洪啟釵

（國能龍?jiān)喘h(huán)保有限公司泉州分公司，福建泉州 362100）

對于現(xiàn)代電廠而言，廢水脫硫處理大多會(huì)使用先中和、再絮凝、再沉降、最后澄清的處理方式，待廢水經(jīng)過處理能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，再進(jìn)行排放，并且自身系統(tǒng)始終處于正常運(yùn)行狀態(tài)。經(jīng)過系統(tǒng)處理后的脫硫廢水，能夠有效降低其本身的濁度，減少水體中含有的重金屬比例，降低水體硬度，但是經(jīng)過這種處理的廢水含鹽量并不會(huì)大幅降低，同時(shí)還有可能存留大量的硝酸鹽、硒、有機(jī)物等物質(zhì)，排放后依舊會(huì)對水體造成一定程度的污染。

1 脫硫廢水零排放處理

經(jīng)過電廠脫硫廢水處理后的廢水，本身屬于濃鹽水級(jí)別，再經(jīng)提升泵作用后會(huì)被輸送至對應(yīng)的零排放站中。這些排放的廢水在經(jīng)過一級(jí)軟化池處理后，先后會(huì)與石灰材料、硫酸鈉元素、聚鐵元素、PAM藥劑等進(jìn)行充分混合，繼而形成一種易沉淀的絮體，待其通過一級(jí)澄清池完成沉淀作用后，可以去除廢水中包含的重金屬元素、鎂元素及部分鈣元素等結(jié)垢因子；

經(jīng)過一級(jí)澄清后的廢水會(huì)溢流至對應(yīng)的一級(jí)中間水池內(nèi)，再通過提升泵作用，使其輸送至對應(yīng)的二級(jí)軟化池內(nèi)，此時(shí)會(huì)與池內(nèi)的碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而生成碳酸鈣并繼續(xù)沉淀，然后分別與聚鐵元素、PAC進(jìn)行絮凝作用，待其通過二級(jí)澄清池作用沉淀后，能夠進(jìn)一步去除廢水中的各種殘余鈣離子；

在其經(jīng)過二級(jí)澄清后，會(huì)溢流至對應(yīng)的二級(jí)中間水池內(nèi)，然后通過提升泵進(jìn)行輸送作用輸送至過濾器中進(jìn)行過濾作用，此時(shí)可以有效去除廢水中存留的各種顆粒物，并且過濾器出水在去往VACOM蒸發(fā)結(jié)晶單元的過程中，還能夠再次進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶作用，并將結(jié)晶鹽及時(shí)送往系統(tǒng)的干燥打包系統(tǒng)中進(jìn)行處理。

1.1 脫硫廢水來源

截至目前，針對我國燃煤電廠在當(dāng)前階段的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，使用鍋爐濕法脫硫方式產(chǎn)生的脫硫廢水，大多源于脫硫塔作業(yè)期間產(chǎn)生的排放廢水，當(dāng)這種廢水排放量達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)使用脫硫塔內(nèi)控制的方式，借助Cl成分在漿液中的具體濃度指標(biāo)完成檢驗(yàn)工作。在使用FGD工藝時(shí)，不僅可以脫除煙氣中存有的SO2，并且HCl、HF等多種存在于煙氣結(jié)構(gòu)中的酸性氣體同樣也會(huì)被吸收，然后一起轉(zhuǎn)移至對應(yīng)的脫硫漿液中。因?yàn)槊摿驖{液大多會(huì)保持循環(huán)使用的狀態(tài)，即使此時(shí)的HCl、HF等酸性氣體含量較少，在煙氣中的實(shí)際濃度占比要低出SO2很多，但是在脫硫系統(tǒng)持續(xù)的、長時(shí)間的運(yùn)行狀態(tài)下，漿液中含有的Cl和HF則會(huì)逐漸增多，濃度也會(huì)因此不斷逐漸升高。與此同時(shí)，漿液中含有的鋁元素還會(huì)與HF產(chǎn)生聯(lián)合效果，會(huì)對石灰石材料產(chǎn)生溶解作用，此時(shí)會(huì)對反應(yīng)造成屏蔽作用，導(dǎo)致脫硫效率降低，脫硫作業(yè)受到影響；漿液中含有的Ca2+與Cl成分，配成的離子為對CaCl2，會(huì)對吸收劑氫氧化鈣的正常溶解作用造成直接影響，并且，隨著Cl-濃度的初見升高，同樣會(huì)使脫硫效率不斷降低，石膏品質(zhì)因此不斷下降，在此期間，對管道和處理系統(tǒng)均會(huì)產(chǎn)生一定程度的腐蝕作用。為進(jìn)一步保證系統(tǒng)運(yùn)行的整體穩(wěn)定性，確保脫硫作業(yè)效率和石膏產(chǎn)品最終質(zhì)量，需有針對性地排出部分漿液，漿液中Cl-濃度值控制在20kg/m3-[3-4]范圍內(nèi)即可。

