脱硫废水处理系统优化运行研究

王振军，孟 月，陈永辉，赵春荣，李 响

(1. 国家电投阜新发电有限责任公司，辽宁 阜新 123000；2. 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

阜新发电有限责任公司(以下简称阜新公司)烟气脱硫系统(FGD)采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺技术，整套系统由SO2吸收系统、烟气系统、吸收剂供应与制备系统、石膏脱水系统、FGD供水及排放系统、脱硫废水处理系统、DCS控制系统、烟气再热系统、压缩空气系统、电气系统等子系统组成[1]。

经过长期运行，阜新公司烟气脱硫废水处理系统出现了一系列问题，如脱硫废水处理系统管路堵塞、脱硫塔浆液氯离子浓度高、压滤机故障率高以及脱硫废水加药量不合理等。为了解决这些问题，对阜新公司脱硫废水处理系统进行简要介绍，对出现的问题进行分析，从而找到解决方法。

1 脱硫废水处理系统工艺

为了维持脱硫浆液循环系统物质平衡，防止浆液中氯离子等杂质浓度富集，保证浆液和石膏品质，必须从脱硫系统中排放一定量的废水。因此，保证脱硫废水处理系统安全、经济、可靠运行，不仅关系到环保排放问题，还涉及到电厂主设备的运行。

从石膏旋流器顶流过来的脱硫废水经过废水旋流器进一步分离，其顶流进入脱硫废水处理系统，底流返回至脱硫塔。废水先后经过中和箱、沉降箱、絮凝箱，其工艺流程见图1。在中和箱中用Ca(OH)2将pH调节至碱性，在沉降箱中废水中的重金属与有机硫螯合生成溶度积小于10的不溶物析出，并与混凝剂加药系统所提供的FeClSO4在碱性条件下生成Fe(OH)3沉淀，在电化学搭桥和胶体化学聚合下与废水中的悬浮物(SS)形成大颗粒悬浮物[2]。在絮凝箱中废水中的大颗粒物与PAM(聚丙烯酰胺)形成更易于沉淀的悬浮物，经过沉淀后，在清水池中中和并达标排放。

图1 FGD脱硫废水工艺流程图

2 脱硫废水处理系统故障分析及优化

2.1 废水处理系统管道堵塞的优化

大部分电厂的设计均为石膏旋流器浓度高的底流浆液去真空皮带脱水机，生产合格的石膏，浓度较低的顶流经过废水旋流系统再次旋流分离，浓度更低的废水旋流器顶流作为废水来水引至脱硫废水处理系统。这种设计存在的问题是若废水旋流器旋流效果差，经过废水旋流器后脱硫废水来水含固量仍较高，造成系统设备之间连接管道沉积堵塞，如中和箱、沉降箱、絮凝箱之间的连接管道经常由于悬浮物沉积而造成管道堵塞，且清理困难。有时被迫停止废水来水，废水处理需同时退出，造成废水无法连续运行，废水排量不能满足生产需要。

为了解决脱硫废水处理系统管道堵塞的问题，阜新公司对废水来水水质进行改善。经过取样化验[3]，发现真空皮带脱水机气液分离器下水管的滤液水悬浮物含量低，非常适合作为改善脱硫废水水质的水源，脱硫气液分离器见图2。脱硫系统所用工艺水为电厂开式循环水的排水和烟气脱硫系统的滤液水，其特点是离子浓缩倍率高，其中氯离子含量通过用硝酸银滴定法测试其值在400 mg/L左右，超过设计值。使用这种工艺水作为脱硫吸收塔补充水，即使每天最大限度排放废水，吸收塔浆液中氯离子含量仍缓慢上升，最高时可达到15 000 mg/L。通过在滤液水泵出口管加三通和相应管道阀门，在废水旋流站出废水的同时，将部分滤液水排放至三联箱进入脱硫废水处理系统进行处理，因滤液水中固体物质含量较低，排至脱硫废水处理系统会有效降低脱硫废水中悬浮物的含量，减少甚至会彻底消除脱硫废水处理系统管道堵塞的问题。

