢水輸送泵、攪拌器、加藥泵、污泥泵、脫泥機等構成。

2.2問題分析

脫硫廢水系統(tǒng)在電廠設備中屬于不同機組脫硫系統(tǒng)的公用設備，隨著機組負荷變化及汲取塔入口二氧化硫量的變化，脫硫廢水系統(tǒng)處理水量也會隨之變化。通過近年來的運行和調研，發(fā)覺采納這套工藝的脫硫廢水設備存在各種問題，包括設計方向、運行管理、設備故障等。通過對脫硫廢水處理系統(tǒng)設備存在的運行管理、設計、設備故障3方面進行分析。

a.設計缺陷

設計處理水量偏小，廢水含固量較大，導致固體懸浮物在設備里沉積，使設備處理水量進一步削減。廢水緩沖池設計偏小。脫硫廢水作為電廠的末端廢水，過理過程會混入其他廢水，影響整個系統(tǒng)的連續(xù)運行，降低脫硫廢水的處理效果。

b.運行管理

從工藝原理上，某電廠現(xiàn)有脫硫廢水系統(tǒng)設備可去除脫硫廢水中的污染物，但從系統(tǒng)管理上，該工藝的系統(tǒng)管理難度相當大，處理效果極不穩(wěn)定，加藥濃度假如與水污染物濃度相匹配，則處理效果較好。否則處理效果會較差。

c.設備故障

儀表掌握問題：由于pH測量電極、石灰石加藥管線清洗不準時，掌握系統(tǒng)的參數設置不精確，這會造成pH值和設定值的偏差較大。

3、脫硫廢水處理工藝深度革新探討及詳細措施

3.1工藝革新探討

電子絮凝技術是近些年來一種新興的脫硫廢水處理技術，它不同于傳統(tǒng)加藥絮凝工藝，在最核心的絮凝環(huán)節(jié)，電子絮凝技術不需要添加任何絮凝劑和助凝劑即可使脫硫廢水中大部分污染物形成大體積絮體，為后續(xù)的澄清沉淀供應有利條件，同時產生的污泥量大大削減。電子絮凝技術原理是一種物理反應過程而非化學反應過程，是多種簡單作用耦合產生的效果。整個過程中微觀上形成羥基絡合物，通過破乳化、漂白、電子泛流等作用最終形成鹵素絡合物。

3.2設計原則

使用條件和要求：污水處理系統(tǒng)為斷續(xù)工作制，設計壽命不低于20年。污水處理裝置為室內運行。整套設備具有耐腐蝕、防塵等性能。

設計水量：依據對脫硫廢水的現(xiàn)場調查，通過改造設計方案，選取處理量為15m3/h進行設計，設計進水水質見表1。

脫硫廢水預處理系統(tǒng)的設計出水水質要求滿意《污染物綜合排放標準》中的一級指標和DL/T997—2022《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水處理廢水水質掌握指標》，其主要水質指標見表2。

3.3技術路線確定及實施措施

目前，我國對于脫硫廢水處理的最終要求為零排放，由于工程造價及經濟效益不明顯，脫硫廢水零排放工程需要分步實施完成，某電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)改造后采納的電子絮凝工藝則可以滿意后期零排放預處理工藝的要求。而現(xiàn)有加藥絮凝三聯(lián)箱工藝無法實現(xiàn)這一過程。

采納電子絮凝工藝改造后，某電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)工藝流程為

氫氧化鈉→碳酸鈉軟化→電絮凝→沉淀→過濾。

該處理工藝是通過電絮凝系統(tǒng)提高后續(xù)處理系統(tǒng)廢水的沉降性能，再經兩級化學加藥，去除重金屬、氟離子，同時使鈣鎂離子以及部分硅沉降，然后用沉淀器做固液分別，沉淀池的上清液自流至過濾器做除濁處理。工藝流程如圖2所示。