1.2 脫硫廢水特點(diǎn)

石灰石品質(zhì)、脫硫系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)和運(yùn)行、脫硫塔前污染物控制設(shè)備、燃煤品質(zhì)等因素，均會(huì)對脫硫廢水過程中的水質(zhì)及水量造成直接影響。其中，石灰石屬于脫硫廢水環(huán)節(jié)中的部分污染物的主要來源，分別包括脫硫廢水結(jié)構(gòu)中的鎳和鋅以及黏土雜質(zhì)中含有的部分細(xì)微顆粒、鋁和硅等其他物質(zhì)。對于脫硫系統(tǒng)而言，其設(shè)計(jì)與運(yùn)行對脫硫廢水水質(zhì)造成的影響主要體現(xiàn)在添加劑材料的使用方面、其氧化程度或最終的氧化方式方面，或者脫硫系統(tǒng)建設(shè)材料等幾個(gè)方面。脫硫塔前污染物材料控制設(shè)備主要為除塵設(shè)備和脫硝設(shè)備。提升除塵效率，則會(huì)有一定概率使脫硫廢水總懸浮顆粒物濃度出現(xiàn)降低的情況，但是以細(xì)微顆粒存在的飛灰物質(zhì)同樣有概率增加揮發(fā)性金屬材料在脫硫廢水中的整體含量；脫硝設(shè)備則可以增加Cr轉(zhuǎn)為毒性的概率，因此，從脫硝系統(tǒng)中逃逸出的部分氨成分將會(huì)增加脫硫廢水的固有氨氮濃度。而這種燃煤品質(zhì)則屬于對脫硫廢水正常使用造成影響的主要因素，對于高硫煤、高氯煤而言，二者均會(huì)導(dǎo)致脫硫廢水的總體排放量增加。

2 系統(tǒng)運(yùn)行及相關(guān)設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 硫酸鈉溶解箱配藥水源設(shè)計(jì)優(yōu)化

此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要包括氫氧化鈣溶液配制、硫酸鈉溶液配制、碳酸鈉溶液配制，這幾種材料分別取自對應(yīng)的系統(tǒng)澄清池。系統(tǒng)硫酸鈉溶解箱配中的藥水源主要取自一級(jí)級(jí)澄清池，使用這種設(shè)計(jì)的意圖主要是保證系統(tǒng)本身不會(huì)再增加外來水體，這樣既能夠確保系統(tǒng)不會(huì)存在外來水源，達(dá)到節(jié)約水資源的效果，有效防止系統(tǒng)帶入外來干擾離子，同時(shí)新補(bǔ)充水量也會(huì)使蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)本身的工作量上升，導(dǎo)致系統(tǒng)處理效率受到影響，運(yùn)行成本也會(huì)因此增加。

但是，因?yàn)橐患?jí)軟化系統(tǒng)的主要作用主要是去除水體中含有的Mg2+及部分Ca2+，想要去除Mg2+主要憑借氫氧化鈣，為進(jìn)一步保證Mg2+能反應(yīng)更徹底，需要投加大量氫氧化鈣，因此一級(jí)軟化系統(tǒng)出水中含有的Ca2+濃度相對較高，如表1所示。

表1 軟化澄清系統(tǒng)水質(zhì)分析表 mg/L

從表1看出，一級(jí)軟化池出水后的水體Mg2+濃度明顯降低，但是Ca2+濃度依舊比較高。此后使用軟化池中的出水對硫酸鈉溶液進(jìn)行處理，此時(shí)溶解箱中固有的S042–和Ca2+會(huì)發(fā)生反應(yīng)并生成硫酸鈣，進(jìn)而沉淀。當(dāng)硫酸鈣在溶解箱底部持續(xù)積累后，硫酸鈉加藥泵會(huì)因此出現(xiàn)堵塞問題，造成系統(tǒng)不能保持正常運(yùn)行狀態(tài)。針對該問題，可就下述兩方面內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化。

（1）使用電廠工業(yè)水為原材料，即硫酸鈉溶解箱中的配藥水源，水質(zhì)分析表1中能夠看到各項(xiàng)水質(zhì)結(jié)果均能可以滿足系統(tǒng)配藥水質(zhì)的使用要求。

