fGD脱硫废水处理工艺及其优化设计2009

40中国环保产业2009.4技术与工程应用Technology&EngineeringApplicationFGD脱硫废水处理工艺及其优化设计吕宏俊(宇星科技发展（深圳）有限公司，广东深圳518057)摘■要:阐述了脱硫废水中污染物的去除机理，介绍了化学－机械沉降去除脱硫废水中悬浮物、重金属元素等物质的废水处理工艺，并对脱硫废水处理系统的优化设计进行了重点论述。关键词:FGD;脱硫废水;优化设计中图分类号:X703文献标志码:A文章编号:1006-5377（2009）04-0040-031引言随着国家对火电厂烟气脱硫越来越重视，国内投建了大量的脱硫项目。其中，石灰石/石灰－石膏湿法烟气脱硫工艺（FGD）因其技术成熟、脱硫效率高、运行稳定等优点得到了广泛的应用。但在脱硫装置运行过程中，由于吸收浆液的循环使用，浆液中F-、Cl-和悬浮物的浓度会越来越高，这会降低吸收浆液的pH值，增大CaSO4在系统内的结垢倾向。而且，F-与浆液中的铝联合作用会对脱硫吸收剂石灰石的溶解产生屏蔽，致使石灰石溶解性减弱，脱硫效率降低；浆液中Cl-浓度过高则会对吸收塔系统的设备和结构有腐蚀作用。因此，当吸收浆液中的杂质达到一定浓度值后，需从FGD系统内排出一部分废液作为脱硫废水，以控制F-、Cl-浓度，维持系统的物料平衡。脱硫废水一般为来自石膏脱水系统和清洗系统的排放水、废水旋流器的溢流水等，水质特性与燃煤成分、运行条件、脱硫工艺水水质、石灰石成分等众多因素有关，废水中不仅含有悬浮物、过饱和亚硫酸盐、硫酸盐，还含有包括如F、Cl、Cd、Hg、Pb、Ni、As、Se、Cr等重金属元素在内的多种元素。鉴于脱硫废水水质的特殊性，处理难度较大，必须对其进行单独处理，使其最终水质达标后排放或送至工业废水再利用处理系统。2污染物去除机理对于湿法烟气脱硫技术，其脱硫废水呈弱酸性，含有大量的重金属元素和悬浮固体。因此，脱硫废水的处理主要是以化学－机械沉降方法分离重金属和其它可沉淀物（如氟化物、亚硫酸盐、硫酸盐等）。目前国内典型的废水处理工艺均是基于脱硫废水的排放特征衍生而来的，针对不同种类的污染物，其各自的去除机理如下：（1）氟化物的去除脱硫废水中的氟化物主要来源于煤的燃烧。原煤中氟化物在燃烧中生成的氟化氢气体随烟气进入脱硫塔后，被脱硫浆液吸收并与吸收液中的钙离子反应生成氟化钙沉淀。由于浆液中钙离子的浓度很高，废水中的氟离子浓度主要取决于氟化钙的溶解度。在废水中加入石灰乳或氢氧化钠等碱性化学物质，将pH值调至6～7，可有效地去除氟化物和部分重金属，同时也为后续处理工艺环节创造了良好的反应环境。（2）重金属的去除重金属是国家环保标准中严格控制的第一类污染物，化学沉淀是最常用的重金属分离法。在废水中加41CHINAENVIRONMENTALPROTECTIONINDUSTRY2009.4技术与工程应用Technology&EngineeringApplication入可溶性氢氧化物，控制pH值在9.0～9.5之间，可使Fe3+、Cu2+、Pb2+、Ni+、Cr3+等重金属离子生成溶解度较小的氢氧化物沉淀。但是，如果pH值过高，一些重金属离子（如Cr3+、Al3+、Pb2+等）会生成溶解度较高的络合物重新溶解在废水中，还会超过国家规范对pH值在6～9之间的要求。因此，应控制废水的pH值不超过9.5。在该pH值范围内，大部分重金属离子得到了去除，但仍有一定量的重金属（如Hg2+、Cd2+等）残留在废水中，加入Na2S或有机硫（TMT15），利用金属的硫化物比其氢氧化物溶解度更小的原理，更为彻底地去除废水中的重金属离子。（3）小颗粒物的去除脱硫废水中含有许多微小的悬浮物和胶体物质，难以有效沉降。为改善这些微小颗粒物的沉降性能，向废水中加入絮凝剂（FeClSO4）、助凝剂（PAM），通过电中和、吸附桥架等作用，使之凝聚成易沉淀的较大絮凝物。