火电厂烟气脱硫废水处理系统设计.docx

酒泉职业技术学院 2014 届各专业
毕业论文（设计）成绩评定表
姓名
段海龙
班级
11电厂班
专业
电厂设备运行与维护
指导教师第一次指导意见

年 月 日
指导教师第二次指导意见

年 月 日
指导教师第三次指导意见

年 月 日
指导教师评语及评分

成绩： 签字（盖章） 年 月 日
答辩小组评价意见及评分

成绩： 签字（盖章） 年 月 日
教学系毕业实践环节指导小组意见

签字（盖章） 年 月 日
学院毕业实践环节指导委员会审核意见

签字（盖章） 年 月 日
说明：1、以上各栏必须按要求逐项填写.。2、此表附于毕业论文 (设计)封面之后。

目录
一、废水处理系统 2
（一）加药系统 2
（二）废水处理工艺步骤 3
（三）泥脱水系统 4
二、工艺原理: 5
（一）.废水处理的物理化学过程是依据如下基本反应进行的： 5
（二）.二价和三价的重金属离子（Me）通过形成微溶的氢氧化物从废水中沉淀出如下所示： 5
（三）采用有机硫化物沉淀重金属 6
（四）固体沉淀物的絮凝 6
（五）沉降—固形物从废水中分离 6
三、设计参数 7
（一）废水的入口参数 7
（二）废水出口参数 7
（三）化学药品的消耗 9
四、加药系统连锁启停控制 9
（一） 助凝剂（PAM）泵启停控制： 9
（二）盐酸泵连锁设置 10
（三）硫酸氯化铁泵启停 10
（四）、沉淀剂—有机硫泵的控制： 10
（五）石灰乳加药泵 11
五、废水流程及连锁启停 11
（一）污泥脱水系统流程及连锁启停： 12
（二）处理填加药品的配制连锁 12
（三）各箱罐搅拌器的运行 13
（四）废水系统连锁运行 13
（五）废水处理系统药液配制 13
致 谢： 15

火电厂烟气脱硫废水处理系统设计

摘要:FGD）。FGD排出的弱酸性的、浑浊的废水输送到废水处理车间做最后的处理， 关键词:连锁处理; 设计原理；参数监测；系统连锁启停; 废水循环

废水中的杂质除了大量的可溶性氯化钙之外，还包括：氟化物、亚硝酸盐、重金属离子如砷、铅、镉、铬离子等，还有不可溶的硫酸钙及硒等。 除了小部分微溶的氢氧化物泥浆外，上述杂质可以从水中分离出去。其后，处理过的废水排入电厂排水系统，在废水澄清过程中产生的氢氧化物泥浆在箱式压滤机中脱水。废水的物化处理工艺按如下步骤进行：氧化钙/石灰乳进行碱化处理，通过设定最优的PH值范围，部分重金属离子以氢氧化物的形式、氟离子以氟化钙的形式从水中沉淀出来。通过加入有机硫化物，使某些重金属如镉和汞沉淀出来。通过添加絮凝剂及助凝剂，使上述反应形成的微小颗粒凝聚为更易沉降的大粒子絮凝物形式。
在澄清池/沉降箱中将形成的大粒子絮凝物从废水中分离出来。采用脱水机将所得氢氧化物泥浆脱水。
一、废水处理系统
（一）加药系统
脱硫废水处理加药系统包括：石灰乳泵自动加药系统、絮凝剂泵加药系统、助凝剂泵加药系统、有机硫化物泵加药系统、盐酸泵加药系统等。废水处理所需的化学药剂在此通过泵的输送、箱罐的贮存、搅拌器的混合，配成所需浓度的溶液，以备添加。
（二）废水处理工艺步骤
脱硫废水处理系统采用化学加药和泥浆连续处理废水。沉淀出来的固体物在沉淀池和澄清池中分离出来，处理后的废水经砂滤进入出水箱，经PH调节罐调节达到标准后排放。
废水处理系统分为：还原沉淀，一级澄清，除氟，二级澄清，中和，砂滤和检验排放等。其工艺流程见图1 。