（2）使用二級(jí)軟化池出水系統(tǒng)作為硫酸鈉溶解箱的后續(xù)配藥水源。當(dāng)二級(jí)軟化池廢水分別被碳酸鈉和碳酸鈉相遇并發(fā)生反應(yīng)后，會(huì)生成碳酸鈣并繼續(xù)沉淀，再與聚鐵元素、PAC元素進(jìn)行絮凝作用，在此之后通過二級(jí)澄清池并進(jìn)行沉淀作用，此時(shí)廢水殘余鈣離子的實(shí)際濃度值處于較低水平，能夠充分滿足配藥水質(zhì)的使用要求。

當(dāng)零排放軟化澄清系統(tǒng)處于試運(yùn)階段時(shí)，硫酸鈉的配藥水源需要采用工業(yè)水，能夠保證系統(tǒng)正常運(yùn)行即可，但是系統(tǒng)中又增加了一部分新的水源，因此，從系統(tǒng)的長時(shí)間運(yùn)行角度分析，這屬于既浪費(fèi)水資源，同時(shí)又會(huì)加大系統(tǒng)水量處理任務(wù)的行為，運(yùn)行成本也會(huì)因此增加。站在經(jīng)濟(jì)環(huán)保進(jìn)行考慮，可以將配藥水源合理更改為二級(jí)軟化池中的出水，這樣可以更好地保證系統(tǒng)始終處于高效節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 軟化池裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）虹吸問題。調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)，在電廠脫硫廢水不再進(jìn)入軟化池后，此時(shí)澄清池會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)保持廢水繼續(xù)進(jìn)入的狀態(tài)，并且水的流量還會(huì)出現(xiàn)逐漸變大的發(fā)展趨勢，經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)，此時(shí)軟化池中的第三格水位已經(jīng)降低至出水口位置，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行檢查，最終發(fā)現(xiàn)軟化池本身的底部位置要明顯高于澄清池，并且脫硫廢水不再進(jìn)入軟化池時(shí)，此時(shí)澄清池水則會(huì)通過其自身的進(jìn)水管路產(chǎn)生虹吸作用，吸出軟化池第三格儲(chǔ)存的部分脫硫廢水，因?yàn)樵撉闆r在系統(tǒng)設(shè)備已經(jīng)停運(yùn)后才發(fā)生，所以會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)脫硫廢水無法按照設(shè)計(jì)流程運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致澄清池出水的最終水質(zhì)達(dá)不到合格標(biāo)準(zhǔn)。

針對上述現(xiàn)象，可在系統(tǒng)調(diào)試階段進(jìn)行處理，并對出水管進(jìn)行改造。軟化池連接澄清池之間的管路最高點(diǎn)位置可以加裝虹吸破壞管，保證虹吸現(xiàn)象不會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（2）軟化池污泥堵塞問題。因?yàn)檐浕b置呈三格布局，彼此相鄰的兩格可以采取靜壓狀態(tài)下的自流方式。首先，第一與第二格可以配置快速攪拌器，然后在第三格中為其配置慢速攪拌器，這樣做的主要目的是讓流出的廢水能夠與助凝劑進(jìn)行充分反應(yīng)，同時(shí)保證每一格底部均有相應(yīng)的排泥閥裝置。待處理系統(tǒng)調(diào)試持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間以后，此時(shí)軟化裝置中的水位會(huì)持續(xù)升高，同時(shí)還會(huì)有溢流現(xiàn)象發(fā)生，并且澄清池中再無廢水進(jìn)入。對該現(xiàn)象進(jìn)行分析得知，軟化裝置中的第三格出水管已經(jīng)被污泥堵塞，使得系統(tǒng)無法正常執(zhí)行靜壓出水作業(yè)，因此出現(xiàn)溢流現(xiàn)象。與此同時(shí)，此處理裝置中的排泥閥可以將池內(nèi)污泥進(jìn)行集中處理，使其排入集水地坑中，這種處理方式同樣會(huì)造成地坑泵堵塞的后果。

設(shè)計(jì)優(yōu)化：將系統(tǒng)軟化裝置中的第三格進(jìn)行單獨(dú)處理，然后再加快速攪拌速度，保證污泥不再繼續(xù)沉降，能夠有效解決第三格區(qū)域出水管的堵塞問題；將軟化池排泥管進(jìn)行變更處理，使其與污泥螺桿泵的入口相連接，然后再定期排泥，此時(shí)經(jīng)螺桿泵輸送至離心脫水機(jī)中，可以實(shí)現(xiàn)對泥水的分離處理。