3工艺流程图1为典型的脱硫废水处理工艺流程图，它由废水处理系统、污泥脱水系统、化学加药系统等三大部分组成。其中，废水处理系统由废水调节曝气池、三联箱、澄清池、清水箱等四部分组成；污泥脱水系统由污泥高压螺杆泵、污泥低压螺杆泵、板框压滤机配套组成；化学加药系统由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、絮凝剂储存和加药系统、助凝剂储存和加药系统等五部分组成。FGD系统排放的脱硫废水先进入废水调节曝气池，由布置在池底的曝气装置对脱硫废水进行充分曝气（废水调节曝气池底部的曝气管均匀布置、不留死角），降低池中废水的COD值后，经废水提升泵输送至中和箱。在中和箱内通过石灰乳加药装置添加石灰乳，将废水pH调整到8.5～9.5，使一些重金属离子如Fe3+、Cu2+等生成氢氧化物沉淀。废水在中和箱中停留45min后进入沉降箱，与加入的有机硫（TMT15）在搅拌器的作用下充分混合反应，使Hg2+、Cu2+和Pb2+等重金属生成难溶的硫化物。废水在沉降箱中停留45min后进入絮凝箱，与加入的絮凝剂在搅拌器的作用下生成大量的絮凝物；废水在絮凝箱中停留45min后进入澄清池。同时，在絮凝箱出水、进澄清池前的管路中加入高分子聚合电解质作为助凝剂（PAM），使得絮凝物表面张力降低，慢慢变为体积较大的絮状体，以便在澄清池中沉淀、分离出来。脱硫废水从絮凝箱自流进入澄清池，废水中的絮状体在重力沉降的作用下沉积在澄清池底部，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箱，与加入的HC1反应，使出水pH值降为6～9，达标排放。4优化设计根据脱硫废水的水质特性和实际工程经验，本文对脱硫废水处理工艺进行了优化设计。图2是优化设计后的脱硫废水处理工艺流程图。（1）设初沉池废水中的悬浮物主要由硅和铝组成，其本身沉降性、浓缩性较好，直接沉淀1h左右即可去除大量悬浮物。因此，在脱硫废水处理系统前端设置初沉池（脱硫废水进入废水调节曝气池前），对废水中的大颗粒悬浮物进行固液分离，浓缩的泥浆由初沉池附带的自动刮泥装置清除，再通过底部设置的污泥输送管道输送至板框图1脱硫废水处理工艺流程石灰乳制备箱有机硫絮凝剂助凝剂达标排放清水箱澄清池絮凝箱沉降箱中和箱脱硫废水废水调节曝气池曝气风机污泥泵板框式压滤机图2设计优化后的脱硫废水处理工艺流程①初沉池；②废水调节澄清池；③中和箱；④沉降箱；⑤絮凝箱；⑥澄清池；⑦清水箱；⑧废水提升泵；⑨污泥输送泵42中国环保产业2009.4技术与工程应用Technology&EngineeringApplication式压滤机进行压滤制饼，上清液则自流至废水调节曝气池，这样可大幅度减小后续工序对脱硫废水的处理负荷。脱硫废水进水管道设两路：一路引至初沉池，一路引至废水调节曝气池。正常运行状态下，脱硫废水至废水调节曝气池的管路阀门处于常闭状态，脱硫废水进入初沉池进行固液分离后再自重流入废水调节曝气池；当初沉池处于事故或检修状态时，关闭脱硫废水至初沉池管路的阀门，脱硫废水直接进入废水调节曝气池。这样，可避免初沉池处于检修或事故状态时，脱硫废水处理系统无法正常投运的情况发生。（2）设独立的压缩空气反冲洗系统为防止污泥输送管道堵塞，在初沉池、澄清池底部的污泥排放管道出口设压缩空气系统，必要时采用压缩空气进行反吹洗。由于压缩空气管路需要较大的反冲洗压力，压缩空气管路与废水调节曝气池的气源应分开单独设计。可从FGD系统的仪用压缩空气罐单独引一路压缩空气管路至脱硫废水处理系统，而废水调节曝气池所需的曝气压头不大，其曝气用量可通过曝气风机供给。中和箱、沉淀箱、絮凝箱采用一体化制作（三联箱），共用一根排空和溢流管；为防止排空管道堵塞，设置排空管压缩空气反冲洗管路。