新型高效絮凝剂在脱硫废水及污水处理中的应用

        在我国火电行业，石灰石石膏湿法脱硫工艺因其技术成熟、脱硫效率高、吸收剂分布广泛、被我国大多数火电企业烟气脱硫系统采用。然而，采用这种工艺的脱硫系统为了维持吸收塔内化学反应的平衡，防止浆液中氯离子浓度超限，保证石膏的脱水效果，必须排放一定量的脱硫废水。脱硫废水来自石膏脱水系统，其中，主要成分包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐、氯离子、钙、镁、纳等重金属等杂质。另外，脱硫废水受燃煤品种、脱硫工艺、吸收剂等多种因素影响，水质变化较大。我公司最新研制开发的一种高效絮凝剂解决了脱硫废水这一难题，替代电厂和城市污水中的三联箱，并在华北电厂天津军粮城热电公司得到了应用和验证。

        一、 湿法脱硫系统废水处理一般采用经典的三联箱加澄清器处理工艺。脱硫废水首先经过中和（碱化）、沉降、絮凝处理后，再经过澄清器浓缩、出水箱内 pH 调整达标后，接入电厂工业废水处理站。废水处理产生的污泥在澄清器浓缩后经板框压滤机脱水，压成泥饼运走。工艺流程如图 1 所示。

图1经典的三联箱加澄清器处理工艺

经典的三联箱澄清器处理工艺，虽然技术成熟但缺点也很明显：

1、流程复杂，设备一次性投资大，运行和维护成本高。

2、药剂种类多，人工接卸、存储、添加药剂等工作量大，存在安全风险。（3）废水处理量较小，出水水质不稳定，药剂品种多，控制条件复杂。

二、 高效絮凝剂的处理原理

        我公司开发的新型高效絮凝剂颜色为浅灰色和淡黄色粉末状固体，具有较好的流动性。该高效絮凝剂是在吸收国外先进技术的基础上，以稀有的非金属矿物质为原料研发生产的一种促进生态平衡的环保新型吸附材料，对脱硫废水中的悬浮物、重金属等有害物质有很强的去除功效，具有药剂用量少、吸附沉降速度快、絮凝物中的有害物质不易释放、污泥易于脱水等优点。同时，由于高效絮凝剂的生产原料是非金属矿物质，不与脱硫废水产生化学反应，不会造成二次污染。高效絮凝剂采用了网状多级捕捉技术，突破了传统药剂聚丙烯酰胺链状捕捉的瓶颈，大大提高了絮凝效果。聚丙烯酰胺链状捕捉原理和高效絮凝剂网状捕捉原理如图 2、图 3 所示。

图 2 聚丙烯酰胺链状捕捉原理

图 3 高效絮凝剂网状捕捉原理

三、 使用高效絮凝剂的工艺流程

        在经典的三联箱废水处理系统上使用高效絮凝剂，只需要对原有的三联箱进行微小的技术改造，就可以满足工艺要求。在脱硫废水三联箱上部设置高效絮凝剂加药机，就地设置变频控制器进行就地控制或将控制信号接入脱硫控制室进行远方控制。将高效絮凝剂加入加药机料仓内，通过调节加药机转速来调节加药量，运行人员可根据废水流量以及出水箱水质的变化来控制加药量。使用高效絮凝剂的工艺流程如图 4 所示。

图 4 使用高效絮凝剂的工艺流程

        高效絮凝剂加入中和箱后，通过高速搅拌和紊流增强与脱硫废水进行充分混合，能够迅速吸附废水中的多种污染物并形成矾花，反应时间只需 1 ～ 3 分钟，吸附效率高，固液分离快。吸附污染物后的矾花通过吸附电中和、吸附架桥、压缩双电层、网捕等机理，使产生的矾花迅速长大，絮凝时间很短。形成的矾花絮体具有较大比重和较紧密的状态，能够迅速沉淀，并有利于使用板框压滤机脱水。废水经三联箱出口管道自流至澄清器中，大分子的絮凝体逐渐沉淀于底部，经底部回流的部分污泥返回三联箱后，加快箱体内的反应沉淀速度，多余的污泥进入板框压滤机脱水后运出厂外。澄清器内的清水上升至顶部环形三角溢流堰自流至清水箱后，排至渣水系统进行再利用。

四、 高效絮凝剂应用实验

1、 实验目的及依据

        为了验证高效絮凝剂在脱硫废水处理系统中的实际应用效果，依据《火电厂石灰石 / 石灰—石膏湿法烟气脱硫系统运行导则》DL/T 1149-2010 和《火电厂石灰石 - 石膏湿法脱硫废水水质控制指标》 DL/T 997-2006 进行实验。

2、 实验过程及结果

        本次实验在天津军粮城电厂一期脱硫废水装置进行。为了能够得到较为准确和稳定的实验数据，本次试验共进行了 10天。根据不同的进水量，调节不同的加药量，观察出水水质变化，记录实验数据，如表 1 所示。

表 1 高效絮凝剂实际应用数据

使用高效絮凝剂处理后的澄清器水质对比图片如图 5 所示。

将使用高效絮凝剂处理前后的出水取样后，送到专业机构进行检测，检测结果如表 2 所示。

图 5 澄清器水质对比图片

表 2 处理前后的出水检测数据

        从以上实验数据来看 , 在处理不同废水量的情况下，使用高效絮凝剂都能够得到稳定且水质合格的出水。即使在最大设计处理量 25m3/h 情况下，出水水质依然合格稳定。查阅 PI 系统脱硫废水处理的历史数据，使用传统药剂，出水水质波动较大，稳定的废水处理量只能达到 10m3/h 左右，远达不到最大处理量 25m3/h 的设计出力。高效絮凝剂能够大幅提高脱硫废水的处理能力，有效降低出水浊度和出水重金属含量。根据实验期间高效絮凝剂的使用量，初步测算使用费用如下：两台 300MW 机组每天的废水排放量约为100m3，高效絮凝剂投加量约为 30kg，药剂单价约为 4.0万元 / 吨，每天费用约为 1200 元，每月的药剂费用约为3.6 万元。如采用传统药剂，则每月约需消耗液碱、絮凝剂、助凝剂、有机硫、盐酸等药剂费用总共约 4.7 万元。高效絮凝剂的使用费用低于传统药剂的综合使用费用。

五、 市场展望

        绿水青山，就是金山银山！环境保护是造福子孙后代的大事，是促进国家可持续发展的重要战略。新型高效絮凝剂具有药剂运输存储安全、工艺流程简单、操作方便、水质控制稳定、综合维护费用低廉等优点，可以替代传统药剂且不需对原有的脱硫废水处理系统进行大幅度技改，具有良好的经济效益和社会效益，在脱硫废水的处理上有着广阔的应用前景。同样在城市污水中得到了更好的应用和以验证，得到了行业人士的认可。该产品是一种无毒无害纯天然矿物质，符合绿色环保产业政策，市场应用广泛，每年需求9000万吨以上，随着市场推广，该产品将会得到较好的经济效益和社会效益。