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脱硫废水处理系统设计分析

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脱硫废水具有高悬浮物含量、高盐含量、强腐蚀性的特点,含有的杂质主要有过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属,其中很多是GB8978-1996中要求控制的一类污染物。作为电厂的一种处理难度大的废水,脱硫废水处理系统在运行过程中容易出现多种问题,导致目前国内很多电厂的脱硫废水设备处于停运状态或出水不能达到GB8978-1996排放标准。本文对脱硫废水处理系统设计缺陷和运行问题进行分析,提出了相应的改进和应对措施,使电厂脱硫废水处理系统出水能够满足达标或回用要求。

1常见脱硫废水处理工艺

常见FGD脱硫废水处理系统为“三联箱处理+澄清”工艺,三联箱包括中和箱、反应箱和絮凝箱,具体工艺流程如图1所示。FGD旋流站来脱硫废水在废水缓冲池内进行曝气混合均匀,然后通过废水泵送至三联箱。在三联箱的中和箱中投加石灰乳或氢氧化钠,快速搅拌使原来酸性的废水呈碱性(pH控制在9.0~9.5),此过程中大部分重金属形成微溶的氢氧化物从废水中沉淀出来。中和箱内出水自流至反应箱,在反应箱投加有机硫和凝聚剂,将不能以氢氧化物形式沉淀的残余重金属以硫化物沉淀的形式去除。反应箱出水进入絮凝箱,在絮凝箱内投加助凝剂,在低转速搅拌下进行絮凝反应,促进絮体进一步长大。絮凝箱出水自流进入澄清器。废水絮体在澄清器内进一步长大,并通过上部斜板进行沉淀分离,上部清水经加酸调节pH至6~9后自流进入清水池。澄清器污泥送至压滤机进行压滤。

2存在问题分析

2.1设计方面1)废水旋流器问题。脱硫系统废水旋流器设计容量和旋流子喷嘴尺寸选型不当,废水旋流效果差,脱硫废水来水含固量较高,造成系统设备之间连接管道沉积堵塞的问题,如中和箱、沉降箱、絮凝箱之间的连接管道经常由于悬浮物沉积而造成管道堵塞,且清理困难。2)脱硫废水处理系统未设计废水缓冲池。有些脱硫废水处理系统未设计废水缓冲池,废水直接进入三联箱进行处理。脱硫废水的排放具有间断性且流量变化大的特点,废水没有经过均质均量的缓冲调节,容易造成脱硫废水处理系统尤其是澄清器短时负荷过大,影响了出水水质。3)三联箱和澄清器缺陷。三联箱和澄清器设计反应停留时间太短,絮凝反应效果差,形成的矾花颗粒不够大,泥水分离效果差,出水浊度和悬浮物含量高,水质变差。4)氟离子和硫酸根含量超标。有些电厂脱硫废水来水氟离子和和硫酸根含量较高,但脱硫废水加药系统却按投加NaOH溶液设计。由于NaOH只能调节pH,对氟离子和硫酸根不具有去除能力,造成出水氟离子和硫酸根含量不能达到GB8978-1996标准。5)系统管路缺陷。脱硫废水系统易发生污堵,有时需要对系统管路分段拆卸冲洗。因此脱硫废水处理系统管路设计时宜采取拆卸方便的法兰连接方式,法兰间距一般宜小于6m,尽量少使用弯头[3]。

2.2运行方面脱硫废水处理过程中需要用到石灰乳配制系统和压滤机系统,再加上脱硫废水本身固含量较高,这些造成脱硫废水处理过程中容易遇到诸多问题。1)石灰贮藏给料系统故障。常见的石灰贮藏给料系统见图2。目前国内多数电厂采用的是机械振打和气压流化出料方式,但这2种方式设备故障较多。机械振打常造成粉料压实,拱桥产生,阻碍出料;气压流化出料中粉料分子分离和成为流体状态,改变堆积密度和体积,造成计量不准,易形成老鼠洞;或因石灰乳配制时产生的水汽上升导致石灰受潮板结,无法下料。上述原因导致石灰贮藏给料系统在运行一段时间后被废弃。有些电厂直接采用人工进行袋装石灰投加,但人工投加工作强度大,扬尘严重,工作环境恶劣,难于长期运行。螺旋刮片给料型式是近几年才引进的进口产品,目前只有少数电厂安装使用,故障较少,运行稳定,完全机械出料系统,计量精准,工作现场飞灰很少,环境较好。2)石灰乳配制和投加问题。石灰乳加药控制采取中和箱内pH计输出的模拟信号来实现石灰乳加药泵自动变频调节,受石灰乳含量影响较大,因此需要采用高品质石灰进行石灰乳的配制。如果石灰纯度不够,含砂量高,会造成石灰乳进料不稳定,同时会造成石灰乳储罐的排污次数会增多,增加了人工清理、冲洗工作量;石灰乳管道在停运后易堵塞管道,系统每次停运后需要进行及时冲洗,冲洗过程应采用自动阀门减少人工劳动强度且不留死角。3)设备及管路堵塞问题。废水系统故障后未及时冲洗污泥泵及污泥管路,造成污泥管路堵塞,系统无法重新启动。废水系统中各箱罐因来水中本身固含量较高,固体沉积造成设备堵塞,搅拌器超负荷运行,因此各箱罐及调节池要采取措施多采用停运自动冲洗措施来防止污泥堵塞板结。4)压滤机故障问题。污泥脱水系统的关键设备是压滤机,脱硫废水系统常采用板框压滤机。目前国内电厂板框压滤机有国产的也有进口的。综合多数电厂的运行实践表明,国产板框压滤机故障高,压滤机污泥含水率偏高,泥饼粘结滤布严重,造成不能自动卸泥,增加了人工干预的工作量;同时,污泥螺杆泵在向板框压滤机输送泥浆过程中泵压经常过载,导致跳闸频繁,泥饼厚度达不到要求[4];滤布清洗装置配备不到位,造成滤布堵塞严重,压滤机无法稳压,容易吡泥。进口压滤机多带有自动卸饼系统和自动清洗装置,出现类似情况较少,运行比较稳定。5)运行调整方式不合理。加药量与实际废水水量、污染物含量不匹配,脱硫废水中的沉淀物沉降速度、絮凝颗粒没有达到预期效果,导致澄清器泥水分离效果较差。

