脫硫廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析范文
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脫硫廢水具有高懸浮物含量、高鹽含量、強(qiáng)腐蝕性的特點(diǎn)，含有的雜質(zhì)主要有過(guò)飽和的亞硫酸鹽、硫酸鹽以及重金屬，其中很多是GB8978－1996中要求控制的一類(lèi)污染物。作為電廠的一種處理難度大的廢水，脫硫廢水處理系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)多種問(wèn)題，導(dǎo)致目前國(guó)內(nèi)很多電廠的脫硫廢水設(shè)備處于停運(yùn)狀態(tài)或出水不能達(dá)到GB8978－1996排放標(biāo)準(zhǔn)。本文對(duì)脫硫廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷和運(yùn)行問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的改進(jìn)和應(yīng)對(duì)措施，使電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)出水能夠滿(mǎn)足達(dá)標(biāo)或回用要求。
1常見(jiàn)脫硫廢水處理工藝
常見(jiàn)FGD脫硫廢水處理系統(tǒng)為“三聯(lián)箱處理+澄清”工藝，三聯(lián)箱包括中和箱、反應(yīng)箱和絮凝箱，具體工藝流程如圖1所示。FGD旋流站來(lái)脫硫廢水在廢水緩沖池內(nèi)進(jìn)行曝氣混合均勻，然后通過(guò)廢水泵送至三聯(lián)箱。在三聯(lián)箱的中和箱中投加石灰乳或氫氧化鈉，快速攪拌使原來(lái)酸性的廢水呈堿性（pH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)。中和箱內(nèi)出水自流至反應(yīng)箱，在反應(yīng)箱投加有機(jī)硫和凝聚劑，將不能以氫氧化物形式沉淀的殘余重金屬以硫化物沉淀的形式去除。反應(yīng)箱出水進(jìn)入絮凝箱，在絮凝箱內(nèi)投加助凝劑，在低轉(zhuǎn)速攪拌下進(jìn)行絮凝反應(yīng)，促進(jìn)絮體進(jìn)一步長(zhǎng)大。絮凝箱出水自流進(jìn)入澄清器。廢水絮體在澄清器內(nèi)進(jìn)一步長(zhǎng)大，并通過(guò)上部斜板進(jìn)行沉淀分離，上部清水經(jīng)加酸調(diào)節(jié)pH至6～9后自流進(jìn)入清水池。澄清器污泥送至壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾。
2存在問(wèn)題分析
2.1設(shè)計(jì)方面1）廢水旋流器問(wèn)題。脫硫系統(tǒng)廢水旋流器設(shè)計(jì)容量和旋流子噴嘴尺寸選型不當(dāng)，廢水旋流效果差，脫硫廢水來(lái)水含固量較高，造成系統(tǒng)設(shè)備之間連接管道沉積堵塞的問(wèn)題，如中和箱、沉降箱、絮凝箱之間的連接管道經(jīng)常由于懸浮物沉積而造成管道堵塞，且清理困難。2）脫硫廢水處理系統(tǒng)未設(shè)計(jì)廢水緩沖池。有些脫硫廢水處理系統(tǒng)未設(shè)計(jì)廢水緩沖池，廢水直接進(jìn)入三聯(lián)箱進(jìn)行處理。脫硫廢水的排放具有間斷性且流量變化大的特點(diǎn)，廢水沒(méi)有經(jīng)過(guò)均質(zhì)均量的緩沖調(diào)節(jié)，容易造成脫硫廢水處理系統(tǒng)尤其是澄清器短時(shí)負(fù)荷過(guò)大，影響了出水水質(zhì)。