寶鋼電廠(chǎng)屬于火電廠(chǎng)，現擁有4×350MW+150MW的發(fā)電機組，以燃煤為主，燃氣為輔。寶鋼電廠(chǎng)現采用濕法脫硫工藝來(lái)處理燃煤過(guò)程中產(chǎn)生的大量SO2。在這一過(guò)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(guò)高會(huì )導致后續膜處理工藝階段的無(wú)機結垢，影響膜的穩定使用。針對這類(lèi)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(chǎng)內多數的脫硫裝置采用的是石灰石-石膏濕法脫硫工藝。脫硫裝置內的漿液中的水在不斷循環(huán)的過(guò)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。
為了了解脫硫廢水的水質(zhì)具體情況，采取了連續45天的取樣化驗，跟蹤電廠(chǎng)脫硫廢水B1500水池的出水水質(zhì)，分析其中各種離子組成，具體結果如表1所示?？梢钥闯雒摿驈U水具有以下特點(diǎn)：
(1)含鹽量高，在實(shí)際運行中，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)生結垢。
(3)成分復雜，Cl-較高，具有一定的腐蝕性。
2、軟化工藝流程
本項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)入軟化系統一級調節池。調節池內水經(jīng)攪拌由水泵輸送至脫硫廢水一級軟化裝置反應池中，在該池內投加碳酸鈉并用攪拌機攪拌，使廢水中的鈣離子反應生成碳酸鈣。經(jīng)攪拌后的混合液自流進(jìn)入絮凝池，在該池內投加絮凝劑和助凝劑并用攪拌機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，較重的碳酸鈣礬花在上升過(guò)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軟化裝置中和池中。脫硫廢水一級軟化裝置中和池中的廢水經(jīng)水泵輸送到脫硫廢水二級軟化裝置調節池內待進(jìn)行二級軟化。
調節池內水經(jīng)攪拌由水泵輸送至脫硫廢水二級軟化裝置反應池中，在該池內投加氫氧化鈉并用攪拌機攪拌，使廢水中的鎂離子反應生成氫氧化鎂。經(jīng)攪拌后的混合液自流進(jìn)入絮凝池，在該池內投加絮凝劑和助凝劑并用攪拌機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，較重的氫氧化鎂礬花在上升過(guò)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軟化裝置中和池中。在脫硫廢水二級軟化裝置中和池中投加鹽酸并用攪拌機攪拌調節廢水的PH值達到6.5~7之間。經(jīng)鹽酸調節好的廢水經(jīng)水泵輸送到后道膜處理工序進(jìn)一步處理。
3、主要裝備設計參數
本工程制作了一套處理能力為1m3/h的脫硫廢水二級軟化處理裝置，該裝置集中布置在40英尺的標準集裝箱內并采用PLC自動(dòng)控制系統對各水泵、攪拌機、加藥泵以各水池液位為依據進(jìn)行自動(dòng)控制。
3.1 原水調節桶及配套設備
V=1000L，材質(zhì)：PE，配套攪拌機1臺;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1臺，DN20，4~20mA輸出;配套液位計1臺，4~20mA輸出。
3.2 一級軟化澄清設備
pH調節箱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調節箱I=300L，軟化箱I=300L澄清箱I=2000L中和箱I=300L出水箱I=300L;設備材質(zhì)：PP，設備配套攪拌機3臺，變頻控制;設備配套pH計2臺，4~20mA輸出;配套液位計1臺，4~20mA輸出;一級軟化澄清出水泵;Q=1~1.5m3/h，H=10m，0.75KW，SUS316L泵頭。
3.3 二級軟化澄清設備