3应对措施

综合以上问题,电厂在脱硫废水改造时可采取应对措施如下:1)选用合适的旋流器。为保证废水系统处理效果,应按相关规范设计脱硫系统废水旋流器容量,选择合适的旋流子喷嘴尺寸。合适的旋流器能够确保脱硫废水处理系统进水固体的质量分数小于1%,可以减轻脱硫废水处理系统负担,提高三联箱的混凝沉淀效果。2)增设预沉池和废水缓冲池。脱硫废水中悬浮物过高会造成混凝絮体不易沉淀,因此设置预沉池,通过自由沉淀使一大部分悬浮物(质量分数50%以上)在预沉池中得到去除后再经三联箱的进行混凝沉淀,预沉池停留时间至少为4h。脱硫废水排放具有间断不连续特点,设置废水缓冲池能够减轻脱硫废水水质水量变化对三联箱工艺系统运行的稳定性造成的冲击,提高系统出水效果。3)对三联箱进行合理设置。三联箱的停留时间应大于30min。在脱硫废水量比较大时,三联箱尽量分2列布置。2列设置可以避免来水流量过低时,混凝絮体在三联箱内停留时间过长,絮体沉积造成箱体排污堵塞;2列设置使单列三联箱体积小,布水均匀,不会造成偏流,反应效果好;系统运行灵活性高,当来水流量过低时可以减少运行列数;当有三联箱故障检修时脱硫废水处理系统仍能稳定产水。4)选用合理的石灰加药系统。石灰加药系统包括石灰贮藏给料装置和石灰乳配置投加装置。石灰给料装置选用石灰粉仓+破拱刮片给料机+计量输送机(带防潮保护器)。该套装置可实现石灰粉的自动计量投料,且全部密封,下料过程无粉尘泄露。同时由于防潮投加器及石灰粉仓除尘器的使用,水汽无法上升至粉仓内,有效的防止了板结,同时避免了震动和噪音问题。石灰乳应采用湿法投加形式,由石灰给料装置将石灰粉输送到石灰乳溶液箱通过搅拌器进行石灰乳配置,石灰乳加药泵采用工频渣浆泵,通过调节阀和管道回流进行加药量调整。石灰加药泵和管路应设置冲洗水管路。湿法投加可以配置固定含量的石灰乳。在反应箱内设置pH计,精准测量投加石灰乳后水中pH。通过加药调节阀改变石灰乳投加量,能够敏捷地响应系统流量的变化,从而使pH可以稳定控制在设计点附近,有利于稳定出水水质。投加石灰能有效去除脱硫废水中的氟离子和硫酸根,使出水中氟离子和硫酸根达到GB8978-1996排放标准的要求,并为后续的蒸发结晶(如果有)打下基础。5)设置污泥缓冲罐,选用带自动清洗装置的进口压滤机。在压滤机前设置污泥缓冲罐,通过污泥给料泵将罐内污泥送至压滤机压滤。污泥缓冲罐自带污泥搅拌泵,使进入压滤机内的污泥含量均匀,减少压滤机工作频次,保证压滤机的使用性能。当压滤机故障维修时,污泥缓冲罐可以贮存部分污泥。压滤机配带滤布自动清洗装置,可以实现滤布自动清洗,使压滤机的的压泥性能稳定,减少运行人员人工干预工作量。目前进口压滤机故障率低,能够实现全自动运行。6)管路设置。采用衬塑管道或采用法兰连接的其它防腐管道,减少弯头使用数量,同时污泥和石灰乳管路设置冲洗水管和自动冲洗阀门,以便于维护和检修[3]。

4结束语

脱硫废水处理系统应按照GB8978-1996和DL/T997-2006水质要求达标排放考虑[5]。但应预留后续终端处理接口,并保证将来进行后续蒸发结晶或者烟道喷雾等零排放工艺时能过作为预处理系统,不发生重复建设。

作者:王冬梅 夏春雷 崔伟强 韩琳 孙立娇 郭鹏飞 单位:西安热工研究院有限公司 华能北京热电有限责任公司

脱硫废水处理系统设计分析责任编辑:杨雪    阅读:人次