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[摘 要]目前国内脱硫废水系统由于设计不合理、设备故障率高等原因，企业投入大量人力物力仍然无法正常运行，甚至有一部分处于瘫痪停运状态。本文通过优化脱硫废水系统设计，降低废水水源含固量和污泥循环回收等方式，提高系统灵活性、可靠性的同时，大幅降低了系统运行维护成本。
[关键词]湿法脱硫;脱硫废水;污泥;优化
中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0182-03
Optimization design of wastewater of wet flue gas desulphurization system
[Abstract]the current domestic desulfurization wastewater system due to unreasonable design， equipment failure rate is high and other reasons， companies invest a lot of manpower and resources are still unable to normal operation， there is even a part of the paralysis in outage state. In this paper， through the optimization of desulfurization wastewater system design， reduce the waste water containing solid and sludge recycling mode， improve the system flexibility， reliability at the same time， greatly reduces the system operation and maintenance costs.
[Key words]wet flue gas desulfurization; desulfurization wastewater; sludge; optimization
0 引言
目前各种烟气脱硫工艺中，石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺，以其技术成熟，适应煤种广，脱硫效率高等优点，在实际工程应用中占有率达到90%以上。由于此脱硫工艺不可避免要产生脱硫废水，其废水与传统废水性质差别较大，难于同步处理，企业不得不投入大量资金设置独立的脱硫废水处理系统。但是，由于脱硫废水含固量较高，污泥排出技术不成熟，设备故障率高，投入巨大的脱硫废水系统经常处于瘫痪状态，导致企业承受生产与环保多方压力。
1 脱硫废水特点
1.1 脱硫废水水源
脱硫废水水源一般取自石膏旋流器溢流或石膏脱水回收水池（滤液池），经过废水旋流器分离后，溢流水进入脱硫废水处理系统。
1.2 脱硫废水水质特点
脱硫废水水质主要特点有：
（1）含固量较高，质量比例约1.0%;
（2）呈弱酸性，pH值在5.0～6.0;
（3）含有较多重金属，如Hg、As、Pb、Cu、Cr等;
（4）无机盐含量非常高，如硫酸盐、氯化物等。
各个企业脱硫废水水质具体还与煤质、电除尘运行状况及浆液Cl-浓度控制等因素有关。
1.3 脱硫废水产生量
脱硫废水产生量与烟气中HCl含量、脱硫工艺水水质、吸收塔浆液Cl-控制浓度等有关。根据有关文献[1]，脱硫过程中Cl-的物料平衡见图1。
脱硫废水产生量可由下式计算：
Q1·ρ1+Q2·ρ2=Q3·ρ3+Q4·ρ4+Q5·ρ5·106 （1）
式中：各单位分别是Q1=L/h;ρ1=mg/L;Q2=m3/h;ρ2=mg/m3;Q3= m3/h;ρ3=mg/m3;Q4=L/h;ρ4=mg/L;石膏中Cl为质量分数Q5=kg/h;ρ5=%。吸收塔净烟气和石膏中Cl-可视为零，则式（1）变为：
Q1·ρ1+Q2·ρ2=Q4·ρ4 （2）
由式（2）可以看出，当进入吸收塔原烟气量一定时，脱硫废水产生量与原烟气中HCl浓度、脱硫工艺水Cl-浓度及吸收塔浆液Cl-控制浓度有关。如此得出以下结论：
（1）脱硫废水产生量直接取决于烟气中HCl浓度，即燃煤中Cl含量越高，脱硫废水产生量越大;