脫硫系統(tǒng)原水經廢水輸送泵輸送至脫硫廢水預處理工藝系統(tǒng)。廢水先進入中和箱，中和箱加入NaOH調整水的pH值至中性，中和箱出水進入一級軟化箱，通過加入Na2CO3，去除Ca2+、Mg2+及其他金屬、重金屬等，軟化后的廢水進入初沉箱，沉淀去除軟化產物及其他懸浮物，初沉箱污泥進入污泥處理系統(tǒng)，污泥經脫水機脫水后外運。上清液自流進入二級軟化箱，再次進行軟化，避開因一級軟化不完全水中仍存在少量鈣鎂離子，對后續(xù)零排放系統(tǒng)造成影響。二級軟化后的出水經提升泵提升至電子絮凝器，在電場作用下，使廢水中的顆粒物脫穩(wěn)絮凝，形成大的絮體，提高其沉降性能，通過澄清器達到泥水分別的目的，污泥通過污泥輸送泵輸送至脫水機，上清液自流入中間水箱，通過中間水泵提升至過濾器，進一步去除細小懸浮物，使出水中的懸浮物達到要求，最終出水進入清水池，在清水池內投加入酸及氧化劑，調整pH值，且去除有機物(COD)后，達標后的出水輸送外排。系統(tǒng)內產生的污泥通過污泥泵打入污泥處理系統(tǒng)，外運、填埋或回收;上清液則回到廢水收集池，循環(huán)處置。

3.4成本分析

改造后的脫硫廢水系統(tǒng)運行成本由人工費、電費、藥劑費3部分組成，全部費用的計算均根據設計值計算，其中藥劑費用分為常規(guī)藥劑費用和特別規(guī)藥劑費用，見表3和表4。就目前設計的最終要求為滿意排污要求即可，不需要進行二級軟化處理，假如后期需要接續(xù)零排放工藝則需要進行二級軟化處理，故運行費用也會有較大差別。

經過初步設計，改造后脫硫廢水運行成本：該套系統(tǒng)目前按配置2位操作運行人員，月工資按3500元/月計算，則人工費為

人工費=7000×12÷8000÷15=0.7元/m3

系統(tǒng)運行功率為51.5kW，噸水電費為

51.5×0.5÷15=1.72元/m3

經以上計算，改造后系統(tǒng)常規(guī)運行費用為人工費+電費+藥劑費=0.7+1.72+0.055=2.475元/m3。如系統(tǒng)作為零排放預處理工藝的運行費用為人工費+電費+常規(guī)藥劑費+軟化藥劑費=0.7+1.72+0.055+16.15=18.63元/m3。

脫硫廢水中含鹽量、硬度、鈣離子、氯離子等指標均較高，不經深度處理無法回用，對電廠來說，由于脫硫廢水水量大，灰渣系統(tǒng)無法直接全部消耗，而廢水含鹽量相對較高，無法回用至其他用水處，而零排放的核心技術路線為固化處理，使脫硫廢水最終由液態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)，所以固化是脫硫廢水零排放最關鍵部分。假如將這部分廢水直接進行固化處理，不僅投資成本巨大，運行費用也極高。因此，需將脫硫廢水采納成本較低的其他技術進一步預處理。經電廠多方調研，目前脫硫系統(tǒng)廢水零排放預處理工藝較多，為滿意脫硫廢水零排放各類膜的進水要求，有必要對現(xiàn)有的脫硫廢水處理系統(tǒng)的出水進行軟化處理。而本文中的電子絮凝工藝則完全可以作為零排放的預處理工藝。

4、結論

某電廠目前脫硫廢水處于癱瘓狀態(tài)，改造后工藝革新為電子絮凝工藝，此工藝優(yōu)勢明顯，可以節(jié)約大部分藥劑，同時削減污泥產生量。國家對脫硫廢水零排放要求已經提高，零排放的實現(xiàn)取決于一次性投資、運行費用等因素，而如何將一次性投資和運行費用降低是當前脫硫廢水零排放討論的重點，電子絮凝工藝作為脫硫廢水零排放預處理工藝，完全可以做到預處理階段為零排放階段減輕負荷，降低后期濃縮減量運行費用，實現(xiàn)無縫連接。

脫硫廢水中含有高鹽、高懸浮物，具有強腐蝕性等特點，包含過飽和的硫酸鹽、亞硫酸鹽和重金屬等雜質，大多是GB8978—1996標準里明確要求掌握的有害污染物。脫硫廢水處理系統(tǒng)在實際運行過程中常常消失各種問題，導致國內大部分電廠脫硫廢水系統(tǒng)處于停運狀態(tài)或出水不能達標。某電廠脫硫廢水也存在同樣問題，本文對脫硫廢水處理系統(tǒng)在運行及設計等消失的問題進行具體分析，提出相應的改進方案，使電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)達到相應要求，同時使改造后的脫硫廢水處理工藝滿意作為零排放預處理工藝的技術要求。

