石灰石-石膏湿法脱硫废水处理技术

来源：2021-08-09浏览量：1076

石灰石–石膏湿法是现在很多电厂采用的脱硫方法，具有容量大，效果好等优势特点。但这种处理方式最大的不足就是会产生大量废水。因此，探究有效的石灰石–石膏湿法脱硫废水处理方法是有重要现实意义的。

1、石灰石–石膏湿法脱硫废水特点

1.1 来源

锅炉中的煤粉燃烧后会产生大量烟气，由电除尘器初步除尘后，气体进入到引风机中，并被引出至脱硫系统，由除雾器、增压风机和吸收塔综合处理后，通过烟囱排放到大气中。烟气在吸收塔内时，伴随吸收剂持续吸收二氧化碳，其有效成分将变成亚硫酸钙，再经过强制氧化变为石膏，吸收剂对烟气进行洗涤时，氯化物将溶解至吸收液当中，并使氯离子不断富集。这种情况下，会产生以下影响：第一，使吸收液pH值明显降低，影响脱硫率，产生结垢;第二，影响石膏品质，降低其商业价值。实践表明，如果吸收塔中浆液的质量浓度超过700g/L，则吸收剂可以达到完全反应，其脱硫能力减弱，氯离子浓度一般不能超过20mg/L，对此，要将浆液抽出到脱水车间进行脱水。清洗和脱硫系统产生的废水，以及从水力旋流器中产生的溢流水等均为废水来源。

1.2 水质

(1)浊度相对较高，含有大量悬浮物，颗粒物的黏性较低。

(2)废水来水主要为酸性，其pH值为4.0~6.0。

(3)来水中的重金属含量较高。

(4)含有F-。

(5)因氯离子实际含量较高，并且为酸性，所以会对设备、管道和构筑物造成一定程度的腐蚀。

(6)废水温度通常保持在45℃左右。

(7)生化需氧量相对较低。

(8)有定量无法溶解的细尘和硫酸钙。

废水水质、水量和脱硫系统及烟气主要成分等有密切关系。

2、石灰石–石膏湿法脱硫废水处理基本流程

从废水箱中排出的废水先在水泵的作用下进入三联箱，即絮凝箱、中和箱和沉淀箱。其中，沉淀箱中，加入氢氧化钙，使废水pH值达到9.2~9.8，基于碱性条件，重金属可生成沉淀;中和箱中，加入硫酸氯铁与TMT-15，以此捕捉并去除重金属，生成螯合物;再加入混凝剂，即硫酸氯铁，使悬浮物发生混凝沉淀;絮凝箱中，加入助凝剂，使絮凝物开始沉降，以去除悬浮物，经过澄清器，清水不断溢流到出水箱中，向出水箱中加入盐酸将pH值调整到标准要求的6~9，并予以回用。

3、石灰石—石膏湿法脱硫废水处理作用机理

3.1 中和中和主要起到以下两个作用：

其一，酸碱中和，使废水pH值升至9.0左右，这样做的目的是：将废水pH值控制在标准要求的范围内;在这种pH值条件下，对沉淀反应有利。

其二，使重金属沉淀，碱性环境下，铜和锌都会生成沉淀物。

采用石灰浆做碱化处理过程中，盐酸以下列反应被中和：

比盐酸含量多的那部分OH-，其数量直接决定碱化处理后的废水pH值。

因不同重金属在不同碱性程度下被沉淀，所以这是生成氢氧化物的关键步骤。一般情况下，使三价金属离子生成沉淀需要达到的pH值比二价金属离子低。使沉淀生成的pH值还和电解质及其影响有关。重金属沉淀形式为微溶物，即氢氧化物，其反应过程为：

某电厂将这一步骤所用酸性药剂确定为熟石灰粉，原因是其来源较广、成本低、效果良好。另外，在碱性中和中使用熟石灰还可以起到其他作用：生成的氢氧化钙能使杂质凝聚;生成的氢氧化钙可以和氟发生反应生成沉淀物，即氟化钙，起到去氟作用;生成的氢氧化钙可以和砷发生反应生成沉淀物，起到去砷作用。

3.2 沉淀

沉淀主要在沉淀箱完成，主要作用包括：去除铜、锌、汞等在内的重金属;去除钙和镁等在内的碱土金属;去除氟、砷等在内的有毒非金属。

对于金属粒子，其反应生成氢氧化物沉淀的关键条件是溶液pH值。如果溶液从酸性变成弱酸性，则沉淀物溶解度将明显降低，但对绝大多数重金属沉淀物而言，都属于两性化合物，伴随碱性不断增强，化合物开始络合，导致溶解度有所增大。根据废水的排水标准，并考虑防止沉淀物因络合而发生溶解，需将pH值控制在8.0~9.0[3]。