（2）脱硫废水产生量主要因素是吸收塔浆液Cl-的控制浓度，浓度控制过高[2]，石膏浆液品质下降导致脱硫效率下降，同时设备的防腐要求提高;浓度控制过低，脱硫废水排放量大幅上升，废水处理成本上升。根据运行经验，脱硫吸收塔浆液Cl-浓度一般控制在10000～20000mg/L;
（3）脱硫废水产生量还和工艺水中Cl-浓度有关，由于其浓度基本在200mg/L左右，远远小于控制浓度，所以对脱硫废水产生量影响较小。
以陕西省某2×600MW燃煤发电机组为例，脱硫工艺水耗量Q1=109t/h，其Cl-ρ1=300mg/L，满负荷烟气量Q2=2153106m3/h，烟气中HClρ2=80mg/m3，浆液Cl-控制ρ4=10000mg/L，则脱硫废水产生量约为17.23m3/h。 2 传统脱硫废水系统流程
2.1 传统脱硫废水系统流程简介
（1）传统脱硫废水系统流程如图2，废水取自石膏旋流器溢流或回收水池，此时废水含固量约3%;
（2）经过废水旋流器分离后，溢流浆液进入废水处理系统，此时废水含固量约1%;
（3）废水进入中和箱后pH值在5.0～6.0，为去除废水中重金属，通过添加NaOH或Ca（OH）2，提升pH值在9.0±0.5范围，此时Cu、Cr、Pb等重金属以氢氧化物形式基本沉淀，剩余的重金属在反应箱中被有机硫捕捉形成细微悬浮物。悬浮物在絮凝剂的联络和包裹下互相连接、不断增大，经过聚丙烯酰胺（PAM）助凝剂的作用继续长大，进入澄清池后不断增大的悬浮物缓慢沉淀形成污泥[3]。
（4）澄清池底部的污泥经过污泥输送泵进入框板式压滤机[4]，污泥压制成泥饼后拉至灰场掩埋，滤液自流回废水系统。
（5）进入清水箱的废水经过加入HCl将pH值调至6.0～9.0，脱硫废水即可以达标排放或厂内循环利用。
2.2 传统脱硫废水系统主要缺点
（1）废水水源含固量高。以2×600MW燃煤发电机组废水排放量17.23 m3/h为例，含固量1%，负荷率80%，每年产生的污泥量超过1200吨。同时含固量高极易导致三联箱淤积堵塞，影响系统正常运行。
（2）框板式压滤机操作量大，故障率高。各企业尝试更换为进口离心压泥机、螺杆压泥机等，压制污泥效果均不理想，导致相当一部分企业脱硫废水系统处于停运、甚至瘫痪状态。
（3）运行费用高。仍以2×600MW燃煤发电机组脱硫废水系统为例，每年需要投加固体NaOH约26.7吨，有机硫约5.8吨，絮凝剂约15.3吨，助凝剂约0.8吨，30%盐酸HCl约8.0吨，仅添加药剂需要的运行费用超过35万元。
3 脱硫废水系统设计优化
3.1 优化设计后脱硫废水系统介绍
（1）优化设计后脱硫废水系统流程如图3，废水水源取自真空皮带脱水机气液分离罐底流，其含固量约0.05%;
（2）取消了废水旋流器;
（3）取消了废水三联箱、澄清池及清水箱各加药系统;
（4）取消了框板式压滤机压制污泥系统，污泥（即石膏沉淀）通过回收水池返回吸收塔;
（5）增加了三联箱旁路，提高系统灵活性和可靠性;
（6）脱硫废水处理后用于煤场喷淋、干灰拌湿、炉渣冲洗或拌湿等。
3.2 优化设计后脱硫废水系统优点（案例）
以陕西省某2×600MW燃煤发电机组脱硫废水系统为例，按照本文进行设计优化后，运行半年来，累计排放废水量46741吨，相比传统脱硫废水系统，设计优化后的废水系统主要有以下优点：
（1）废水水源含固量大幅降低如图4、图5，运行半年来累计减少污泥排放约570吨，节约污泥运输、填埋费用约3万元;
（2）取消了整个废水加药系统、废水旋流器和污泥压制设备，减少了设备投资约80万元;
（3）运行半年来节约废水加药费用约20万元;
（4）运行半年来，优化后的脱硫废水，系统运行操作及检修维护工作量降低约90%，有效投运率由之前的不足30%，提高到98%以上，大大提升了废水系统的灵活性，可靠性。
（5）废水运行正常使浆液品质得到明显改善，吸收塔浆液Cl浓度由18500ppm降至10000ppm以下，脱硫效率由90.5%上升至93.5%，保证了脱硫系统长周期、稳定、高效的运行。
3.3 优化设计后脱硫废水系统缺点
由于未进行重金属去除和酸碱调整，处理后的废水无法直接对外排放，只能厂内用于灰渣拌湿、煤场喷淋等循环利用;
3.4 脱硫废水水源局部设计优化
（1）脱硫废水水源局部设计优化（图4）相对于传统脱硫废水系统（图2），最大的优点还是在于废水水源含固量大幅下降，每年减少大量污泥排放;
（2）脱硫废水水源局部设计优化相对于上述3.1（图3）优化后脱硫废水系统，优点在于此系统处理后的废水可以达到国家标准外排;
