电厂脱硫废水处理的技术管理和水质控制
电厂脱硫废水处理的技术管理和水质控制
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通过优化脱硫废水取水方式、预沉、改进加药管理、澄清器合理排泥等技术措施，有针对性地解决脱硫废水处理过程中存在的问题，保证系统的正常运行和出水水质，并提出以系统性管理的理念来推进脱硫废水处理的技术管理工作。
脱硫废水处理系统是燃煤电厂湿法烟气脱硫工艺的重要组成部分，通过对脱硫废水处理排出，保障脱硫装置稳定可靠运行，经过处理后脱硫废水还必须满足达标排放的要求。由于脱硫装置、燃煤种类、工艺用水、运行工况等原因，脱硫废水水质成分复杂，给废水处理带来了不小的挑战。而在处理过程中，脱硫废水提取、预沉、加药反应、澄清排泥等环节各有分工，彼此又存在相互影响的关系，需要从系统性角度开展相关技术管理工作来解决运行中存在的问题。
1 脱硫废水处理工艺流程和水质标准
脱硫废水处理的典型工艺流程如图1 所示。脱硫废水主要含有脱硫废水中的悬浮物、重金属、COD、氟离子等污染物，经过处理后，出水水质需要符合8978-1996《污水综合排放标准》的要求。
2 脱硫废水取水方式优化和预沉淀
2.1 脱硫废水取水方式优化
传统设计上，脱硫废水取自废水旋流站的溢流液，其含固量平均值大于1.5%，最大值达5% 以上，远高于1% 的设计值。这样的水质经常造成脱硫废水池污泥沉积曝气管堵塞、澄清器泥位过高刮泥机过载损坏、压滤机超负荷运行及加药量增加等一系列问题，这些问题反过来又会影响脱硫废水的正常处理量，形成恶性循环，最终会影响脱硫装置的正常运行。针对传统设计的不足，根据真空皮带机石膏滤液的含固量小且相对稳定的特点，将脱硫废水的取水点调整为石膏滤液。
石膏浆液经过真空皮带机的过滤，其含固量大大降低，石膏滤液的含固量低于0.5%。经过取水点的调整，基本能解决脱硫废水含固量高所带来的问题，也为脱硫系统运行良性循环创造了条件。
根据脱硫吸收塔内浆液的杂质含量来控制取水量是改善脱硫废水处理运行的有效方法。上下游之间可以根据吸收塔浆液中氯、氟离子、脱硫废水重金属的含量等指标建立有效的协调工作机制，以降低脱硫废水处理量。当吸收塔浆液氯离子含量控制在10000～20000mg/L，且脱硫装置保持正常运行时，说明此时脱硫废水的处理量是合理的。
2.2 预沉池的沉降效果和缓冲作用
脱硫废水里的悬浮物主要成分是石膏和煤尘中的硅、铝、铁等氧化物，其特点是密度大易沉降。设置预沉池的目的就是对脱硫废水中悬浮物进行自然沉淀，进一步降低脱硫废水的含固量。有试验结果显示120min 以上的沉降时间，可使脱硫废水悬浮物浓度下降99% 以上。实际运行中，经过预沉池后，脱硫废水的含固量能降低50% 以上，且进水含固量越高，沉淀效果越好。
图1 脱硫废水处理工艺流程图
预沉池还能起到缓冲池的作用。由于各种原因，有时脱硫废水处理系统需要以低于设计值并且相对稳定的流量才能保持正常运行，保证出水水质合格。脱硫废水的来水也经常是波段性的，利用预沉池的缓冲容量，就可以以相对稳定的流量运行，保证其处理效果。根据实际运行经验，当脱硫废水来水量为30m3/h 时，500m3以上的预沉池就可以起到较好的预沉淀和缓冲作用。
3 石灰乳加药和pH值控制
3.1 石灰乳加药和pH值控制
脱硫废水进入三联箱后，首先是加氢氧化钙(配制成石灰乳液) 调节pH 值。脱硫废水中带正电荷的胶体颗粒只要达到零界pH 值9 时，胶体颗粒就会开始脱稳凝聚。另外，氢氧化钙还与脱硫废水中的重金属反应生成氢氧化物沉淀，与氟离子反应生成氟化钙沉淀。石灰乳加药与脱硫废水各污染因子均有关系，是脱硫废水处理过程中的关键环节。
为保证重金属和氟离子的去除效果，一般建议将中和箱的p H 值调整至9.0～9.5。如果石灰乳加药量过大p H 值过高时部分两性金属会形成络合物而使沉淀物发生返溶现象，不利于重金属的沉淀反应，还会浪费药品，并且增加废水中含固量。当三联箱的pH 值大于9.5 时，也会发生三联箱出口管道、混合箱进出口管道结垢，造成管道流通面积变小，系统出力降低的情况。因此，石灰乳加药量不宜过高。在实际运行中，pH 值调整至9.2 左右是比较理想的工况。
