脱硫废水处理方法

脱硫废水处理方法

国内外采用的脱硫废水处理方法，综合起来主要有如下几种:

(1) 脱硫废水与飞灰混合：用废水来湿化飞灰，或脱硫废水与经浓缩的副产物石膏混合后排至电厂灰场堆放，飞灰本身的CaO含量可作为黏合剂固化脱硫石膏。

(2) 喷入烟道蒸发：脱硫废水在电除尘器和空气预热器之间的烟道中完全蒸发，所含固态物与飞灰一起收集处置。如美国的一些烟气脱硫装置中，在电除尘器前设置废水蒸发系统，达到工艺基本无废水排放。在德国，燃煤电站的脱硫废水若不经化学处理，也必须蒸干。

(3)废水蒸发池蒸发：当电厂所处地区气候干燥，不能或不允许排放任何废水(零排放电厂)时，可采用蒸发池利用太阳能蒸发废水。

(4)经废水处理系统处理后排放：针对脱硫废水的水质特点，为满足国家规定的废水排放标准，需采用专门的废水处理系统。一般采用如下工艺步骤:通过加碱中和脱硫废水，并使废水中的大部分重金属形成沉淀物;加入絮凝剂使沉淀物浓缩成为污泥，污泥脱水后被送至灰场等堆放;废水的pH值和悬浮物达标后直接外排。目前我国大部分电厂都采用了废水处理装置。典型的烟气脱硫装置废水处理流程如图1所示，主要包括废水中和、重金属沉淀凝聚和絮凝及浓缩/澄清4个步骤。

(1)废水中和。目的是控制废水中的pH值，使pH值适合沉淀大多数重金属离子。常用的碱性中和药剂为石灰、苛性钠、碳酸钠等，其中石灰因来源广、价格低、效果好而得到广泛应用。

(2) 重金属沉淀。废水中的重金属离子(如汞、镉、铅、锌、镍、铜等)、碱土金属(如钙和镁)及某些非金属(如砷、氟等)均可用化学沉淀的方法去除。对危害性较大的重金属离子，此法仍是迄今为止最为有效的方法。除碱金属和部分碱土金属外，多数金属的氢氧化物和硫化物都是难溶的，一些常见的难溶金属化合物见表1，由表可见，很多金属的氢氧化物和硫化物的溶度积都很小，因此常用氢氧化物和硫化物沉淀法去除废水中的重金属，常用的药剂分别为石灰和Na2S。

表1一些常见难溶金属化学物的溶度积

 

 以汞为例，Hg离子与S2-有较强的亲和力，生成溶度积极小的硫化物，其化学反应式为

 

由于硫化汞溶解度很小，生成后几乎全部从废水中沉淀析出，从而使上述反应不断地向右进行，直至全部汞生成硫化汞为止，反应的pH=8~10为宜。

部分金属氢氧化物和硫化物的溶解度与pH值的关系见图2，由图可知:

 

(1)对一定浓度的某种金属离子而言，溶液的pH 值是沉淀金属氢化物的重要条件。当溶液由酸性变为弱碱性时，金属氢氧化物的溶解度下降。但许多金属离子，如Cr、Al、Zn、Pb、Fe、Ni、Cu、Cd等的氢氧化物为两性化合物，随着碱度进一步提高，又生成络合物，使溶解度再次上升。考虑废水排放的允许pH值，一般选用的废水处理pH值为7~9。

(2)并非所有的重金属元素都可以以氢氧化物的形式很好地沉淀下来，如Cd、Hg等金属硫化物是比氢氧化物有更小溶解度的难溶沉淀物，且随pH值的升高，溶解度呈下降趋势。

(3)氢氧化物和硫化物沉淀法两者结合起来对重金属的去除范围广，对脱硫废水所含重金属均适用，且去除率较高。

(4)凝聚和絮凝。经前两步的化学沉淀反应后，废水中还含有许多细小而分散的颗粒和胶体物质，为改善生成物的沉降性能，要加入一定比例的混凝剂，使它们凝聚成大颗粒而沉积下来。在废水反应池的出口加入助凝剂，来降低颗粒的表面张力，强化颗粒的长大过程，进一步促进氢氧化物和硫化物的沉淀，使细小的絮凝物慢慢变成更大、更易沉积的絮状物，同时脱硫废水中的悬浮物也沉降下来。常用的混凝剂有硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁等;常用的助凝剂有石灰、高分子吸附剂等。

