工業(yè)廢水：火電廠廢水處理原理及綜合利用

摘要：環(huán)境污染的治理是擺在我們面前刻不容緩的重要任務(wù)，筆者根據(jù)當(dāng)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(yùn)行操作方法和故障處理，分析了工業(yè)廢水的再利用價(jià)值。實(shí)踐證明，工業(yè)廢水的處理及再利用，利己利國(guó)，能有效避免隨意排放帶來(lái)的環(huán)境污染，對(duì)工業(yè)廢水處理的推廣應(yīng)用、改善人居環(huán)境，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1萊城電廠脫硫簡(jiǎn)介及廢水系統(tǒng)處理原理

1.1脫硫系統(tǒng)簡(jiǎn)述及廢水的產(chǎn)生

萊城電廠四臺(tái)300MW機(jī)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(shè)計(jì)。自投運(yùn)以來(lái)，脫硫設(shè)施投運(yùn)率超過(guò)99.0%、脫硫效率保持在95%左右。運(yùn)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(yùn)行穩(wěn)定。系統(tǒng)全煙氣量脫硫時(shí)，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(biāo)；當(dāng)FGD入口煙氣SO2濃度比設(shè)計(jì)煤種增加25%時(shí)仍能安全穩(wěn)定運(yùn)行。整套系統(tǒng)于2008年12月底完成安裝調(diào)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(jié)晶區(qū)、吸收區(qū)、除霧區(qū)三個(gè)主要的功能區(qū)。煙氣通過(guò)吸收塔入口從漿液池上部進(jìn)入吸收區(qū)。在吸收塔內(nèi)，熱煙氣自下而上與漿液（三層噴淋層）接觸發(fā)生化學(xué)吸收反應(yīng)，并被冷卻。該漿液由各噴淋層多個(gè)噴嘴層噴出。漿液（含硫酸鈣、亞硫酸鈣、未反應(yīng)的碳酸鈣、惰性物質(zhì)、飛灰和各種溶質(zhì)）從煙氣中吸收硫的氧化物（S0X）以及其它酸性物質(zhì)。含硫的氧化物（S0X）與碳酸鈣反應(yīng)，形成亞硫酸鈣。亞硫酸鈣由設(shè)置在漿液池中的氧化空氣分布系統(tǒng)強(qiáng)制氧化成石膏，經(jīng)脫水后石膏進(jìn)入石膏庫(kù)外運(yùn)，部分溢流水經(jīng)溢流水泵返回吸收塔，產(chǎn)生的廢水進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)進(jìn)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(shè)置廢水處理系統(tǒng)，全廠4×300MW機(jī)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(jìn)入廢水處理系統(tǒng)的廢水各項(xiàng)指標(biāo)），此后廢水依次經(jīng)過(guò)中和箱、沉降箱、絮凝箱、濃縮澄清池、出水箱進(jìn)行處理后外排。濃縮澄清池底部產(chǎn)生的污泥達(dá)到一定量時(shí)由污泥泵送入壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理，固化后的泥餅外運(yùn)。

脫硫廢水處理系統(tǒng)采用了中和，絮凝反應(yīng)沉淀的工藝化學(xué)過(guò)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(diào)節(jié)PH值至合適的范圍內(nèi)，以達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

中和處理的主要作用包括兩個(gè)方面：（1）發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，調(diào)整pH值至9.0左右。之所以將PH值選擇調(diào)整到9.0左右有如下兩個(gè)原因，其一pH值在排放標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，其二這個(gè)pH值有利于后續(xù)沉淀反應(yīng)的進(jìn)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(yīng)在沉淀箱中進(jìn)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(duì)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(dāng)溶液由酸性變?yōu)槿跛嵝詴r(shí)，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(jìn)一步增強(qiáng)這些兩性化合物有發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)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(luò)合反應(yīng)而溶解，選擇將廢水的pH值調(diào)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(jī)硫（TMT15三巰基均三嗪三鈉）進(jìn)一步去除重金屬離子。當(dāng)pH值在8-9之間時(shí)，重金屬硫化物的溶解度已相當(dāng)小，可認(rèn)為重金屬已被完全去除。絮凝經(jīng)沉淀反應(yīng)后的廢水中含有大量微小的懸浮物和膠體物質(zhì)，必須加入絮凝劑使之凝聚成大顆粒而沉降下來(lái)。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(jìn)入出水箱，經(jīng)過(guò)調(diào)整pH達(dá)到6.0～9.0范圍，通過(guò)出水泵排放。

