湿法烟气脱硫废水的处理
2002年6月 电 力 环 境 保 护 第18卷 第2
期
湿法烟气脱硫废水的处理
Treatmentofwastewaterinwetfluegasdesulfurization
周祖飞
(浙江省电力试验研究所,浙江杭州 310014)
摘要:简述了湿法烟气脱硫废水的特性及处理原理,分析了废水在反应池的停留时间、投加药品量等主要因素对处理效果的影响,并就工艺控制过程和最终处理结果进行讨论。关键词:烟气脱硫;废水;处理
Abstract:ThepeculiarityofwastewaterwhichcomesfromwetFGDsystemandthetreattechniqueforthewastewateraredescribed.Byanalyzingtheresistenttimeandchemicaldosingwhichinfluencethetreatmentperformance,thepro2cessofcontrolandthefinalresultoftreatmentarealsodiscussed.Keywords:fluegasdesulfurization;wastewater;treatment
中图分类号:X703.1 文献标识码:B :1009-( 石灰石-石膏湿式烟气脱硫(FGD)用业绩最多、效率高、烟气脱硫的主导方法。对湿法脱硫废水的处理也必将引起人们的关注。
湿法脱硫废水的主要特征是呈现弱酸性,pH值低于5.7;悬浮物高,但颗粒细小,主要成份为粉尘和脱硫产物(CaSO4和CaSO3);含有可溶性的氯化物和氟化物、硝酸盐等;还有Hg、Pb、Ni、As、Cd、Cr等重金属离子。这类废水必须经适当处理达标后才能外排。杭州半山发电厂4号、5号机组全套引进德国
公司的湿法脱硫装
1×106m3/h(本文烟气量均指标准
状态值),并配有1套完整的废水处理系统。本文将介绍该废水处理系统的原理和工艺控制过程,并就最终处理结果进行讨论。
1 脱硫废水的处理原理
通过加碱中和脱硫废水,并使废水中的大部分重金属形成沉淀物;加入絮凝剂使沉淀浓缩成为污泥,污泥被送至灰场堆放。废水的pH值和悬浮物达标后直接外排,其处理流程见图1
。
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脱硫废水处理包括以下4个步骤:
(1)废水中和
反应池由3个隔槽组成,每个隔槽充满后自流进入下个隔槽。在脱硫废水进入第1隔槽的同时加入一定量的石灰浆液,通过不断搅拌,其pH值可从5.5左右升至9.0以上。
(2)重金属沉淀
Ca(OH)2的加入不但升高了废水的pH值,而且使Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr3+等重金属离子生成氢氧化物沉淀。一般情况下3价重金属离子比2价更容易沉淀,当pH值达到9.0~9.5时,大多数重金属离子均形成了难溶氢氧化物。同时,石灰浆液中的Ca2+还能与废水中的部分F-反应,生成难溶的CaF2;与As3+络合生成Ca3(AsO3)2等难溶物质。此时Pb2+、Hg2+仍以离子形态留在废水中,所以在第2隔槽中加入有机硫化物(TMT-15),PbHg2+(3)絮凝
经前2,废水中还含有许多细小而分散的颗粒和胶体物质,所以在第3隔槽中加入一定比例的絮凝剂FeClSO4,使它们凝聚成大颗粒而沉积下来。在废水反应池的出口加入阳离子高分子聚合电解质作为助凝剂,来降低颗粒的表面张力,强化颗粒的长大过程,进一步促进氢氧化物和硫化物的沉淀,使细小的絮凝物慢慢变成更大、更易沉积的絮状物,同时脱硫废水中的悬浮物也沉降下来。
(4)浓缩/澄清
絮凝后的废水从反应池溢流进入装有搅拌器的澄清/浓缩池中,絮凝物沉积在底部并通过重力浓缩成污泥,上部则为净水。大部分污泥经污泥泵排到灰浆池,小部分污泥作为接触污泥返回废水反应池,提供沉淀所需的晶核。上部净水通过澄清/浓缩池周边的溢流口自流到净水箱,净水箱设置了监测净水pH值和悬浮物的在线监测仪表,如果pH和悬浮物达到排水设计标准则通过净水泵外排,否则将其送回废水反应池继续处理,直到合格为止。
保持废水在反应池内停留1h以上,重金属和悬浮物能较好地沉淀、絮凝下来。试验表明,保持废水流量为2.3m3/h,即废水在反应池内停留1.2h左右,就可获得较满意的处理效果。2.2
加药量
处理废水所需的化学药品加入量随着废水流量的变化而变化,脱硫废水处理系统所需的各种药品消耗量见表1。
表1 处理脱硫废水的化学药品用量
项 目
石灰浆液TMT-15
15
1.1240
FeClSO4聚合电解质401.5625
0.051.069.4
HCl31.152.8×103
质量分数/%5
-3
1.03密度/g・cm
最佳加药量
2.68×104
/mlm-3
