水處理之案例分析 | 楊柳青熱電廠脫硫廢水處理改造方案研究

如何進行水處理？

衡美水處理為您介紹部分汙水處理的專業知識—熱電廠脫硫廢水處理改造方案研究，並為您做楊柳青電廠水處理真實案例分析。

根據現有的脫硫廢水處理係統設施、工藝等情況，進行係統工藝技術及工程方案選擇。通過實施脫硫廢水處理改造工程，楊柳青熱電廠可大幅降低廢水產生量，少量難以回用的高含鹽廢水排往城市汙水處理廠，同時不再向周邊水體排放廢水，具有良好的社會效益和環境效益。

         第一章 電廠脫硫廢水的處理

一、前言

　　脫硫廢水中的有害物質對環境和水體汙染危害巨大，因此我們要重視脫硫廢水的治理。目前我們普遍采取零排放的工藝技術，也取得了很好的效果。

　　二、燃煤電廠廢水零排放概述

　　零排放並不是說不排放水，而是不降有害物質通過水體排放到自然環境中，電廠生產使用的水資源最終以蒸汽的形式排放大自然環境中，或者愛電廠內部水循環係統中留存。零排放電廠的淡水量，這可以大大提高水資源利用率，同時可以避免自然環境遭到已經汙染水體的汙染，保證居民用水安全。從可持續發展的角度看，目前以及今後的水資源將會一直處於相對匱乏的狀態，汙水零排放是工業發展的必然趨勢。零排放對水處理技術的要求非常之高，需要很高的技術投入，因此其資金投入與嚴格的管理製度與監管製度是必不可少的。

　　隨著中國經濟和電力的快速發展，在中國北方煤炭多，但缺水的地區，水資源的可用量年複一年的減少，排汙費和汙水總量在不斷上漲。即使在水資源相對豐富的南方，隨著環境的惡化、環境保護意識提高，廢水零排放的呼聲也日益高漲。橫看世界發達國家的發電廠情況，越來越多的廢水發電廠可以看到。實現電廠廢水零排放，是一項非常複雜的係統工程。它與水係統的方法有很大的不同，如使用水力除灰、幹除灰或幹法和濕法。我國火力發電廠多年致力於節水方法研究改進，而過去的研究目的僅僅是如何確保電廠安全運行，並沒有上升到節約水資源的高度。節約用水的現象比較少，導致在中國的電廠很少注意低水耗技術的開發，總是想著先用水，在處理廢水、排放。如今的水資源短缺日益突出，在中國的北方表現尤為突出，水資源已成為我國電力工業發展的重要問題。

　　三、脫硫廢水的水質特點及影響因素

　　1、脫硫廢水的水質特點

　　脫硫廢水的成分及濃度對處理係統的運行管理有很大影響，是影響處理設備的選擇、腐蝕等的關鍵性因素。脫硫廢水一般具有以下幾個特點。

　 A、水質呈弱酸性：國外pH值變化範圍為5.0——6.5，國內為4.0——6.0。

　　B、懸浮物含量高，其質量濃度可達數萬mg/L。

　  C、COD、氟化物、重金屬超標，其中包括第1類汙染物，如As、Hg、Pb等。

D、鹽分含量高，含大量的SO42、SO32、Cl等離子，其中Cl的質量分數約為0.04。

　　2、影響脫硫廢水水質的因素

　　脫硫廢水的水質及水量主要受燃煤品質、石灰石品質、脫硫係統的設計及運行、脫硫塔前汙染物控製設備以及脫水設備等的影響。圖1是影響脫硫廢水水質主要影響因素的關係圖。

煤是脫硫廢水汙染物的主要來源，煤種類的不同將會影響脫硫廢水的排放量：高硫煤的燃燒會產生更多的二氧化硫，會增加脫硫劑的用量，增加脫硫廢水的排放量；高氯煤的燃燒會增加煙氣中氯的含量，進而增加脫硫漿液中的氯含量，為了防止脫硫係統的腐蝕，維持脫硫漿液中氯離子濃度在一定的水平，會增加脫硫漿液的排除，使脫硫廢水的排放量增加。

