脫硫廢水中含有高鹽、高懸浮物，具有強(qiáng)腐蝕性等特點(diǎn)，包含過(guò)飽和的硫酸鹽、亞硫酸鹽和重金屬等雜質(zhì)，大多是GB8978—1996標(biāo)準(zhǔn)里明確要求控制的有害污染物。脫硫廢水處理系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)各種問題，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)大部分電廠脫硫廢水系統(tǒng)處于停運(yùn)狀態(tài)或出水不能達(dá)標(biāo)。某電廠脫硫廢水也存在同樣問題，本文對(duì)脫硫廢水處理系統(tǒng)在運(yùn)行及設(shè)計(jì)等出現(xiàn)的問題進(jìn)行詳細(xì)分析，提出相應(yīng)的改進(jìn)方案，使電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)達(dá)到相應(yīng)要求，同時(shí)使改造后的脫硫廢水處理工藝滿足作為零排放預(yù)處理工藝的技術(shù)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(guó)內(nèi)常見的FGD脫硫廢水處理系統(tǒng)，具體工藝流程如圖1所示。
脫硫廢水旋流器出水或者石膏脫水機(jī)濾液水作為脫硫廢水原水在廢水緩沖池內(nèi)混合均勻后經(jīng)過(guò)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，迅速攪拌讓酸性廢水呈堿性(pH值控制在9.0～9.5)，此過(guò)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(lái)。中和箱里的水流至反應(yīng)箱，在反應(yīng)箱加入凝聚劑和有機(jī)硫。反應(yīng)箱里的水流至絮凝箱，絮凝箱內(nèi)加入助凝劑，通過(guò)慢速攪拌進(jìn)行絮凝反應(yīng)。絮凝箱里的水流至澄清器。廢水絮體在澄清器內(nèi)逐漸變大，隨后沉淀分離，上清液通過(guò)加酸調(diào)整pH值到6～9后流到清水池。澄清器里的污泥進(jìn)入壓濾機(jī)，壓濾出泥餅外運(yùn)，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(shè)計(jì)脫硫廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理能力為3m3/h，廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理含固量為1%；現(xiàn)在脫硫超低排放改造后，實(shí)際廢水量為15m3/h，實(shí)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?cái)嚢杵麟姍C(jī)燒損、污泥輸送泵堵塞、澄清濃縮池?cái)嚢杵鳠o(wú)法運(yùn)行；由于該套脫硫廢水系統(tǒng)設(shè)備未能正常投運(yùn)，目前設(shè)備均腐蝕損壞嚴(yán)重，現(xiàn)脫硫廢水未經(jīng)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，根據(jù)目前環(huán)保要求，脫硫廢水出口達(dá)標(biāo)排放，目前的廢水系統(tǒng)排放無(wú)法滿足環(huán)保要求。
2.1 設(shè)備組成
目前電廠脫硫廢水處理工藝為脫硫后廢水經(jīng)中和反應(yīng)、絮凝和沉淀處理，除掉廢水里的懸浮雜質(zhì)和重金屬。主要設(shè)備由各類箱體(中和箱、絮凝箱、反應(yīng)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(jī)等構(gòu)成。
2.2 問題分析
脫硫廢水系統(tǒng)在電廠設(shè)備中屬于不同機(jī)組脫硫系統(tǒng)的公用設(shè)備，隨著機(jī)組負(fù)荷變化及吸收塔入口二氧化硫量的變化，脫硫廢水系統(tǒng)處理水量也會(huì)隨之變化。通過(guò)近年來(lái)的運(yùn)行和調(diào)研，發(fā)現(xiàn)采用這套工藝的脫硫廢水設(shè)備存在各種問題，包括設(shè)計(jì)方向、運(yùn)行管理、設(shè)備故障等。通過(guò)對(duì)脫硫廢水處理系統(tǒng)設(shè)備存在的運(yùn)行管理、設(shè)計(jì)、設(shè)備故障3方面進(jìn)行分析。
a.設(shè)計(jì)缺陷