(5)浓缩/澄清。絮凝后的废水从反应池溢流进入装有搅拌器的澄清/浓缩池中，絮凝物沉积在底部并通过重力浓缩成污泥，上部则为净水。大部分污泥经污泥泵排到污泥池再去脱水外运，小部分污泥作为接触污泥返回废水反应池，提供沉淀所需的晶核。上部净水通过澄清/浓缩池周边的溢流口自流到净水箱，净水箱设置了监测净水 pH 值和悬浮物的在线监测仪表，如果pH和悬浮物达到排水设计标准则通过净水泵外排，否则将其送回废水反应池继续处理，直到合格为止。

为达到较好的废水处理效果，需对废水处理工艺进行控制，如停留时间、加药量等，下面以某电厂的烟气脱硫装置废水处理系统为例来说明。

1)停留时间。废水在反应池的停留时间直接影响废水的沉淀和絮凝效果。由于反应池的容积固定，停留时间取决于废水流量大小。从调试结果来看，保持废水在反应池内停留1h以上，重金属和悬浮物能较好地沉淀、絮凝下来。

2)加药量。处理废水所需的化学药品加入量随着废水流量的变化而变化。

a)石灰浆液。石灰浆液是利用生石灰(CaO)粉末加水消化而成，储存在带搅拌器的石灰浆液罐中，通过泵加到废水反应池。调试时向池内加入10%的石灰浆液，运行中发现，石灰浆液泵容易堵塞，并且会导致废水反应池颗粒物增多、污泥量增大、pH值升高太快等问题。后来将石灰浆液调整为5%，既缓解了泵的堵塞问题，又增加了石灰浆液对废水反应池pH值的调控能力。5%的Ca(OH)2溶液pH值在12.50以上，它的加入可以快速提高反应池的pH值。试验表明，当进口脱硫废水pH值为5.50、反应池pH控制在9.20左右时，大部分重金属已经发生沉淀，此时处理1m3废水需加入石灰浆液26.8L，折算成生石灰为1.3kg。

b)有机硫化物。在废水反应池中加入有机硫化物TMT-15的目的是让汞形成硫化物沉淀下来。由于脱硫废水含Hg量相对较小，每立方米废水加入40ml的TMT-15(15%水溶液)就能达到目的。

c)絮凝剂。反应池内混合溶液的pH值、水温、搅拌强度等因素都会影响絮凝效果经调试，在反应池pH值为9.20、水温40℃左右时，每立方米废水加入40%的FeCISO4溶液25mL就可获得良好的絮凝效果。

d)聚合电解质。粉末状的助凝剂一聚合电解质需要先配制成0.05%的水溶液，如果浓度过高，这种助凝剂溶液过于黏稠，容易使加药管道堵塞，而且不利于絮凝物浓缩。试验证明，每立方米废水加入0.05%的聚合电解质9.4mL就能使絮凝物很好地浓缩。

e）盐酸。在废水反应池和净水箱中均装有在线pH值监测仪，其测量探头需要定时用3%的盐酸冲洗，其中反应池的探头每4h冲洗1次，净水箱的探头每8h冲洗一次，冲洗流量均为2.8L/h。

3)污泥的排放控制。废水中的重金属和悬浮物经过絮凝、沉淀等化学和物理过程，从反应池自流进入澄清/浓缩池。在搅拌器的缓慢搅拌下，污泥和净水分离，上层的净水自流进入净水箱;污泥则沉积在浓缩池底部，当污泥累积到一定厚度时，启动污泥外排泵排除污泥。运行时应严格控制浓缩池的污泥料位，以保持污泥有一定的浓度，料位太高(>2.0m)会影响上层净水水质。污泥回流泵应持续运行，以便将一部分污泥作为接触污泥返回反应池。

4)净水的排放控制。若经处理后的净水悬浮物大于100mg/L或者pH>9.0，则不具备外排条件，需要通过自动控制系统将该净水返回反应池继续处理。为保持系统的水平衡，此时应相应减少进入反应池的废水量，而将其暂时存放在水储箱内。如果净水的悬浮物和pH值在允许排放的范围内，则启动净水排放泵自动进行排水，其流量由净水箱的液位自动控制。