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脫硫廢水具有高懸浮物含量、高鹽含量、強腐蝕性的特點，含有的雜質(zhì)主要有過飽和的亞硫酸鹽、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)在運行過程中容易出現(xiàn)多種問題，導致目前國內(nèi)很多電廠的脫硫廢水設(shè)備處于停運狀態(tài)或出水不能達到GB8978－1996排放標準。本文對脫硫廢水處理系統(tǒng)設(shè)計缺陷和運行問題進行分析，提出了相應的改進和應對措施，使電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)出水能夠滿足達標或回用要求。
1常見脫硫廢水處理工藝
常見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、反應箱和絮凝箱，具體工藝流程如圖1所示。FGD旋流站來脫硫廢水在廢水緩沖池內(nèi)進行曝氣混合均勻，然后通過廢水泵送至三聯(lián)箱。在三聯(lián)箱的中和箱中投加石灰乳或氫氧化鈉，快速攪拌使原來酸性的廢水呈堿性（pH控制在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。中和箱內(nèi)出水自流至反應箱，在反應箱投加有機硫和凝聚劑，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。反應箱出水進入絮凝箱，在絮凝箱內(nèi)投加助凝劑，在低轉(zhuǎn)速攪拌下進行絮凝反應，促進絮體進一步長大。絮凝箱出水自流進入澄清器。廢水絮體在澄清器內(nèi)進一步長大，并通過上部斜板進行沉淀分離，上部清水經(jīng)加酸調(diào)節(jié)pH至6～9后自流進入清水池。澄清器污泥送至壓濾機進行壓濾。
2存在問題分析
2.1設(shè)計方面1）廢水旋流器問題。脫硫系統(tǒng)廢水旋流器設(shè)計容量和旋流子噴嘴尺寸選型不當，廢水旋流效果差，脫硫廢水來水含固量較高，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)計廢水緩沖池。有些脫硫廢水處理系統(tǒng)未設(shè)計廢水緩沖池，廢水直接進入三聯(lián)箱進行處理。脫硫廢水的排放具有間斷性且流量變化大的特點，廢水沒有經(jīng)過均質(zhì)均量的緩沖調(diào)節(jié)，容易造成脫硫廢水處理系統(tǒng)尤其是澄清器短時負荷過大，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)計反應停留時間太短，絮凝反應效果差，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。有些電廠脫硫廢水來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。由于NaOH只能調(diào)節(jié)pH，對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到GB8978－1996標準。5）系統(tǒng)管路缺陷。脫硫廢水系統(tǒng)易發(fā)生污堵，有時需要對系統(tǒng)管路分段拆卸沖洗。因此脫硫廢水處理系統(tǒng)管路設(shè)計時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運行方面脫硫廢水處理過程中需要用到石灰乳配制系統(tǒng)和壓濾機系統(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程中容易遇到諸多問題。1）石灰貯藏給料系統(tǒng)故障。常見的石灰貯藏給料系統(tǒng)見圖2。目前國內(nèi)多數(shù)電廠采用的是機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。機械振打常造成粉料壓實，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，造成計量不準，易形成老鼠洞；或因石灰乳配制時產(chǎn)生的水汽上升導致石灰受潮板結(jié)，無法下料。上述原因?qū)е率屹A藏給料系統(tǒng)在運行一段時間后被廢棄。有些電廠直接采用人工進行袋裝石灰投加，但人工投加工作強度大，揚塵嚴重，工作環(huán)境惡劣，難于長期運行。螺旋刮片給料型式是近幾年才引進的進口產(chǎn)品，目前只有少數(shù)電廠安裝使用，故障較少，運行穩(wěn)定，完全機械出料系統(tǒng)，計量精準，工作現(xiàn)場飛灰很少，環(huán)境較好。2）石灰乳配制和投加問題。石灰乳加藥控制采取中和箱內(nèi)pH計輸出的模擬信號來實現(xiàn)石灰乳加藥泵自動變頻調(diào)節(jié)，受石灰乳含量影響較大，因此需要采用高品質(zhì)石灰進行石灰乳的配制。如果石灰純度不夠，含砂量高，會造成石灰乳進料不穩(wěn)定，同時會造成石灰乳儲罐的排污次數(shù)會增多，增加了人工清理、沖洗工作量；石灰乳管道在停運后易堵塞管道，系統(tǒng)每次停運后需要進行及時沖洗，沖洗過程應采用自動閥門減少人工勞動強度且不留死角。3）設(shè)備及管路堵塞問題。廢水系統(tǒng)故障后未及時沖洗污泥泵及污泥管路，造成污泥管路堵塞，系統(tǒng)無法重新啟動。