廢水旋流站的溢流直接進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)的中和、沉降、絮凝三聯(lián)箱然后進(jìn)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(jī)，小部分回流污泥送回中和箱，設(shè)兩組螺桿泵（每組2臺(tái)，1運(yùn)1備）分別進(jìn)行輸送。回流污泥是為三聯(lián)箱的結(jié)晶反提供晶種，回流量人工調(diào)定。

壓濾機(jī)排出的濾液及壓濾機(jī)清洗濾布的污水重力自流至濾液箱，設(shè)濾液泵（1運(yùn)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(shè)備放空水通過(guò)室內(nèi)明溝匯入集水坑，設(shè)一臺(tái)潛水泵將該水送入三聯(lián)箱處理。

氫氧化鈉、有機(jī)硫、絮凝劑、助凝劑、鹽酸等5個(gè)計(jì)量箱后分設(shè)5組計(jì)量泵（1運(yùn)1備，變頻調(diào)速），完成向三聯(lián)箱及出水箱自動(dòng)在線調(diào)節(jié)計(jì)量加藥。

廢水處理系統(tǒng)的pH值檢測(cè)儀的電極設(shè)自動(dòng)清洗裝置以防止結(jié)垢而失準(zhǔn)。

整套系統(tǒng)檢修時(shí)，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(shè)備

廢水系統(tǒng)由污泥循環(huán)泵、濾液泵、板框壓濾機(jī)、出水箱及攪拌器等組成（表2廢水系統(tǒng)設(shè)備配置表）。

2廢水系統(tǒng)的運(yùn)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(dòng)投入

2.1.1.1三聯(lián)箱（圖2現(xiàn)場(chǎng)三聯(lián)箱運(yùn)行過(guò)程中）投入時(shí)，按照啟動(dòng)前檢查進(jìn)行檢查操作完畢，應(yīng)先將中和箱投入運(yùn)行。中和箱的投入檢查管道電磁流量計(jì)前手動(dòng)蝶閥（除旁路門(mén)外）全部打開(kāi)。將控制柜上開(kāi)關(guān)全部打至“手動(dòng)”，所有就地控制箱打至“就地”。中和箱液位高于1/2時(shí)，啟動(dòng)中和箱攪拌器。中和箱液位高于2/3時(shí)，啟動(dòng)NaOH計(jì)量泵，向中和箱加藥。NaOH計(jì)量泵啟動(dòng)及跳閘條件：

a啟動(dòng)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(dòng)啟動(dòng)：運(yùn)行泵跳閘，或者PH值小于8。

d自動(dòng)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(jì)前手動(dòng)蝶閥（除旁路門(mén)外）全部打開(kāi)。將控制柜上開(kāi)關(guān)全部打至“手動(dòng)”，所有就地控制箱打至“就地”。沉降箱液位高于1/2時(shí)，啟動(dòng)沉降箱攪拌器。沉降箱液位高于2/3時(shí)，啟動(dòng)有機(jī)硫、混凝劑計(jì)量泵，向沉降箱加藥。有機(jī)硫計(jì)量泵啟動(dòng)及跳閘條件：

a啟動(dòng)條件：有機(jī)硫加藥箱液位高于0.4m；

b跳閘條件：有機(jī)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(jì)前手動(dòng)蝶閥（除旁路門(mén)外）全部打開(kāi)。將控制柜上開(kāi)關(guān)全部打至“手動(dòng)”，所有就地控制箱打至“就地”。絮凝箱液位高于1/2時(shí)，啟動(dòng)絮凝箱攪拌器。絮凝箱液位高于2/3時(shí)，啟動(dòng)助凝劑計(jì)量泵，向絮凝箱加藥。助凝劑計(jì)量泵啟動(dòng)及跳閘條件：

a啟動(dòng)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(shí)，啟動(dòng)澄清器刮泥機(jī)運(yùn)行。澄清器液位高位時(shí)，啟動(dòng)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(shí)，啟動(dòng)污泥排放泵加壓，進(jìn)入板框壓濾機(jī)。

2.1.1.5出水箱投入：

檢查管道電磁流量計(jì)前手動(dòng)蝶閥（除旁路門(mén)外）全部打開(kāi)。將控制柜上開(kāi)關(guān)全部打至“手動(dòng)”，所有就地控制箱打至“就地”。出水箱液位高于1/2時(shí)，啟動(dòng)出水箱攪拌器。出水箱液位高于2/3時(shí)，啟動(dòng)HCl計(jì)量泵（圖3HCl計(jì)量泵及出水箱），向出水箱加藥。根據(jù)出水箱pH表在線測(cè)定，當(dāng)pH值大于9時(shí)，啟動(dòng)HCl計(jì)量泵加酸調(diào)節(jié)。當(dāng)pH值小于6時(shí)，打開(kāi)污泥循環(huán)電動(dòng)閥門(mén)將出水返回中和箱循環(huán)。當(dāng)出水箱pH值在6—9范圍內(nèi)可直接啟動(dòng)出水泵向外排放。

