1、概述
华能杨柳青热电厂现役机组为4×300MW燃煤发电供热机组，三期5、6号机组于1998年和1999年分别投产，四期7、8号机组于2006年和2007年分别投入商业运行。四期机组同步配套建设石灰石－石膏湿法烟气脱硫系统，三期机组于2006年进行增设石灰石－石膏湿法烟气脱硫系统改造。根据国家《煤电节能减排升级与改造行动计划》的要求，华能杨柳青热电厂三、四期机组脱硫系统于2016年上半年完成超低排放改造。为保障脱硫系统稳定运行和控制石膏品质，脱硫系统需要排出一部分废水。燃煤电厂是水资源消耗和废水排放大户，而脱硫废水的处理和排放一直电力行业关注的热点，目前华能杨柳青热电厂采用三联箱+澄清池工艺处理脱硫废水。
长期以来，华能杨柳青热电厂脱硫废水处理系统由于加药设备复杂、老化，离心式脱水机运行中振动大、频繁堵塞等故障无法正常运行。华能杨柳青热电厂作为华能环首都电厂，且目前国家“水十条”和《天津市水污染防治条例》均已正式施行，脱硫废水治理减排压力凸显。本文研究在充分利旧、降低投入基础上，探索目前脱硫废水处理的先进工艺应用，通过优化改造实现脱硫废水处理系统的安全、高效、经济运行，达到《火电厂石灰石－石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DL/T997－2006)要求。
2、脱硫废水处理系统现状
2．1 脱硫废水处理工艺流程
华能杨柳青热电厂原脱硫废水处理系统为三联箱+澄清池处理工艺，设计出力25m3/h，废水通过废水泵打进三联箱(包括:中和箱、反应箱和絮凝箱)。在中和箱内，通过添加Ca(OH)2，将废水pH调整到7～9左右，使部分重金属沉淀下来。然后进入反应箱，在反应箱中加入助凝剂、有机硫(TMT15)，进一步沉淀不能由氢氧化物沉淀下来的Hg2+、Cu2+、Pb2+等重金属离子。然后在絮凝箱内加入絮凝剂(FeClSO4)，生成絮凝物。废水从三联箱自流进入澄清器，废水中的絮凝物通过重力作用沉积在澄清器底部，浓缩成泥，由泥分离装置清除。清水则通过环形三角溢流堰自流至清水箱。在清水箱加入盐酸中和废水，将pH调整到6～9之间，通过泵达标排放。该系统已投运多年，配套设备故障较多，经常无法正常运行。而脱硫废水中的悬浮物、重金属离子、氟离子、COD等含量均较高，呈弱酸性、成分复杂、污染物质多(华能杨柳青热电厂主要水质指标见表1)，不能满足环保排放要求，直接排放存在严重的环保风险。
2．2 脱硫废水处理存在的突出问题
(1)脱硫废水中悬浮物含量太高。原脱硫废水处理系统运行过程中，中和箱、反应箱、絮凝箱经常出现搅拌器过流、底部沉积污泥过多、底排管堵塞情况，主要原因是脱硫废水悬浮物含量超系统设计值。一方面脱硫系统超低排放改造后，协同除尘使进入脱硫系统的烟尘含量增多，另一方面脱硫废水悬浮物含量过多与石膏浆液旋流器、废水旋流器的二级旋流效率有一定关系。
(2)加药种类多，系统复杂，人工操作量大，运行费用较高。原脱硫废水处理系统加药种类多达5种，加药设备涉及计量箱、计量泵及附属管路系统，相对复杂。三联箱未设置水质检测及药量控制装置，因此原有加药方式加药量与实际脱硫废水浓度不匹配。且盐酸、絮凝剂、助凝剂、有机酸计量泵及石灰乳输送泵、计量泵由于介质特殊，故障较多，备件采购成本及维护工作量较大。
(3)脱泥设备运行缺陷多，污泥最终处置困难。原脱硫废水处理系统澄清池排泥粘度大，原离心式脱水机对该污泥的适应性较差，导致运行中经常出现振动大、频繁堵塞等故障，设备可靠性较差。脱水后污泥作为固体废弃物因F－、重金属等污染物较多，无有效处置途径。