为控制好石灰乳加药效果，对在线pH 计的及时维护必不可少。因为运行环境较差，pH 计电极表面极易被硫酸钙、氢氧化钙等物质结垢包围，阻碍水流和离子通道，影响pH 值的正常显示，并影响石灰乳加药反应效果，pH 值显示偏大会造成加药量不足，pH 值显示偏小会造成加药过量。所以，需要对在线pH计进行定期校验和定期清洗，以保证其灵敏度和准确性。
3.2 石灰乳加药系统管理
运行中，石灰乳加药系统故障会比较多，主要有加药管道堵塞、加药泵转子和定子卡涩、磨损等。氢氧化钙本身是易沉积、易磨损，加上纯度不高、细度不够、配浓度过高、加药管道设计不合理等因素，就极易造成上述问题。对此，需要针对具体情况，作出相应的改进措施。石灰粉应选用氢氧化钙含量95%以上的；石灰乳配制浓度可以由5% 调整为2%～3%；减少加药管道弯头；将加药管道人工冲洗改为停运自动冲洗程序；设置石灰乳自动加药程序，根据pH 值变化自动调整加药量。通过以上措施，可以减少管道沉积和泵体磨损等问题的发生，提高加药效果。
4 絮凝剂和有机硫加药量控制
脱硫废水处理过程中，会加入适量的絮凝剂和助凝剂，提高絮凝沉淀效果。脱硫废水的絮凝剂可以选用聚合铝、聚合氯化铝铁、三氯化铁等，需要根据实际水质情况，试验选用合适的絮凝剂。聚合氯化铝铁的加药量一般控制在15～30mg/L。
脱硫废水中的重金属与氢氧化钙反应后，大部分以沉淀物的形式除去，但仍有部分残余溶解在水中，加入有机硫的目的就是除去这些残留的重金属。有机硫的加药量应根据脱硫废水的重金属成分和含量进行调整，若是来水的重金属含量本来就很低，经过与石灰乳反应沉淀后，水中的含量已低于排放标准，则可降低有机硫的加药量甚至停用，从而降低药品的耗量和成本。
5 澄清器运行管理和污泥处理
如果澄清器内泥位过高，污泥会被带至清水区直接影响出水水质，因此，澄清器需要做到及时排泥。可以根据澄清器的上中下三个取样门的水样状况来进行污泥排放操作。当上部取样门的样水由清变浑浊，中部取样门的水样含泥量增多时，便可以进行排泥操作。澄清器运行正常时，其出水浊度可以达到小于1NTU 的水平。
对污泥处理的能力直接影响澄清器和脱硫废水处理系统的出力。除保证压滤机的正常出力外，因为脱硫废水污泥主要成分是硫酸钙，将污泥直接回收至脱硫浆液系统是污泥处理的解决方向，可以有效提高污泥处理效率和降低处理成本。
6 结语
脱硫废水处理关系到脱硫装置的正常运行和脱硫废水合格达标这两大目标，其每个环节的工况也会影响整个脱硫废水系统的运行。总之，对于脱硫废水处理主要应从以下几个方面推进其技术管理工作：(1) 应该建立系统性管理理念，尝试从源头和各处理环节的相关性上着手解决脱硫废水处理中存在的问题。(2) 应充分利用设备自动化条件，实现自动加药自动调整水质参数，改善脱硫废水处理效果。(3) 污泥回收利用解决污泥处理能力受限问题，是脱硫废水处理的一个改进方向。(4) 随着废水“零排放”推进，脱硫废水处理还应进一步关注 “零排放”的技术要求，及时调整技术措施，做好技术对接工作。
燃煤电厂脱硫废水DM一体化设备应用
DM 一体化高效处理系统视频
系统优势
1. 多效水处理： 多种水处理技术高度集成，可实现重金属，氟化物污染物深度去除达标排放。
2. 投资成本低： 模块化设计，布置灵活，占地面积小，处理量 20 m³/h 占地 ≤ 15 ㎡。
3. 运行成本低： 全自动化控制，运维方便，单一药剂制度，投加量仅为 100 ~ 400 /m³。
4. 有效改善浆液颗粒细化： 采用变间距变角度旋流布料技术，提升絮团沉降速度的同时，保证细微颗粒沉降效果。
DM一体化脱硫废水高效处理系统 - 设备布置
行业标准
摘 要： 现阶段，燃煤发电厂的烟气脱硫工艺主要为湿法脱硫，这种工艺会产生一定量的脱硫废水。文章介绍了脱硫废水的水质特性和处理流程，并针对脱硫废水达标排放工艺等主流技术进行技术可行性分析以及经济性对比进行了展望。
一、 方案背景