pH調節箱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調節箱I=300L，軟化箱I=300L澄清箱I=2000L中和箱I=300L出水箱I=300L;設備材質(zhì)：PP，設備配套攪拌機3臺，變頻控制;設備配套pH計2臺，4~20mA輸出;配套液位計1臺，4~20mA輸出;一級軟化澄清出水泵;Q=1~1.5m3/h，H=10m，0.75KW，SUS316L泵頭。
藥劑桶：V=20L，PE藥劑桶，數量6臺;藥劑桶：V=100L，PE藥劑桶，數量2臺;藥劑輸送泵：電磁計量泵，數量10臺。
4、工藝參數優(yōu)化
在軟化實(shí)驗過(guò)程中，根據脫硫廢水中鈣、鎂離子的含量不同投加不同數量的碳酸鈉和氫氧化鈉溶液，廢水中各離子經(jīng)充分反應、沉淀后出水再投加鹽酸進(jìn)行中和，使軟化出水pH值穩定在6.5~7.0之間。在實(shí)驗過(guò)程中選取不同藥劑投加量條件下的進(jìn)水、一級軟化出水、二級軟化出水的水樣進(jìn)行對比分析。
4.1 碳酸鈉投加量對出水硬度的影響
在脫硫廢水一級軟化實(shí)驗過(guò)程中，根據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，測出廢水中剩余鈣離子的含量，從而得出碳酸鈉投加量對出水硬度的影響。該反應的化學(xué)方程式為：
通過(guò)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碳酸鈉固體后充分攪拌溶解形成碳酸鈉溶液)，調節碳酸鈉溶液加藥泵的加藥量實(shí)現向脫硫廢水一級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，充分攪拌后使產(chǎn)生的碳酸鈣沉淀在斜板沉淀器中沉淀。通過(guò)取原水和脫硫廢水一級軟化裝置出水水樣進(jìn)行水質(zhì)檢測，分析碳酸鈉不同投加量對脫硫廢水鈣離子的影響。
由表2可以看出隨著(zhù)碳酸鈉溶液投加量的增加，鈣離子的去除率也隨之增加，當碳酸鈉溶液投加量達到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)際去除率達到99.85%，達到實(shí)驗目標要求。為此，在該實(shí)驗過(guò)程中，為了實(shí)現鈣離子濃度低于10mg/L的目標，脫硫廢水一級軟化實(shí)驗過(guò)程中投加微過(guò)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 氫氧化鈉投加量對出水硬度的影響
在脫硫廢水二級軟化實(shí)驗過(guò)程中，根據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，測出廢水中剩余鎂離子的含量，從而得出氫氧化鈉投加量對出水硬度的影響。該反應的化學(xué)方程式為：
通過(guò)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(chǎng)化水站氫氧化鈉罐內的氫氧化鈉，其氫氧化鈉溶液濃度為30%)，調節氫氧化鈉溶液加藥泵的加藥量實(shí)現向脫硫廢水二級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)驗中，通過(guò)控制二級軟化裝置反應池中的pH值從而實(shí)現去除脫硫廢水中的鎂離子。在絮凝池中加絮凝劑和助凝劑，充分攪拌后使產(chǎn)生的氫氧化鎂在斜板沉淀器中沉淀。通過(guò)取原水和脫硫廢水二級軟化裝置出水水樣進(jìn)行水質(zhì)檢測，分析氫氧化鈉不同投加量對脫硫廢水鎂離子的影響。
從上表中可以看出，當脫硫廢水二級軟化裝置中鎂離子的去除率隨著(zhù)pH值的增加而增加，且當pH值達到11.5時(shí)，脫硫廢水二級軟化裝置中鎂離子的去除率可以達到99.7%以上?？刂苝H值在11.5的時(shí)候，可以保證鎂離子的脫除要求。
5、結論
在本項目中，以寶鋼股份電廠(chǎng)脫硫廢水站B1500池出水作為本實(shí)驗項目原水，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(guò)程pH值控制在11.5左右，此時(shí)經(jīng)過(guò)軟化的脫硫廢水中的鈣離子濃度可以達到5mg/L以下、鎂離子濃度可以達到1mg/L，總硬度低于10mg/L，達到實(shí)驗目標要求。( >
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