1、現(xiàn)有脫硫廢水處理系統(tǒng)工藝

某電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)為國內常見的FGD脫硫廢水處理系統(tǒng)，詳細工藝流程如圖1所示。

脫硫廢水旋流器出水或者石膏脫水機濾液水作為脫硫廢水原水在廢水緩沖池內混合勻稱后經過廢水泵送到三聯(lián)箱。在三聯(lián)箱的中和箱里加入NaOH或石灰乳，快速攪拌讓酸性廢水呈堿性(pH值掌握在9.0～9.5)，此過程中大部分重金屬形成微溶的氫氧化物從廢水中沉淀出來。中和箱里的水流至反應箱，在反應箱加入分散劑和有機硫。反應箱里的水流至絮凝箱，絮凝箱內加入助凝劑，通過慢速攪拌進行絮凝反應。絮凝箱里的水流至澄清器。廢水絮體在澄清器內漸漸變大，隨后沉淀分別，上清液通過加酸調整pH值到6～9后流到清水池。澄清器里的污泥進入壓濾機，壓濾出泥餅外運，濾液返回廢水緩沖池中。

2、脫硫廢水處理系統(tǒng)組成及問題分析

電廠原有1套脫硫廢水處理裝置，其工藝系統(tǒng)為三聯(lián)箱處理工藝，初始設計脫硫廢水處理系統(tǒng)設計處理力量為3m3/h，廢水處理系統(tǒng)設計處理含固量為1%；現(xiàn)在脫硫超低排放改造后，實際廢水量為15m3/h，實際廢水系統(tǒng)含固量為5%～8%，造成廢水系統(tǒng)污泥輸送泵泵桿彎曲、污泥輸送泵出入口管路堵塞、中和箱攪拌器損壞、澄清濃縮池攪拌器電機燒損、污泥輸送泵堵塞、澄清濃縮池攪拌器無法運行；由于該套脫硫廢水系統(tǒng)設備未能正常投運，目前設備均腐蝕損壞嚴峻，現(xiàn)脫硫廢水未經處理直接排至酸堿廢水池。脫硫廢水含有氟離子、重金屬等眾多有害污染物，依據目前環(huán)保要求，脫硫廢水出口達標排放，目前的廢水系統(tǒng)排放無法滿意環(huán)保要求。

2.1設備組成

目前電廠脫硫廢水處理工藝為脫硫后廢水經中和反應、絮凝和沉淀處理，除掉廢水里的懸浮雜質和重金屬。主要設備由各類箱體(中和箱、絮凝箱、反應箱、出水箱、澄清濃縮池)、廢水輸送泵、攪拌器、加藥泵、污泥泵、脫泥機等構成。

2.2問題分析

脫硫廢水系統(tǒng)在電廠設備中屬于不同機組脫硫系統(tǒng)的公用設備，隨著機組負荷變化及汲取塔入口二氧化硫量的變化，脫硫廢水系統(tǒng)處理水量也會隨之變化。通過近年來的運行和調研，發(fā)覺采納這套工藝的脫硫廢水設備存在各種問題，包括設計方向、運行管理、設備故障等。通過對脫硫廢水處理系統(tǒng)設備存在的運行管理、設計、設備故障3方面進行分析。

a.設計缺陷

設計處理水量偏小，廢水含固量較大，導致固體懸浮物在設備里沉積，使設備處理水量進一步削減。廢水緩沖池設計偏小。脫硫廢水作為電廠的末端廢水，過理過程會混入其他廢水，影響整個系統(tǒng)的連續(xù)運行，降低脫硫廢水的處理效果。

b.運行管理

從工藝原理上，某電廠現(xiàn)有脫硫廢水系統(tǒng)設備可去除脫硫廢水中的污染物，但從系統(tǒng)管理上，該工藝的系統(tǒng)管理難度相當大，處理效果極不穩(wěn)定，加藥濃度假如與水污染物濃度相匹配，則處理效果較好。否則處理效果會較差。