目前国内普遍采用的三联箱（物化法）脱硫废水处理工艺，具有配置设备较多、投资较大、运行成本高和设备的检修维护量较大的缺点，导致许多脱硫装置虽安装了上述脱硫废水处理装置，但在实际运行过程中存在运维成本高、故障率高、实际投运率低的状况。本公司通过对国内多个主力燃煤电厂的石灰石湿法脱硫装置的脱硫废水系统进行分析，结果表明：多数发电厂在设计的脱硫系统上配置了废水处理装置，且处理模式相同，采用中和、絮凝、澄清工艺，调整pH值，去除悬浮物、重金属等污染因子。这些系统运行一段时间后普遍因含固态量较高，使澄清器、污泥泵、压滤等设施负担加重，石灰乳加药系统堵塞，导致设备故障率较高，以致只能停用废水处理系统，转而寻求别的排放方式。
为了解决上述问题，我公司经多年研发，成功推出了基于DM一体化处理装置及DBS药剂的脱硫废水预处理工艺。本处理工艺已成功应用在大唐、华能、华电及宝武集团等多家电厂脱硫废水处理项目中。DBS药剂配套三联箱改造使用于国家电投良村、新昌、贵溪、开封及景德镇等电厂。可靠性，有效性及经济性效果得到业主方充分肯定。该技术最大特点是简单、高效。主要体现在：
（1）安装工作量少，施工简便，模块化设计，高度集成。DM一体化设备将脱硫废水的给药、中和、絮凝、澄清，搅拌等高度集成在一套装置中。
（2）物化反应时间短。使用DM一体化处理系统（用于完全取代原有三联箱及其相应的、有机硫、复合铁盐以絮凝剂等药剂贮存、配制与投加系统），并提供所要求的搅拌器设备。DM一体化处理系统自带投药箱，自动加入。DBS药剂拥有较强大的絮凝能力，能够轻松捕捉废水中极细小颗粒及胶体物质，达到去除脱硫废水中重金属、悬浮物及部分COD、氟化物的效果。
（3）沉降速度快。因DBS药剂本身难溶于水，且比重比水大，加之具有较强大的絮凝能力，形成的矾花具有较高的沉降速度，有利于后续的泥水分离。
（4）固液分离效果好。由于对悬浮物（包括极细小的悬浮物及胶体物质）絮凝吸附去除彻底，且形成的矾花只需一次泥水分离，上清液浊度即达到排放标准或回用要求。
（5）操作简便，自动化程度高。DM一体化处理系统自带有投药机，药剂加料阀通过电机控制，变速可调，控制加药速度及加药量。
（6）抗冲击能力强。脱硫废水成分复杂，水质与煤质、工艺水水质、氧化空气量、石灰石品质以及整个脱硫系统的运行工况等诸多参数、因素密切相关，波动较大。DBS复合处理药剂正是针对脱硫废水的这一特点研发。
强大科研及技术支持。DBS药剂的研发基于中组部国家级专家、中南大学博士生导师王平山领导的科研平台，投入脱硫废水治理领域使用多年来，根据实际运行状况和多数业主提出的共同要求，例如更好的处置污泥，更高的重金属脱除率等，已历经多次配方升级。
同时由于各家企业脱硫废水水质不尽相同，对于处理后的出水要求也有侧重点等原因，单一的药剂配方无法满足所有要求。复合药剂配方的灵活性能够非常完美的解决这个问题，通过实地取样，再经过多次有针对性的验证试验，根据结果对药剂中各组分的成分比例做微调，最终形成“一厂一方”的药剂特点。DM一体化处理设备是西林环保公司在整合有色冶炼、氟化工等多个特殊行业的废水治理领域大量工程经验和运行数据基础上开发的一套拥有完全自主知识产权的高新技术产品。DM/DBS脱硫废水预处理技术能比较完美的应对目前国内主流燃煤发电企业脱硫废水达标排放的要求，遇到比较特殊的水质，还可以考虑结合预沉、曝气和污泥浓缩等工艺予以解决，出水即可达标排放。
XXX发电厂目前三联箱系统或其他处理系统运行基本正常，但是存在处理能力低/运行维护成本较高等问题，我们根据现场装置实际情况提出DBS药剂+改造的工艺方案，用非常经济的方式满足业主提出的系统适当增容、降低运行成本和操作难度、减少劳动力强度和设备检修维护频率等目的和要求。
二．设计条件及依据
本技术方案适用于“XXX发电厂脱硫废水处理系统改造工程”，改造条件如下：
本次脱硫废水系统改造，在脱硫废水厂房、工艺、设备的基础上，进行优化、完善或部分利旧修复，集中处理全厂脱硫废水后，达标处理后的脱硫废水短期内根据业主需要进行综合利用。
（1）设计条件
① 脱硫废水的水质
