CN100450943C

CN100450943C - 一种烟气脱硫废水处理方法及***装置

Info

Publication number: CN100450943C
Application number: CNB2006101660023A
Authority: CN
Inventors: 曾佑开; 胡胜蓝; 段秋勇; 赵红乔
Original assignee: HUNAN HUADI ELECTRIC POWER ENVIRONMENT ENGINEERING TECHN Co Ltd
Current assignee: HUNAN HUADI ELECTRIC POWER ENVIRONMENT ENGINEERING TECHN Co Ltd
Priority date: 2006-12-31
Filing date: 2006-12-31
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2026-12-31
Also published as: CN101003412A

Abstract

本发明提供了一种烟气脱硫废水处理方法及***装置。其中烟气脱硫废水处理方法包括废水水量水质调节、碱化处理、难溶重金属沉降、混凝絮凝、水澄清和污泥浓缩、泥浆脱水等步骤。烟气脱硫废水处理***装置，由废水缓冲池、中和反应絮凝箱、澄清浓缩池、出水箱经管道串接组成。本发明的优点在于提供了一种根治重金属污染源的***方案，采用了通用设备，避免了复杂的专用设备，运行操作简单方便，投资经济，易于应用。

Description

一种烟气脱硫废水处理方法及***装置

技术领域

本发明属于废水处理技术，具体涉及一种烟气脱硫废水处理方法及***装置。

背景技术

当今世界二氧化硫及酸雨污染已成为引起各国重视的一个重大环境问题。火力发电厂作为排放二氧化硫造成酸雨污染的重要行业，如不采取措施，不仅会对大气环境造成严重危害，也将制约电力***的发展。湿法烟气脱硫是目前唯一大规模商业运行的脱硫方式。在石灰石-石膏法烟气脱硫工艺中，不可避免地要产生一定量的废水，该废水中含有国家严格控制排放的一类污染物(重金属离子)，如不经处理直接排放，将会给环境带来严重影响。

过去国内暂无电厂对脱硫废水进行达标排放处理。近几年，随着国家加快对新建、扩建燃煤电厂烟气脱硫设施的建设，并对相应配套设施的环保性能要求的逐步提高，脱硫废水处理***的建设速度正在逐渐加大。

脱硫废水处理工艺主要有：

①灰场存放。脱硫废水与经过浓缩脱水的石膏混合后排至干灰场，废水中的重金属及酸性物质与飞灰中的氧化钙结合固化石膏；

②蒸发。在美国，一些电厂利用电除尘和空气加热器之间的烟道间隙，加热蒸发脱硫废水。

以上处理方法存在的不足是只有少数重金属离子一部分被固定在灰渣中，多数重金属离子中的大部分能溶于水继续污染环境，没有根治污染源。采用蒸发处理设备复杂，能耗大，成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟气脱硫废水处理方法及***装置。

烟气脱硫废水处理方法包括以下步骤：

一、采用空气搅拌对废水水量水质进行调节，以将废水中的部分金属离子氧化成高价(其目的是使金属离子更易于生成沉淀物)，同时调节废水水量；

二、碱化处理，即用碱性中和药剂对废水进行碱化处理，设定最优的pH值范围，约为9.5左右，使废水中部分重金属(Me)以氢氧化物的形式沉淀出来，反应式为：

Me²⁺+2OH^-——>Me(OH)₂，

Me³⁺+3OH^-——>Me(OH)₃；

三、加入硫化物使难溶重金属沉降，如使镉和汞等沉淀出来；四、加入混凝剂(铁盐)及絮凝剂(高分子聚合物)，使固体沉淀物以更易沉降的大颗粒絮凝物形式沉淀出来；

五、进行水澄清和污泥浓缩，将悬浮物从废水中分离；

六、将浓缩后的泥浆脱水。

所述碱性中和药剂为石灰、石灰石、氢氧化钙、碳酸钠等。

所述硫化物可采用有机硫化物、硫化钠、硫化氢或硫化亚铁，加入量通常为20-100mg/L。

所述混凝剂为铝盐和铁盐，如硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸氯化铁等，加入量通常为40-80mg/L。

所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，先配制成0.1％浓度的水溶液，加入量通常为5-10mg/L。

本发明的烟气脱硫废水处理***装置，由废水缓冲池、中和反应絮凝箱、澄清浓缩池、出水箱经管道串接组成；在废水缓冲池中设有曝气设备、液位计、废水提升设备；在中和反应絮凝箱设有搅拌设备；在澄清浓缩池设有刮泥设备、污泥界面仪；在出水箱中设有PH计、搅拌设备和液位计。

