寶鋼電廠屬于火電廠，現(xiàn)擁有4×350MW+150MW的發(fā)電機(jī)組，以燃煤為主，燃?xì)鉃檩o。寶鋼電廠現(xiàn)采用濕法脫硫工藝來處理燃煤過程中產(chǎn)生的大量SO2。在這一過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的高硬度、高鹽分、高氯離子的廢水。硬度過高會(huì)導(dǎo)致后續(xù)膜處理工藝階段的無機(jī)結(jié)垢，影響膜的穩(wěn)定使用。針對(duì)這類廢水如何進(jìn)行高效簡(jiǎn)便的軟化處理顯得格外關(guān)鍵。
1、脫硫廢水水質(zhì)
目前電廠內(nèi)多數(shù)的脫硫裝置采用的是石灰石-石膏濕法脫硫工藝。脫硫裝置內(nèi)的漿液中的水在不斷循環(huán)的過程中，會(huì)不斷富集氯離子，進(jìn)而加速脫硫裝置的腐蝕；另一方面，也會(huì)影響石膏的品質(zhì)。所以，石膏漿液旋流器的溢流除了一部分返回脫硫塔外，其他則會(huì)進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)。
為了了解脫硫廢水的水質(zhì)具體情況，采取了連續(xù)45天的取樣化驗(yàn)，跟蹤電廠脫硫廢水B1500水池的出水水質(zhì)，分析其中各種離子組成，具體結(jié)果如表1所示。可以看出脫硫廢水具有以下特點(diǎn)：
(1)含鹽量高，在實(shí)際運(yùn)行中，受到水源水質(zhì)、煤炭品質(zhì)等因素影響，存在一定的波動(dòng)，總體在3000~12000mg/L。
(2)硬度高，總硬度在2500~12000mg/L，Ca2+、Mg2+、SO42-均處于較高水平，容易發(fā)生結(jié)垢。
(3)成分復(fù)雜，Cl-較高，具有一定的腐蝕性。
2、軟化工藝流程
本項(xiàng)目軟化工藝流程如圖1所示，脫硫廢水處理站B1500的脫硫廢水經(jīng)重力流進(jìn)入軟化系統(tǒng)一級(jí)調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池內(nèi)水經(jīng)攪拌由水泵輸送至脫硫廢水一級(jí)軟化裝置反應(yīng)池中，在該池內(nèi)投加碳酸鈉并用攪拌機(jī)攪拌，使廢水中的鈣離子反應(yīng)生成碳酸鈣。經(jīng)攪拌后的混合液自流進(jìn)入絮凝池，在該池內(nèi)投加絮凝劑和助凝劑并用攪拌機(jī)攪拌使碳酸鈣溶液產(chǎn)生較大的礬花。攪拌后的溶液經(jīng)分配器進(jìn)入斜板沉淀器內(nèi)，較重的碳酸鈣礬花在上升過程中經(jīng)斜板阻攔形成碳酸鈣污泥沉淀在斜板沉淀器的底部，上清液經(jīng)溢流槽流入到脫硫廢水一級(jí)軟化裝置中和池中。脫硫廢水一級(jí)軟化裝置中和池中的廢水經(jīng)水泵輸送到脫硫廢水二級(jí)軟化裝置調(diào)節(jié)池內(nèi)待進(jìn)行二級(jí)軟化。
調(diào)節(jié)池內(nèi)水經(jīng)攪拌由水泵輸送至脫硫廢水二級(jí)軟化裝置反應(yīng)池中，在該池內(nèi)投加氫氧化鈉并用攪拌機(jī)攪拌，使廢水中的鎂離子反應(yīng)生成氫氧化鎂。經(jīng)攪拌后的混合液自流進(jìn)入絮凝池，在該池內(nèi)投加絮凝劑和助凝劑并用攪拌機(jī)攪拌使氫氧化鎂溶液產(chǎn)生較大的礬花。攪拌后的溶液經(jīng)分配器進(jìn)入斜板沉淀器內(nèi)，較重的氫氧化鎂礬花在上升過程中經(jīng)斜板阻攔形成氫氧化鎂污泥沉淀在斜板沉淀器的底部，上清液經(jīng)溢流槽流入到脫硫廢水二級(jí)軟化裝置中和池中。在脫硫廢水二級(jí)軟化裝置中和池中投加鹽酸并用攪拌機(jī)攪拌調(diào)節(jié)廢水的PH值達(dá)到6.5~7之間。經(jīng)鹽酸調(diào)節(jié)好的廢水經(jīng)水泵輸送到后道膜處理工序進(jìn)一步處理。