脱硫废水的水质与脱硫工艺、烟气成分、灰及吸附剂等多种因素有关。脱硫废水的主要超标项目为悬浮物、pH值、汞、铜、铅、隔、铬、铅、锌、砷、氟、钙、镁、铝、铁以及氯根、硫酸根、亚硫酸根、碳酸根等。
② 脱硫废水处理系统处理后水质
脱硫产生的废水经处理后出水水质达到《火电厂石灰石—石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T 997-2006）中脱硫废水处理系统出口的污染物最高容许排放浓度的要求。废水排放标准的详细指标如下：
① 脱硫废水的处理水量工程规模
改造后系统具有较强的抗水质/水量冲击能力，XXX发电厂目前的脱硫废水水量在30m3/d，改造后三联箱及澄清器系统实际出力能力不小于40m³/h（但受限于泵组及管道，进水流量可能达不到这个数值）。
② 改造地点：脱硫废水处理厂房
（1）设计依据
① 国家现行的建设项目环境保护设计规定。
② 招标方提供的基础资料及技术要求。
③ 同类行业废水治理的工程经验和技术。
④ 我公司设计技术规范与标准。
⑤ 火电厂石灰石—石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T 997-2006）；
三．系统方案整体设计思路
经过对XXX发电厂脱硫废水系统的初步了解，在认真搜集资料的同时对国家有关各项排放标准、治理方法等进行研究与分析，结合我公司过往工程经验确定了此次三联箱脱硫废水处理系统技术改造方案。
该方案通过对原三联箱系统进行改造，不再添加有机硫、硫酸氯化铁、助凝剂等药剂，改为添加我公司的脱硫废水处理药剂DBS材料且通过加药装置直接以固态粉料形式自动加入，无需制备水剂，同步处理重金属及悬浮物，协同去除氟化物、硫化物及部分COD等污染物（考虑到可能出现的废水水质极端情况，石灰乳加入系统保留，日常不予运行）。
本方案考虑将原中和箱、反应箱、絮凝箱利旧改造为三级反应处理箱（依序命名为1#、2#、3#反应处理箱）。
2#反应箱顶部增加一套固态药剂投加系统，功率0.75kw。
原药剂制备/投加系统、反冲洗系统及出水箱搅拌等设备可拆除或停用。
四．设备系统工艺流程设计
（1）三联箱改造后废水处理过程
废水经由废水提升泵送入一级反应箱，随后依次经过二、三级箱。同时DBS处理剂从二级处理箱顶部的自动加药系统投入，复合处理剂的投入量可以通过变频器调节。复合处理剂投入量根据脱硫废水进水量及水质情况通过给药机的变频投药装置自动调节，再由二级处理箱溢流至三级处理箱。二、三级处理箱搅拌的主要目的是促成较大矾花的形成。处理过的废水溢流进入原澄清器，经过澄清器，水中的矾花会沉降下来，然后排出清水。
（2）化学加药系统
新增一套自动加药系统。固体粉末经加药箱自动给料器投入，在搅拌机的搅拌作用下，与脱硫废水均匀混合。复合处理剂的投入量可以通过变频器调节。
（3）污泥脱水系统
澄清器底部污泥通过污泥输送泵出口母管增加一路污泥支路到脱水皮带混入石膏进行脱水处理，原压滤系统保留，日常不予运行。
（4）其他说明
废水中悬浮物基本上全部与水处理药剂进行物化反应后形成了松散状的絮凝体（矾花），因此不会出现设备与管道堵塞现象。
改造后流程示意框图如下页所示。
五．工艺特点
（1）DBS药剂物化反应时间短。
（2）反应后固形物沉降速度快。
（3）污泥固液分离效果好。
（4）操作简便，自动化程度高。将固体粉状药剂人工倒入加料斗，药剂加料阀通过电机控制，变速可调，控制加药速度及加药量。
（5）行业领先，技术先进。DBS药剂均是本公司针对目前脱硫废水设备运行当中存在的问题而自主研发、具有自主知识产权的环保产品。工程实践证明该技术投资低，运行可靠，系统简单，是一种实用，先进，高效的脱硫废水处理方式。
六．方案可靠性分析
脱硫废水处理系统所加药剂只有一种固态粉料处理药剂DBS。所有污泥均送至压滤机/脱水皮带进行脱水处理。
七．改造新增设备材料清单
湖南西林环保材料有限公司
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