石灰石—石膏脱硫废水处理工艺分析

张军

摘 要：石灰石-石膏湿法烟气脱硫具有工艺成熟、脱硫效率高、煤种适应性好等诸多优势，在火电厂烟气脱硫中的应用十分广泛。石灰石-石膏脱硫所产生废水硬度高、含盐量高、悬浮物多、腐蚀性强，直接排入废水系统会造成严重、恶性污染，必须经过有效的处理工艺，达到环保排放标准，甚至是实现脱硫废水的零排放，以促进环境保护，减少工业污染。文章以中电投协金滨海发电项目工程为例，分析工程配套的石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统，重点论述基于脱硫废水处理的加药反应处理工艺，并通过废水处理前后水质数据比较，分析化学加药处理脱硫废水的效果及优势。

关键词：火电厂；石灰石-石膏；脱硫废水；处理工艺

随着环境污染问题的日益严重，国家相继出台了多项控制工业污染排放、改善生态环境的有力政策。2011年国家颁布的《火电厂大气污染排放标准》GB13223-2011，对燃煤火力发电厂的SO2排放提出了严格的限制，要求火电厂必须做好烟气中二氧化硫的脱硫处理。采用石灰石-石膏湿法脱硫法，技术成熟、脱硫效率高，已成为火电厂应用最广泛、最重要的生产工艺。但在脱硫过程中，必不可少的会产生脱硫废水，而如何处理这些废水，使其满足排放标准，并得到循环再利用，也是火电厂石灰石-石膏脱硫中需考虑的问题。

1 工程概况

中电投協鑫滨海发电项目（2×1000MW）工程配套的烟气脱硫工程，采用石灰石—石膏湿法、一炉一塔脱硫装置。脱硫率不小于98.2%（设计/校核煤种，Sar=1.0%/1.3%/0.62/0.45），同时脱硫装置出口SO2浓度不超过30 mg/Nm3。本工程机组容量为2×1000MW，每台锅炉最大连续蒸发量为3077t/h。本工程要求较高的脱硫效率，脱硫吸收系统采用单塔双循环工艺，脱硫后生产废水必须按照国家相关规定进行严格处理。

2 脱硫废水处理要求

本工程在脱硫岛内设置独立的脱硫废水处理设施。脱硫废水处理系统处理能力按2台机组100%BMCR负荷连续运行24小时脱硫，所产生废水量的125%容量能力来设计。经处理后的脱硫废水最终水质应达到《火电厂石灰石/石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T 997-2006）以及《污水综合排放标准》（GB 8978-2002）中第一类污染物最高允许排放浓度及第二类污染物最高允许排放浓度的二级标准要求。要求达标后的脱硫废水可供火电厂调湿灰重复利用。

另外，在设备冲洗和清扫过程中所产生的废水（例如：石灰石浆液或石膏浆液系统设备与管道等）应收集在集中的排水坑内，然后送至吸收塔系统中重复利用，必要时应加装滤网进行过滤后进行重复利用，不可将任何废水直接排放。本工程所有集水坑泵均设置成一用一备的运行方式。

3 脱硫废水处理工艺

脱硫废水处理系统严格按照DL/T 5046-2006《火力发电厂废水治理设计技术规程》内容的要求进行设计。本工程脱硫废水均通过废水缓冲池泵送入三联箱，废水处理采用加药反应处理工艺，三联处理箱分别用作中和、反应、絮凝处理，处理后废水最终进入澄清池，并配套要求的搅拌器设备（见图1所示）。

3.1 中和箱处理

中和、反应、絮凝三个处理箱相联，每个箱体充满脱硫废水后自流进入下个箱体。脱硫废水首先会流入第一个中和箱，在中和箱中加入适当剂量的石灰浆液，利用搅拌设备不断搅拌，使废水pH值从5.5左右升高到9.0以上，同时使石膏饱和度降低，使溶解的石膏沉淀析出。再者，在中和箱加入生石灰浆浆后，石灰中Ca2+还会与废水中部分的氟离子产生反应，从而生成难溶的CaF2，进而降低废水中的氟化物含量，使其达到排放标准。

3.2 反应箱处理

经初步反应的脱硫废水从中和箱流入到反应箱，在反应箱中分别投加硫化物、复合铁盐发生系列氧化还原反应，通过反应箱高速搅拌机的快速搅拌，使化学药物迅速扩散到整个反应箱，从而与重金属离子充分反应后析出，主要将废水中的重金属污染物转化为可沉淀化合物。反应箱废水处理的反应方式程式为：