图1 石灰石湿法FGD脱硫废水化学处理工艺流程
具体工艺步骤如下：
1）从FGD来的脱硫废水流入水质调节槽缓冲。水质调节槽的液位控制废水泵的启停和流量调节阀的开度，废水以较为恒定的流量进入沉淀反应槽。
2）脱硫废水自水质调节槽至沉淀反应槽后，在沉淀反应槽加入石灰浆使重金属离子形成难溶的氢氧化物沉淀，然后加入还原剂使六价铬在此处被还原成三价铬。三价铬与氢氧根结合，生成氢氧化铬沉淀。
3）脱硫废水溢流进入沉淀槽，沉淀上部圆筒形为沉淀区，下部为截头圆锥状的污泥区，内部设有导流筒。废水自导流筒向下进入，在底部遇反射板折流后在沉淀区缓慢向上流，最终进入上端环形溢流槽溢流排走。污泥自导流筒进入后由于重力作用向下沉降最终进入污泥区，部分被水流带入沉淀区的污泥，因水流速度缓慢，也会逐渐沉降至污泥区。经过澄清的废水溢流入除氟反应槽。
用泵将污泥排入泥浆缓冲槽。
4）来自污泥脱水系统的滤液和沉淀槽上部出来的清水进入除氟反应槽，加入石灰浆调pH值至11.5，同时加入除氟剂，使除氟剂与氧化钙在此碱性条件下反应，生成极难溶解的物质。除氟反应槽出来的废水进入除氟反应槽继续反应，出水含氟量低于10mg/L。
除氟反应槽底部设有空气管，鼓入氧化空气，以降低废水的COD指标。除氟反应槽出来的废水经提升泵送至澄清槽。
5）脱硫废水经过除氟处理后通过提升泵送入澄清槽，澄清槽上部圆筒形为沉淀区，下部为截头圆锥状的污泥区，内部设有导流筒。废水自导流筒向下进入，在底部遇反射板折流后在沉淀区缓慢向上流，最终进入上端环形溢流槽溢流排走。污泥自导流筒进入后由于重力作用向下沉降最终进入污泥区，部分被水流带入沉淀区的污泥，因水流速度缓慢，也会逐渐沉降至污泥区。经过澄清的废水溢流进入中和槽，用泵蒋污泥排入泥浆缓冲槽。
6）经过澄清的废水溢流进入中和槽后，加入适量的工业盐酸，调节废水的PH值至6~9。中和后的废水由泵送至砂滤器。
7）中和后的废水进入砂滤器，通过连续运行的砂滤器进一步除去悬浮颗粒。废水进入砂滤器由下向上通过砂层，处理后的井水由上部出水排出进入排水槽。
8）经砂滤后的净水进入排水槽，在排水槽内进行pH值的检查，以使最终的出水pH值维持在6~9范围内。处理合格的废水排往中和槽重新处理。
（三）泥脱水系统
在废水澄清过程中产生的污泥经污泥脱水机脱水。脱水所产生的滤液返回处理系统重新处理。脱水后的污泥（滤饼）经污泥料斗排到运泥卡车中，并运送到电厂贮灰场。
二、工艺原理:
（一）.废水处理的物理化学过程是依据如下基本反应进行的：
1.采用氢氧化钙/石灰乳进行碱化处理，以沉淀部分重金属和氟离子. 加入石灰乳进行废水碱化处理时，水中的盐酸按如下反应得到中和：
2HCl+Ca(OH)2-->CaCl2+2H2O
