第１３卷 第４期 ２０１３住 中 国水运 Ｖｏ１．１３ Ａｐｒ ｉ Ｉ Ｎｏ．４ ４月 Ｃｈ ｉ ｎａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ２０１３ 火力发电厂脱硫废水处理系统的设计 郭 斌 （广东省电力设计研究院，广东广州５１０６００） 摘要：文中结合某燃煤电厂湿法烟气脱硫废水的水质特点， 分析介绍脱硫废水处理系统的工艺流程，通过中和、 沉淀、絮凝以及污泥脱水等步骤进行处理后，出水水质稳定， 为电厂脱硫废水处理系统设计优化提供参考。关键词：燃煤电厂；烟气脱硫；废水处理；综合回用 中图分类号：Ｘ７０３ 文献标识码：Ａ 前言 在众多烟气脱硫技术中，石灰石一石膏湿法烟气脱硫 （Ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ Ｇｙｐｓｕｍ Ｗｅｔ Ｆｌｕｅ Ｇａｓ Ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ，简 称Ｗ ＦＧＤ）工艺具有技术成熟、脱硫效率高（ｔ＞９０％）、系 统可用率高（ｔ＞９５％）、吸收剂利用率高（＞１９０％）、使用煤种 广、运行可靠性高等优势，在国内外得到广泛的应用运行。 某燃煤电厂２×３００ＭＷ＋２×６００ＭＷ机组采用湿法烟 气脱硫工艺，在脱硫剂洗涤烟气的过程中产生部分的脱硫废 水。脱硫废水与电厂其它废水性质差别大，必须经过单独处 理后方可综合回用或达标排放。本文主要介绍脱硫废水的处 理工艺，并对其工艺参数进行探讨。 一、脱硫废水的来源与特点 脱硫废水中的杂质主要来源于烟气、脱硫剂和工艺水。由 于煤中含有包括重金属在内的多种元素，这些元素在炉膛内高 温条件下会生成多种不同的无机化合物，其中一部分会随烟气 进入脱硫系统，溶解于吸收浆液中。随着吸收浆液的循环使用， 杂质不断浓缩，从而排出的脱硫废水中杂质含量偏高。 脱硫废水的水质特点主要是：（１）废水呈弱酸性；（２） 重金属离子含量高；（３）悬浮物浓度高，脱硫废水中的悬浮 物主要是石膏颗粒、二氧化硅以及铁、铝的氢氧化物；（４） 阴离子浓度高，主要有Ｃ１ ＳＯ 、ＳＯ３ 、Ｆ一等。 脱硫废水进、出水水质详见表１。 表１脱硫废水进、出水水质 二、脱硫废水处理工艺流程及设计参数 收稿日期：２０１３—０１—０７ 作者简介：郭斌，广东省电力设计研究院。 文章编号：１００６—７９７３（２０１３）０４—０１１４—０２ 根据脱硫废水的水质特点和电厂的运行情况，脱硫废水 处理系统处理规模为１×４０ｍ。／ｈ，其系统主要由废水工艺处 理、污泥脱水处理和化学加药系统组成。废水处理系统包括： 调节曝气池、三联箱（中和箱、沉降箱、絮凝箱）、浓缩／澄 清池、清水池等。污泥处理系统包括：板框式污泥压滤机、 污泥提升泵、污泥循环泵、电动泥斗等。化学加药系统包括： 石灰乳制备和加药系统、盐酸储存和加药系统、有机硫加药 系统、凝聚剂储存和加药系统、助凝剂加药系统。 脱硫废水处理系统主要工艺流程详见图１。 图１ 脱硫废水处理系统工艺流程图 １．废水处理系统工艺流程 脱硫废水通过ＦＧＤ系统内的废水泵输送至脱硫废水处 理站的调节曝气池，由池底的曝气装置对脱硫废水进行充分 曝气，降低池中废水的ＣＯＤ值后，将废水提升至中和箱。 在中和箱内通过添加石灰乳，将废水ｐＨ调整到８．５￣９．５左 右，使部分重金属沉淀下来，再进入沉降箱；在沉降箱内通 过加入有机硫，进一步沉淀重金属离子。