注HClhm1石灰浆液是利用生石灰(CaO)粉末加水消化而成,贮存在带搅拌器的石灰浆液罐中,通过泵加到废水反应池。调试时向池内加入10%的石灰浆液,运行中发现,石灰浆液泵容易堵塞,并且会导致废水反应池颗粒物增多、污泥量增大、pH值升高太快等问题。后来将石灰浆液调整为5%,既缓解了泵的堵塞问题,又增加了石灰浆液对废水反应池pH值的调控能力。5%的Ca(OH)2溶液pH值在12.50以上,它的加入可以快速提高反应池的pH值。试验表明,当进口脱硫废水pH值为5.50,反应池pH控制在9.20左右时,大部分重金属已经发生沉淀,此时处理1m3废水需加入石灰浆液26.8L,折算成生石灰为1.3kg。2.2.2 有机硫化物
2 处理工艺的控制
2.1 停留时间
在废水反应池中加入有机硫化物TMT-15的目的是让汞形成硫化物沉淀下来。由于脱硫废水含Hg2+量相对较小,每m3废水加入40mlTMT-15(15%水溶液)就能达到目的。2.2.3 絮凝剂
反应池内混合溶液的pH值、水温、搅拌强度等因素都会影响絮凝效果,经调试,在反应池pH值为9.20,水温在40℃左右时,每m3废水加入40%的FeClSO4溶液25ml,就可获得良好的絮凝效果。2.2.4 聚合电解质
废水在反应池3个隔槽内的停留时间直接影响废水的沉淀和絮凝效果。由于反应池的容积固定,
停留时间取决于废水流量大小。从调试结果来看,38
粉末状的助凝剂———聚合电解质需要先配制成0.05%的水溶液,如果浓度过高,这种助凝剂溶液过
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于粘稠,容易使加药管道堵塞,而且不利于絮凝物浓缩。试验证明,每m3废水加入0.05%的聚合电解质9.4ml就能使絮凝物很好地浓缩。2.2.5 盐酸
在废水反应池和净水箱中均装有在线pH值监测仪,其测量探头需要定时用3%的盐酸冲洗,其中反应池的探头每4h冲洗1次,净水箱的探头每8h冲洗一次,冲洗流量均为2.8l/h。2.3 污泥的排放控制
废水中的重金属和悬浮物经过絮凝、沉淀等化学和物理过程,从反应池自流进入澄清/浓缩池。在搅拌器的缓慢搅拌下,污泥和净水分离,上层的净水自流进入净水箱;污泥则沉积在浓缩池底部,当污泥累积到一定厚度时,启动污泥外排泵排除污泥。运行时应严格控制浓缩池的污泥料位,以保持污泥有一定的浓度,料位太高(大于2.0m)水质。,2.4 若经处理后的净水悬浮物>100mg/L或者pH>9.0,则不具备外排条件,需要通过自动控制系统
尘,因进入FGD系统的烟尘浓度较低,废水中的重金属含量一般不是很高。经该套系统处理后,净水中主要重金属的浓度可降至很低,符合外排水质要求。
表2 脱硫废水处理前后的水质比较
项 目温度/℃
pH
处理前
425.53169600.178.500.210.07060.0.831.5820.90
处理后
318.9140.40.15
悬浮物/mg・L-1
As/mg・L
-1
F/mg・L-1Cd/mg・L-1Cr/mg・L
-1
Cu/mg・L-1Hg/-11
mg1L1V/mg・L
-1-1
将该净水返回反应池继续处理。为保持系统的水平
衡,此时应相应减少进入反应池的FGD废水量,而将其暂时存放在废水贮箱内。如果净水的悬浮物和pH值在允许排放的范围内,则开启外排阀门进行排水,其流量由净水箱的液位自动控制。
3 结果及讨论
(1)脱硫废水处理前后的水质比较见表2。湿法脱硫废水中悬浮物(主要是CaSO4颗粒)很高,有时高达20g/L,而且颗粒细小,经沉淀、絮凝后在澄清/浓缩池中固体颗粒被浓缩成污泥,从而使得净水中悬浮物
(2)脱硫废水的pH
(3)脱硫废水中的重金属主要来自烟气中的粉
(4)该废水处理系统自动化程度高,运行人员只需根据FGD的运行状况调整进口的废水流量,其化学药品添加和过程控制均可自动随之调整。当烟气短时间停止进入吸收塔时,相应地减少从石膏旋流站进入废水处理系统的流量,但维持废水处理系统运行;而当烟气中粉尘浓度长期较高时,可加大废水流量,以保证脱硫效率和副产物石膏的品质。
(5)经测试,烟气中90%以上的HCl气体能被石灰石浆液洗涤下来,使得脱硫废水的Cl-浓度很高(>7000mg/L),而该废水处理工艺对Cl-几乎不作任何去除,这不利于处理后脱硫废水的重新利用。如何改进处理工艺,以去除湿法烟气脱硫废水中的Cl-,将是一个值得探讨的课题。4 结语
湿法烟气脱硫废水经过中和、沉淀、絮凝、浓缩/澄清等处理后,其pH值、
悬浮物、氟化物、重金属等重要指标都能达到国家规定的废水排放标准。杭州半山电厂烟气脱硫工程配套的废水处理系统性能优良,过程控制严密,操作方便,运行稳定可靠,是一种值得推广的脱硫废水处理技术。
收稿日期:2001211215
作者简介:周祖飞(1967-),男,浙江天台人,硕士,工程师,从事火电厂脱硫工程调试和环境污染治理研究。
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