3、主要裝備設(shè)計(jì)參數(shù)
本工程制作了一套處理能力為1m3/h的脫硫廢水二級(jí)軟化處理裝置，該裝置集中布置在40英尺的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)并采用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)各水泵、攪拌機(jī)、加藥泵以各水池液位為依據(jù)進(jìn)行自動(dòng)控制。
3.1 原水調(diào)節(jié)桶及配套設(shè)備
V=1000L，材質(zhì)：PE，配套攪拌機(jī)1臺(tái);原水輸送泵：Q=1~1.5m3/h，H=10m，0.75KW，尼龍泵頭;配套出水流量計(jì)1臺(tái)，DN20，4~20mA輸出;配套液位計(jì)1臺(tái)，4~20mA輸出。
3.2 一級(jí)軟化澄清設(shè)備
pH調(diào)節(jié)箱I+軟化箱I+澄清箱I+中和箱I+出水箱I，尺寸：L×B×H=3m×1.2m×1.2m，pH調(diào)節(jié)箱I=300L，軟化箱I=300L澄清箱I=2000L中和箱I=300L出水箱I=300L;設(shè)備材質(zhì)：PP，設(shè)備配套攪拌機(jī)3臺(tái)，變頻控制;設(shè)備配套pH計(jì)2臺(tái)，4~20mA輸出;配套液位計(jì)1臺(tái)，4~20mA輸出;一級(jí)軟化澄清出水泵;Q=1~1.5m3/h，H=10m，0.75KW，SUS316L泵頭。
3.3 二級(jí)軟化澄清設(shè)備
pH調(diào)節(jié)箱I+軟化箱I+澄清箱I+中和箱I+出水箱I，尺寸：L×B×H=3m×1.2m×1.2m，pH調(diào)節(jié)箱I=300L，軟化箱I=300L澄清箱I=2000L中和箱I=300L出水箱I=300L;設(shè)備材質(zhì)：PP，設(shè)備配套攪拌機(jī)3臺(tái)，變頻控制;設(shè)備配套pH計(jì)2臺(tái)，4~20mA輸出;配套液位計(jì)1臺(tái)，4~20mA輸出;一級(jí)軟化澄清出水泵;Q=1~1.5m3/h，H=10m，0.75KW，SUS316L泵頭。
藥劑桶：V=20L，PE藥劑桶，數(shù)量6臺(tái);藥劑桶：V=100L，PE藥劑桶，數(shù)量2臺(tái);藥劑輸送泵：電磁計(jì)量泵，數(shù)量10臺(tái)。
4、工藝參數(shù)優(yōu)化
在軟化實(shí)驗(yàn)過程中，根據(jù)脫硫廢水中鈣、鎂離子的含量不同投加不同數(shù)量的碳酸鈉和氫氧化鈉溶液，廢水中各離子經(jīng)充分反應(yīng)、沉淀后出水再投加鹽酸進(jìn)行中和，使軟化出水pH值穩(wěn)定在6.5~7.0之間。在實(shí)驗(yàn)過程中選取不同藥劑投加量條件下的進(jìn)水、一級(jí)軟化出水、二級(jí)軟化出水的水樣進(jìn)行對(duì)比分析。
4.1 碳酸鈉投加量對(duì)出水硬度的影響
在脫硫廢水一級(jí)軟化實(shí)驗(yàn)過程中，根據(jù)脫硫廢水中鈣離子的含量投加不同量的碳酸鈉溶液并使之充分混合、反應(yīng)，測(cè)出廢水中剩余鈣離子的含量，從而得出碳酸鈉投加量對(duì)出水硬度的影響。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
