燃煤電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)改造工藝方案對比分析

文_陳立強(qiáng) 周昊 袁小紅

1.國家能源集團(tuán)浙江北侖第一發(fā)電有限公司; 2.浙江大學(xué)

1 背景

某裝機(jī)容量為5000MW 的燃煤電廠，采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫。為了進(jìn)一步利用水資源和保護(hù)環(huán)境，順應(yīng)日趨嚴(yán)格的環(huán)保政策，該廠結(jié)合脫硫系統(tǒng)現(xiàn)狀和脫硫廢水特性，優(yōu)化脫硫廢水處理工藝方案，以達(dá)到脫硫廢水資源化綜合利用目的。

2 現(xiàn)有廢水處理系統(tǒng)

該廠現(xiàn)有脫硫廢水處理系統(tǒng)采用中和絮凝澄清工藝處理脫硫廢水，設(shè)計處理量為2×25m3/h。

2.1 系統(tǒng)出力偏低

隨著煤種及脫硫系統(tǒng)控制參數(shù)的變更，目前全廠脫硫廢水總量約90m3/h，原脫硫廢水處理系統(tǒng)出力已經(jīng)不能滿足全廠的脫硫廢水處理要求。

2.2 污泥處理問題

原脫硫廢水處理系統(tǒng)設(shè)計澄清池排泥直接排至機(jī)組渣漿池，沒有污泥脫水系統(tǒng)。

2.3 后續(xù)末端廢水的處理

脫硫廢水含鹽量高，難以采用常規(guī)工藝進(jìn)行處理實現(xiàn)綜合利用。

3 工藝技術(shù)方案對比選擇

3.1 方案及優(yōu)缺點

3.1.1 方案一：脫硫廢水常規(guī)處理方案（圖1）

脫硫廢水經(jīng)過預(yù)沉后進(jìn)入廢水緩沖池，緩沖池設(shè)曝氣裝置，進(jìn)行均質(zhì)攪拌的同時也去除部分COD。絮凝沉淀反應(yīng)器中首先投加石灰乳調(diào)節(jié)pH 至9.0～9.5，接著投加重金屬沉淀劑有機(jī)硫，進(jìn)一步去除重金屬離子，然后投加凝聚劑和絮凝劑，在低轉(zhuǎn)速下促進(jìn)絮體進(jìn)一步長大以便下一級澄清去除。絮凝沉淀反應(yīng)器出水自流分兩列進(jìn)入澄清器，在澄清器內(nèi)絮體進(jìn)一步長大，并通過上部斜板進(jìn)行沉淀分離，上部清水進(jìn)入清水池。

澄清器底部污泥回流至絮凝沉淀反應(yīng)器作為絮凝反應(yīng)的晶核，其余污泥輸送至污泥緩沖罐，經(jīng)壓濾機(jī)脫水后，由電廠原有污泥干化系統(tǒng)處理后送至煤場摻燒。壓濾機(jī)濾液返回廢水緩沖池繼續(xù)處理。

優(yōu)點：①工藝流程短，設(shè)備較少，運(yùn)行檢修工作量小。②占地面積小，土建投資相對較小。③未投加軟化藥劑，泥渣量相對較小。

缺點：①水質(zhì)還無法滿足后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)進(jìn)水要求，需要進(jìn)行進(jìn)一步軟化處理。②出水水量并未減少，且廢水中含鹽量相對較低，如要進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶處理，還需要增加預(yù)處理設(shè)施和減量處理。

圖1 脫硫廢水常規(guī)處理方案

3.1.2 方案二：脫硫廢水零排放處理方案（圖2）

圖2 脫硫廢水零排放處理方案

廢水緩沖池后增設(shè)一級軟化應(yīng)箱在一級軟化反應(yīng)箱投加Ca(OH)2或NaOH，進(jìn)行攪拌反應(yīng)生成Mg(OH)2、CaSO4沉淀以降低脫硫廢水中的Mg2+、SO42-含量。澄清器出水進(jìn)入二級軟化反應(yīng)箱，投加Na2CO3，與脫硫廢水中的Ca2+反應(yīng)生成CaCO3沉淀，以降低脫硫廢水中的Ca2+含量。

