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燃煤电厂原水预处理软化污泥回收利用研究

2020-12-05 205 上传者：管理员

摘要：为了对原水预处理过程中产生的污泥进行高效回收利用,通过研究电厂脱硫机理,并对污泥进行化学分析,提出一种将污泥直接输送至脱硫的新型处理方法,利用污泥中含有的大量CaCO3代替脱硫中石灰石。结果表明,随污泥使用量增加,脱硫效率基本不受影响,石膏纯度有所降低,但依然保持在允许范围内。该工程的实施,有效降低了污泥处理及脱硫物料消耗费用,产生了可观的经济效益。

关键词：
原水预处理污泥
固体废弃物
石膏纯度
经济效益
脱硫效率
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随着国民经济的发展，节能与环保日益成为影响影响企业生存与发展的重要因素。电厂原水预处理软化污泥作为一项重要固体废弃物，如何对其进行合理利用具有重要意义。

目前常用的污泥处置技术主要有：浓缩脱水、厌氧消化、好氧发酵及土地利用、污泥填埋等形式[1][2][3][4]；文献[5,6,7]对污泥处置原则及我国污泥处置现状进行了重点介绍；文献[8]阐述了污泥的特性及危害。但以上研究多针对城镇污水处理厂开展，针对电厂原水软化污泥的研究鲜有涉及。目前，为对原水预处理过程中产生的大量污泥进行处理，电厂通常设置污泥废水收集及脱水系统，通过加入聚丙烯酰胺，将污泥进行脱水形成干泥饼，进而运输至厂外处理，但此时必将面临污泥处理系统运行环境差、污泥脱水机运维难度大、药剂消耗量高、污泥外运受限、处置费用高等问题，为高效处理上述污泥，提出将污泥输送至脱硫的新型处理方式，不仅能够降低污泥处置费用，同时可有效降低脱硫资源的利用，实现“零”排放，一定程度上可为电厂污泥处置提供有效借鉴。

1、工程概况

1.1原水水质

××公司采用新汴河宿县闸上的地表水作为电厂水源，如表1所示为2018年06月05日，委托国电南京电力试验研究有限公司对其进行的水质分析检测报告。

表1水质分析检测报告

1.2原水预处理工艺

由表1可知，××公司原水中碳酸盐硬度（暂时硬度）达3.69mmol/L，为满足电厂补给水水质要求，通常需对水进行预处理。如图1所示为原水预处理工艺流程图。汴河原水提升到厂区后，首先经管道离心泵升压，升压后加入石灰、次氯酸钠进入机械加速搅拌澄清池，使原水中的非碳酸盐硬度发生沉淀反应，此时由于絮凝剂的加入使原水中含有的悬浮物、胶体及饱和度沉淀物发生絮凝反应，形成较大的矾花，逐渐沉淀到机械加速搅拌澄清池底部，通过定期排泥排入污泥浓缩池，上清液自流入推流沟，加入硫酸调节PH值后，进入变孔隙滤池进行过滤处理，供各用户使用。

图1原水预处理工艺流程图

2、可行性分析

为了对原水预处理过程中产生的污泥进行高效回收利用，通过对污泥成分进行分析，结合当前××公司脱硫工艺，提出了将污泥输送至脱硫的新型处理方式。

2.1污泥成分分析

2.1.1污泥的产生

为了去除原水中的暂时硬度和部分镁离子、氨氮等离子，在机械加速搅拌澄清池中加入石灰，其反应过程如下：

去除暂时硬度：

去除水中的CO2:

中和过量的混凝剂：

去除水中胶体硅：

在上述过程中产生的沉淀物形成污泥，通过定期排泥排入污泥浓缩池。由上可知，原水预处理污泥中含有CaCO3成分。

2.1.2污泥的化学分析

为了进一步分析污泥中CaCO3含量，××公司以JY/T016-1996波长色散型X射线荧光光谱分析通则为试验依据，利用EDX-7000型X射线荧光光谱仪，对原水预处理污泥进行化学分析。表2为××公司2019年05月27日对原水预处理污泥进行的化学成分分析报告。由表可知，该污泥中含有大量CaCO3，如表2所示，以CaO计算时，其相对含量高达76.569%。