HCl計(jì)量泵啟動(dòng)及跳閘條件：

a啟動(dòng)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(dòng)

將脫硫廢水污泥管道手動(dòng)蝶閥（除旁路門(mén)外）全部打開(kāi)。將控制柜上開(kāi)關(guān)全部打至“手動(dòng)”，所有就地控制箱打至“就地”。啟動(dòng)污泥循環(huán)泵。

污泥排污泵啟動(dòng),將脫硫廢水污泥管道手動(dòng)蝶閥（除旁路門(mén)外）全部打開(kāi)。將控制柜上開(kāi)關(guān)全部打至“手動(dòng)”，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(jī)進(jìn)料輸出信號(hào)到位。啟動(dòng)污泥排污泵。

啟動(dòng)壓濾機(jī)（圖4現(xiàn)場(chǎng)壓濾機(jī)）“濾板壓緊”按扭，使壓濾機(jī)處于過(guò)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(kāi)啟“濾板放松”按扭。待啟動(dòng)“拉板向后”按扭。啟動(dòng)電動(dòng)泥斗。污泥排放泵啟動(dòng)及跳閘條件：

a啟動(dòng)條件：澄清器污泥濁度值高于50mg/l并且進(jìn)料輸出信號(hào)到位。

b跳閘條件：污泥輸出電動(dòng)閥與污泥回流電動(dòng)閥都不在全開(kāi)持續(xù)30秒。

c自動(dòng)啟動(dòng)：另一臺(tái)泵停止，或者濁度值高于120mg/l。

污泥濾液泵啟動(dòng)：將脫硫廢水污泥管道手動(dòng)蝶閥（除旁路門(mén)外）全部打開(kāi)。將控制柜上開(kāi)關(guān)全部打至“手動(dòng)”，所有就地控制箱打至“就地”。啟動(dòng)污泥濾液泵。污泥濾液泵啟動(dòng)及跳閘條件：

a啟動(dòng)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(jī)沖洗泵啟動(dòng),將脫硫廢水污泥管道手動(dòng)蝶閥（除旁路門(mén)外）全部打開(kāi)。將控制柜上開(kāi)關(guān)全部打至“手動(dòng)”，所有就地控制箱打至“就地”。啟動(dòng)壓濾機(jī)沖洗泵（圖5壓濾機(jī)沖洗水箱及水泵運(yùn)行中）。壓濾機(jī)沖洗泵啟動(dòng)及跳閘條件：

a啟動(dòng)條件：壓濾機(jī)沖洗水箱液位高于0.4m，進(jìn)料輸出信號(hào)到位。

b跳閘條件：壓濾機(jī)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(yùn)：

廢水系統(tǒng)停運(yùn)之前匯報(bào)發(fā)電廠的值長(zhǎng)，關(guān)閉PH電極電源，污泥濃度計(jì)電源，濁度計(jì)電源。系統(tǒng)停運(yùn)前先解除各設(shè)備聯(lián)鎖。停運(yùn)廢水泵，停運(yùn)廢水旋流器，對(duì)廢水泵及廢水旋流器進(jìn)行沖洗。逐一停運(yùn)計(jì)量泵計(jì)量泵。出水箱液位下降到適當(dāng)位置時(shí)停運(yùn)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(hù)電極的作用）。沖洗污泥循環(huán)管路（1min以上）。系統(tǒng)停運(yùn)后要及時(shí)添補(bǔ)計(jì)量箱內(nèi)液位不足的藥劑（如果停運(yùn)后短期內(nèi)不啟動(dòng)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(yùn)后要保持運(yùn)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(dá)標(biāo)水，經(jīng)廢水旋流器的再次分離進(jìn)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(zhì)工業(yè)水的補(bǔ)充水量，并有效避免了廢水隨意排放帶來(lái)的環(huán)境污染。

3結(jié)論

由化驗(yàn)結(jié)果測(cè)定，萊城電廠濕法煙氣脫硫后的廢水經(jīng)過(guò)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(biāo)都能達(dá)到國(guó)家規(guī)定的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。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(guò)DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方集控操作，運(yùn)行穩(wěn)定，為我廠廢水系統(tǒng)再利用作出了貢獻(xiàn)。