超过此值的OH－离子数量决定了基本范围内的废水PH值。由于各重金属离子,不同的PH值沉淀出来，因此这一步是各氢氧化物形成的决定性步骤。 三价金属离子沉淀的PH值通常低于二价金属离子。此外，发生沉淀的PH值还受存在于FGD废水中的大量的过量电解质影响。存在于FGD废水中的大多数重金属的沉淀来说，PH值在9.0～9.5之间较为合适。
2 .活性炭
通过对热电厂工业废水的定期监测，发现正常情况下的COD含量不是很高，一般都在10～20mg/l。按常规废水在炭床上停留20～30分钟时，活性炭吸附能力才能充分发挥，但热电厂废水量大，在吸附床停留时间仅5～6分钟，试验结果证实：此时活性炭对COD的吸附能力只有20%左右。针对这一特性，热电厂请金陵公司水中心研制了一种高效杀菌并兼有吸附功能的载银活性炭，其作用是：有效杀菌、去除异味、稳定COD，它只要废水在炭床上保证停留2分钟，就能达到90%以上的杀菌率，确保了废水循环使用的稳定性。
（二）.二价和三价的重金属离子（Me）通过形成微溶的氢氧化物从废水中沉淀出如下所示：
Me2++2OH－-->Me(OH)2↓
Me3++3OH－-->Me(OH)3↓
加入Ca(OH)2的另一个主要目的是去除水中的氟离子。氢氧化钙溶于水中生成Ca2+和 OH－ ，其中Ca2+与水中的F-形成CaF2沉淀颗粒从废水中沉淀出来，其反应如下所示：
Ca2++2F－--> CaF2↓
汞形成微溶的化合物，以固体形式沉淀出来。
（三）采用有机硫化物沉淀重金属
并非所有的重金属都能以氢氧化物形式完全沉淀出来，尤其是镉和汞。因此，有机硫化物（如有机硫）根据被处理的废水量按比例加入。有机硫化物首先与镉和汞形成微溶的化合物，以固体形式沉淀出来。
（四）固体沉淀物的絮凝
从废水中沉淀出来的氢氧化物和化合物，与FGD废水中的固体一样，粒子都很细，分散在整个体系中，很难沉降。为了改善所有固体物的沉降行为，应向废水中加入絮凝剂，形成氢氧化铁小粒子絮凝物。重金属氢氧化物及化合物附在氢氧化铁小粒子絮凝物上，形成较大的更易沉降的絮凝物。废水中所含固体的沉降行为可以通过加入絮凝助剂进一步得到改善。根据经验，使用阴离子聚电解质可以达到此目的。这些物质能较大程度地降低粒子的表面张力，使其形成易于沉降的大粒子絮凝物。
（五）沉降—固形物从废水中分离
在沉降阶段，固体物质从液体中分离出来。絮凝阶段形成的大粒子絮凝物沉到澄清/沉降器的底部。这一过程是在重力作用下发生的，因为固体和液体具有不同的密度。在沉降过程中，液体的浮力必须小于固体物的沉降力。热诱导流对固形物（大粒子絮凝物）的沉降行为有不利影响。沉降阶段完成后，形成两个较易分离的物体，分别以净化废水和浓渣的形式排出。
三、设计参数
（一）废水的入口参数
表1废水处理系统进水水质（脱硫系统排出的未经处理的废水）
项目
单位