表2原水预处理污泥化学分析报告

2.2脱硫机理

烟气进入脱硫装置的湿式吸收塔，与自上而下喷淋形成的碱性石灰石浆液雾滴逆流接触，浆液吸收SO2后反应生成CaSO3，通过氧化、结晶生成CaSO4·2H2O，经脱水后产生石膏，实现脱硫。反应过程如下：

如上所示，由于污泥中含有大量石灰石CaCO3，与碱性石灰石成分一致，因此××公司提出将污泥输送至脱硫系统进行脱硫的新型处理方式，一方面可以减少原脱硫装置中碱性石灰石使用量，同时降低污泥处理回收费用。

2.3原水预处理污泥至脱硫工艺

图2为××公司原水预处理污泥输送至脱硫工艺流程图，目前该公司共有#5机、#6机两台机组在运行，共用一个备用石灰石浆液箱。如图2所示，原水预处理产生的污泥首先通过离心脱水机进料泵流进脱硫系统备用石灰石浆液箱或者机组磨机再循环箱。其中进入备用石灰石浆液箱的污泥通过机组石灰石浆液泵流进机组脱硫装置吸收塔中实现脱硫；进入机组磨机再循环箱后，通过机组再循环泵打入机组石灰石旋流站，在石灰石旋流站中对浆液进行粗细分离，使粒径合格的浆液溢流去往石灰石浆液箱，作为吸收剂送至吸收塔进行脱硫，在旋流器底流的较粗颗粒则继续返回机组磨机研磨，研磨后再次进入机组再循环箱，进行循环。

图2原水预处理污泥至脱硫工艺流程图

3、试验分析

图3为××公司自2019年06月至2020年01月，采用原脱硫工艺进行脱硫的月度平均石膏纯度及脱硫效率试验数据。由图可知，对于原脱硫工艺，石膏纯度整体稳定在92%，其中2019年10月平均石膏纯度最高为92.66%,2019年12月平均石膏纯度最低为90.87%。而脱硫效率基本维持在99.2%、99.3%，波动较小。

图4为××公司自2020年02月01日至2020年03月12日，采用新工艺进行脱硫后污泥投放量、污泥中CaCO3含量、石膏纯度及脱硫效率试验数据。如图所示，投放污泥数量整体呈增加趋势，进入2020年03月后，污泥使用量升高至51m3/日；其中污泥中CaCO3含量在81%-84%之间波动。此时，石膏纯度波动区间为88%-90.5%，较投放污泥前下降约2%-3%，，但依然保持在允许范围之内；；而脱硫效率基本不变，还在99.2%、99.3%。同时，由图可知，石膏纯度与污泥投放量相关性较小，随污泥投放量增加，石膏纯度无明显变化趋势；但其与污泥中CaCO3含量近似呈正相关，污泥中CaCO3含量较高时，石膏纯度相对较高。

图3投放污泥前，脱硫效果分析

4、经济效益

该工程实施后，××公司一直维持单机运行，其原水预处理量为500t/天，产生污泥量为30t/天，由于污泥直接输送至脱硫装置，每天减少聚丙烯酰胺使用量为100kg，其中聚丙烯酰胺价格为10元/kg，故减少污泥脱水费用100kg/天×10元/kg=1000元/天；干污泥运输处理费用为300元/t，因此每天节约污泥运输处理费用为30t/天×300元/t=9000元/天；石灰石价格为185元/t，由于使用软化污泥，2月份合计减少石灰石使用量87t，平均每天减少石灰石使用量约为3t/天，节约脱硫费用为185元/t×3t/天=555元/天。综上所述，该工程实施后在单机运行时，每天可节约费用为1000元+9000元+555元=10555元，折合每小时节约费用439.8元。对于××公司，近年两台机组合计利用小时数平均为9500h，所以每年将节约费用为417.80万元。

图4投放污泥后，脱硫效果分析

5、结论

5.1对于暂时硬度较高的原水，其预处理软化污泥中含有大量CaCO3，可将污泥输送至脱硫装置湿式吸收塔中用于脱硫。

5.2利用原水预处理软化污泥进行脱硫时，脱硫效率基本无影响，但脱硫石膏纯度有小幅降低，但在允许范围之内；同时，污泥使用量对脱硫效率和石膏纯度影响较小；但石膏纯度与污泥中CaCO3含量近似呈正相关。

5.3将污泥输送至脱硫装置进行脱硫，能够有效减少原水预处理软化污泥处理费用及脱硫石灰石消耗量，可产生一定的经济效益。

参考文献：

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