目前我國火電廠煙氣脫硫主要采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝,當(dāng)煙氣逆向經(jīng)過脫硫塔實(shí)施氣液接觸時(shí),大量二氧化硫被吸收并最終去除,煙氣中的少量氯離子和氟離子也被吸收。為了維持脫硫安裝漿液循環(huán)系統(tǒng)的物質(zhì)均衡,避免煙氣中的可溶局部(氯)超出規(guī)則值和保證石膏質(zhì)量,必需從系統(tǒng)中排放一定量廢水。該廢水主要來自石膏脫水和清洗單元,鹽、氯化物、懸浮物的含量高,硬度高,易結(jié)垢,腐蝕性強(qiáng),水質(zhì)變化大。
傳統(tǒng)的脫硫廢水處置工序包括中和、沉降、絮凝、濃縮廓清等,但目前很多地域污水排放規(guī)范對(duì)鹽或氯化物含量有較嚴(yán)厲的請(qǐng)求,采用傳統(tǒng)工藝處置的脫硫廢水仍存在鹽和氯化物超標(biāo)的問題,因而脫硫廢水零排放非常必要。筆者以山東某電廠的脫硫廢水零排放處置工程為例,提供一種脫硫廢水零排放處理計(jì)劃。
1、脫硫廢水水量與水質(zhì)
脫硫工業(yè)廢水處理工程分2期建立,一期設(shè)計(jì)范圍10m3/h,二期擴(kuò)展到20m3/h,預(yù)處置段按二期設(shè)計(jì)范圍建立,處置量20m3/h,膜濃縮段按一期設(shè)計(jì)范圍建立,處置量10m3/h,蒸發(fā)結(jié)晶段按一期設(shè)計(jì)范圍建立,處置量5m3/h(蒸發(fā)結(jié)晶安裝1用1備),處置后的廢水全部回用,其水質(zhì)優(yōu)于《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)規(guī)范》(HG/T3923—2007)請(qǐng)求,詳細(xì)設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。從水質(zhì)狀況能夠看出,該廢水的硬度和氯離子含量較高。
2、工藝流程及參數(shù)
2.1 工藝流程
脫硫廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池實(shí)施水質(zhì)水量調(diào)理,隨后經(jīng)提升泵加壓后進(jìn)入兩級(jí)混凝沉淀系統(tǒng),向軟化池和絮凝池中投加氫氧化鈉、碳酸鈉、聚合硫酸鐵和聚丙烯酰胺,軟化去除水中硬度。二級(jí)沉淀池出水經(jīng)調(diào)理pH后提升至多介質(zhì)過濾器。多介質(zhì)過濾器出水經(jīng)高壓泵增壓后進(jìn)入DTRO安裝濃縮,產(chǎn)水進(jìn)入回用水池,經(jīng)提升泵送往回用水點(diǎn),濃水進(jìn)入DTRO濃水池。DTRO濃水經(jīng)泵提升進(jìn)入多效蒸發(fā)系統(tǒng)實(shí)施蒸發(fā)處置,多效蒸發(fā)系統(tǒng)的冷凝水進(jìn)入回用水池,結(jié)晶鹽經(jīng)脫水處置后打包外售。詳細(xì)工藝流程見圖1。
2.2 主要單元參數(shù)
(1)調(diào)節(jié)池。
用于搜集脫硫廢水,對(duì)水質(zhì)、水量實(shí)施調(diào)理,使來水水質(zhì)平均,防止水質(zhì)水量動(dòng)搖對(duì)后續(xù)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷產(chǎn)生過大沖擊,保證設(shè)備的平安及穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)1座,停留時(shí)間10h,尺寸6.7m×6.0m,有效水深5.0m。
(2)混凝反響沉淀池。
包括配水渠、軟化池、絮凝池、一級(jí)沉淀池、二級(jí)沉淀池及pH調(diào)節(jié)池,集上述單元于一體,每個(gè)池體均設(shè)有排空管。設(shè)計(jì)流量20m3/h,軟化池和絮凝池停留時(shí)間2.3h,一級(jí)沉淀池負(fù)荷0.7m3/(m2?h),二級(jí)沉淀池負(fù)荷0.7m3/(m2?h),控制pH在10~11。
(3)多介質(zhì)過濾器。
經(jīng)過過濾器內(nèi)填料截留去除水中的懸浮物、有機(jī)物、膠質(zhì)顆粒、微生物等。設(shè)計(jì)流量20m3/h×2套,1用1備,單套直徑2m,過濾流速6.4m/h。
(4)DTRO安裝。
主要用于去除水中的溶解鹽類、小分子有機(jī)物及二氧化硅等,可去除水中95%以上的電解質(zhì)(鹽分)和粒徑>0.0005μm的雜質(zhì)。設(shè)計(jì)流量5m3/h×2套,水溫20~40℃,系統(tǒng)回收率≥50%,DTRO膜通量≤15L/(m2?h)。
(5)三效蒸發(fā)器及噸袋包裝機(jī)。
工藝采用三效蒸發(fā)器處置來料,蒸發(fā)器采用抗鹽析、抗結(jié)垢、適用性能強(qiáng)的強(qiáng)迫循環(huán)蒸發(fā)器。原料液首先經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入蒸發(fā)器實(shí)施蒸發(fā)濃縮,蒸興旺到一定濃度后呈現(xiàn)大量晶體,出料后進(jìn)入稠厚器增濃,然后進(jìn)離心機(jī)實(shí)施固液別離,母液返回蒸發(fā)重視新蒸發(fā),結(jié)晶鹽進(jìn)入噸袋包裝機(jī)包裝外運(yùn)。進(jìn)料流量5000kg/h,進(jìn)料TDS約為50000mg/L,出料含水率≤5%,蒸發(fā)量4750kg/h。
