工業(yè)廢水：火電廠廢水處理原理及綜合利用
發(fā)布日期：2016-11-02 點擊：1082
環(huán)境污染的治理是擺在我們面前刻不容緩的重要任務，筆者根據(jù)當前環(huán)保治理現(xiàn)狀，闡述了火電廠脫硫廢水系統(tǒng)的處理原理及系統(tǒng)流程，以及廢水處理運行操作方法和故障處理，分析了工業(yè)廢水的再利用價值。實踐證明，工業(yè)廢水的處理及再利用，利己利國，能有效避免隨意排放帶來的環(huán)境污染，對工業(yè)廢水處理的推廣應用、改善人居環(huán)境，具有重要的現(xiàn)實意義。
1萊城電廠脫硫簡介及廢水系統(tǒng)處理原理
1.1脫硫系統(tǒng)簡述及廢水的產(chǎn)生
萊城電廠四臺300MW機組采用石灰石-石膏的濕法煙氣脫硫工藝，分別為一爐一塔設計。自投運以來，脫硫設施投運率超過99.0%、脫硫效率保持在95%左右。運行中的4套全煙氣量處理的濕式石灰石－石膏濕法煙氣脫硫裝置，運行穩(wěn)定。系統(tǒng)全煙氣量脫硫時，脫硫后煙氣溫度不低于80℃。校核煤種工況下確保FGD裝置排放的SO2濃度不超標；當FGD入口煙氣SO2濃度比設計煤種增加25%時仍能安全穩(wěn)定運行。整套系統(tǒng)于2008年12月底完成安裝調試。
吸收塔系統(tǒng)是影響脫硫效率的核心部件，自下而上可分為氧化結晶區(qū)、吸收區(qū)、除霧區(qū)三個主要的功能區(qū)。煙氣通過吸收塔入口從漿液池上部進入吸收區(qū)。在吸收塔內，熱煙氣自下而上與漿液（三層噴淋層）接觸發(fā)生化學吸收反應，并被冷卻。該漿液由各噴淋層多個噴嘴層噴出。漿液（含硫酸鈣、亞硫酸鈣、未反應的碳酸鈣、惰性物質、飛灰和各種溶質）從煙氣中吸收硫的氧化物（S0X）以及其它酸性物質。含硫的氧化物（S0X）與碳酸鈣反應，形成亞硫酸鈣。亞硫酸鈣由設置在漿液池中的氧化空氣分布系統(tǒng)強制氧化成石膏，經(jīng)脫水后石膏進入石膏庫外運，部分溢流水經(jīng)溢流水泵返回吸收塔，產(chǎn)生的廢水進入廢水處理系統(tǒng)進行處理[1]。
脫硫系統(tǒng)需要連續(xù)排放一定量的廢水以保證脫硫工藝系統(tǒng)要求，根據(jù)脫硫廢水的成分和排放要求，設置廢水處理系統(tǒng)，全廠4×300MW機組脫硫系統(tǒng)廢水處理能力為12t/h。由廢水旋流器底流出的廢水經(jīng)廢水泵打入廢水處理系統(tǒng)（表1進入廢水處理系統(tǒng)的廢水各項指標），此后廢水依次經(jīng)過中和箱、沉降箱、絮凝箱、濃縮澄清池、出水箱進行處理后外排。濃縮澄清池底部產(chǎn)生的污泥達到一定量時由污泥泵送入壓濾機進行脫水處理，固化后的泥餅外運。
脫硫廢水處理系統(tǒng)采用了中和，絮凝反應沉淀的工藝化學過程，處理脫硫裝置排出的廢水，去除其中的重金屬、懸浮物等，調節(jié)PH值至合適的范圍內，以達到國家二級排放標準。
中和處理的主要作用包括兩個方面：（1）發(fā)生酸堿中和反應，調整pH值至9.0左右。之所以將PH值選擇調整到9.0左右有如下兩個原因，其一pH值在排放標準之內，其二這個pH值有利于后續(xù)沉淀反應的進行。（2）沉淀部分重金屬，使鋅、銅等重金屬元素生成氫氧化物沉淀[2]。
沉淀反應在沉淀箱中進行，其作用是去除廢水中的重金屬離子（如汞、鎘、鉛、鋅、銅等）、堿土金屬（如鈣、鎂）以及某些非金屬（如砷、氟等）。對于一定濃度的某種金屬離子而言，溶液的PH值是沉淀金屬氫氧化物的重要條件。當溶液由酸性變?yōu)槿跛嵝詴r，金屬氫氧化物的溶解度下降，但許多金屬離子的氫氧化物為兩性化合物（如鉻、鋁、鋅、鉛、鐵、鎳、銅、鎘等的氫氧化物），隨著堿性的進一步增強這些兩性化合物有發(fā)生絡合反應使溶解度增大。綜合考慮廢水排放的允許值和生成的金屬離子氫氧化物沉淀不因絡合反應而溶解，選擇將廢水的pH值調整到8-9之間。