PH
-
5.5~7.0
COD
mg/L
≤100
悬浮物
mg/L
≤12,000
SO42-
mg/L
≤16,500
Fe(取决于飞灰分析)
mg/L
≤35
F-
mg/L
≤50
Mg(设计)
mg/L
≤7,500
Mg（范围）
mg/L
1,900~41,500
Ca2+
mg/L
≤2,000
Cl-
mg/L
≤20,000
Ca2+
mg/L
≤2.0
Al
mg/L
10
NH4+（取决于FGD入口NH3量）
mg/L
≤20
温度
℃
50

（二）废水出口参数
表2主要的控制数据如下：污水综合排放标准（GB8978-1996）中的一级标准
序号
项目
单位
浓度
1
悬浮物
mg/L
≤70
2
PH

6.0~9.0
3
COD
mg/L
≤100
4
BOD
mg/L
≤30
5
硫化物
mg/L
≤1.0
6
氟化物
mg/L
≤10
7
总铜
mg/L
≤0.5
8
总锌
mgL
≤2.0
9
总镉
mg/L
≤0.1
10
总Cr
mg/L
≤1.5
11
六价Cr
mg/L
≤0.5
12
总砷
mg/L
≤0.5
13
总铅
mg/L
≤1.0

表3在FGD废水处理中，需要处理、加入和/或使用以下介质作为中和助剂
1.
FGD废水
需要处理的介质
2.
石灰乳悬浮液，
Ca(OH)2,5-8wt.%； γ=1.10kg/dm3
添加介质，供中和及重金属沉淀
3.
接触泥浆
再循环介质，由澄清\浓缩池分离出的泥浆，用来促进絮凝物形成
4.
重金属沉淀剂，
有机硫,15wt.%； γ=1.12kg/dm3
添加介质，沉淀重金属
5.
硫酸氯化铁，
FeClSO4,40wt.%； γ=1.56kg/dm3
添加介质，絮凝剂
6.
助凝剂（PAM），
聚电解质，0.15wt.% γ=1.1kg/dm3
添加介质，助凝剂，加速沉降
7.
盐酸，
HCl,30wt.%； γ=1.15kg/dm3
添加介质，调节澄清水的PH值
（三）化学药品的消耗
化学药品的绝对消耗量（每单位时间）取决于废水车间的实际能力，如果需要可根据特定的消耗情况计算（每单位废水体积）。
表4特定消耗情况如下（设计值）
化学药品消耗

氢氧化钙Ca(OH)2100%试剂级
2000 毫克/升 废水
有机硫重金属沉淀剂15wt.%
5 mg/m3废水
絮凝剂FeClSO440wt.%
40 毫克/升废水
助凝剂，0.1wt.%聚电解质
5 毫克/升废水
盐酸HCl 30wt.%
10 毫克/升废水

