一体化高效絮凝与传统脱硫废水处理工艺对比

    目前国内普遍采用的三联箱(物化法)脱硫废水处理工艺，具有配置设备较多、投资较大、运行成本高和设备检修维护量较大的缺点，这些缺点导致许多电厂虽安装了上述脱硫废水处理装置，但在实际运行过程中存在运维成本高、故障率高、投运率低的情况。三联箱工艺需添加多种化学药剂对废水进行处理，加药系统过于复杂，进而影响系统的长期稳定运行，特别是石灰乳、助凝剂、絮凝剂加药管路经常出现堵塞，极大增加了日常维护工作量。同时，传统添加药剂与脱硫废水反应速度较慢，药剂的反应时间受水质变化的制约，在短时间内难以通过加药剂调整达到排放要求。

    一体化高效絮凝技术可克服废水处理设备在空间位置上的限制，在脱硫工艺系统中的安装呈模块化，投加一种高效絮凝剂后，系统内将迅速完成重金属吸附、混凝、絮凝、沉降分离过程，去除悬浮物、重金属、化学耗氧量、氟化物、硫化物等污染物质，出水达到排放要求。一体化高效絮凝技术能够有效地克服传统三联箱工艺在投资、运行、维护过程中出现的问题，确保脱硫废水处理系统稳定运行。

    1、工艺流程对比

    1.1三联箱工艺流程

    目前国内多数电厂采用三联箱工艺作为脱硫废水的处理工艺，其具体流程见图1。脱硫废水首先进入预沉池经自然沉降降低含固量，溢流出的废水进入废水缓存池进行曝气，以降低废水中化学耗氧量，并在三联箱内分别投加氢氧化钙、聚合硫酸铝铁、有机硫、聚丙烯酰胺(PAM)，完成对重金属、悬浮物、氟化物的絮凝沉降，出水进入高效澄清池，进行固液分离后，上清液流入氧化箱，在氧化箱中投加次氯酸钠处理后，流入清水箱，加入盐酸进行pH值回调后，合格的清水直接达标排放。

    1.2一体化高效絮凝工艺流程

    一体化高效絮凝技术采用模块化设备代替三联箱及加药系统，通过在一体化设备中投加高效絮凝剂进行废水处理，其工艺流程见图2。一体化处理设备主要由反应箱、搅拌器(120r/min)、螺旋加药机及其他配套设备组成，通过螺旋加药机向主反应箱中投加高效絮凝剂即可在短时内去除水中污染物。高效絮凝剂为复配药剂，药剂中混有部分带正电荷、吸附性强的物质，可迅速将水中的悬浮物进行电中和、吸附沉降;同时药剂中含有大量极性基，可将废水中的重金属阳离子网捕形成难溶性螯合盐类，最终实现固液分离。

    1.3工艺设备对比

    以2×330MW机组为例，脱硫废水产生量约15t/h，出水水质满足《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DL/T997—2006)排放的要求，现可采用传统三联箱工艺和一体化高效絮凝工艺，两种工艺需要的设备清单见表1及表2。

    从设备表1、表2看出，一体化高效絮凝工艺配置的主要设备仅有7台/套，核心处理设备为一体化处理机及加药机，核心设备体积不足20m3;处理装置整体占地面积小，安装地点不受场地因素制约，可以整体模块化设计组装，同时可整体自由移动安装，基本无土建安装工程量。三联箱处理工艺需配置主要设备20多台/套，设备单体体积较大，特别是废水预沉池、中和箱、沉降箱、絮凝箱、浓缩澄清器、氧化箱尺寸较大，一般占地800～1000m3;设备安装需做好混凝土基础，土建工程量大，设备布置复杂，受场地空间的制约，需建设一栋废水楼进行设备布置，投资成本约为一体化处理装置的5倍。

    2、运行对比分析

    2.1调试数据分析

    某公司采用高效絮凝技术代替原传统三联箱处理工艺，停用原废水系统加药系统，投加高效絮凝剂对废水进行处理。调试期间控制脱硫废水运行15t/h，水温在25±5℃，pH在4.5～6.0。为了确保脱硫废水系统能够稳定运行，可以通过调整加药量对比废水处理效果，以确定最佳加药区间，调试数据如表3所示。