(4)现有排放方式问题重重。华能杨柳青热电厂曾对脱硫废水排放进行简单资源化利用改造，自滤液水箱经滤液水泵直排煤场西侧沉煤池进行分级沉淀后用于煤场喷淋和冲洗。排往煤场西侧沉煤池脱硫废水含固量太高，随着出废水量的增大，目前沉煤池清淤频次为半个月一次。由于清理出来的石膏晾干后不具备销售价值，采取燃煤掺配方式消纳。但随着环保指标控制日趋严格，对进炉煤含硫量稳定控制要求较高，而为降低燃料成本，杨柳青电厂一定程度上提高了高硫煤采购比例，导致煤场本身掺配压力较大，石膏掺配时机减少，石膏积压一方面挤占煤场面积，另一方面为控制扬尘还得专门苫盖。另外，脱硫废水呈酸性，在由于煤场喷淋抑尘、降温过程中，对相关管路、喷淋装置造成一定程度腐蚀，降低了设备可靠性，缩短了使用寿命。
3、脱硫废水处理系统优化改造方案及效果
3．1 脱硫废水排放路径改造及反应箱、絮凝箱搅拌器增容
为降低脱硫废水含固量，减少三联箱浆液沉积，对脱硫废水排放路径进行改造，并对原反应箱、絮凝箱搅拌器进行增容。脱硫废水处理系统来水自滤液水箱引出，目前滤液水箱浆液来源主要有三部分:一是石膏旋流器顶流可直接进入滤液水箱，顶流液含固量在5%～8%;二是真空皮带脱水机气液分离器疏水，其因是石膏浆液经滤布过滤真空抽吸出来的，含固量在3%以下，由于浆液经滤布固液基本分离，该部分液体应是氯离子含量最高的;三是真空皮带脱水机滤布冲洗水及脱水机收水斗排水。因此，本次改造的总体思路是：主要保留滤液水箱第二部分浆液来源。对第一部分浆液通过运行方式优化，可直接进入三、四期石膏旋流器溢流缓冲箱。对第三部分浆液，改变其去向，根据现场设备、管路布置，将其引入脱水区地坑，经地坑泵进入三、四期石膏旋流器溢流缓冲箱，返吸收塔循环利用(具体改造路径如图1所示)。为减少浆液沉积，满足加药系统改造要求，对反应箱、絮凝箱搅拌器进行增容。
3．2 加药系统改造
取消原有酸碱调节及三联箱混凝加药系统，在反应箱上加装THSM一体式干粉加药装置，并使用高效无机吸附剂。使加药系统只用一种药剂，无需稀释，并可根据水流量和水质的变化实现自动化控制。高效无机吸附剂是依据新的絮凝反应沉淀机理，总结传统水处理技术及设备缺陷基础上研发的产品，获国家发明专利，其主要成分为改性二氧化硅、粉煤灰等，其只用一种药剂取代原来的四种药剂，加药量少，处理的废水酸值范围宽泛，当PH＞6时可充分发挥絮凝效果。絮凝速度快，一般1～3min即可絮凝，经处理后的水质清澈。处理效果好，能去除大部分悬浮物、重金属及部分有机物，能物理性吸附重金属，并将重金属锁死在吸附剂内，长久不析出，实现无害化。经絮凝处理后的泥含水率降低20%以上，泥更加紧密，泥量更少。
3．3 澄清池排泥处理方式优化
离心式脱水机用于脱硫废水处理系统污泥脱水故障频发，且脱水后污泥作为固体废弃物无销售价值，而填埋需要特定场地。本次优化改造取消离心式脱水机，将澄清池排泥输送回脱硫石膏脱水系统进行处理，有效降低处理系统能耗和维护成本。
3．4 优化改造效果
脱硫废水处理系统优化改造后实现了连续长周期运行，对比投加高效无机吸附剂前后澄清池情况可以看出，该吸附剂能明显改善出水水质。出水水质满足DL/T997－2006要求。同时不再直接出泥，解决污泥固体废弃物的处置问题，目前未发现该方式对脱硫系统有负面影响。
4、结语
通过实施优化改造，应用高效无机絮凝剂工艺，解决了脱硫废水处理系统无法正常运行的问题，从而为脱硫系统控制F－、重金属、悬浮物等污染物浓度及石膏品质提供了保障，具有良好的环境和社会效益。同时，为华能系统响应国家政策，推广火电厂节水与废水减量技改工程提供技术依据和示范案例，为将来进行废水的零排放处理奠定基础。另一方面，本次优化改造将脱硫废水处理系统澄清池排泥返回脱硫系统，后期将跟踪监测该方式对脱硫系统效率及石膏品质的影响，并研究处理系统出水的后续处理及资源化利用。（来源：天津华能杨柳青热电有限责任公司）