对溶度积常数与离子积常数进行比较，溶度积小于离子积，溶液过饱和，产生沉淀物，沉淀一直生成溶液中离子积常数与溶度积常数相等为止。反应箱中投入硫化物、复合铁盐等化学沉淀剂，最终是通过化学反应使各种重金属离子与有机硫化物生成微溶的化合物，并以固体的形式沉淀。

3.3 絮凝箱处理

脱硫废水中存在大量的由石膏颗粒、Si2、Al与Fe的氢氧化物所构成的悬浮物、胶体物质。结合本次项目可见，悬浮物数量大约在8000～10000/mg·L-1，需要将这些悬浮物进一步加药反应成絮凝体，使其沉淀。在絮凝箱中加入适当比例的絮凝剂FeClSO，使这些石膏与胶体颗粒快速聚集成容易沉积的大颗粒、大絮凝物，使其从液相中分离出来，加快沉淀。

3.4 澄清池处理

澄清池具有凝聚、澄清、污泥浓缩的综合作用，配带有旋转刮泥机。将经过絮凝的废水由絮凝池流入到装有搅拌器的澄清池中，使其在澄清池中作进一步絮凝与沉淀。经过澄清池处理的废水，其絮凝物、颗粒等（下转第页）（上接第页）沉积在底部浓缩成污泥混合物，污泥一部分回流至中和池以增强废水处理效果和充分发挥残存化学药剂的作用，另一部分周期性地排出并进行脱水处理。而上部分则为清液，使其通过周边的溢流口流至清水池中，在清水池中设置悬浮物在线监测仪与净水pH值监测仪，流入的清液经监测合格后可循环利用，若监测不合格则重新返回废水反应池继续处理，直至合格。本次项目中，澄清池池体的设计水力停留时间不小于6hr。

3.5 工藝控制及系统控制

3.5.1工艺控制

火电厂石灰-石膏湿法脱硫产生废水在处理时，于三联体箱停留处理时间长短，对处理效果有着直接的影响，若停留时间太短，处理效果不佳，但若停留时间太长，又会降低废水处理效率。结合本工程的废水处理调试结果认为，废水在每个箱体停留时间>30min，则重金属、悬浮物等能够得到较好的絮凝与沉淀。

为保证脱硫废水处理用化学药品的使用效果，本次工程中所有废水净化工艺需要的化学药品均应贮存在符合药品安全标准的各个贮存和加药装置中，本地可采购的化学药品考虑储存7天的量，异地采购的化学药品考虑储存15天的量。

此外，还需注意几点：一，废水调节池的容积需满足1天废水发生量的要求；二，设置罗茨风机，一用一备，满足废水池的空气搅拌强度为1.0～1.5Nm3/m3水.h；三，所有与石灰浆液接触的部件都应配备足够的冲洗管道和连接，其他可能出现石灰结垢的表面都应配备冲洗设备；四，当脱硫废水处理系统设备出现故障时，应采用废水提升泵将脱硫废水输送至工业废水处理系统的事故水池进行临时贮存，等待设备检修完毕后，再将废水送回进行处理。

3.5.2系统控制

本工程石灰石-石膏湿法脱硫废水的处理采用系统程序自动化控制，脱硫废水处理设备启动、操作与关机均根据实际情况自动控制。为避免控制系统出现故障而影响廢水处理系统的正常运行，对系统配置功能组，在发生故障时可通过功能组就地手动进行控制。

3.5.3脱硫废水处理前后水质数据比较

本次工程中，要求脱硫废水处理的水质最终要达到《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T 997-2006）的相关要求，处理后产生的泥浆经脱水后将其运至灰场，而产生的清水则要用于火电厂干灰调湿再利用，以满足节能环保的要求。结合脱硫废水实际处理情况可见，与处理前比较，经加药化学处理后的废水水质完全满足标准要求，清水能够安全进行回收利用（见表1）。

表1脱硫废水处理前后水质数据比较

4 结束语

本文结合工程实例对石灰石-石膏湿法脱硫废水处理工艺进行了分析研究，得出如下结论：采用加药反应法处理脱硫废水的流程简单、工艺成熟、投入成本低、处理后废水水质完全能够达到相关规定的环保排放要求。且本火电厂为进一步提高环保效果，处理后废水充分回收再利用，真正实现了零排放，为促进我国节能环保事业贡献了微薄之力。

参考文献：

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