工作原理：

烟气脱硫设备产生的弱酸性废水流至废水缓冲池，通过曝气设备的空气搅拌，可以将废水中的金属离子氧化成高价(其目的是使金属离子更易于生成沉淀物)，另一方面可以调节废水水量，并兼作废液坑。其大多为地下结构，节省占地面积，但考虑到废水的酸度偏大和氯离子含量过高，其池体内壁要做相应的防腐措施。空气搅拌多采用鼓风曝气形式。

经废水提升泵送至中和箱，通过流量计监测其流动过程。同时，碱液按pH值和流量的比例加入废水中，使废水的pH值提高到9.5左右。在此pH值范围内适于大部分重金属。当废水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，如铝、锌、铅、铁、镍、铜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。此外石灰乳中的钙离子可以与氟离子结合生成难溶的氟化钙沉淀，以除去废水中的氟离子。

常用的碱性中和药剂有石灰、石灰石、氢氧化钙、碳酸钠等，其中，石灰因来源广、价格低、效果好得到了广泛应用。一般选用工业纯的氢氧化钙，因为从矿山直接烧制出来的石灰石含杂质较多，容易堵塞加药管道。

监测废水pH值的测量电极安装在反应箱中。

为了促进反应和加速中和箱、反应箱中絮凝粒子的形成，中和箱中需加入从澄清/浓缩池中排出的少量恒定量的接触污泥。

并非所有的重金属都可通过与碱液作用形成氢氧化物的形式沉淀出来，如镉和汞，为此须在反应室中加入硫化物沉淀剂。硫化物可采用有机硫化物、硫化钠、硫化氢或硫化亚铁，加入量通常为20-100mg/L。

从废水中沉淀出来的氢氧化物、化合物及其他固形物，极细的分散在体系中，难于沉降。为了改善絮凝行为，需向反应箱中按比例加入混凝剂。加入量通常为40-80mg/L。常用的混凝剂有铝盐和铁盐，如硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸氯化铁等。

为了进一步提高混凝效果，将絮凝剂(聚丙烯酰胺)直接加到絮凝箱中。粉末状的聚丙烯酰胺需要先配制成0.1％浓度的水溶液，如果浓度过高，这种助凝剂溶液过于粘稠，容易加药管道堵塞，而且不利于絮凝物浓缩。加入量通常为5-10mg/L。

废水中的重金属离子和悬浮物经过中和、反应、絮凝一系列物理和化学过程，从絮凝箱自流进入澄清浓缩池。在澄清浓缩池中，将残余的固体物质进一步从废水中分离出来，以保证出水悬浮物含量满足排放要求。废水进行浓缩分离，浓缩后的污泥沉积在澄清浓缩池的底部，上清液则溢流至出水箱。

出水箱安装了pH值测量装置，如果所测的pH值在范围内，输送至主排放口；若pH值超过了上限，需另加浓盐酸调节pH值至设定范围；如果相反，pH值低于下限，需将废水返回至缓冲池进行再处理。

在出水管路上安装有浊度监测装置，如果浊度超过上限，即中止向主排放口排放，废水返回缓冲池进行再处理；如果浊度在设定范围内，输送至主排放口。

对澄清/浓缩池的泥浆高度由污泥界面仪进行监测。当超过设定范围时，泥浆经污泥输送泵送入脱水机进行脱水；另一部分泥浆经污泥循环泵送回中和箱中，以促进絮凝粒子的形成，提高沉淀效果。

在沉淀***中，加入絮凝剂以便于沉淀颗粒长大更易于沉降，悬浮物从澄清浓缩池分离出来后，直接通过污泥输送泵送至板框式脱水机，制成饼状，用卡车运至灰场或指定堆放点。

本发明的优点在于提供了一种根治重金属污染源的***方案，采用了通用设备，避免了复杂的专用设备，运行操作简单方便。投资经济，易于应用。

下面进一步说明本发明方法及***装置。

附图说明

图1为本发明***装置的废水缓冲池

图2为本发明***装置的中和反应絮凝箱

图3为本发明***装置的澄清浓缩池

图4为本发明***装置的出水箱

具体实施方式

烟气脱硫废水处理方法包括以下步骤：

一、用氢氧化钙进行碱化处理，pH值为9.5左右；

二、加入有机硫化物，加入量为50mg/L；

三、加入的混凝剂硫酸铝(30mg/L)，及0.1％浓度的水溶液絮凝剂聚丙烯酰胺(8mg/L)；

四、进行水澄清和污泥浓缩，将悬浮物从废水中分离；

五、将浓缩后的泥浆脱水。

本发明的烟气脱硫废水处理***装置见图1至图4，该***装置由废水缓冲池5、中和反应絮凝箱8、澄清浓缩池17、出水箱20经管道串接组成。

废水缓冲池如图1所示，脱硫废水1首先自流进入废水缓冲池5，在该池中对废水的水量水质进行一定调节，因此须由罗茨风机向其中送入连续量的压缩空气4，达到曝气的目的。另外各箱体溢流排污出水2和不合格出水3也将送入其中，进行重新处理。该设备的水力停留时间为10-12小时。池体顶部设置超声波液位计7，在线测量池内水位，通过自动化程序控制废水提升泵6的启停。通过一定时间的调整，废水提升泵将废水送至中和反应絮凝箱。