廢水系統(tǒng)中各箱罐因來水中本身固含量較高，固體沉積造成設(shè)備堵塞，攪拌器超負荷運行，因此各箱罐及調(diào)節(jié)池要采取措施多采用停運自動沖洗措施來防止污泥堵塞板結(jié)。4）壓濾機故障問題。污泥脫水系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是壓濾機，脫硫廢水系統(tǒng)常采用板框壓濾機。目前國內(nèi)電廠板框壓濾機有國產(chǎn)的也有進口的。綜合多數(shù)電廠的運行實踐表明，國產(chǎn)板框壓濾機故障高，壓濾機污泥含水率偏高，泥餅粘結(jié)濾布嚴重，造成不能自動卸泥，增加了人工干預的工作量；同時，污泥螺桿泵在向板框壓濾機輸送泥漿過程中泵壓經(jīng)常過載，導致跳閘頻繁，泥餅厚度達不到要求[4]；濾布清洗裝置配備不到位，造成濾布堵塞嚴重，壓濾機無法穩(wěn)壓，容易吡泥。進口壓濾機多帶有自動卸餅系統(tǒng)和自動清洗裝置，出現(xiàn)類似情況較少，運行比較穩(wěn)定。5）運行調(diào)整方式不合理。加藥量與實際廢水水量、污染物含量不匹配，脫硫廢水中的沉淀物沉降速度、絮凝顆粒沒有達到預期效果，導致澄清器泥水分離效果較差。
3應對措施
綜合以上問題，電廠在脫硫廢水改造時可采取應對措施如下：1）選用合適的旋流器。為保證廢水系統(tǒng)處理效果，應按相關(guān)規(guī)范設(shè)計脫硫系統(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)進水固體的質(zhì)量分數(shù)小于1%，可以減輕脫硫廢水處理系統(tǒng)負擔，提高三聯(lián)箱的混凝沉淀效果。2）增設(shè)預沉池和廢水緩沖池。脫硫廢水中懸浮物過高會造成混凝絮體不易沉淀，因此設(shè)置預沉池，通過自由沉淀使一大部分懸浮物（質(zhì)量分數(shù)50%以上）在預沉池中得到去除后再經(jīng)三聯(lián)箱的進行混凝沉淀，預沉池停留時間至少為4h。脫硫廢水排放具有間斷不連續(xù)特點，設(shè)置廢水緩沖池能夠減輕脫硫廢水水質(zhì)水量變化對三聯(lián)箱工藝系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性造成的沖擊，提高系統(tǒng)出水效果。3）對三聯(lián)箱進行合理設(shè)置。三聯(lián)箱的停留時間應大于30min。在脫硫廢水量比較大時，三聯(lián)箱盡量分2列布置。2列設(shè)置可以避免來水流量過低時，混凝絮體在三聯(lián)箱內(nèi)停留時間過長，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，不會造成偏流，反應效果好；系統(tǒng)運行靈活性高，當來水流量過低時可以減少運行列數(shù)；當有三聯(lián)箱故障檢修時脫硫廢水處理系統(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+破拱刮片給料機+計量輸送機（帶防潮保護器）。該套裝置可實現(xiàn)石灰粉的自動計量投料，且全部密封，下料過程無粉塵泄露。同時由于防潮投加器及石灰粉倉除塵器的使用，水汽無法上升至粉倉內(nèi)，有效的防止了板結(jié)，同時避免了震動和噪音問題。石灰乳應采用濕法投加形式，由石灰給料裝置將石灰粉輸送到石灰乳溶液箱通過攪拌器進行石灰乳配置，石灰乳加藥泵采用工頻渣漿泵，通過調(diào)節(jié)閥和管道回流進行加藥量調(diào)整。石灰加藥泵和管路應設(shè)置沖洗水管路。濕法投加可以配置固定含量的石灰乳。在反應箱內(nèi)設(shè)置pH計，精準測量投加石灰乳后水中pH。通過加藥調(diào)節(jié)閥改變石灰乳投加量，能夠敏捷地響應系統(tǒng)流量的變化，從而使pH可以穩(wěn)定控制在設(shè)計點附近，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到GB8978－1996排放標準的要求，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，選用帶自動清洗裝置的進口壓濾機。在壓濾機前設(shè)置污泥緩沖罐，通過污泥給料泵將罐內(nèi)污泥送至壓濾機壓濾。污泥緩沖罐自帶污泥攪拌泵，使進入壓濾機內(nèi)的污泥含量均勻，減少壓濾機工作頻次，保證壓濾機的使用性能。當壓濾機故障維修時，污泥緩沖罐可以貯存部分污泥。壓濾機配帶濾布自動清洗裝置，可以實現(xiàn)濾布自動清洗，使壓濾機的的壓泥性能穩(wěn)定，減少運行人員人工干預工作量。目前進口壓濾機故障率低，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動運行。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，減少彎頭使用數(shù)量，同時污泥和石灰乳管路設(shè)置沖洗水管和自動沖洗閥門，以便于維護和檢修[3]。
4結(jié)束語
脫硫廢水處理系統(tǒng)應按照GB8978－1996和DL/T997－2006水質(zhì)要求達標排放考慮[5]。但應預留后續(xù)終端處理接口，并保證將來進行后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶或者煙道噴霧等零排放工藝時能過作為預處理系統(tǒng)，不發(fā)生重復建設(shè)。
作者：王冬梅 夏春雷 崔偉強 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任公司