火电厂脱硫废水处理工艺的设计
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【摘 要】火力发电厂烟气湿法脱硫过程中会产生大量的废水，这些废水的杂质来自烟气和脱硫用的石灰石，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控制的第一類污染物。因此脱硫废水如何处理以实现零排放，达到保护周围的生态环境及人民的身体健康成为废水处理的重要课题。
【关键词】烟气湿法;脱硫;废水;排放
随着我国经济社会的快速发展和大型燃煤电厂的兴建，石灰石—石膏湿法脱硫是世界上应用最多，技术最成熟的脱硫工艺。这种湿法烟气脱硫工艺所产生的脱硫废水，PH值为4-6，同时含有大量的悬浮物和微量的重金属。由于水质的特殊性，脱硫废水处理难度较大;同时，由于各种重金属离子对环境有很强的污染性，因此必须对脱硫废水进行单独处理。
1脱硫废水处理技术原理
1.1废水中和
脱硫废水处理系统中的反应池是由3个隔槽组成的，每个隔槽充满后自流进入下一个隔槽，在脱硫废水进入第1隔槽的同时加入一定量的石灰浆液，通过不断搅拌，其pH值可从55左右升至90以上。
1.2重金属沉淀
Ca（OH）2的加入不但升高了废水的pH值，而且使Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr3+等重金属离子生成氢氧化物沉淀。一般情况下3价重金属离子比2价离子更容易沉淀，当pH值达到90～95时，大多数重金属离子均形成了难溶氢氧化物。同时石灰浆液中的Ca2+还能与废水中的部分F-反应，生成难溶的CaF2;与As3+络合生成Ca（AsO3）2等难溶物质。此时Pb2+、Hg2+仍以离子形态留在废水中，所以在第2隔槽中加入有机硫化物（TMT15），使其与Pb2+、Hg2+反应形成难溶的硫化物沉积下来。
1.3絮凝反应
经前两步化学沉淀反应后，废水中还含有许多细小而分散的颗粒和胶体物质，所以在第3隔槽中加入一定比例的絮凝剂FeClSO4，使它们凝聚成大颗粒而沉积下来，在废水反应池的出口加入阳离子高分子聚合电解质作为助凝剂，来降低颗粒的表面张力，强化颗粒的长大过程，进一步促进氢氧化物和硫化物的沉淀，使细小的絮凝物慢慢变成更大、更容易沉积的絮状物，同时脱硫废水中的悬浮物也沉降下来。
1.4浓缩/澄清
絮凝后的废水从反应池溢流进入装有搅拌器的澄清/浓缩池中，絮凝物沉积在底部并通过污泥输送泵输送至污泥调节池中，污泥调节池的作用是作为板框压滤机的前端调节池，可以调节污泥的性质等影响压滤机运行的因素，从而起到保障压滤机系统正常运行的作用。另外，污泥调节池的另一作用是为污泥系统提供缓冲空间，保障澄清池内污泥的及时输出，从而改善澄清池的内部运行环境，达到对澄清池内部设备的保护。絮凝物在污泥调节池中再次通过污泥输送泵输送至箱式压滤机浓缩成污泥，滤液水回流至三联箱。大部分污泥经污泥泵排到压滤机，小部分污泥作为接触污泥返回废水反应池，提供沉淀所需的晶核。上部净水通过澄清/浓缩池周边的溢流口自流到出水箱，出水箱设置了监测净水pH值和悬浮物的在线监测仪表，如果pH值和悬浮物达到排水设计标准则通过出水泵外排，否则将其送回废水反应池继续处理，直到合格为止。
2脱硫废水的处理过程
2.1脱硫废水预处理
废水处理系统分为中和、沉降、絮凝、浓缩澄清几个步骤，以减少废水中的悬浮物，提高废水PH值，为深度处理做准备。从脱硫工艺楼来的废水进入脱硫废水前池，通过输送泵将脱硫废水输送至脱硫废水预处理区域的脱硫废水缓冲池。通过池内一级废水输送泵送至一级反应器。脱硫废水缓冲池设曝气搅拌装置，防止悬浮物沉降。
中和：废水处理的第一道工序就是中和，即在脱硫废水进入中和箱的同时加入一定量的5%的石灰乳溶液，将PH提高至9.0以上，使大多数重金属离子在碱性环境中生成难溶的氢氧化物沉淀。