設(shè)計(jì)處理水量偏小，廢水含固量較大，導(dǎo)致固體懸浮物在設(shè)備里沉積，使設(shè)備處理水量進(jìn)一步減少。廢水緩沖池設(shè)計(jì)偏小。脫硫廢水作為電廠的末端廢水，過(guò)理過(guò)程會(huì)混入其他廢水，影響整個(gè)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，降低脫硫廢水的處理效果。
b.運(yùn)行管理
從工藝原理上，某電廠現(xiàn)有脫硫廢水系統(tǒng)設(shè)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(dāng)大，處理效果極不穩(wěn)定，加藥濃度如果與水污染物濃度相匹配，則處理效果較好。否則處理效果會(huì)較差。
c.設(shè)備故障
儀表控制問題：由于pH測(cè)量電極、石灰石加藥管線清洗不及時(shí)，控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置不精確，這會(huì)造成pH值和設(shè)定值的偏差較大。
3、脫硫廢水處理工藝深度革新探討及具體措施
3.1 工藝革新探討
電子絮凝技術(shù)是近些年來(lái)一種新興的脫硫廢水處理技術(shù)，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(shù)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)的澄清沉淀提供有利條件，同時(shí)產(chǎn)生的污泥量大大減少。電子絮凝技術(shù)原理是一種物理反應(yīng)過(guò)程而非化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，是多種復(fù)雜作用耦合產(chǎn)生的效果。整個(gè)過(guò)程中微觀上形成羥基絡(luò)合物，通過(guò)破乳化、漂白、電子泛流等作用最終形成鹵素絡(luò)合物。
3.2 設(shè)計(jì)原則
使用條件和要求：污水處理系統(tǒng)為斷續(xù)工作制，設(shè)計(jì)壽命不低于20年。污水處理裝置為室內(nèi)運(yùn)行。整套設(shè)備具有耐腐蝕、防塵等性能。
設(shè)計(jì)水量：根據(jù)對(duì)脫硫廢水的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，通過(guò)改造設(shè)計(jì)方案，選取處理量為15m3/h進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)見表1。
脫硫廢水預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求滿足《污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)指標(biāo)和DL/T997—2016《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水處理廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》，其主要水質(zhì)指標(biāo)見表2。
3.3 技術(shù)路線確定及實(shí)施措施
目前，我國(guó)對(duì)于脫硫廢水處理的最終要求為零排放，由于工程造價(jià)及經(jīng)濟(jì)效益不明顯，脫硫廢水零排放工程需要分步實(shí)施完成，某電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)改造后采用的電子絮凝工藝則可以滿足后期零排放預(yù)處理工藝的要求。而現(xiàn)有加藥絮凝三聯(lián)箱工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。
采用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(guò)濾。
該處理工藝是通過(guò)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(jīng)兩級(jí)化學(xué)加藥，去除重金屬、氟離子，同時(shí)使鈣鎂離子以及部分硅沉降，然后用沉淀器做固液分離，沉淀池的上清液自流至過(guò)濾器做除濁處理。工藝流程如圖2所示。