中和反应絮凝箱如图2所示，脱硫废水在中和反应絮凝箱8中经过一系列的物理化学反应，将废水中的污染物去除，自流进入澄清浓缩池中。该设备的水力停留时间为1小时。在该设备中设置三个搅拌机，1#搅拌机9和2#搅拌机10主要起到搅拌混合均匀的目的，使反应能够顺利进行，3#搅拌机11是絮凝反应的关键，其转速的控制直接影响到絮凝效果，该搅拌器为框式结构，其特殊的搅拌形式，使得小颗粒物质在絮凝箱中生成大的絮凝团，又不至于被打破，使其在澄清浓缩池中更易于沉降。通常是将絮凝助剂(聚合电解质)直接投加至管路中。

在第一个箱体中，投加石灰乳液(5-10％)12，直至PH值达到9.5左右，使废水中的大部分重金属离子以氢氧化物的形式沉淀下来；在第二个箱体中，在线设置一台PH计16，同时投加有机硫化物13和硫酸氯化铁14，在这一过程中，难于被石灰乳液沉淀的重金属离子，与有机硫化物反应，生成硫化物沉淀得以去除，另外硫酸氯化铁在水中生成氢氧化铁，形成晶核，促进下一步的絮凝反应。在第三个箱体中，加入聚合电解质(PAM)15，促进大的絮凝体生成。

澄清浓缩池如图3所示，经处理后的废水自流进入澄清浓缩池17，该池具有水质澄清和污泥浓缩双重作用，停留时间约为6-10小时。池内设置刮泥机18，具有手动提拔功能。在线设置污泥界面仪19，自动控制排泥间隔，排出的污泥一小部分循环至中和反应絮凝箱中，提供絮凝反应所需要的晶核，而大部分污泥被送至压滤机进行机械脱水，使泥饼的含水率低于75％，便于运输和处置。澄清浓缩池的上层清液，经溢流板自流进入出水箱中。

出水箱如图4所示，在出水箱20中设置PH计21，检测最终出水的PH值是否达到排放要求(6-9)，若PH值大于9时，投加浓盐酸(31％)23。箱内设置搅拌机22和液位计24。该箱体内的停留时间为1小时。最终出水口设置在线浊度计26，若浊度值在排放标准以内，自动开启主排放口阀门，通过出水泵25送至主排放口；若浊度值超过排放标准，将会返回废水缓冲池进行重新处理。

Claims

1、一种烟气脱硫废水处理方法包括以下步骤：

一、采用空气搅拌对废水水量水质进行调节，以将废水中的部分金属离子氧化成高价同时调节废水水量；

二、碱化处理，即用碱性中和药剂对废水进行碱化处理，设定pH值为9.5，使废水中部分重金属以氢氧化物的形式沉淀出来；

三、加入硫化物使难溶重金属沉降；

四、加入混凝剂及絮凝剂，使固体沉淀物以更易沉降的大颗粒絮凝物形式沉淀出来；

五、进行水澄清和污泥浓缩，将悬浮物从废水中分离；

六、将浓缩后的泥浆脱水。

2、根据权利要求1所述的烟气脱硫废水处理方法，其特征是所述碱性中和药剂为石灰、石灰石、氢氧化钙、碳酸钠。

3、根据权利要求1所述的烟气脱硫废水处理方法，其特征是所述硫化物为有机硫化物、硫化钠、硫化氢或硫化亚铁，加入量为20-100mg/L。

4、根据权利要求1所述的烟气脱硫废水处理方法，其特征是所述混凝剂为铝盐和铁盐，加入量为40-80mg/L。

5、根据权利要求1所述的烟气脱硫废水处理方法，其特征是所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，先配制成0.1％浓度的水溶液，加入量为5-10mg/L。

6、一种烟气脱硫废水处理***装置，其特征是由废水缓冲池、中和反应絮凝箱、澄清浓缩池、出水箱经管道串接组成；在废水缓冲池中设有曝气设备、液位计、废水提升设备；在中和反应絮凝箱设有搅拌设备；在澄清浓缩池设有刮泥设备、污泥界面仪；在出水箱中设有PH计、搅拌设备和液位计。