（3）设管道冲洗系统所有与石灰浆接触的设备、管道均设置冲洗水系统，配备足够数量的冲洗用管道。为防止管道堵塞，冲洗水管道设置电动阀门，及时开启冲洗水对管道进行冲洗。石灰乳加药系统的管道设计能有效防止石灰沉降，石灰分布由设有冲洗系统的环路管提供。（4）设压滤机管路系统设污泥回流到中和箱的管路，有利于增加中和箱中污泥的浓度，为中和箱沉淀物的析出提供晶核，有助于悬浮物的去除；压滤机脱水处理后的滤液设两条输送管路，浑浊滤液输送至废水调节曝气池进行再处理，澄清滤液输送至清水箱。（5）设在线检测仪器仪表系统在中和箱设置pH调节系统，通过控制阀及变频装置控制石灰乳的投加量，以维持废水在中和箱中的pH值在8.5～9.5之间。在清水箱中设置pH调节系统，通过添加盐酸将出水pH控制在6～9之间，若出水pH值不达标，则出水回流至清水箱再次调节，直到达标为止；在清水箱设置浊度计和COD在线监控设备，若出水浊度或COD含量超标，则回流到中和箱中再次处理，直到达标为止。初沉池、澄清池设置泥位计，当初沉池或澄清池底部污泥积累到设定高度时，启动污泥输送泵排泥。5结论脱硫废水的处理工艺主要由Ca(OH)2中和；Ca(OH)2、有机硫化物、FeClSO4絮凝；沉淀三部分组成。为提高去除效率、减少运行费用，应控制好各工艺要素，如废水在各反应箱中的反应时间、加药的种类和加药量、搅拌强度等；因此，在运行之前应通过模拟试验确定各参数。采用这种工艺处理后的脱硫废水，出水水质基本能够达到《污水综合排放标准》，且运行稳定、操作较简单，是一种值得推广的脱硫废水处理技术。参考文献：[1]郝古明，王书肖，陆永琪.燃煤二氧化硫污染拧制技术手册[M].北京：化学工业出版社，2001.[2]SouthernCompanyService.Inc..DemonstrationofInnovativeApplicationsofTechnologyforCT121FGDProcessatGeorgiaPower’sPlantYates.FinalReport.January1997,3b:15-17.[3]NielsenP.ChristenSenT,VendrupM.ContinuousremovalofheavymetalsfromFGDwastewaterinafluidizedbedwithoutsludgegeneration[J].WatSolTech.1997,36(2-3):391-397.IllustrationofFGDWastewaterTreatmentProcessandOptimizingDesignLVHong-jun(UniverstarScience&Technology(Shenzhen)CO.,LTD,ShenzhenGuangdong518057,China)Abstract:Theremovalmechanicsofpollutantindesulfurizationwastewaterfromlimestonewetfluegasdesulfurization(FGD)isdescribedinthispaper.Aprevailingtechnologyisintroducedsystematically,whichisusedtoremovesuspendgranulesandheavymetalparticlesthroughchemicalandmechanicalprecipitation.Theoptimizingdesigntodesulfur-izationwastewatertreatmentsystemisexpoundedespecially.Keywords:FGD;desulfurizationwastewater;optimizingdesign