某熱電廠有2臺(tái)130t/h和1臺(tái)240t/h煤粉鍋爐，且配套建設(shè)煙氣脫硫裝置，其采用成熟可靠的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，三爐二塔配置，吸收塔采用逆流噴淋空塔。煙氣脫硫工藝廢渣處理系統(tǒng)產(chǎn)生的脫硫廢水量約384m3/d，廢水具有以下特點(diǎn)：呈酸性，含有微量重金屬，氟/硫化物超標(biāo);懸浮物含量高，主要是沖灰顆粒、SiO2以及鐵/鋁的氫氧化物;COD較高，主要由亞硫酸鹽、Fe2+等還原性物質(zhì)和高濃度Cl(-可達(dá)18000~30000mg/L)所致，而非有機(jī)物;廢水中酸性物質(zhì)和陰離子主要源于煙氣，陽(yáng)離子和重金屬離子主要源于脫硫所用的石灰石。隨著“水十條”和《火電廠污染防治技術(shù)政策》等對(duì)火電廠廢(污)水達(dá)標(biāo)排放提出的嚴(yán)格要求，對(duì)于這類成分復(fù)雜、污染物種類多的脫硫廢水，有必要加強(qiáng)對(duì)其合理化的治理。

1、廢水水質(zhì)

根據(jù)對(duì)熱電廠煙氣脫硫廢水的水質(zhì)、水量的現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，并結(jié)合以往類似工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、文獻(xiàn)報(bào)道和實(shí)驗(yàn)室小試/中試結(jié)果進(jìn)行添加劑參數(shù)選擇和處理工藝的優(yōu)化組合，采用化學(xué)沉淀-混凝法處理脫硫廢水，使系統(tǒng)出水水質(zhì)滿足《火電廠石灰石石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》(DL/T997—2006)的排放要求。廢水主要指標(biāo)和排放要求見(jiàn)表1。

2、工藝流程

脫硫廢水處理工藝流程見(jiàn)圖1。

脫硫廢水自流入集水池，經(jīng)一級(jí)提升泵提升至沉淀罐，經(jīng)重力沉淀后上清液自流進(jìn)入中和反應(yīng)池，投加石灰乳溶液和適量HCl調(diào)節(jié)pH值為8.8~9.2，使大多數(shù)重金屬離子在堿性環(huán)境中生成難溶的氫氧化物沉淀;廢水自流入有機(jī)硫反應(yīng)池，投加有機(jī)硫(TMT-15)，使其與Hg2+、Cd2+等金屬離子反應(yīng)形成難溶的硫化物;出水自流入混凝反應(yīng)池，投加絮凝劑(FeClSO4)使廢水中的細(xì)小顆粒凝聚成大顆粒而沉降下來(lái);出水進(jìn)入絮凝反應(yīng)池，投加PAM使細(xì)小的絮凝物變成更易沉降的絮凝體;出水自流至斜管沉淀池，經(jīng)沉淀后上清液溢流至過(guò)渡池，在過(guò)渡池設(shè)曝氣系統(tǒng)，通過(guò)O2氧化廢水中的SO32-等還原性物質(zhì);出水由二級(jí)提升泵送至砂濾罐，經(jīng)過(guò)濾后自流進(jìn)入清水區(qū)達(dá)標(biāo)排放。砂濾罐定期進(jìn)行反沖洗，反沖洗水流入集水池。

中和反應(yīng)池和有機(jī)硫反應(yīng)池內(nèi)含重金屬的污泥需外送至有資質(zhì)的單位處理;沉淀罐和斜管沉淀池等污泥經(jīng)泵輸送至污泥池，再由螺桿泵輸送至板框壓濾機(jī)脫水后外運(yùn)處置。

3、工藝單元設(shè)計(jì)