在一定PH值條件下，金屬硫化物有比其氫氧化物更小的溶解度。所以，在沉淀箱中加入有機硫（TMT15三巰基均三嗪三鈉）進一步去除重金屬離子。當pH值在8-9之間時，重金屬硫化物的溶解度已相當小，可認為重金屬已被完全去除。絮凝經(jīng)沉淀反應后的廢水中含有大量微小的懸浮物和膠體物質，必須加入絮凝劑使之凝聚成大顆粒而沉降下來。常用的絮凝劑有硫酸鋁、聚合氯化鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵等；常用的助凝劑有石灰、高分子凝聚劑等。供方推薦絮凝劑選用硫酸鋁化鐵，助凝劑選用PAM（陰離子型聚丙烯酰氨）。
澄清池出水自流進入出水箱，經(jīng)過調整pH達到6.0～9.0范圍，通過出水泵排放。
廢水旋流站的溢流直接進入廢水處理系統(tǒng)的中和、沉降、絮凝三聯(lián)箱然后進入澄清器和出水箱，其間的出水位梯次布置，形成重力流。
澄清器污泥大部分排至壓濾機，小部分回流污泥送回中和箱，設兩組螺桿泵（每組2臺，1運1備）分別進行輸送�；亓魑勰嗍菫槿�(lián)箱的結晶反提供晶種，回流量人工調定。
壓濾機排出的濾液及壓濾機清洗濾布的污水重力自流至濾液箱，設濾液泵（1運1備）將濾液送入三聯(lián)箱處理（圖1萊城電廠廢水系統(tǒng)處理原理及流程）。
廢水間沖洗水和設備放空水通過室內明溝匯入集水坑，設一臺潛水泵將該水送入三聯(lián)箱處理。
氫氧化鈉、有機硫、絮凝劑、助凝劑、鹽酸等5個計量箱后分設5組計量泵（1運1備，變頻調速），完成向三聯(lián)箱及出水箱自動在線調節(jié)計量加藥。
廢水處理系統(tǒng)的pH值檢測儀的電極設自動清洗裝置以防止結垢而失準。
整套系統(tǒng)檢修時，廢水可以排入事故漿液系統(tǒng)，流程圖如下：
1.2廢水系統(tǒng)部分設備
廢水系統(tǒng)由污泥循環(huán)泵、濾液泵、板框壓濾機、出水箱及攪拌器等組成（表2廢水系統(tǒng)設備配置表）。
2廢水系統(tǒng)的運行操作異常處理
2.1廢水系統(tǒng)投入
2.1.1三聯(lián)箱手動投入
2.1.1.1三聯(lián)箱（圖2現(xiàn)場三聯(lián)箱運行過程中）投入時，按照啟動前檢查進行檢查操作完畢，應先將中和箱投入運行。中和箱的投入檢查管道電磁流量計前手動蝶閥（除旁路門外）全部打開。將控制柜上開關全部打至“手動”，所有就地控制箱打至“就地”。中和箱液位高于1/2時，啟動中和箱攪拌器。中和箱液位高于2/3時，啟動NaOH計量泵，向中和箱加藥。NaOH計量泵啟動及跳閘條件：
a啟動條件：NaOH加藥箱液位高于0.4m；
b跳閘條件：NaOH加藥箱液位低于0.2m；
c自動啟動：運行泵跳閘，或者PH值小于8
d自動停止：PH值大于8.8。
2.1.1.2沉降箱投入：
檢查管道電磁流量計前手動蝶閥（除旁路門外）全部打開。將控制柜上開關全部打至“手動”，所有就地控制箱打至“就地”。沉降箱液位高于1/2時，啟動沉降箱攪拌器。沉降箱液位高于2/3時，啟動有機硫、混凝劑計量泵，向沉降箱加藥。有機硫計量泵啟動及跳閘條件：
a啟動條件：有機硫加藥箱液位高于0.4m；
b跳閘條件：有機硫加藥箱液位低于0.2m；
2.1.1.3絮凝箱投入：
檢查管道電磁流量計前手動蝶閥（除旁路門外）全部打開。將控制柜上開關全部打至“手動”，所有就地控制箱打至“就地”。絮凝箱液位高于1/2時，啟動絮凝箱攪拌器。絮凝箱液位高于2/3時，啟動助凝劑計量泵，向絮凝箱加藥。助凝劑計量泵啟動及跳閘條件：
a啟動條件：助凝劑加藥箱液位高于0.4m；
b跳閘條件：助凝劑加藥箱液位低于0.2m；
2.1.1.4澄清器投入：
澄清器液位高于1/2時，啟動澄清器刮泥機運行。澄清器液位高位時，啟動污泥循環(huán)泵返回中和箱，以提供沉淀所需的晶核，獲得更好的沉降。澄清器液位高位時，啟動污泥排放泵加壓，進入板框壓濾機。
2.1.1.5出水箱投入：