确定溶液pH值后，硫和金属的化合物将有着比沉淀物更低的溶解度。基于此，向沉淀箱添加有机硫可以更深层次的去除重金属。溶液pH值维持在8.0~9.0时，硫和金属化合物溶解度将变得很小，此时可认为去除了所有重金属。

有机硫是现在很多电厂都开始着手使用的沉淀药剂，将其浓度为15%左右的原药液配制成浓度为2%的药剂添加到沉淀箱当中，期间要使用计量泵进行。

3.3 絮凝

经过沉淀处理的废水，还含有很多胶体物与悬浮物，此时应添加混凝剂进行处理。目前主要使用以下几种混凝剂：①硫酸铝;②聚合氯化硫酸铁;③三氯化铁;④硫酸亚铁。助凝剂以高分子凝聚剂与石灰为主。

上述研究提到的电厂将聚合氯化硫酸铁作为絮凝剂，将阴离子型聚丙烯酰胺作为助凝剂。使用前，将浓度为40%的原药剂配制成浓度为0.75%的适用药剂，然后将其添加到絮凝箱当中;将固体的阴离子型聚丙烯酰胺配制成浓度为0.1%的适用溶液，然后将其添加到絮凝箱中。

3.4 浓缩和澄清

从絮凝箱中流出的水经过下降管到达浓缩澄清器。下降时，颗粒将从分散状态改变成絮状沉淀，使硫化物及氢氧化物都得到进一步的沉淀。废水从下降管中流出开始向上返折时，絮凝颗粒将由于重力无法返折，被留在澄清器的底部，仅少数污泥被泵抽送到中和箱中作为后续反应的晶种，其他均被泵送到板框压滤机进行脱水。完成以上过程的清水从围堰中流出，进入到出水箱中，在清水积蓄到一定程度以后，泵送出系统。

3.5 污泥脱水

留存于澄清器底部的污泥达到一定量后，开启输送泵将其泵送到压滤机中进行脱水。从压滤机中产生的滤液通过输送管进入溢流坑，坑中液位高度与设定高度相同时，由潜污泵将其泵送至中和箱，与新废水同时进行处理;产生的滤饼则采用汽车运出。

4、石灰石–石膏湿法脱硫废水处理药物投加

药物投加是以上处理过程的重点，应引起高度重视。上述提到的电厂设有处理能力不低于18m3/h的脱硫废水处理站，目前正处连续运行状态。通过多次实验与调试，确定既经济又能满足处理强度要求的运行控制参数，如表2所示。

在这种运行模式下，系统出水水质满足一级标准，而且投加的所有药剂均得到最大限度的使用，无浪费现象。

氢氧化钙投加量根据中和箱废水pH值来确定，在pH值小于8.5时进行投加，达到8.5以上时停止投加。将其使用浓度确定为5%能对pH值进行十分灵活的调节。

将阴离子型聚丙烯酰胺的使用浓度配制成0.1%的目的是其粉末在溶解以后会有很大黏性，并且溶液本身具有很强聚合力。在高黏度条件下对溶液进行输送，要配置专门的泵，还要增加流量，在选泵时应注意。

搅拌的作用是加强反应，因来水有较高SS值，且具有良好沉降性，能促进悬浮物的沉降。除此之外，中和箱与沉淀箱的有效容积均在20m3以上，且废水总停留时间一般不少于1min，这样也可以促进沉降。基于此，需将转速控制在高水平，避免通道因为悬浮物的大量沉降而堵塞。

阴离子型聚丙烯酰胺添加需在下降管处进行，不可直接添加到絮凝箱中。如果直接添加到絮凝箱中，则悬浮物将变成絮凝体，在絮凝箱的底部大量沉淀。

有机硫、聚合氯化硫酸铁和阴离子型聚丙烯酰胺的实际添加量均以废水水量为依据确定和控制，可采用计量装置自动添加。

5、结论

1)考虑到石灰乳容易发生沉积，故应设置超声波液位计，若无法实现，则应在进口导管部位设置检修阀门，并根据实际情况采取有效的防堵措施。

2)因悬浮物具有良好沉降性，所以在三箱中必然会产生固体。为避免固体物过造成堵塞，需对箱底进行定期排污，一般按每7d进行1次的频率进行。

3)因废水含有很多固体物，而且还要在处理中添加石灰，所以设备及管路极易被堵，对此应经常性的进行检查和排污。

4)计量泵与出口流量计必须进行保护连锁设置。如果石灰乳的管路被堵，则应对螺杆泵实施有效保护。

5)因废水水质复杂，所以所用表计必须具有良好环境适应能力，但这样仍会对带来很大风险，必须做好定期检查与校验。