四、加药系统连锁启停控制
（一） 助凝剂（PAM）泵启停控制：
助凝剂的原料成分是干粉，在助凝剂计量箱中配制成浓度大约为0.1～0.2%的液体。计量箱为二台（一运一备），通过每个计量箱的出液管阀门实现切换。通过三个液位触点，分别为（最低液位）、（次低液位）和（最高液位），在DCS上监测助凝剂计量箱的填充量。助凝剂溶液由加药泵从计量箱中抽出，按废水量成 比例加入絮凝箱出水管路上。助凝剂加药泵带有自动调节变频器。当废水加入反应容器中时，助凝剂同时自动加入。助凝剂加药设备为成套加药设备，带有自动控制箱。废水处理集中控制室可通过自动控制箱的4～20MA信号自动实现对助凝剂加药泵的启停和流量调节（根据废水量）。在集中控制室还可监测计量箱的填充量，并对液位的最大、次小值给出报警。在最小值时通过每个计量箱的出液管阀门实现切换。
（二）盐酸泵连锁设置
用于调整处理后清水PH值的盐酸，其备用浓度大约为30%，酸液从电厂的工业水加酸管加入设在废水车间内的盐酸贮存罐。HCl浓溶液未经稀释便加入出水箱，以调整清水的PH值。采用加药泵将足够量的HCl浓溶液加入出水箱内的清洁废水中，以达到所需的PH值。
（三）硫酸氯化铁泵启停
硫酸氯化铁4的原料成分是40%的液体，无需在计量箱中再配制。计量箱泵为二台（一运一备），通过每个计量箱的出液管电动阀门实现自动切换。通过三个液位触点，分别为（最低液位）、（次低液位）和（最高液位），监测硫酸氯化计量箱的填充量，通过液位计就地监测制备箱的填充量。硫酸氯化铁由加药泵从计量箱中抽出，按废水量成 比例加入沉降箱中。硫酸氯化铁4加药泵带有自动调节变频器。当废水加入反应容器中时，硫酸氯化铁同时自动加入。硫酸氯化铁加药设备为成套加药设备，带有自动控制箱。废水处理集中控制室可通过自动控制箱的4～20MA信号自动实现对硫酸氯化铁FeClSO4加药泵的启停和流量调节（根据废水量）。在集中控制室还可监测计量箱的填充量，并对液位的最大、次小值给出报警。在最小值时通过每个计量箱的出液管阀门实现切换。
（四）、沉淀剂—有机硫泵的控制：
有机硫的原料成分是15%的液体，在有机硫计量箱中配制成浓度大约为1%的液体。计量箱泵为二台（一运一备），通过每个计量箱的出液管电动阀门实现自动切换。通过三个液位触点，分别为（最低液位）、（次低液位）和（最高液位），监测有机硫计量箱的填充量，通过液位计就地监测制备箱的填充量。有机硫由加药泵从计量箱中抽出，按废水量成 比例加入沉降箱中。当废水加入反应容器中时，有机硫同时自动加入。有机硫加药设备为成套加药设备，带有自动控制箱。废水处理集中控制室可通过自动控制箱的4～20MA信号自动实现对有机硫加药泵的启停和流量调节（根据废水量）。
（五）石灰乳加药泵
石灰粉在石灰制备箱中制成浓度约5%～8%的Ca(OH)2乳液。为防止乳液堵塞管道,石灰乳通过石灰乳循环泵连续输送，经过循环管路流回石灰乳制备箱。调配好的石灰乳通过石灰乳通过石灰乳计量泵加入到三联箱的中和箱中。关掉石灰乳循环泵后，石灰乳管路须彻底清洗。为此，需要使用内置电动和手动阀门的补充水管路。
五、废水流程及连锁启停
FGD产生的弱酸性废水通过管路流入中和箱中，通过管路上的流量计监测其动过程。同时，通过环路上的加药支管将石灰乳加入废水中。监测废水PH值的测量仪表安装在反应箱中。为了促进反应和沉降、絮凝箱中絮凝粒子的形成，需要在中和箱中加入从澄清池/沉降箱中抽出的少量恒定量的接触泥浆。为此，需安装泥浆循环泵。最佳的回流泥浆量需经实际使用确定。并非所有的重金属都可通过与石灰乳作用形成氢氧化物的形式很好地沉淀出来，其中主要是镉和汞。因此，需在沉降箱中按比例加入重金属沉淀剂有机硫。此过程由有机硫加药泵来完成。
从废水中沉淀出来的氢氧化物、化合物及其它固形物，极细地分散在体系中，于沉降。为了改善絮凝行为，需向絮凝箱中按比例加入硫酸氯化铁。此过程由絮凝剂加药泵来完成。中和箱、反应箱、絮凝箱中都装有搅拌器，确保废水和化学物质的均匀混合。为了不影响絮凝粒子的形成，絮凝箱中的搅拌器转速要低于前两室。
在进一步的处理过程中，已处理的废水在重力作用下从中和、反应、絮凝箱经管道向下流入澄清/浓缩池中，在此处将固体物质与废水分离。废水一经流出中和箱、反应箱絮凝箱，即向其中加入助凝剂（聚电解质），以产生易于沉降的大絮凝粒子。流入澄清/浓缩池的废水/固体物质的混合物首先通过浸在水中的中心管流下来。这样大大降低了混合物的流动速度，而使废水中的固体物质在沉降池的较低部分沉降下来。
