新型高效絮凝劑在脫硫廢水及污水處理中的應用

        在我國火電行業，石灰石石膏濕法脫硫工藝因其技術成熟、脫硫效率高、吸收劑分布廣泛、被我國大多數火電企業煙氣脫硫系統采用。然而，采用這種工藝的脫硫系統為了維持吸收塔內化學反應的平衡，防止漿液中氯離子濃度超限，保證石膏的脫水效果，必須排放一定量的脫硫廢水。脫硫廢水來自石膏脫水系統，其中，主要成分包括懸浮物、過飽和的亞硫酸鹽、硫酸鹽、氯離子、鈣、鎂、納等重金屬等雜質。另外，脫硫廢水受燃煤品種、脫硫工藝、吸收劑等多種因素影響，水質變化較大。我公司最新研制開發的一種高效絮凝劑解決了脫硫廢水這一難題，替代電廠和城市污水中的三聯箱，并在華北電廠天津軍糧城熱電公司得到了應用和驗證。

        一、 濕法脫硫系統廢水處理一般采用經典的三聯箱加澄清器處理工藝。脫硫廢水首先經過中和（堿化）、沉降、絮凝處理后，再經過澄清器濃縮、出水箱內 pH 調整達標后，接入電廠工業廢水處理站。廢水處理產生的污泥在澄清器濃縮后經板框壓濾機脫水，壓成泥餅運走。工藝流程如圖 1 所示。

圖1經典的三聯箱加澄清器處理工藝

經典的三聯箱澄清器處理工藝，雖然技術成熟但缺點也很明顯：

1、流程復雜，設備一次性投資大，運行和維護成本高。

2、藥劑種類多，人工接卸、存儲、添加藥劑等工作量大，存在安全風險。（3）廢水處理量較小，出水水質不穩定，藥劑品種多，控制條件復雜。

二、 高效絮凝劑的處理原理

        我公司開發的新型高效絮凝劑顏色為淺灰色和淡黃色粉末狀固體，具有較好的流動性。該高效絮凝劑是在吸收國外先進技術的基礎上，以稀有的非金屬礦物質為原料研發生產的一種促進生態平衡的環保新型吸附材料，對脫硫廢水中的懸浮物、重金屬等有害物質有很強的去除功效，具有藥劑用量少、吸附沉降速度快、絮凝物中的有害物質不易釋放、污泥易于脫水等優點。同時，由于高效絮凝劑的生產原料是非金屬礦物質，不與脫硫廢水產生化學反應，不會造成二次污染。高效絮凝劑采用了網狀多級捕捉技術，突破了傳統藥劑聚丙烯酰胺鏈狀捕捉的瓶頸，大大提高了絮凝效果。聚丙烯酰胺鏈狀捕捉原理和高效絮凝劑網狀捕捉原理如圖 2、圖 3 所示。

圖 2 聚丙烯酰胺鏈狀捕捉原理

圖 3 高效絮凝劑網狀捕捉原理

三、 使用高效絮凝劑的工藝流程

        在經典的三聯箱廢水處理系統上使用高效絮凝劑，只需要對原有的三聯箱進行微小的技術改造，就可以滿足工藝要求。在脫硫廢水三聯箱上部設置高效絮凝劑加藥機，就地設置變頻控制器進行就地控制或將控制信號接入脫硫控制室進行遠方控制。將高效絮凝劑加入加藥機料倉內，通過調節加藥機轉速來調節加藥量，運行人員可根據廢水流量以及出水箱水質的變化來控制加藥量。使用高效絮凝劑的工藝流程如圖 4 所示。

圖 4 使用高效絮凝劑的工藝流程

        高效絮凝劑加入中和箱后，通過高速攪拌和紊流增強與脫硫廢水進行充分混合，能夠迅速吸附廢水中的多種污染物并形成礬花，反應時間只需 1 ～ 3 分鐘，吸附效率高，固液分離快。吸附污染物后的礬花通過吸附電中和、吸附架橋、壓縮雙電層、網捕等機理，使產生的礬花迅速長大，絮凝時間很短。形成的礬花絮體具有較大比重和較緊密的狀態，能夠迅速沉淀，并有利于使用板框壓濾機脫水。廢水經三聯箱出口管道自流至澄清器中，大分子的絮凝體逐漸沉淀于底部，經底部回流的部分污泥返回三聯箱后，加快箱體內的反應沉淀速度，多余的污泥進入板框壓濾機脫水后運出廠外。澄清器內的清水上升至頂部環形三角溢流堰自流至清水箱后，排至渣水系統進行再利用。

四、 高效絮凝劑應用實驗

1、 實驗目的及依據

        為了驗證高效絮凝劑在脫硫廢水處理系統中的實際應用效果，依據《火電廠石灰石 / 石灰—石膏濕法煙氣脫硫系統運行導則》DL/T 1149-2010 和《火電廠石灰石 - 石膏濕法脫硫廢水水質控制指標》 DL/T 997-2006 進行實驗。

2、 實驗過程及結果

        本次實驗在天津軍糧城電廠一期脫硫廢水裝置進行。為了能夠得到較為準確和穩定的實驗數據，本次試驗共進行了 10天。根據不同的進水量，調節不同的加藥量，觀察出水水質變化，記錄實驗數據，如表 1 所示。

表 1 高效絮凝劑實際應用數據

使用高效絮凝劑處理后的澄清器水質對比圖片如圖 5 所示。

將使用高效絮凝劑處理前后的出水取樣后，送到專業機構進行檢測，檢測結果如表 2 所示。

圖 5 澄清器水質對比圖片

表 2 處理前后的出水檢測數據

        從以上實驗數據來看 , 在處理不同廢水量的情況下，使用高效絮凝劑都能夠得到穩定且水質合格的出水。即使在最大設計處理量 25m3/h 情況下，出水水質依然合格穩定。查閱 PI 系統脫硫廢水處理的歷史數據，使用傳統藥劑，出水水質波動較大，穩定的廢水處理量只能達到 10m3/h 左右，遠達不到最大處理量 25m3/h 的設計出力。高效絮凝劑能夠大幅提高脫硫廢水的處理能力，有效降低出水濁度和出水重金屬含量。根據實驗期間高效絮凝劑的使用量，初步測算使用費用如下：兩臺 300MW 機組每天的廢水排放量約為100m3，高效絮凝劑投加量約為 30kg，藥劑單價約為 4.0萬元 / 噸，每天費用約為 1200 元，每月的藥劑費用約為3.6 萬元。如采用傳統藥劑，則每月約需消耗液堿、絮凝劑、助凝劑、有機硫、鹽酸等藥劑費用總共約 4.7 萬元。高效絮凝劑的使用費用低于傳統藥劑的綜合使用費用。

五、 市場展望

        綠水青山，就是金山銀山！環境保護是造福子孫后代的大事，是促進國家可持續發展的重要戰略。新型高效絮凝劑具有藥劑運輸存儲安全、工藝流程簡單、操作方便、水質控制穩定、綜合維護費用低廉等優點，可以替代傳統藥劑且不需對原有的脫硫廢水處理系統進行大幅度技改，具有良好的經濟效益和社會效益，在脫硫廢水的處理上有著廣闊的應用前景。同樣在城市污水中得到了更好的應用和以驗證，得到了行業人士的認可。該產品是一種無毒無害純天然礦物質，符合綠色環保產業政策，市場應用廣泛，每年需求9000萬噸以上，隨著市場推廣，該產品將會得到較好的經濟效益和社會效益。