(6)加藥系統(tǒng)。
加藥安裝放置在加藥間,1座,尺寸14.0m×13.0m×5.9m。放置氫氧化鈉、碳酸鈉、絮凝劑和助凝劑等藥劑。
(7)污泥脫水系統(tǒng)。
主要處置來自混凝反響沉淀池的化學(xué)污泥,設(shè)計(jì)2套自動(dòng)液壓箱式壓濾機(jī),每套處置絕干污泥量7.2t/d,出泥含水率≤60%。
3、系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況
該系統(tǒng)完成調(diào)試并已運(yùn)轉(zhuǎn)1年多,系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)順暢,出水水質(zhì)穩(wěn)定,期間實(shí)踐進(jìn)出水水質(zhì)如表2所示。
由表2可見,產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)于HG/T3923—2007《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)規(guī)范》的請(qǐng)求。當(dāng)進(jìn)水硬度在4000~8000mg/L時(shí),軟化后水的硬度在80mg/L以下,多介質(zhì)過濾器產(chǎn)水濁度≤1.0NTU,DTRO回收率≥50%。由于廢水中含有一定量的氨氮,在加堿除硬時(shí)有氨氮溢出,擬增設(shè)廢氣搜集和酸洗設(shè)備,防止有害氣體排放。每天產(chǎn)生化學(xué)污泥約8m3(含水率95%),以碳酸鈣為主,經(jīng)過箱式壓濾機(jī)處置后污泥量為1.0m3(含水率≤60%),外運(yùn)處置。
蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)主加熱蒸汽壓力約為0.8MPa、溫度約為170℃、流量約為1.5t/h,蒸發(fā)室相關(guān)操作參數(shù)如表3所示。
最后結(jié)晶析出的固體鹽顆粒經(jīng)離心機(jī)脫水后,經(jīng)自動(dòng)碼垛打包后外運(yùn),完成脫硫廢水的零排放。構(gòu)成的混合結(jié)晶鹽中NaCl和Na2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)>92%,含水率<5%,外運(yùn)出賣。
4、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用
該工程運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用主要包括電費(fèi)、藥劑費(fèi)和蒸汽費(fèi)。工程耗電為14kW?h/m3,按電價(jià)0.5元/(kW?h)計(jì),電費(fèi)為7.0元kW?h/m3;噸程度均耗費(fèi)2.5kgNaOH(質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%)、17.8kgNa2CO3(質(zhì)量分?jǐn)?shù)>96%)、0.04kg聚合硫酸鐵(一等品)、0.0053kgPAM(工業(yè)級(jí)陰離子型)、0.82kgHCl(質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%),各藥劑價(jià)錢分別為800、1000、1380、16000、700元/t,則藥劑費(fèi)為27.28元/m3;噸水耗費(fèi)蒸汽150kg,蒸汽按120元/t計(jì),則蒸汽費(fèi)為18元/m3;運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用合計(jì)52.28元/m3。
除硬費(fèi)用占總本錢的50%,運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用受水質(zhì)影響較大。
5、結(jié)論
該電廠脫硫廢水零排放處置系統(tǒng)已順利投產(chǎn),軟化系統(tǒng)、膜系統(tǒng)及蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常,產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)于HG/T3923—2007《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)規(guī)范》請(qǐng)求,采用混凝沉淀+多介質(zhì)過濾+DTRO+蒸發(fā)結(jié)晶工藝可完整完成脫硫廢水的零排放請(qǐng)求,構(gòu)成的結(jié)晶鹽中NaCl和Na2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)>92%,含水率<5%,外運(yùn)出賣。