同时，在沉降箱中 加入凝聚剂，生成絮凝物，在絮凝箱出水的管路中加入高分 子聚合电解质作为助凝剂，使絮凝物变得更大，更容易沉淀、 分离出来。 脱硫废水从絮凝箱自流进入浓缩／澄清池，废水中的絮凝 物通过重力作用沉积在澄清池底部，浓缩成泥渣，由刮泥装 置清除；清水则上升至顶部通过环形三角溢流堰自流至清水 第４期 郭斌：火力发电厂脱硫废水处理系统的设计 １１５ 池。在清水池上添加盐酸将ｐＨ调整到６￣９之间，清水池内 设浊度计、ＣＯＤ仪、ＰＨ计在线监控设备对处理后的废水出 水水质进行在线监测。浓缩／澄清池配套压污泥输送泵和泥位 计，当池底部污泥积累到一定高度时，启动污泥输送泵向全 自动板框式压滤机供料，进行污泥压滤操作。压滤后的干泥 饼由汽车外运处置，如滤液不合格则回流至废水调节曝气池 进行再处理；如滤液合格则直接排至清水池进行回收利用。 ２．主要处理系统设计参数 （１）调节曝气池 调节曝气池为现浇钢筋砼结构，采用地下式布置。设计 参数：水力停留时间ｔ＝４ｈ，曝气强度（１０＝１．２ｍ。／ｍ。ｈ， 池体有效容积为１６０ｍ。。 （２）中和箱 中和箱处理能力为４０ｍ。／ｈ，有效容积Ｖ＝３０ｍ。，废水 停留时间按４５ｍｉｎ计算。 配电动搅拌机，功率为７．５ｋＷ，同时配备流量计及在线 ｐＨ值测量仪。 （３）沉降箱 沉降箱处理能力为４０ｍ。／ｈ，有效容积Ｖ＝３０ｍ。，废水 停留时间按４５ｍｉｎ计算。 配电动搅拌机，功率为７．５ｋＷ。 （４）絮凝箱 絮凝箱处理能力为４０ｍ。／ｈ，有效容积Ｖ＝２０ｍ。，废水 停留时间按３０ｍｉｎ计算。 配电动搅拌机，功率为５ｋＷ。 中和箱、沉降箱及絮凝箱采用一体化制作（统称三联箱）， 共用一根排污管。 （５）清水池 清水池为圆形现浇钢筋砼结构。设计参数：水力停留时 间按４ｈ设计，池体有效容积为１６０ｍ。。 ３．污泥处理系统设计参数 废水从絮凝箱自流进入浓缩／澄清池。设计采用竖流浓缩 ／澄清池１座，有效容积５００ｍ。，有效停留时间为１２ｈ。配 套自动刮泥机，功率为０．７５ｋＷ。 为防止污泥管道堵塞，澄清池底部设置压缩空气系统， 压缩空气管连接到排泥管上，必要时开启压缩空气吹洗，搅 动沉在池底的污泥。 浓缩／澄清池旁设污泥循环泵和污泥输送泵，污泥循环泵 将少部分泥渣作为接触污泥回流至中和箱，为系统絮凝沉淀 提供所需的晶核。另一部分污泥则通过污泥输送泵送至板框 压滤机进行脱水。 系统设置２台过滤面积为２２０ｍ 的板框压滤机和２个 容积为８ｍ。的泥斗。根据压滤机的过滤面积，通过变频器自 动调节污泥螺杆泵的进泥量，直至达到设计压力，结束压滤， 压滤机滤板自动打开，卸泥，滤板回位，为下一次压滤做准 备，整个过滤用时约１－２ｈ。 ４．化学加药系统设计参数 （１）石灰乳加药装置 石灰粉罐车到位后，将橡胶软皮管与进石灰粉仓入口管 连接，气动粉罐车自带输送装置，同时石灰粉自带控制箱启 动为进料状态，当粉仓料位达到高料位时报警，并停止粉罐 车自带输送装置。 石灰乳制备箱１个，有效容积为７．２ｍ。，石灰制备加药 装置自带控制系统，由内部实现加粉和加水的启停和切换， 保证出液浓度保持在１０％左右。待石灰乳制备箱中的药液混 合均匀后，通过石灰乳循环泵输送至６ｍ。石灰乳计量箱，计 量箱的药液通过石灰乳加药泵加至中和箱。 （２）有机硫成套加药装置 有机硫为液态，设置２个容积为ｌｍ。的计量箱（１用１ 备）。 设计有机硫的投加量为５ｍｇ／Ｌ，溶液浓度为２％，选用 计量泵：Ｑ＝４０Ｌ／ｈ Ｈ＝０．３ＭＰａ，隔膜计量泵并带自动调节 功能。 （３）助凝剂成套加药装置 设置２个容积为２ｍ。的计量箱（１用１备）。 助凝剂采用聚丙烯酰胺，采用固体药剂，人工配置于计量 箱中，设三个加药点，一个直接加到絮凝箱内、一个加到絮凝 箱出水管（澄清池进水管上）另设一个加到污泥泵进料管。 设计助凝剂的投加量为ｌｍｇ／Ｌ，溶液浓度为０．１％，选 用计量泵：Ｑ＝１００Ｌ／ｈ Ｈ＝０．４ＭＰａ，选用电磁泵或隔膜计 量泵并带自动调节功能。 （４）絮凝剂成套加药装置 投加凝聚剂为液态，设置１个容积为１５ｍ。的储罐和２ 个容积为２ｍ０的计量箱（１用１备）。 设计凝聚剂的投加量为５０ｍｇ／Ｌ，溶液浓度为７％，选 用计量泵：Ｑ＝１００Ｌ／ｈ，Ｈ＝０．３ＭＰａ，选用隔膜计量泵并带 自动调节功能。 （５）盐酸成套加药装置 投加盐酸为液态，设置１个容积为５ｍ。的储罐和１个容 积为ｌｍ。的计量箱。 储罐的盐酸采用２台电磁计量泵（一用一备）将盐酸投 加到清水池中，以调整ｐＨ值在６－９之间。 盐酸投加量与原水ｐＨ相关，盐酸溶液浓度为３１％，酸 雾由酸雾吸收器吸收，加药量需要根据实际情况决定，选用 ２台隔膜计量泵并带自动调节功能：Ｑ＝５０Ｌ／ｈ；Ｈ＝０．３ＭＰａ。 三、脱硫废水处理合格后的综合利用 脱硫废水经处理合格后，污染物含量已满足排放标准， 但由于脱硫废水中Ｃ１一浓度未能去除，离子含量仍然较高，因 此脱硫废水的综合回用点少，一般用于干灰调湿或煤场喷淋。 若用于煤场喷淋，相当于增加煤中ｃ１一的质量分数，将引 起脱硫废水量的增加，也可能会对锅炉产生不利影响，因此 设计在煤场周边敷设一路工业水水源同时进行喷淋，以稀释 氯离子的含量，以减少脱硫废水回用水对煤质的影响。经对 多个已建燃煤电厂进行调研得知，处理合格后的脱硫废水回 用于煤场喷淋或地面冲洗。 四、结语 本文对电厂脱硫废水处理系统的设计进行较全面地分析 介绍，系统采用中和、沉淀及絮凝等流程处理后，出水水质 稳定，满足“火电厂石灰石一石膏湿法脱硫废水控制指标” （ＤＬ／Ｔ９９７—２００６）和 水污染物排放 （下转第１ １８页） １１８ 中国水运 第１３卷 对含水量降低有一定作用，但比粉煤灰效果差。表面活化剂 和粉煤灰联合掺加时能够改善污泥脱水的效果，主要是因为 粉煤灰的添加对污泥脱水有明显的改善作用【１。１，表面活性剂 能降低不同相界面的表面张力，破坏胶体结构，使得不同相 的物质得到分离【１ 。 ＼＿直＊扣 —— ————∞ ％ ∞ ％ ７Ｏ．０Ｏ％ Ｏ １ １％＋Ｏ．２％活化剂 盐１％＋Ｏ．５％活化剂 原污泥＋水 五、结论 （１）单掺石灰和水泥固化污泥，污泥的含水量降低并不 明显，只起到了固体成分置换的作用。 （２）通过添加盐、高炉矿渣和表面活化剂固化污泥，效 果也不明显。 ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ 化龄期／ｄ 图７ 固化龄期与含水量的关系 （３）掺入固化材料后，再进行压滤脱水，脱水效果比较 盐与高炉矿渣固化污泥，固化龄期和含水量的关系如图 ８。 ８２ ００％ 明显，其中掺入盐与粉煤灰的效果要比盐与高炉矿渣的效果 要好，最后泥饼的含水量分别达到了３５．０％和３８．４％。 （４）通过添加固化剂和压滤脱水的方法降低脱水污泥含 水量的方案比较可以得知，机械压滤脱水的方法比较明显， 效果也比较好。 ８Ｏ．００％７８．００％ 盐２ ５％高炉矿渣 ——盐２ ２％高炉矿渣 原污泥 ————７６．００％＾、 参考文献 ／—、／＾＼／ 嘉．７４．００％———ｖ— ＼／／ ７２ ００％７０．