3）三聯(lián)箱和澄清器缺陷。三聯(lián)箱和澄清器設(shè)計(jì)反應(yīng)停留時(shí)間太短，絮凝反應(yīng)效果差，形成的礬花顆粒不夠大，泥水分離效果差，出水濁度和懸浮物含量高，水質(zhì)變差。4）氟離子和硫酸根含量超標(biāo)。有些電廠脫硫廢水來(lái)水氟離子和和硫酸根含量較高，但脫硫廢水加藥系統(tǒng)卻按投加NaOH溶液設(shè)計(jì)。由于NaOH只能調(diào)節(jié)pH，對(duì)氟離子和硫酸根不具有去除能力，造成出水氟離子和硫酸根含量不能達(dá)到GB8978－1996標(biāo)準(zhǔn)。5）系統(tǒng)管路缺陷。脫硫廢水系統(tǒng)易發(fā)生污堵，有時(shí)需要對(duì)系統(tǒng)管路分段拆卸沖洗。因此脫硫廢水處理系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)時(shí)宜采取拆卸方便的法蘭連接方式，法蘭間距一般宜小于6m，盡量少使用彎頭[3]。
2.2運(yùn)行方面脫硫廢水處理過(guò)程中需要用到石灰乳配制系統(tǒng)和壓濾機(jī)系統(tǒng)，再加上脫硫廢水本身固含量較高，這些造成脫硫廢水處理過(guò)程中容易遇到諸多問(wèn)題。1）石灰貯藏給料系統(tǒng)故障。常見(jiàn)的石灰貯藏給料系統(tǒng)見(jiàn)圖2。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)電廠采用的是機(jī)械振打和氣壓流化出料方式，但這2種方式設(shè)備故障較多。機(jī)械振打常造成粉料壓實(shí)，拱橋產(chǎn)生，阻礙出料；氣壓流化出料中粉料分子分離和成為流體狀態(tài)，改變堆積密度和體積，造成計(jì)量不準(zhǔn)，易形成老鼠洞；或因石灰乳配制時(shí)產(chǎn)生的水汽上升導(dǎo)致石灰受潮板結(jié)，無(wú)法下料。上述原因?qū)е率屹A藏給料系統(tǒng)在運(yùn)行一段時(shí)間后被廢棄。有些電廠直接采用人工進(jìn)行袋裝石灰投加，但人工投加工作強(qiáng)度大，揚(yáng)塵嚴(yán)重，工作環(huán)境惡劣，難于長(zhǎng)期運(yùn)行。螺旋刮片給料型式是近幾年才引進(jìn)的進(jìn)口產(chǎn)品，目前只有少數(shù)電廠安裝使用，故障較少，運(yùn)行穩(wěn)定，完全機(jī)械出料系統(tǒng)，計(jì)量精準(zhǔn)，工作現(xiàn)場(chǎng)飛灰很少，環(huán)境較好。2）石灰乳配制和投加問(wèn)題。石灰乳加藥控制采取中和箱內(nèi)pH計(jì)輸出的模擬信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)石灰乳加藥泵自動(dòng)變頻調(diào)節(jié)，受石灰乳含量影響較大，因此需要采用高品質(zhì)石灰進(jìn)行石灰乳的配制。如果石灰純度不夠，含砂量高，會(huì)造成石灰乳進(jìn)料不穩(wěn)定，同時(shí)會(huì)造成石灰乳儲(chǔ)罐的排污次數(shù)會(huì)增多，增加了人工清理、沖洗工作量；石灰乳管道在停運(yùn)后易堵塞管道，系統(tǒng)每次停運(yùn)后需要進(jìn)行及時(shí)沖洗，沖洗過(guò)程應(yīng)采用自動(dòng)閥門(mén)減少人工勞動(dòng)強(qiáng)度且不留死角。3）設(shè)備及管路堵塞問(wèn)題。廢水系統(tǒng)故障后未及時(shí)沖洗污泥泵及污泥管路，造成污泥管路堵塞，系統(tǒng)無(wú)法重新啟動(dòng)。廢水系統(tǒng)中各箱罐因來(lái)水中本身固含量較高，固體沉積造成設(shè)備堵塞，攪拌器超負(fù)荷運(yùn)行，因此各箱罐及調(diào)節(jié)池要采取措施多采用停運(yùn)自動(dòng)沖洗措施來(lái)防止污泥堵塞板結(jié)。