3.1 集水池

在原有1座300m3鋼筋混凝土水池基礎(chǔ)上，新建1座鋼筋混凝土集水池(內(nèi)部防腐)，設(shè)計(jì)規(guī)模16m3/h。脫硫工段每天間歇排水，集水池用以調(diào)蓄脫硫系統(tǒng)排放的不均勻廢水，并均衡廢水水質(zhì)，保證處理系統(tǒng)有一定的緩沖能力。集水池有效容積33.6m3，停留時(shí)間2.1h。配套設(shè)備：一級(jí)提升泵2臺(tái)(寬流道無(wú)堵塞泵，1用1備，流量16m3/h，功率3.0kW);負(fù)壓罐2臺(tái)(?0.4m×1.0m，玻璃鋼材質(zhì));雙曲面攪拌機(jī)1臺(tái)(功率2.2kW，直徑1m，轉(zhuǎn)速70r/min);超聲波液位計(jì)1套。

3.2 沉淀罐

沉淀罐2座，交替運(yùn)行，鋼筋混凝土材質(zhì)，內(nèi)壁防腐，設(shè)計(jì)規(guī)模16m3/h。罐底設(shè)刮泥機(jī)，頂部設(shè)潷水器，上清液通過(guò)潷水器自流進(jìn)入中和反應(yīng)池。單罐尺寸為?3.2m×8.5m，有效容積64.3m3，停留時(shí)間4.0h。配套設(shè)備：刮泥機(jī)2臺(tái)(功率0.75kW);潷水器2臺(tái)(BSL-16，玻璃鋼材質(zhì))。

3.3 中和反應(yīng)池

中和反應(yīng)池1座，碳鋼材質(zhì)(內(nèi)外壁防腐)，設(shè)計(jì)規(guī)模16m3/h。向中和池內(nèi)投加Ca(OH)2和HCl，調(diào)節(jié)pH值為8.8~9.2，使大多數(shù)重金屬離子在堿性環(huán)境中生成難溶的氫氧化物沉淀，同時(shí)，廢水中Ca2+能與F反應(yīng)，生成難溶的CaF2，達(dá)到除氟的目的;Ca2+與砷反應(yīng)生成Ca(3AsO3)2、Ca(3AsO4)2沉淀，降低砷含量;石灰乳濃度為10%，投加量約4.5g/L;鹽酸濃度為5%，投加量約8.5mL/L。中和反應(yīng)池尺寸為1.5m×1.5m×4.0m，有效水深為3.5m，停留時(shí)間為0.5h。配套設(shè)備：機(jī)械攪拌機(jī)1臺(tái)(防腐，轉(zhuǎn)速30r/min，攪拌槳直徑400mm，功率1.5kW);pH在線監(jiān)測(cè)儀1臺(tái)(含控制系統(tǒng));石灰乳加藥系統(tǒng)1套，包括：石灰料倉(cāng)1臺(tái)，容積20m3;反應(yīng)箱1臺(tái)，容積8.5m3;Ca(OH)2提升泵2臺(tái)，1用1備，流量5m3/h;Ca(OH)2投加泵2臺(tái)，1用1備，流量0.9m3/h;空壓機(jī)1臺(tái)，排氣量0.78m3/min;鹽酸加藥系統(tǒng)1套(配藥裝置2套，1用1備，交替運(yùn)行，單套容積8m3;攪拌機(jī)2套，功率0.75kW;鹽酸投加泵2臺(tái)，1用1備，0~940m3/h;鹽酸儲(chǔ)罐1套，20m3;鹽酸卸料泵1臺(tái)，3.6m3/h)。

3.4 有機(jī)硫反應(yīng)池

有機(jī)硫反應(yīng)池1座，向池中投加有機(jī)硫(TMT15)，使不易以氫氧化物形式沉淀的重金屬離子形成溶度積更小的硫化物沉淀。重金屬硫化物溶解度小，對(duì)含鎘、鋅、汞等廢水有很好的處理效果，且沉淀體積小，化學(xué)穩(wěn)定性好，不易返溶。有機(jī)硫反應(yīng)池尺寸為1.5m×1.5m×4.0m，有效水深為3.5m，停留時(shí)間0.5h。碳鋼材質(zhì)，內(nèi)外壁防腐。配套設(shè)備：機(jī)械攪拌機(jī)1臺(tái)(防腐，轉(zhuǎn)速30r/min，攪拌槳直徑400mm，功率1.5kW);有機(jī)硫化物加藥系統(tǒng)1套(TMT-15儲(chǔ)藥箱1套，容積500L;配藥槽1臺(tái)，容積1m3，配攪拌機(jī)0.37kW;投加泵2臺(tái)，1用1備，流量100L/h)。