2.3 蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)預(yù)換熱器化學(xué)清洗設(shè)計(jì)優(yōu)化

電廠中的脫硫廢水經(jīng)軟化澄清處理、過濾處理后，可以去除水體中的大部分鈣離子、鎂離子，但是依舊會(huì)含有少量蒸發(fā)結(jié)晶，并且在系統(tǒng)長期運(yùn)行中還會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。處于調(diào)試期間的VACOM閃蒸裝置，在其處理水量達(dá)200m3/h后，VACOM裝置的實(shí)時(shí)補(bǔ)水流量會(huì)從初期的17.6m3/h陸續(xù)下降至13.2m3/h， 同時(shí)補(bǔ)水量還會(huì)隨周期制水量的持續(xù)增長而不斷 減小。

VACOM閃蒸裝置在長期處于停機(jī)檢修狀態(tài)或設(shè)備長時(shí)間保持運(yùn)行后，會(huì)發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，導(dǎo)造成換熱效率不斷降低的問題，此時(shí)需要進(jìn)行相應(yīng)的化學(xué)清洗處理，可以將閃蒸罐內(nèi)部存留的濃縮液進(jìn)行排空處理，原設(shè)計(jì)采用的方案為：利用VACOM進(jìn)料池內(nèi)，此時(shí)軟化水可以對VACOM裝置產(chǎn)生反應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到整體沖洗的效果，在此之后則利用軟化水作為設(shè)備的主要清洗水源。因?yàn)閂ACOM在進(jìn)料池的軟化水pH標(biāo)準(zhǔn)，需要控制為12.0~12.5，才可以保證廢水中的鎂離子被完全去除，所以，在使用氨基磺酸作為VACOM化學(xué)清洗藥劑的主材料時(shí)，氨基磺酸會(huì)被軟化水反應(yīng)并消耗，主要應(yīng)用于pH的中和作用，因此，這種設(shè)計(jì)方案并不合理。經(jīng)過優(yōu)化后的清洗步驟具體如下：

（1）使用回用水泵，將其預(yù)留口連接之對應(yīng)的臨時(shí)管道上，并在清洗水箱中注水400~500L，此時(shí)將清洗泵出口管再次回接至對應(yīng)的清洗水箱中，并為其配制3%~5%濃度的氨基磺酸溶液，然后啟動(dòng)清洗水泵，等預(yù)備藥劑得到混合后，方可停止清洗水泵作業(yè)。

（2）打開VACOM的進(jìn)料閥，直至回流閥自動(dòng)聯(lián)動(dòng)并自行關(guān)閉。然后分別關(guān)閉VACOM進(jìn)料手動(dòng)閥、循環(huán)泵進(jìn)料手動(dòng)閥。

（3）將清洗泵的出水管與預(yù)換熱器清洗進(jìn)口管進(jìn)行連接，此時(shí)預(yù)換熱器清洗回流管則需要連接至清洗水箱，然后啟動(dòng)清洗水泵，使其保持循環(huán)清洗狀態(tài)1.5h左右，然后手動(dòng)檢測清洗液的pH，待pH≤2后，方可停止清洗水泵運(yùn)行。

（4）待清洗完成后，可以恢復(fù)系統(tǒng)管路，然后分別打開VACOM進(jìn)料手動(dòng)閥與循環(huán)泵進(jìn)料手動(dòng)閥。再次啟動(dòng)VACOM進(jìn)料泵進(jìn)行沖洗作用，時(shí)間為3-5min，通過流量情況來檢查酸洗效果，待沖洗作用完成后，可對閃蒸罐內(nèi)沖洗用水、清洗水箱廢液一起排至水溝。

3 結(jié)束語

燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)中的硫酸鈉溶解箱配藥進(jìn)水管路可以設(shè)計(jì)優(yōu)化，保證軟化池裝置功能正常發(fā)揮，同時(shí)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中的預(yù)換熱器化學(xué)清洗設(shè)計(jì)均會(huì)對零排放系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)帶來好處，再加上后續(xù)補(bǔ)足的優(yōu)化建議，可使零排放系統(tǒng)保持更加安全、經(jīng)濟(jì)、高效的運(yùn)行狀態(tài)。為未來的相似系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供借鑒作用，同時(shí)也可以為零排放處理工藝在水處理領(lǐng)域的推廣應(yīng)用發(fā)揮帶動(dòng)作用。