（3）脱硫废水水源局部设计优化相对于上述3.1（图3），优化后脱硫废水系统，缺点在于废水加药系统每年增加30多万元费用，且废水污泥压制系统高故障点无法消除，严重影响到脱硫废水系统稳定运行。
4 结语
随着社会进步，国家对各种污染物的排放标准逐步提高，企业为满足SO2和废水达标排放，投入大量资金对脱硫系统进行扩容改造，但是对于脱硫废水系统一直没有找到较为理想的工艺和技术，导致脱硫系统扩容提效陷入瓶颈。本文介绍的脱硫废水系统从设计上实现优化，巧妙的避开了故障频发点，减少了操作量，节省投资和运行费用超过100万元，大幅降低了运行维护成本，有效的提升了脱硫废水系统运行的经济性和可靠性，具有行业内推广的实际意义。
参考文献
[1] 罗涛.烟气脱硫废水处理[J]，四川电力技术，1999（2）：46～47.
Luo Tao.Flue gas desulfurization wastewater treatment [J]，Sichuan electric power technology，1999（2）：46～47
[2] 吴怡卫.石灰石—石膏湿法烟气脱硫废水处理的研究，北京，中国电力，2006（4）
Wu Yiwei. The limestone - gypsum wet flue gas desulfurization wastewater treatment research， Beijing， China electric power， 2006 （4）
[3] 汤争光，梅拥军.石灰石—石膏湿法烟气脱硫废水处理浅析[J]，上海环境科学，2001，20（12）：609-610.
Tang Zheng-guang， Mei Yongjun. Limestone - gypsum wet flue gas desulfurization wastewater treatment of [J]， Shanghai environmental science， 2001，20 （12）： 609-610.
[4] 周祖飞.湿法烟气脱硫废水的处理[J]，电力环境保护，2002，18（2）：37～39.
ZHOU Zu-fei.Treatment of wastewater in wet flue gas desulfurization [J].Electric Power Environmental Protection，2002，18（2）：37～39.
[关键词]湿法脱硫;脱硫废水;污泥;优化
中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0182-03
Optimization design of wastewater of wet flue gas desulphurization system
[Abstract]the current domestic desulfurization wastewater system due to unreasonable design， equipment failure rate is high and other reasons， companies invest a lot of manpower and resources are still unable to normal operation， there is even a part of the paralysis in outage state. In this paper， through the optimization of desulfurization wastewater system design， reduce the waste water containing solid and sludge recycling mode， improve the system flexibility， reliability at the same time， greatly reduces the system operation and maintenance costs.
[Key words]wet flue gas desulfurization; desulfurization wastewater; sludge; optimization
0 引言