2.2沉降：脱硫废水加入石灰乳后，当pH值达到9.0～9.5时，大多数重金属离子均形成了难溶氢氧化物;同时石灰浆液中的钙离子还能与废水中的部分氟离子反应，生成难溶物质。经中和处理后的废水中的重金属仍然超标，所以在沉降箱中加入有机硫化物，使其与残余的重金属离子反应，形成难溶的硫化物沉积下来。
2.3絮凝：中和箱出水自流进入絮凝箱，脱硫废水中的悬浮物含量较大，经化学沉淀处理后的废水中，含有许多微小的悬浮物和胶体物质，须加入混凝剂使之凝聚成大颗粒而沉降下来。常用的混凝剂有硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁等;常用的助凝剂有石灰、高分子絮凝剂等。采用絮凝方法使胶体颗粒和悬浮物颗粒发生凝聚和聚集，从液相中分离出来，是降低悬浮物的有效方法。所以在絮凝箱中加入絮凝剂，使废水中的细小颗粒凝聚成大颗粒而沉积下来。在澄清池入口中心管处加入阴离子混凝剂PAM来进一步强化颗粒的长大过程，使细小的絮凝物慢慢变成粗大结实、更易沉积的絮凝体。
2.4浓缩澄清：废水从一级反应器自流进入一级澄清器，废水中的絮凝物通过重力作用沉积在澄清器底部，浓缩成泥渣，由刮泥装置清除，并通过一级污泥输送泵送至污泥缓冲罐。清水则上升至澄清器顶部通过环形三角溢流堰自流至中间水池贮存。二级反应器分为沉淀箱和絮凝箱两个部分。在絮凝箱中投加有机硫进一步降低废水中的重金属离子浓度，使出水重金属浓度完全满足排放标准。同时投加凝聚剂使生成较大矾花从废水中除去。絮凝箱出水投加助凝剂PAM，使矾花进一步长大，以利于沉淀分离。絮凝后的废水从反应池溢流进入装有搅拌器的澄清池中，絮凝物沉积在底部浓缩成污泥，上部则为处理出水。大部分污泥经污泥泵排到板框式压滤机，小部分污染作为接触污泥返回中和反应箱，提供沉淀所需的晶核。上部出水溢流到水箱，出水箱设置了监测出水pH值，达到排水设计标准则通过出水泵外排，否则将加酸调节pH值或将其送回中和箱继续处理，直到合格为止。
3脱硫废水深度处理
脱硫废水预处理清水箱中的废水经预热器加热后，进入蒸发系统。蒸发系统主要分为四个部分：热输入部分，热回收部分、结晶转运部分、附属系统部分。废水经泵送入热交换器，使水温升至沸点，并将此废水送入除气器，随后送入盐水浓缩器。在盐水槽中与含有结晶种子的盐水混合并反应。盐水通过循环泵从盐水池送至热交换器管束顶部的配水箱。盐水在系统中始终保持循环，当盐水沿着管内壁向下跌落时，形成液膜使部分盐水得以蒸发。蒸汽通过消雾器进入蒸汽压缩机，经压缩后蒸汽温度和压力稍有提高，压缩的蒸汽送入热交换器的外侧，把热量传递给管内落的冷盐水，使一部分水蒸发，蒸汽的热量传给冷水，自身凝结成纯水（成品水）。成品水用泵打回换热器，通过热交换器将热量传递给进入的废水。
4总结
脱硫废水处理系统通过中和、沉降、絮凝、澄清等程序，能够有效去除各种重金属离子，经过脱硫废水处理装置处理后，脱硫废水中主要水质指标均明显降低，达到污水综合排放标准。脱硫废水处理的最终目的是最大程度的保护水环境，实现废水的零排放。所谓零排放，是指不向外界排出对环境有任何不良影响的水，进入电厂的水最终以蒸汽的形式蒸发到大气中，或以适当的形式封闭、填埋处置。实现废水零排放，电厂必然将实现最大程度的节水，同时由于不向外界水体排放废水，可以最大程度地保护水环境。
参考文献：
[1]管一明.燃煤电厂烟气脱硫废水处理[J].电力环境保护.1998（01）
[2]周祖飞.湿法烟气脱硫废水的处理[J].电力环境保护.2002（02）
[3]崔丽，陈颖敏.石灰石-石膏湿法脱硫废水的处理[J].吉林电力.2008（02）
[4]禾志强，祁利明.火力发电厂烟气脱硫废水处理工艺[J].水处理技术.2010（03）
（作者单位：江苏华电句容发电有限公司）
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