            第二章  楊柳青熱電廠脫硫廢水處理

一、概述

天津華能楊柳青熱電有限責任公司現役機組為4x300M燃煤發電機組，其中三期2台300M抽汽供熱燃煤機組分別於1998年12月和1999年9月投產發電，四期2台300 M燃煤機組分別於2006年和2007年投入商業運行。

楊柳青熱電廠脫硫廢水處理係統由於長期運行，設備老化，脫水機等設備無法正常運行。2016年6月，電廠4台機組超淨排放改造全部完成，實際運行中存在係統出力不足問題，不能滿足超淨排放改造後的脫硫廢水處理需求。脫硫廢水中的懸浮物、重金屬離子、氟離子、COD等含量較高，呈弱酸性、成分複雜、汙染物質多，直接排放存在嚴重的環保風險。因此，為保證脫硫廢水全部達標排放，需要對現有的脫硫廢水處理係統立即整改。目前國內主要采用三聯箱沉澱處理脫硫廢水，具有操作簡單、運行費用低的優點，本文在原有脫硫廢水三聯箱沉澱處理係統基礎上進行改造研究，充分利舊結合新工藝應用，以降低投入。

二、脫硫用水係統

楊柳青熱電廠采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，按照一爐一塔方式建造脫硫設施，脫硫效率不小於95 %。係統用水水源為綜合泵房工業水泵來中水，脫硫用水係統(見圖1)主要由工業設備冷卻水、工藝用水、脫硫廢水構成。工藝用水包含石灰石漿液製備用水、除霧器衝洗用水及所有漿液輸送設備、輸送管路的衝洗水，其中除霧器衝洗水使用後直接補入吸收塔，其他衝洗水收集至吸收塔內。

目前楊柳青熱電廠的脫硫廢水排至廢水收集池後，通過排水泵排至地溝，然後由地溝自流至三泵站廢水池。現有脫硫廢水處理係統設計出力25m³/h，采用三聯箱處理工藝。但由於長期運行，設備老化，脫水機等設備無法正常運行。另外，2016年6月，楊柳青熱電廠4台機組超淨排放改造全部完成，脫硫廢水量為30m³/h，實際運行中存在脫硫廢水處理係統出力不足的問題。而脫硫廢水中的重金屬離子、氟離子、COD等含量較高，不經處理直接排放存在嚴重的環保風險。因此，為保證脫硫廢水全部達標排放，需對脫硫廢水處理係統進行升級改造。

三、工藝技術方案

1、脫硫廢水水質

根據長期排放檢測，楊柳青熱電廠脫硫廢水主要水質指標見表1。

2、技術路線

目前楊柳青熱電廠原有的脫硫廢水處理係統設備運行不正常，且超淨排放改造後，係統設計出力不能滿足脫硫廢水處理需求。因此，需改擴建一套40m³/h處理規模的脫硫廢水處理係統，達標處理後的脫硫廢水排往城市汙水處理廠消化。

3、脫硫廢水處理係統改造工藝技術方案

楊柳青熱電廠原有脫硫廢水處理係統，設計出力25m³/h，工藝流程見圖2。

但由於該係統已投運多年，配套設備故障較多，係統無法正常運行，且係統出力不足。脫硫廢水中的重金屬離子、氟離子、COD等含量均較高，不能滿足環保排放要求。另外，按照相關要求，脫硫廢水必須處理達標後才能排放處置。因此，電廠迫切需要新建一套脫硫廢水處理係統。

楊柳青熱電廠三、四期工程脫硫係統的總補水量為287m³/h，脫硫廢水總量為15m³/h。實施全廠節水與廢水減量改造工程後，濕法煙氣脫硫係統的補充水將由中水改為循環水排汙水，脫硫廢水排放量會有所增大，預計為30m³/h。根據全廠節水與廢水減量技術方案，考慮一定設計餘量，電廠在充分利舊的基礎上，原址新建一套處理規模40m³/h的脫硫廢水處理係統，采用三聯箱式處理工藝。