目前各种烟气脱硫工艺中，石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺，以其技术成熟，适应煤种广，脱硫效率高等优点，在实际工程应用中占有率达到90%以上。由于此脱硫工艺不可避免要产生脱硫废水，其废水与传统废水性质差别较大，难于同步处理，企业不得不投入大量资金设置独立的脱硫废水处理系统。但是，由于脱硫废水含固量较高，污泥排出技术不成熟，设备故障率高，投入巨大的脱硫废水系统经常处于瘫痪状态，导致企业承受生产与环保多方压力。
1 脱硫废水特点
1.1 脱硫废水水源
脱硫废水水源一般取自石膏旋流器溢流或石膏脱水回收水池（滤液池），经过废水旋流器分离后，溢流水进入脱硫废水处理系统。
1.2 脱硫废水水质特点
脱硫废水水质主要特点有：
（1）含固量较高，质量比例约1.0%;
（2）呈弱酸性，pH值在5.0～6.0;
（3）含有较多重金属，如Hg、As、Pb、Cu、Cr等;
（4）无机盐含量非常高，如硫酸盐、氯化物等。
各个企业脱硫废水水质具体还与煤质、电除尘运行状况及浆液Cl-浓度控制等因素有关。
1.3 脱硫废水产生量
脱硫废水产生量与烟气中HCl含量、脱硫工艺水水质、吸收塔浆液Cl-控制浓度等有关。根据有关文献[1]，脱硫过程中Cl-的物料平衡见图1。
脱硫废水产生量可由下式计算：
Q1·ρ1+Q2·ρ2=Q3·ρ3+Q4·ρ4+Q5·ρ5·106 （1）
式中：各单位分别是Q1=L/h;ρ1=mg/L;Q2=m3/h;ρ2=mg/m3;Q3= m3/h;ρ3=mg/m3;Q4=L/h;ρ4=mg/L;石膏中Cl为质量分数Q5=kg/h;ρ5=%。吸收塔净烟气和石膏中Cl-可视为零，则式（1）变为：
Q1·ρ1+Q2·ρ2=Q4·ρ4 （2）
由式（2）可以看出，当进入吸收塔原烟气量一定时，脱硫废水产生量与原烟气中HCl浓度、脱硫工艺水Cl-浓度及吸收塔浆液Cl-控制浓度有关。如此得出以下结论：
（1）脱硫废水产生量直接取决于烟气中HCl浓度，即燃煤中Cl含量越高，脱硫废水产生量越大;
（2）脱硫废水产生量主要因素是吸收塔浆液Cl-的控制浓度，浓度控制过高[2]，石膏浆液品质下降导致脱硫效率下降，同时设备的防腐要求提高;浓度控制过低，脱硫废水排放量大幅上升，废水处理成本上升。根据运行经验，脱硫吸收塔浆液Cl-浓度一般控制在10000～20000mg/L;
（3）脱硫废水产生量还和工艺水中Cl-浓度有关，由于其浓度基本在200mg/L左右，远远小于控制浓度，所以对脱硫废水产生量影响较小。
以陕西省某2×600MW燃煤发电机组为例，脱硫工艺水耗量Q1=109t/h，其Cl-ρ1=300mg/L，满负荷烟气量Q2=2153106m3/h，烟气中HClρ2=80mg/m3，浆液Cl-控制ρ4=10000mg/L，则脱硫废水产生量约为17.23m3/h。 2 传统脱硫废水系统流程
2.1 传统脱硫废水系统流程简介
（1）传统脱硫废水系统流程如图2，废水取自石膏旋流器溢流或回收水池，此时废水含固量约3%;
（2）经过废水旋流器分离后，溢流浆液进入废水处理系统，此时废水含固量约1%;
（3）废水进入中和箱后pH值在5.0～6.0，为去除废水中重金属，通过添加NaOH或Ca（OH）2，提升pH值在9.0±0.5范围，此时Cu、Cr、Pb等重金属以氢氧化物形式基本沉淀，剩余的重金属在反应箱中被有机硫捕捉形成细微悬浮物。悬浮物在絮凝剂的联络和包裹下互相连接、不断增大，经过聚丙烯酰胺（PAM）助凝剂的作用继续长大，进入澄清池后不断增大的悬浮物缓慢沉淀形成污泥[3]。
（4）澄清池底部的污泥经过污泥输送泵进入框板式压滤机[4]，污泥压制成泥饼后拉至灰场掩埋，滤液自流回废水系统。
（5）进入清水箱的废水经过加入HCl将pH值调至6.0～9.0，脱硫废水即可以达标排放或厂内循环利用。
2.2 传统脱硫废水系统主要缺点
（1）废水水源含固量高。以2×600MW燃煤发电机组废水排放量17.23 m3/h为例，含固量1%，负荷率80%，每年产生的污泥量超过1200吨。同时含固量高极易导致三联箱淤积堵塞，影响系统正常运行。
（2）框板式压滤机操作量大，故障率高。各企业尝试更换为进口离心压泥机、螺杆压泥机等，压制污泥效果均不理想，导致相当一部分企业脱硫废水系统处于停运、甚至瘫痪状态。
（3）运行费用高。仍以2×600MW燃煤发电机组脱硫废水系统为例，每年需要投加固体NaOH约26.7吨，有机硫约5.8吨，絮凝剂约15.3吨，助凝剂约0.8吨，30%盐酸HCl约8.0吨，仅添加药剂需要的运行费用超过35万元。