脫硫系統(tǒng)原水經(jīng)廢水輸送泵輸送至脫硫廢水預(yù)處理工藝系統(tǒng)。廢水先進(jìn)入中和箱，中和箱加入NaOH調(diào)節(jié)水的pH值至中性，中和箱出水進(jìn)入一級(jí)軟化箱，通過(guò)加入Na2CO3，去除Ca2+、Mg2+及其他金屬、重金屬等，軟化后的廢水進(jìn)入初沉箱，沉淀去除軟化產(chǎn)物及其他懸浮物，初沉箱污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)，污泥經(jīng)脫水機(jī)脫水后外運(yùn)。上清液自流進(jìn)入二級(jí)軟化箱，再次進(jìn)行軟化，避免因一級(jí)軟化不完全水中仍存在少量鈣鎂離子，對(duì)后續(xù)零排放系統(tǒng)造成影響。二級(jí)軟化后的出水經(jīng)提升泵提升至電子絮凝器，在電場(chǎng)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(guò)澄清器達(dá)到泥水分離的目的，污泥通過(guò)污泥輸送泵輸送至脫水機(jī)，上清液自流入中間水箱，通過(guò)中間水泵提升至過(guò)濾器，進(jìn)一步去除細(xì)小懸浮物，使出水中的懸浮物達(dá)到要求，最終出水進(jìn)入清水池，在清水池內(nèi)投加入酸及氧化劑，調(diào)節(jié)pH值，且去除有機(jī)物(COD)后，達(dá)標(biāo)后的出水輸送外排。系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的污泥通過(guò)污泥泵打入污泥處理系統(tǒng)，外運(yùn)、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(yùn)行成本由人工費(fèi)、電費(fèi)、藥劑費(fèi)3部分組成，所有費(fèi)用的計(jì)算均按照設(shè)計(jì)值計(jì)算，其中藥劑費(fèi)用分為常規(guī)藥劑費(fèi)用和非常規(guī)藥劑費(fèi)用，見表3和表4。就目前設(shè)計(jì)的最終要求為滿足排污要求即可，不需要進(jìn)行二級(jí)軟化處理，如果后期需要接續(xù)零排放工藝則需要進(jìn)行二級(jí)軟化處理，故運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)有較大差別。
經(jīng)過(guò)初步設(shè)計(jì)，改造后脫硫廢水運(yùn)行成本：該套系統(tǒng)目前按配置2位操作運(yùn)行人員，月工資按3500元/月計(jì)算，則人工費(fèi)為
人工費(fèi)=7000×12÷8000÷15=0.7元/m3
系統(tǒng)運(yùn)行功率為51.5kW，噸水電費(fèi)為
51.5×0.5÷15=1.72元/m3
經(jīng)以上計(jì)算，改造后系統(tǒng)常規(guī)運(yùn)行費(fèi)用為人工費(fèi)+電費(fèi)+藥劑費(fèi)=0.7+1.72+0.055=2.475元/m3。如系統(tǒng)作為零排放預(yù)處理工藝的運(yùn)行費(fèi)用為人工費(fèi)+電費(fèi)+常規(guī)藥劑費(fèi)+軟化藥劑費(fèi)=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(biāo)均較高，不經(jīng)深度處理無(wú)法回用，對(duì)電廠來(lái)說(shuō)，由于脫硫廢水水量大，灰渣系統(tǒng)無(wú)法直接全部消耗，而廢水含鹽量相對(duì)較高，無(wú)法回用至其他用水處，而零排放的核心技術(shù)路線為固化處理，使脫硫廢水最終由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，所以固化是脫硫廢水零排放最關(guān)鍵部分。如果將這部分廢水直接進(jìn)行固化處理，不僅投資成本巨大，運(yùn)行費(fèi)用也極高。因此，需將脫硫廢水采用成本較低的其他技術(shù)進(jìn)一步預(yù)處理。經(jīng)電廠多方調(diào)研，目前脫硫系統(tǒng)廢水零排放預(yù)處理工藝較多，為滿足脫硫廢水零排放各類膜的進(jìn)水要求，有必要對(duì)現(xiàn)有的脫硫廢水處理系統(tǒng)的出水進(jìn)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(yù)處理工藝。
4、結(jié)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(shì)明顯，可以節(jié)省大部分藥劑，同時(shí)減少污泥產(chǎn)生量。國(guó)家對(duì)脫硫廢水零排放要求已經(jīng)提高，零排放的實(shí)現(xiàn)取決于一次性投資、運(yùn)行費(fèi)用等因素，而如何將一次性投資和運(yùn)行費(fèi)用降低是當(dāng)前脫硫廢水零排放研究的重點(diǎn)，電子絮凝工藝作為脫硫廢水零排放預(yù)處理工藝，完全可以做到預(yù)處理階段為零排放階段減輕負(fù)荷，降低后期濃縮減量運(yùn)行費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。( >
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