脫硫裝置漿液內的水在不斷循環的過程中，會富集重金屬元素和Cl-等離子，一方麵加速脫硫設備的腐蝕，另一方麵影響石膏的品質，因此，脫硫裝置要排放一定量的廢水，進入脫硫廢水處理係統，經中和、反應、絮凝、沉澱和過濾等處理過程。濃縮池底部汙泥經過脫水，形成泥餅外運專業處理。脫硫廢水處理係統接入脫硫島的DCS控製係統，設置廢水處理係統DCS控製遠程站。脫硫廢水處理的水質應達到國家《汙水綜合排放標準》( GB 8978 -1996)和夥電廠石灰石一石膏濕法脫硫廢水水質控製指標》(DL /T 997 - 2006)中的相關要求。處理達標後的脫硫廢水排汙城市汙水處理廠消化。

四、脫硫廢水處理改造工程

1、工程擬建設場地、規模

楊柳青熱電廠脫硫廢水處理係統在原脫硫島附近建設。建設場地範圍內基本無建築物，工程地質條件良好。根據楊柳青熱電廠的實際情況，改擴建處理規模40m³/h的脫硫廢水處理係統，少量難以回用的高鹽廢水排往城市汙水處理廠消化，預留末端高鹽廢水蒸發結晶固化處理接口。

2、工藝流程

本工藝設計具體流程如圖3所示。

A、FGD旋流站來脫硫廢水在脫硫廢水池預沉，脫硫廢水在池內進行折流前進緩衝，在前進過程中大部分懸浮物沉降下來，上清液通過廢水泵送至新建的脫硫廢水車間內的三聯箱。廢水池為一座，廢水池內汙泥每年進行一次人工清理。清理後汙泥由汽車進行外運至垃圾填埋廠進行填埋。

B、廢水進入三聯箱後，在三聯箱的中和箱中投加NaOH溶液，快速攪拌將pH調整為9～9.50，中和箱內出水自流入反應箱，在反應箱投加有機硫將不能以氫氧化物形式沉澱的殘餘重金屬以硫化物的形式沉澱出去，反應箱出水進入絮凝箱，在絮凝箱內投加助凝劑，在低轉速攪拌下進行絮凝反應，促進絮體進一步長大。

C、絮凝箱出水自流進入澄清器，在澄清器內絮體進一步長大，並通過上部斜板進行沉澱分離，上部清水經加酸調節pH至中性後自流進入清水池。澄清池底部汙泥部分通過汙泥輸送泵送至壓濾機，經壓濾機脫水後汙泥送至填埋場進行安全填埋，濾液進入泵坑，由坑泵打入廢水預沉池。

D、清水池內清水由清水泵輸送至高鹽廢水濃縮係統預處理入口。本方案中的加藥係統均為PLC控製的自動投加設備。NaOH自動加藥係統包括3m³NaOH溶液箱1台。

五、構築物及設備材料

脫硫廢水處理係統建築工程包括分別脫硫廢水處理車間1座、廢水池1座、清水池1座、澄清器基礎和地基處理。主要設備包括廢水泵、中和箱、反應箱、絮凝箱、澄清器、汙泥輸送泵、清水泵、坑泵、雜用壓縮空氣罐、儀用壓縮空氣罐、板框壓濾機、積水盤、壓濾機衝洗水箱、高壓清洗水泵、汙泥擋板、NaOH加藥裝置、鹽酸加藥裝置、酸霧吸收器、有機硫加藥裝置、凝聚劑加藥裝置、凝聚劑卸藥泵、助凝劑加藥裝置、氣動閥門及配件、手動閥門、管道係統、油漆保溫及其他、平台支吊架和電動葫蘆。

六、結語

通過該項目的實施，楊柳青熱電廠不再向周圍水體排放脫硫廢水，環境和社會效益非常明顯。獲得良好的社會效益、環境效益和經濟效益。同時，為華能係統響應國家政策，推廣火電廠節水與廢水減量技改工程提供技術依據和示範案例。因此，楊柳青熱電廠盡快實施脫硫廢水處理改造工程，具有重要的戰略意義和現實意義。

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