4）壓濾機(jī)故障問(wèn)題。污泥脫水系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是壓濾機(jī)，脫硫廢水系統(tǒng)常采用板框壓濾機(jī)。目前國(guó)內(nèi)電廠板框壓濾機(jī)有國(guó)產(chǎn)的也有進(jìn)口的。綜合多數(shù)電廠的運(yùn)行實(shí)踐表明，國(guó)產(chǎn)板框壓濾機(jī)故障高，壓濾機(jī)污泥含水率偏高，泥餅粘結(jié)濾布嚴(yán)重，造成不能自動(dòng)卸泥，增加了人工干預(yù)的工作量；同時(shí)，污泥螺桿泵在向板框壓濾機(jī)輸送泥漿過(guò)程中泵壓經(jīng)常過(guò)載，導(dǎo)致跳閘頻繁，泥餅厚度達(dá)不到要求[4]；濾布清洗裝置配備不到位，造成濾布堵塞嚴(yán)重，壓濾機(jī)無(wú)法穩(wěn)壓，容易吡泥。進(jìn)口壓濾機(jī)多帶有自動(dòng)卸餅系統(tǒng)和自動(dòng)清洗裝置，出現(xiàn)類(lèi)似情況較少，運(yùn)行比較穩(wěn)定。5）運(yùn)行調(diào)整方式不合理。加藥量與實(shí)際廢水水量、污染物含量不匹配，脫硫廢水中的沉淀物沉降速度、絮凝顆粒沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，導(dǎo)致澄清器泥水分離效果較差。
3應(yīng)對(duì)措施
綜合以上問(wèn)題，電廠在脫硫廢水改造時(shí)可采取應(yīng)對(duì)措施如下：1）選用合適的旋流器。為保證廢水系統(tǒng)處理效果，應(yīng)按相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)脫硫系統(tǒng)廢水旋流器容量，選擇合適的旋流子噴嘴尺寸。合適的旋流器能夠確保脫硫廢水處理系統(tǒng)進(jìn)水固體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1%，可以減輕脫硫廢水處理系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，提高三聯(lián)箱的混凝沉淀效果。2）增設(shè)預(yù)沉池和廢水緩沖池。脫硫廢水中懸浮物過(guò)高會(huì)造成混凝絮體不易沉淀，因此設(shè)置預(yù)沉池，通過(guò)自由沉淀使一大部分懸浮物（質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%以上）在預(yù)沉池中得到去除后再經(jīng)三聯(lián)箱的進(jìn)行混凝沉淀，預(yù)沉池停留時(shí)間至少為4h。脫硫廢水排放具有間斷不連續(xù)特點(diǎn)，設(shè)置廢水緩沖池能夠減輕脫硫廢水水質(zhì)水量變化對(duì)三聯(lián)箱工藝系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性造成的沖擊，提高系統(tǒng)出水效果。3）對(duì)三聯(lián)箱進(jìn)行合理設(shè)置。三聯(lián)箱的停留時(shí)間應(yīng)大于30min。在脫硫廢水量比較大時(shí)，三聯(lián)箱盡量分2列布置。2列設(shè)置可以避免來(lái)水流量過(guò)低時(shí)，混凝絮體在三聯(lián)箱內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，絮體沉積造成箱體排污堵塞；2列設(shè)置使單列三聯(lián)箱體積小，布水均勻，不會(huì)造成偏流，反應(yīng)效果好；系統(tǒng)運(yùn)行靈活性高，當(dāng)來(lái)水流量過(guò)低時(shí)可以減少運(yùn)行列數(shù)；當(dāng)有三聯(lián)箱故障檢修時(shí)脫硫廢水處理系統(tǒng)仍能穩(wěn)定產(chǎn)水。