3.5 混凝反應(yīng)池

混凝反應(yīng)池1座，碳鋼材質(zhì)，內(nèi)外壁防腐，設(shè)計(jì)規(guī)模16m3/h。中和反應(yīng)及重金屬等沉淀反應(yīng)完成后，向混凝反應(yīng)池投加混凝劑(FeClSO4)，使廢水中微絮體平緩地形成較大的絮凝體，通過(guò)絮凝作用使廢水中大量不能直接沉淀的懸浮物微粒脫穩(wěn)凝聚，形成大顆粒而被除去。混凝反應(yīng)池尺寸為1.5m×1.5m×4.0m，有效水深為3.5m，停留時(shí)間0.5h。配套設(shè)備：機(jī)械攪拌機(jī)1臺(tái)(防腐，轉(zhuǎn)速60r/min，攪拌槳直徑400mm，功率3.0kW);FeClSO4加藥系統(tǒng)1套(配藥槽2套，單套容積1m3;攪拌機(jī)2套，0.37kW;投加泵2臺(tái)，1用1備，流量100L/h)。

3.6 絮凝反應(yīng)池

絮凝反應(yīng)池1座，碳鋼材質(zhì)，內(nèi)外壁防腐。設(shè)計(jì)規(guī)模16m3/h，向絮凝反應(yīng)池投入PAM作為助凝劑，進(jìn)一步使絮凝物增大，更易沉降。絮凝反應(yīng)池尺寸為1.5m×1.5m×4.0m，有效水深為3.5m，停留時(shí)間0.5h。配套設(shè)備：機(jī)械攪拌機(jī)1臺(tái)(防腐，轉(zhuǎn)速30r/min，攪拌槳直徑400mm，功率1.5kW);PAM加藥系統(tǒng)1套(PAM一體化溶解加藥裝置1套，制藥能力1000L/h;PAM投加泵2臺(tái)，1用1備，流量300L/h)。

3.7 斜管沉淀池

斜管沉淀池1座，碳鋼材質(zhì)，內(nèi)外壁防腐，設(shè)計(jì)規(guī)模16m3/h。污泥沉至底部的污泥斗內(nèi)，由污泥泵提升至污泥池，上清液自流至過(guò)渡池。斜管沉淀池尺寸為3.0m×6.0m×4.0m，有效水深3.4m，表面負(fù)荷0.89m3(/m2·h)，固體負(fù)荷150kg/(m2·d)。配套設(shè)備：斜管填料18m(2直徑35mm，高800mm，乙丙共聚材質(zhì));斜管支架1套;污泥泵1臺(tái)(寬流道無(wú)堵塞污泥泵，流量11m3/h，功率1.1kW)。

3.8 過(guò)渡池

過(guò)渡池1座，設(shè)計(jì)規(guī)模16m3/h，內(nèi)設(shè)曝氣系統(tǒng)用于氧化廢水中的亞硫酸鹽等還原性物質(zhì)。過(guò)渡池的廢水由泵提升至砂濾罐。過(guò)渡池為碳鋼材質(zhì)，內(nèi)外壁防腐，有效容積28.8m3，停留時(shí)間2.0h。配套設(shè)備：羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)(1用1備，流量0.88m3/min，風(fēng)壓0.04MPa，功率1.5kW);廢水提升泵2臺(tái)(1用1備，臥式離心泵，流量16m3/h，功率3.0kW)。