图2 脱硫气液分离器

脱硫工艺水中的氯离子主要来源是滤液水，因此，虽然将滤液水排向三联箱进入脱硫废水处理系统进行处理，变相增大了废水排量，改造后脱硫每月废水排量由之前2 000 m3增加到3 600 m3左右，但是吸收塔浆液中氯离子含量能够有效控制在10 000 mg/L以下。

2.2 板框压滤机故障率高的优化

阜新公司脱硫废水处理系统所用的压滤机为板框式压滤机，由于运行维护人员少，压滤机故障率高，一旦压滤机故障会影响废水处理和达标排放。考虑到实际情况，决定采用将污泥输送至真空皮带脱水机与石膏浆液共同脱水。通过试运行，并且在试运行期间对脱硫副产物石膏中的酸不溶物含量进行化验[4]，结果显示：掺入污泥的石膏酸不溶物含量增加约1%，酸不溶物总量仍在设计范围内。因此可知将污泥与石膏浆液在真空皮带脱水机上共同脱水不仅可以解决因板框压滤机维护人员少、故障率高而导致的出泥问题，还可保证石膏品质及石膏含水率达标。

因污泥较石膏比重轻，当污泥与石膏浆液共同下至皮带机时污泥会覆盖在石膏表面从而降低脱水效果。所以污泥与石膏共同脱水的前提：一要保证石膏浆液品质好，可通过加大废水排量实现；二要保证污泥沉淀浓缩效果好，可通过优化调整废水加药量。

3 脱硫废水处理系统加药量的优化

电厂脱硫废水的特点是：浊度大，悬浮物含量高；废水pH为酸性；水中含有大量的重金属，如Cr、Cd、Hg、Pb、Cu等；废水中的Cl-含量很高，由于废水为酸性，因此对FGD废水系统的管道、构筑物以及动力设备有很强的腐蚀性，电厂FGD废水来水水质化验见表1。

表1 电厂FGD废水来水水质化验结果

从表1可看出，脱硫废水水质工况复杂，为保证烟气脱硫系统排水水质达到国家标准，通过调整加药量成为重点。阜新公司在长期运行中逐步积累经验，通过调整加药泵频率来调整脱硫废水处理系统加药量达到加药标准。通过试运行，观察加药箱液位降低的高度值，逐渐调整加药泵频率直至达到投加量要求。通过对比，逐渐摸索出一套适合该厂的废水系统加药量，既减少用药，又保证出水达标，调整前后加药量的对比见表2。

表2 调整前后加药量的对比

调整加药量后，脱硫废水处理系统排水水质见表3。可见调整加药量后，阜新公司脱硫废水处理系统不仅减少了药品的消耗，增加了经济效益，而且脱硫废水处理系统排水水质达到国家排放标准。因此这种找到最佳投药量的方法是科学、有效的，适合全面推广。

表3 电厂FGD废水排水水质测试结果

4 结束语

按照脱硫废水处理系统水质达标排放[5]考虑。出水泵预留接口，以保证今后进行后续蒸发结晶或烟道喷雾等零排放工艺时能作为预处理系统，不重复建设。脱硫废水处理系统作为烟气脱硫系统的重要子系统，对提高整个浆液循环系统的品质起到至关重要的作用。阜新公司经过一系列优化改造，目前浆液和石膏品质良好,脱硫废水处理系统能力达到要求、脱硫废水处理系统排放指标基本满足环保要求。下一步会继续积极优化脱硫废水处理系统运行方式，保证烟气脱硫系统安全运行和脱硫废水处理系统实现更高标准的排放。

参考文献：

[1] 曾庭华，杨 华，廖永进，等. 湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行[M].北京：中国电力出版社，2008:288-295.

[2] 周祖飞. 湿法烟气脱硫废水的处理[J]. 电力环境保护，2002,18(2):37-39.

[3] 水质悬浮物的测定重量法：GB 11901—1989[S].

[4] 石膏化学分析方法：GB/T 5484—2012[S].

[5] 火电厂石灰石—石膏湿法脱硫废水水质控制指标：DL/T 997—2006[S].