通過固定脫硫廢水原水水量(1m3/h)和碳酸鈉溶液濃度(碳酸鈉溶液濃度固定在11.11%，即藥劑桶加入80kg水并投加10kg碳酸鈉固體后充分?jǐn)嚢枞芙庑纬商妓徕c溶液)，調(diào)節(jié)碳酸鈉溶液加藥泵的加藥量實(shí)現(xiàn)向脫硫廢水一級(jí)軟化裝置投加不同量的碳酸鈉固體。在本中試裝置中，碳酸鈉溶液加藥泵每小時(shí)投加量約為100L。實(shí)驗(yàn)中，按30L/h、40L/h、50L/h、60L/h、70L/h的投加量向脫硫廢水中投加碳酸鈉溶液并投加絮凝劑和助凝劑，充分?jǐn)嚢韬笫巩a(chǎn)生的碳酸鈣沉淀在斜板沉淀器中沉淀。通過取原水和脫硫廢水一級(jí)軟化裝置出水水樣進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，分析碳酸鈉不同投加量對(duì)脫硫廢水鈣離子的影響。
由表2可以看出隨著碳酸鈉溶液投加量的增加，鈣離子的去除率也隨之增加，當(dāng)碳酸鈉溶液投加量達(dá)到70L/H左右時(shí)脫硫廢水中的鈣離子濃度為3.64mg/L，鈣離子實(shí)際去除率達(dá)到99.85%，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)要求。為此，在該實(shí)驗(yàn)過程中，為了實(shí)現(xiàn)鈣離子濃度低于10mg/L的目標(biāo)，脫硫廢水一級(jí)軟化實(shí)驗(yàn)過程中投加微過量的碳酸鈉溶液，即按70L/H的碳酸鈉溶液(碳酸鈉溶液濃度為11.11%)投加。
4.2 氫氧化鈉投加量對(duì)出水硬度的影響
在脫硫廢水二級(jí)軟化實(shí)驗(yàn)過程中，根據(jù)脫硫廢水中鎂離子的含量投加不同量的氫氧化鈉溶液并使之充分混合、反應(yīng)，測(cè)出廢水中剩余鎂離子的含量，從而得出氫氧化鈉投加量對(duì)出水硬度的影響。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
通過固定脫硫廢水原水水量(1m3/h)和氫氧化鈉溶液濃度(氫氧化鈉溶液取自寶鋼股份電廠化水站氫氧化鈉罐內(nèi)的氫氧化鈉，其氫氧化鈉溶液濃度為30%)，調(diào)節(jié)氫氧化鈉溶液加藥泵的加藥量實(shí)現(xiàn)向脫硫廢水二級(jí)軟化裝置投加不同量的氫氧化鈉。在本中試裝置中，氫氧化鈉溶液加藥泵每小時(shí)投加量約為2L。實(shí)驗(yàn)中，通過控制二級(jí)軟化裝置反應(yīng)池中的pH值從而實(shí)現(xiàn)去除脫硫廢水中的鎂離子。在絮凝池中加絮凝劑和助凝劑，充分?jǐn)嚢韬笫巩a(chǎn)生的氫氧化鎂在斜板沉淀器中沉淀。通過取原水和脫硫廢水二級(jí)軟化裝置出水水樣進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，分析氫氧化鈉不同投加量對(duì)脫硫廢水鎂離子的影響。
從上表中可以看出，當(dāng)脫硫廢水二級(jí)軟化裝置中鎂離子的去除率隨著pH值的增加而增加，且當(dāng)pH值達(dá)到11.5時(shí)，脫硫廢水二級(jí)軟化裝置中鎂離子的去除率可以達(dá)到99.7%以上。控制pH值在11.5的時(shí)候，可以保證鎂離子的脫除要求。
5、結(jié)論
在本項(xiàng)目中，以寶鋼股份電廠脫硫廢水站B1500池出水作為本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目原水，在廢水軟化流程中小時(shí)進(jìn)水量控制在1噸左右、碳酸鈉溶液投加量控制在70L/H(碳酸鈉溶液濃度控制在11.11%左右)左右、過程pH值控制在11.5左右，此時(shí)經(jīng)過軟化的脫硫廢水中的鈣離子濃度可以達(dá)到5mg/L以下、鎂離子濃度可以達(dá)到1mg/L，總硬度低于10mg/L，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)要求。( >
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