檢查管道電磁流量計前手動蝶閥（除旁路門外）全部打開。將控制柜上開關全部打至“手動”，所有就地控制箱打至“就地”。出水箱液位高于1/2時，啟動出水箱攪拌器。出水箱液位高于2/3時，啟動HCl計量泵（圖3HCl計量泵及出水箱），向出水箱加藥。根據(jù)出水箱pH表在線測定，當pH值大于9時，啟動HCl計量泵加酸調節(jié)。當pH值小于6時，打開污泥循環(huán)電動閥門將出水返回中和箱循環(huán)。當出水箱pH值在6—9范圍內可直接啟動出水泵向外排放。
HCl計量泵啟動及跳閘條件：
a啟動條件：HCl加藥箱液位高于0.4m；
b跳閘條件：HCl加藥箱液位低于0.2m；
2.1.1.6污泥處理系統(tǒng)啟動
將脫硫廢水污泥管道手動蝶閥（除旁路門外）全部打開。將控制柜上開關全部打至“手動”，所有就地控制箱打至“就地”。啟動污泥循環(huán)泵。
污泥排污泵啟動,將脫硫廢水污泥管道手動蝶閥（除旁路門外）全部打開。將控制柜上開關全部打至“手動”，所有就地控制箱打至“就地”。檢查澄清器污泥濁度值高于50mg/l，檢查壓濾機進料輸出信號到位。啟動污泥排污泵。
啟動壓濾機（圖4現(xiàn)場壓濾機）“濾板壓緊”按扭，使壓濾機處于過濾狀態(tài)。待壓力變送器顯示壓力值維持3-4kg/cm2持續(xù)1-1.5h，開啟“濾板放松”按扭。待啟動“拉板向后”按扭。啟動電動泥斗。污泥排放泵啟動及跳閘條件：
a啟動條件：澄清器污泥濁度值高于50mg/l并且進料輸出信號到位。
b跳閘條件：污泥輸出電動閥與污泥回流電動閥都不在全開持續(xù)30秒。
c自動啟動：另一臺泵停止，或者濁度值高于120mg/l。
污泥濾液泵啟動：將脫硫廢水污泥管道手動蝶閥（除旁路門外）全部打開。將控制柜上開關全部打至“手動”，所有就地控制箱打至“就地”。啟動污泥濾液泵。污泥濾液泵啟動及跳閘條件：
a啟動條件：污泥濾液箱液位高于0.4m；
b跳閘條件：污泥濾液箱液位低于0.2m；
壓濾機沖洗泵啟動,將脫硫廢水污泥管道手動蝶閥（除旁路門外）全部打開。將控制柜上開關全部打至“手動”，所有就地控制箱打至“就地”。啟動壓濾機沖洗泵（圖5壓濾機沖洗水箱及水泵運行中）。壓濾機沖洗泵啟動及跳閘條件：
a啟動條件：壓濾機沖洗水箱液位高于0.4m，進料輸出信號到位。
b跳閘條件：壓濾機沖洗水箱液位低于0.2m；
2.2廢水系統(tǒng)的停止
2.2.1廢水系統(tǒng)的停運：
廢水系統(tǒng)停運之前匯報發(fā)電廠的值長，關閉PH電極電源，污泥濃度計電源，濁度計電源。系統(tǒng)停運前先解除各設備聯(lián)鎖。停運廢水泵，停運廢水旋流器，對廢水泵及廢水旋流器進行沖洗。逐一停運計量泵計量泵。出水箱液位下降到適當位置時停運出水泵（最好保持1/2的液位，以能夠浸泡到pH電極起到保護電極的作用）。沖洗污泥循環(huán)管路（1min以上）。系統(tǒng)停運后要及時添補計量箱內液位不足的藥劑（如果停運后短期內不啟動系統(tǒng)，聚丙烯酰胺最好不要大量貯存）。各攪拌器在系統(tǒng)停運后要保持運行，以保證系統(tǒng)不產(chǎn)生堵塞[3]。
2.2廢水的再利用
經(jīng)廢水系統(tǒng)處理后合格的達標水，經(jīng)廢水旋流器的再次分離進入脫硫系統(tǒng)的濾液箱，重新回收至脫硫系統(tǒng)，做到了廢水的循環(huán)綜合利用，減少了優(yōu)質工業(yè)水的補充水量，并有效避免了廢水隨意排放帶來的環(huán)境污染。
3結論
由化驗結果測定，萊城電廠濕法煙氣脫硫后的廢水經(jīng)過中和、沉淀、絮凝、濃縮及澄清等處理后，其pH值、懸浮物、氟化物、重金屬等重要指標都能達到國家規(guī)定的廢水排放標準。我廠煙氣脫硫工程配套的廢水處理系統(tǒng)性能優(yōu)良，通過DCS系統(tǒng)實現(xiàn)遠方集控操作，運行穩(wěn)定，為我廠廢水系統(tǒng)再利用作出了貢獻。