二級反應(yīng)器出水自流進(jìn)入澄清器進(jìn)行固液分離，然后經(jīng)過濾器過濾后進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。加藥系統(tǒng)中Ca(OH)2、Na2CO3設(shè)干粉貯存、藥液制備及投加裝置。Ca(OH)2投加采用大流量循環(huán)管布置方式。

優(yōu)點：①采取兩級軟化處理，系統(tǒng)出水可直接滿足蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求。②由于用有機(jī)硫沉淀重金屬的反應(yīng)主要在第一級系統(tǒng)完成反應(yīng)，第二級反應(yīng)產(chǎn)生的碳酸鈣泥渣純度較高，除做脫水處理外，也可送至脫硫系統(tǒng)作為吸收劑回用。

缺點：①工藝流程較長，設(shè)備較多，運(yùn)行檢修工作量大，土建投資較大。②兩級軟化后的脫硫廢水固液分離效果差，澄清器占地面積大。③需要投加大量軟化藥劑，運(yùn)行成本較高。④脫硫廢水出水水量并未減少，且廢水中含鹽量相對較低，如直接進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶處理，需要進(jìn)一步進(jìn)行減量處理。

3.1.3 方案三：脫硫廢水資源化綜合利用工藝（圖3）

圖3 脫硫廢水資源化綜合利用工藝方案

該方案以反滲透系統(tǒng)為核心工藝對脫硫廢水進(jìn)行脫鹽減量處理，并對淡水進(jìn)行回收利用。

優(yōu)點：①兩級軟化大大降低了后續(xù)廢水減量和結(jié)晶系統(tǒng)結(jié)垢風(fēng)險，微濾處理系統(tǒng)出水可直接滿足后續(xù)廢水減量系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求。②反滲透系統(tǒng)回收率可以達(dá)到50%，可將最終產(chǎn)生的濃鹽水量降低50%，濃鹽水可直接進(jìn)入電解制氯，可以大大降低后續(xù)系統(tǒng)的投資及運(yùn)行費(fèi)用。③反滲透系統(tǒng)產(chǎn)生的淡水約50m3/h 可返回工業(yè)水或其他系統(tǒng)回收利用。④占地面積最小，自動化程度最高。⑤充分利用海邊電廠優(yōu)勢，把脫硫廢水中的氯離子進(jìn)行了資源化綜合利用。

缺點：①采用兩級反應(yīng)加微濾工藝對脫硫廢水進(jìn)行預(yù)處理在國內(nèi)電力行業(yè)尚無成熟的工程經(jīng)驗，因此在工程建設(shè)前必須就具體工藝設(shè)計參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步試驗驗證。②該方案需要投加大量軟化藥劑，運(yùn)行成本較高。

3.2 方案比較

各方案主要特點比較如表1 所示。

表1 各方案主要特點比較

綜上所述，從各方案自動化程度、占地面積、系統(tǒng)最終排放物種類、資源化利用程度以及投資、運(yùn)行費(fèi)用比較，方案三均有較好的優(yōu)勢。

4 結(jié)語

脫硫廢水處理系統(tǒng)改造需要考慮到設(shè)備基礎(chǔ)、占地面積、運(yùn)行可靠性、水質(zhì)要求等。綜合對比常規(guī)處理方案，零排放處理方案和資源化綜合利用工藝方案表明，以反滲透系統(tǒng)為核心工藝，采用兩級軟化加微濾工藝對脫硫廢水進(jìn)行預(yù)處理的源化綜合利用工藝方案在自動化、資源利用和投資運(yùn)行費(fèi)用等方面均具有明顯優(yōu)勢。