c.設備故障

儀表掌握問題：由于pH測量電極、石灰石加藥管線清洗不準時，掌握系統(tǒng)的參數設置不精確，這會造成pH值和設定值的偏差較大。

3、脫硫廢水處理工藝深度革新探討及詳細措施

3.1工藝革新探討

電子絮凝技術是近些年來一種新興的脫硫廢水處理技術，它不同于傳統(tǒng)加藥絮凝工藝，在最核心的絮凝環(huán)節(jié)，電子絮凝技術不需要添加任何絮凝劑和助凝劑即可使脫硫廢水中大部分污染物形成大體積絮體，為后續(xù)的澄清沉淀供應有利條件，同時產生的污泥量大大削減。電子絮凝技術原理是一種物理反應過程而非化學反應過程，是多種簡單作用耦合產生的效果。整個過程中微觀上形成羥基絡合物，通過破乳化、漂白、電子泛流等作用最終形成鹵素絡合物。

3.2設計原則

使用條件和要求：污水處理系統(tǒng)為斷續(xù)工作制，設計壽命不低于20年。污水處理裝置為室內運行。整套設備具有耐腐蝕、防塵等性能。

設計水量：依據對脫硫廢水的現(xiàn)場調查，通過改造設計方案，選取處理量為15m3/h進行設計，設計進水水質見表1。

脫硫廢水預處理系統(tǒng)的設計出水水質要求滿意《污染物綜合排放標準》中的一級指標和DL/T997—2022《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水處理廢水水質掌握指標》，其主要水質指標見表2。

3.3技術路線確定及實施措施

目前，我國對于脫硫廢水處理的最終要求為零排放，由于工程造價及經濟效益不明顯，脫硫廢水零排放工程需要分步實施完成，某電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)改造后采納的電子絮凝工藝則可以滿意后期零排放預處理工藝的要求。而現(xiàn)有加藥絮凝三聯(lián)箱工藝無法實現(xiàn)這一過程。

采納電子絮凝工藝改造后，某電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)工藝流程為

氫氧化鈉→碳酸鈉軟化→電絮凝→沉淀→過濾。

該處理工藝是通過電絮凝系統(tǒng)提高后續(xù)處理系統(tǒng)廢水的沉降性能，再經兩級化學加藥，去除重金屬、氟離子，同時使鈣鎂離子以及部分硅沉降，然后用沉淀器做固液分別，沉淀池的上清液自流至過濾器做除濁處理。工藝流程如圖2所示。

脫硫系統(tǒng)原水經廢水輸送泵輸送至脫硫廢水預處理工藝系統(tǒng)。廢水先進入中和箱，中和箱加入NaOH調整水的pH值至中性，中和箱出水進入一級軟化箱，通過加入Na2CO3，去除Ca2+、Mg2+及其他金屬、重金屬等，軟化后的廢水進入初沉箱，沉淀去除軟化產物及其他懸浮物，初沉箱污泥進入污泥處理系統(tǒng)，污泥經脫水機脫水后外運。上清液自流進入二級軟化箱，再次進行軟化，避開因一級軟化不完全水中仍存在少量鈣鎂離子，對后續(xù)零排放系統(tǒng)造成影響。二級軟化后的出水經提升泵提升至電子絮凝器，在電場作用下，使廢水中的顆粒物脫穩(wěn)絮凝，形成大的絮體，提高其沉降性能，通過澄清器達到泥水分別的目的，污泥通過污泥輸送泵輸送至脫水機，上清液自流入中間水箱，通過中間水泵提升至過濾器，進一步去除細小懸浮物，使出水中的懸浮物達到要求，最終出水進入清水池，在清水池內投加入酸及氧化劑，調整pH值，且去除有機物(COD)后，達標后的出水輸送外排。系統(tǒng)內產生的污泥通過污泥泵打入污泥處理系統(tǒng)，外運、填埋或回收;上清液則回到廢水收集池，循環(huán)處置。

3.4成本分析

改造后的脫硫廢水系統(tǒng)運行成本由人工費、電費、藥劑費3部分組成，全部費用的計算均根據設計值計算，其中藥劑費用分為常規(guī)藥劑費用和特別規(guī)藥劑費用，見表3和表4。就目前設計的最終要求為滿意排污要求即可，不需要進行二級軟化處理，假如后期需要接續(xù)零排放工藝則需要進行二級軟化處理，故運行費用也會有較大差別。

經過初步設計，改造后脫硫廢水運行成本：該套系統(tǒng)目前按配置2位操作運行人員，月工資按3500元/月計算，則人工