００％ ６８．００９６ 【１］孙秀艳．全国每年污泥产量近２２００万吨八成没有得到妥 善处理【Ｎ］．人民日报，２０１１，０８，０４． ［２］Ｓｐｅｒｌｉｎｇ Ｍ Ｖ，Ｇｏｎ￣ａｌｖｅｓ Ｒ Ｆ．Ｓｌｕｄｇｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ—Ｓｌｕｄｇｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ Ｄｉｓｐｏｓａｌ［Ｍ］．Ｌｏｎｄｏｎ， ＵＫ：ＩＷＡ Ｐｕｂｈｓｈｉｎｇ，２００７． 固化龄期／ｄ 图８固化龄期与含水量的关系 【３】Ｏ’Ｋｅｌｌｙ Ｂ Ｃ．Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍｕｎｉｃｉｐａｌ ｓｅｗａｇｅ 由图８表明２％盐与５％高炉矿渣固化脱水后污泥的含水 量降低到７１．９％，比较２％盐与２％高炉矿渣方案，高炉矿 ｓｌｕｄｇｅ［Ｊ］．Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００６， ２４（４）：８３３ ８５０． 渣的掺和量增加固化污泥的含水量随之减少，但随着龄期的 增加固化污泥的含水量变化并不明显。 四、压滤脱水效果分析 【４】朱开金、马忠亮．污泥处理技术及资源化利用【Ｍ１．北京： 化学工业出版社，２００７． 【５】冯凯，黄鸥．石灰调质与石灰干化工艺在污泥脱水中的应 用Ⅲ．２０１１，３７（５）：７－１０． 掺加不同固化材料后再压滤后污泥的含水量如表６所 示。 【６１曹永华，闫澍旺，赵乐军．固化污泥的工程性质及微观结 表６压滤脱水后污泥含水量 构特征ＵＪ．岩土力学，２００６．２７（５）：７４０—７４４． ［７】宁寻安，田宇，周云等．制革污泥及其固化块的微观结构 研究卟功能材料，２０１２，４３（３）：４０５—４０８． Ｉ８】任延杰．新型板框污泥脱水技术的应用Ｕ１．环境与可持续 发展，２０１０，（５）：４９—５２． 由表６表明，添加了１％盐与５％粉煤灰和１％盐与５％ 高炉矿渣后再压滤污泥的含水量分别降到了３５．Ｏ％和 ［９］赵由才，宋玉．城市与工业污泥化学调理与软框压滤深度 脱水技术 工业水处理，２０１１，（９）：６４—６７． ３８．４％，压滤脱水效果比单掺固化材料明显，同时也比原污 泥压滤效果好，含水量降低了１ １％。 单独添加０．０ １％的表面活性剂与原污泥压滤脱水进行比 ［１０］黄兰．粉煤灰对污泥脱水性能及氮、磷流失的影响研究． 中国资源综合利用叭．２００９，２７（１１）：１５—１７． 【１１］李清林，韩卿，阎宽水．表面活性剂在造纸污泥脱水中的 应用 环保与综合利用，２０１１，３０（７）：５９—６２． 较，脱水效果不明显。表面活性剂、盐和高炉矿渣固化污泥 （上接第１１５页） 限值 （ＤＢ４４／２６—２００１）的要求，是 一指标『Ｓ１． 种值得推广的脱硫废水处理技术，希望能对类似工程设计 参考文献 【３】ＤＢ４４／２６—２００１，水污染物排放限值【ｓ】． 提供参考。 …ＤＬ／Ｔ ５０４６—２００６，火力发电厂废水治理设计技术规程【Ｓ１． ｆ２１ ＤＬ／Ｔ ９９７—２００６，火电厂石灰石一石膏湿法脱硫废水控制 【４】吕新锋．宁海电厂脱硫废水处理探讨卟电力科技与环保， ２０１１，（６）：４８－５０． 【５１潘娟琴等．石灰石一石膏湿法烟气脱硫废水处理的研究Ｕ１． 环境保护，２００６，（４）：７５—７８．