4）選用合理的石灰加藥系統(tǒng)。石灰加藥系統(tǒng)包括石灰貯藏給料裝置和石灰乳配置投加裝置。石灰給料裝置選用石灰粉倉(cāng)+破拱刮片給料機(jī)+計(jì)量輸送機(jī)（帶防潮保護(hù)器）。該套裝置可實(shí)現(xiàn)石灰粉的自動(dòng)計(jì)量投料，且全部密封，下料過(guò)程無(wú)粉塵泄露。同時(shí)由于防潮投加器及石灰粉倉(cāng)除塵器的使用，水汽無(wú)法上升至粉倉(cāng)內(nèi)，有效的防止了板結(jié)，同時(shí)避免了震動(dòng)和噪音問(wèn)題。石灰乳應(yīng)采用濕法投加形式，由石灰給料裝置將石灰粉輸送到石灰乳溶液箱通過(guò)攪拌器進(jìn)行石灰乳配置，石灰乳加藥泵采用工頻渣漿泵，通過(guò)調(diào)節(jié)閥和管道回流進(jìn)行加藥量調(diào)整。石灰加藥泵和管路應(yīng)設(shè)置沖洗水管路。濕法投加可以配置固定含量的石灰乳。在反應(yīng)箱內(nèi)設(shè)置pH計(jì)，精準(zhǔn)測(cè)量投加石灰乳后水中pH。通過(guò)加藥調(diào)節(jié)閥改變石灰乳投加量，能夠敏捷地響應(yīng)系統(tǒng)流量的變化，從而使pH可以穩(wěn)定控制在設(shè)計(jì)點(diǎn)附近，有利于穩(wěn)定出水水質(zhì)。投加石灰能有效去除脫硫廢水中的氟離子和硫酸根，使出水中氟離子和硫酸根達(dá)到GB8978－1996排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，并為后續(xù)的蒸發(fā)結(jié)晶（如果有）打下基礎(chǔ)。5）設(shè)置污泥緩沖罐，選用帶自動(dòng)清洗裝置的進(jìn)口壓濾機(jī)。在壓濾機(jī)前設(shè)置污泥緩沖罐，通過(guò)污泥給料泵將罐內(nèi)污泥送至壓濾機(jī)壓濾。污泥緩沖罐自帶污泥攪拌泵，使進(jìn)入壓濾機(jī)內(nèi)的污泥含量均勻，減少壓濾機(jī)工作頻次，保證壓濾機(jī)的使用性能。當(dāng)壓濾機(jī)故障維修時(shí)，污泥緩沖罐可以貯存部分污泥。壓濾機(jī)配帶濾布自動(dòng)清洗裝置，可以實(shí)現(xiàn)濾布自動(dòng)清洗，使壓濾機(jī)的的壓泥性能穩(wěn)定，減少運(yùn)行人員人工干預(yù)工作量。目前進(jìn)口壓濾機(jī)故障率低，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。6）管路設(shè)置。采用襯塑管道或采用法蘭連接的其它防腐管道，減少?gòu)濐^使用數(shù)量，同時(shí)污泥和石灰乳管路設(shè)置沖洗水管和自動(dòng)沖洗閥門(mén)，以便于維護(hù)和檢修[3]。
4結(jié)束語(yǔ)
脫硫廢水處理系統(tǒng)應(yīng)按照GB8978－1996和DL/T997－2006水質(zhì)要求達(dá)標(biāo)排放考慮[5]。但應(yīng)預(yù)留后續(xù)終端處理接口，并保證將來(lái)進(jìn)行后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶或者煙道噴霧等零排放工藝時(shí)能過(guò)作為預(yù)處理系統(tǒng)，不發(fā)生重復(fù)建設(shè)。
作者：王冬梅 夏春雷 崔偉強(qiáng) 韓琳 孫立嬌 郭鵬飛 單位：西安熱工研究院有限公司 華能北京熱電有限責(zé)任公司