3.9 砂濾罐

砂濾罐2臺(tái)，1用1備，玻璃鋼材質(zhì)，內(nèi)壁防腐。單臺(tái)設(shè)計(jì)規(guī)模16m3/h，尺寸為?1.6m×3.5m，濾速8.0m3/(m2·h)。采用精制石英砂填料，填裝高度為1.4m，其中承托層粒徑為3~5mm，中間層粒徑1.2~2.0mm，上層粒徑為0.5~1mm;反洗頻率為1次/d，反洗時(shí)間設(shè)置為25min;反洗強(qiáng)度為8.5L/(m2·s)。配套設(shè)備：反洗水泵1臺(tái)(臥式離心泵，流量123m3/h，功率15kW)。

3.10 清水池

清水池1座，碳鋼材質(zhì)，內(nèi)外壁防腐。設(shè)計(jì)規(guī)模16m3/h。清水池用來(lái)儲(chǔ)存砂濾出水，可以作為砂濾罐反沖洗用水。清水池尺寸為3.0m×1.0m×4.0m，有效水深3.5m，停留時(shí)間0.7h。

3.11 污泥脫水系統(tǒng)

設(shè)污泥池1座，碳鋼材質(zhì)，內(nèi)外壁防腐。污泥經(jīng)螺桿泵提升至板框壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水，泥餅外運(yùn)。污泥池有效容積24m3。配套設(shè)備：高壓隔膜板框壓濾機(jī)1臺(tái)(過(guò)濾面積350m2，12.45kW);螺桿泵2臺(tái)(1用1備，離線備用，流量56m3/h，功率30kW);壓榨泵1臺(tái)(流量12m3/h，功率15kW);壓榨水箱1套(尺寸2.0m×1.5m×1.5m，玻璃鋼材質(zhì));電動(dòng)葫蘆2套(起重2.0t，功率3.4kW);DS型帶式輸送機(jī)2套(輸送長(zhǎng)度10m，功率4kW)。

4、處理效果及運(yùn)行費(fèi)用

4.1 處理效果

各主要處理單元的處理效果見(jiàn)表2。

脫硫廢水處理系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試后穩(wěn)定運(yùn)行一年，處理效果好，出水水質(zhì)穩(wěn)定，各項(xiàng)污染物指標(biāo)可滿足設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求，其最終出水懸浮物、COD、氟化物、汞、硫酸鹽濃度分別為54、20、9.6、0.04、980mg/L，明顯優(yōu)于設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

該廢水處理系統(tǒng)總投資為663萬(wàn)元，用電設(shè)備總裝機(jī)容量為175.42kW，運(yùn)行功率約160.29kW，用電量2308.18kW·h/d，電價(jià)以0.7元(/kW·h)計(jì)，電費(fèi)為4.21元/m3;Ca(OH)2、HCl、有機(jī)硫、FeClSO4、PAM的單價(jià)分別為300元/t、300元/t、7500元/m3、2000元/t、22000元/t，相應(yīng)的藥劑費(fèi)分別為1.35、0.12、0.15、0.60、0.22元/m3，正常運(yùn)行情況下折合藥劑費(fèi)2.44元/m3;單位水處理費(fèi)用為6.65元/m3，低于韓飛超等對(duì)同類廢水相同排放要求下的處理成本(7.35元/m3)。

5、結(jié)論

針對(duì)石灰石-石膏濕法煙氣脫硫廢水，采用技術(shù)可靠的化學(xué)沉淀-混凝法工藝進(jìn)行處理，可有效避免三效蒸發(fā)、臥式薄膜噴淋/MVC蒸發(fā)等費(fèi)用高昂設(shè)備的使用，大大節(jié)省投資成本和運(yùn)維費(fèi)用，也降低了后期的操作難度。該工藝對(duì)懸浮物、COD、氟化物、汞、硫酸鹽的去除率分別可達(dá)99.5%、98.3%、87.5%、99.8%、85.6%，對(duì)應(yīng)出水濃度分別為54、20、9.6、0.04、980mg/L，滿足并明顯優(yōu)于《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》(DL/T997—2006)的排放要求。電費(fèi)和藥劑費(fèi)合計(jì)6.78元/m3，具有一定的工程優(yōu)勢(shì)。