    通过对调试数据进行分析，高效絮凝剂的投加量每吨水不能低于280g，若低于280g/t出水就会出现浑浊，最佳加药区间为300～340g/t，出水悬浮物满足排放要求;废水系统产生的污泥较原三联箱工艺产生的污泥更容易脱水，污泥黏性较低，不易堵塞管道，系统稳定性较高;高效絮凝剂可将废水pH调7.5左右，无需进行加酸调整;投加粉状高效絮凝剂有效避免了原加药系统经常堵塞的问题，系统能够连续长期稳定地运行。

    2.2出水水质指标对比

    经过半个月稳定运行后，在调试期三个阶段分别取水样送第三方机构检测，化验数据如表4所示。

 通过对外送化验数据进行分析可知，重金属、悬浮物、硫化物、pH均满足排放要求，比原处理工艺的出水指标更加稳定;化学耗氧量较三联箱工艺有明显的降低，但仍处于排放临界值，需采用其他工艺协同处理;高效絮凝工艺对氟化物的去除能力有限，出水氟化物虽未超标但处于临界值，仍需投加少量氢氧化钙处理。

    2.3运维经济性对比

    高效絮凝技术与三联箱工艺相比，具有显著的经济优势，水的处理成本不仅低于原工艺系统，而且出水水质能够满足自行监测要求，系统能够稳定运行。某公司按年运行335天以上，每天运行12h计算，年运行小时数约4000h，三联箱工艺年运行费38.74万元，高效絮凝工艺年运行费26.78万元，较前者节约11.96万元。经济性对比如表5所示。

    三联箱工艺需添加6种及以上药剂，包括石灰、絮凝剂、PAM、有机硫、次氯酸钠、盐酸等，且大部分处理剂需配制成水剂，部分药剂具有毒性或腐蚀性，不仅加药成本较高，而且存在一定安全风险;同时，三联箱工艺系统复杂，特别是加药系统、污泥系统在实际运行中堵塞问题突出，系统设备磨损、腐蚀情况严重，极大地增加了日常维护成本。采用一体化高效絮凝技术极大地降低了运行维护成本，同时提高了系统的稳定性。

    3、结论

    1)一体化高效絮凝技术具有工艺系统短、设备简单、可模块化安装等优点，可大幅度降低基建投资成本，特别适合于场地布局受限等项目采用。

    2)一体化高效絮凝技术能够有效去除脱硫废水中重金属、悬浮物，可在一定程度上降低化学耗氧量，出水基本能够满足《火电厂石灰石—石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DL/T997—2006)排放的要求。

    3)一体化高效絮凝技术具有系统简单、设备少、操作简单的优点，较原工艺系统大幅度降低了运维工作量，有效解决了脱硫废水系统不能长期稳定运行的问题。

    4)一体化高效絮凝技术较原工艺路线相比，药剂成本、设备电耗、设备维护费成本、人工成本都有降低，每吨水综合处理成本可降低2元左右。

    5)一体化高效絮凝技术，只需投加一种处理药剂，且该药剂属于无毒无害的常规处理药剂，规避了原工艺多种危险化学药品的管理风险。

    4、建议

    1)高效絮凝剂的投加量与废水中的含固量相关，若能够在来水前段降低废水中固含量，可有效降低药剂的投加量，节约药剂成本费用。

    2)一体化高效絮凝技术对于氟化物的去除能力有限，若脱硫废水原水中氟化物含量较高，应在反应器中辅助投加石灰粉降低氟化物含量。

    3)一体化高效絮凝技术对于废水中氨氮基本无去除能力，应从脱硝喷氨优化控制来解决氨氮超标问题，若在后端处理将极大地增加运行成本。

    4)一体化高效絮凝技术也可以作为废水*的预处理系统，能够快速有效地降低废水中悬浮物、重金属，能保证*系统进水水质要求。