3 脱硫废水系统设计优化
3.1 优化设计后脱硫废水系统介绍
（1）优化设计后脱硫废水系统流程如图3，废水水源取自真空皮带脱水机气液分离罐底流，其含固量约0.05%;
（2）取消了废水旋流器;
（3）取消了废水三联箱、澄清池及清水箱各加药系统;
（4）取消了框板式压滤机压制污泥系统，污泥（即石膏沉淀）通过回收水池返回吸收塔;
（5）增加了三联箱旁路，提高系统灵活性和可靠性;
（6）脱硫废水处理后用于煤场喷淋、干灰拌湿、炉渣冲洗或拌湿等。
3.2 优化设计后脱硫废水系统优点（案例）
以陕西省某2×600MW燃煤发电机组脱硫废水系统为例，按照本文进行设计优化后，运行半年来，累计排放废水量46741吨，相比传统脱硫废水系统，设计优化后的废水系统主要有以下优点：
（1）废水水源含固量大幅降低如图4、图5，运行半年来累计减少污泥排放约570吨，节约污泥运输、填埋费用约3万元;
（2）取消了整个废水加药系统、废水旋流器和污泥压制设备，减少了设备投资约80万元;
（3）运行半年来节约废水加药费用约20万元;
（4）运行半年来，优化后的脱硫废水，系统运行操作及检修维护工作量降低约90%，有效投运率由之前的不足30%，提高到98%以上，大大提升了废水系统的灵活性，可靠性。
（5）废水运行正常使浆液品质得到明显改善，吸收塔浆液Cl浓度由18500ppm降至10000ppm以下，脱硫效率由90.5%上升至93.5%，保证了脱硫系统长周期、稳定、高效的运行。
3.3 优化设计后脱硫废水系统缺点
由于未进行重金属去除和酸碱调整，处理后的废水无法直接对外排放，只能厂内用于灰渣拌湿、煤场喷淋等循环利用;
3.4 脱硫废水水源局部设计优化
（1）脱硫废水水源局部设计优化（图4）相对于传统脱硫废水系统（图2），最大的优点还是在于废水水源含固量大幅下降，每年减少大量污泥排放;
（2）脱硫废水水源局部设计优化相对于上述3.1（图3）优化后脱硫废水系统，优点在于此系统处理后的废水可以达到国家标准外排;
（3）脱硫废水水源局部设计优化相对于上述3.1（图3），优化后脱硫废水系统，缺点在于废水加药系统每年增加30多万元费用，且废水污泥压制系统高故障点无法消除，严重影响到脱硫废水系统稳定运行。
4 结语
随着社会进步，国家对各种污染物的排放标准逐步提高，企业为满足SO2和废水达标排放，投入大量资金对脱硫系统进行扩容改造，但是对于脱硫废水系统一直没有找到较为理想的工艺和技术，导致脱硫系统扩容提效陷入瓶颈。本文介绍的脱硫废水系统从设计上实现优化，巧妙的避开了故障频发点，减少了操作量，节省投资和运行费用超过100万元，大幅降低了运行维护成本，有效的提升了脱硫废水系统运行的经济性和可靠性，具有行业内推广的实际意义。
参考文献
[1] 罗涛.烟气脱硫废水处理[J]，四川电力技术，1999（2）：46～47.
Luo Tao.Flue gas desulfurization wastewater treatment [J]，Sichuan electric power technology，1999（2）：46～47
[2] 吴怡卫.石灰石—石膏湿法烟气脱硫废水处理的研究，北京，中国电力，2006（4）
Wu Yiwei. The limestone - gypsum wet flue gas desulfurization wastewater treatment research， Beijing， China electric power， 2006 （4）
[3] 汤争光，梅拥军.石灰石—石膏湿法烟气脱硫废水处理浅析[J]，上海环境科学，2001，20（12）：609-610.
Tang Zheng-guang， Mei Yongjun. Limestone - gypsum wet flue gas desulfurization wastewater treatment of [J]， Shanghai environmental science， 2001，20 （12）： 609-610.
[4] 周祖飞.湿法烟气脱硫废水的处理[J]，电力环境保护，2002，18（2）：37～39.
ZHOU Zu-fei.Treatment of wastewater in wet flue gas desulfurization [J].Electric Power Environmental Protection，2002，18（2）：37～39.