澄清后的废水从澄清池流出，经溢流槽沿边缘向下顺着管路在无压力的条件下流入清水箱中。清水箱中澄清后废水的PH值仍需进行连续监测。为此，安装了PH值测量装置。如果所测的PH值在6～9内，用清水泵经管路送至主排水口。如果超过了PH值上限，需另加浓盐酸调节PH值至设定范围。
在清水离开处理车间前，需经另外一步最终浊度检测。这是由浊度测量装置来进行。如果超出上限，就要中止向主排水口排放，清水返回中和箱，进行再处理。
（一）污泥脱水系统流程及连锁启停：
从澄清/浓缩池收集的泥浆通过泥浆测量装置(污泥界面仪)进行监测。当超过设定范围时，多余的泥浆经泵送入污泥脱水机中脱水。污泥界面仪装设在澄清/浓缩池内，通过污泥界面的高低信号控制污泥输送泵的启停。当污泥界面高位时，污泥输送泵启动运行将污泥送至脱水机；当污泥界面距低位时，污泥输送泵停止运行。
污泥输送泵设计为二台高压螺杆泵（一备一用），污泥输送泵的出口管安装有压力变送器，当出口压力达到设定值时，高压泵停止运行，送料完成；当压滤机排泥、反冲洗完成后返回信号，水泵启动运行。
压滤机脱水动力来自污泥输送泵，污泥输送泵不断的向滤室注入污泥废水，通过滤布的拦截作用，污泥留在滤室中，污泥废水中的水在压力作用下流出滤室落在设在压滤机底部的集水盘中，达到脱水的目的。随着滤室内的污泥量的不断增加，滤布的阻力不断加大，当滤室内压力达到高压泵的4.8mPa时，污泥脱水完成，控制污泥输送泵停止送料，同时控制集水盘撤出压滤机底部，此时压滤机自动开启自动拉板逐次拉开滤板向下卸泥，污泥饼落入压滤机下部的污泥斗。污泥卸料完毕后压滤机自动复位，同时控制集水盘进入压滤机底部，集水盘进入压滤机底部就位后，自动启动高压清洗泵。反冲洗结束后，污泥输送泵启动运行进料，脱水机进入下一工作循环。
（二）处理填加药品的配制连锁
1.根据4表中的数值和废水的设计处理水量，计算出各种药品的小时加药量；
2.核对实际到货的各种加药设备的加药计量泵的小时铭牌出力；
3.根据计算的小时加药量和到货的药品浓度配制计量箱内的药液浓度，其药液浓度应是在设计水量时的加药液量相当于加药计量泵的铭牌出力的75%左右。
（三）各箱罐搅拌器的运行
由于污水中的泥浆颗粒的特殊沉降性，各搅拌器除放空情况外均应一直保持运行。
脱硫废水产生的污泥不同于其它废水处理的污泥，由于运行方式不对而造成澄清器刮泥机卡死，从而使澄清器内污泥无法排除，废水理系统瘫痪的事故。为保证澄清器刮泥机的安全运行，运行调试时需注意以下几个问题：刮泥机除放空情况外均应一直保持运行。刮泥机因过载停止运行时，应马上排泥或启动污泥循环泵，使刮泥机尽快恢复运行 在脱水机不运行时应启动污泥循环泵运行。
（四）废水系统连锁运行
启动废水泵向旋流器 中进废水，与废水泵联锁同时启动石灰乳加药泵A、有机硫计泵A、复合铁计量泵A、助凝剂计量泵A。
废水泵停止向旋流器进废水，与废水泵联锁同时停石灰乳加药泵A、有机硫计量泵A、复合铁计量泵A、助凝剂计量泵A。中和箱PH计和石灰加药泵联锁，PH达8.5时停石灰乳加药泵A，PH降低至7.5时启动石灰乳计量泵A。三联箱三台搅拌机、加药装置4台搅拌机、石灰乳制备箱搅拌机、石灰乳计量箱搅拌机、澄清池刮泥机一直运行。清水箱高液位为2.8m，低液位为1.5m，但液位至高位时启动清水泵A，当液位降低至低位时停清水泵A。
（五）废水处理系统药液配制
助凝剂：配置浓度2‰.
液位计每100mm加助凝剂粉末100g。
有机硫：配制浓度5﹪.
液位计每100mm加TMT-15有机硫溶液2.5kg。
复合铁：配制浓度5﹪.
液位计每100mm加复合铁2.5kg。
石灰乳：配制浓度2﹪.
液位计每100mm加石灰乳10kg.
注：石灰制备箱高液位为2.4m，低液位为1.2m，所以每次加药量为12*10=120kg，所以每次在石灰料斗中预先加入120kg石灰粉。

参考文献:
【1】《电厂化学应用》，，
【2】《湿法脱硫技术与应用 》，王志祥；
【3】《燃烧锅炉机组》，，吴季兰；
【4】《燃烧污染与环境保护 》，，邱建荣。

致 谢：
能够顺利完成毕业设计，首先要感谢我们的指导教师——王莉老师。你们传授我们专业知识，在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同事师傅交流，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛。在整个设计中使我懂得了许多东西，也培养了我独立与协作，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作学习中有非常重要的影响。而且提高了我的实际动手的能力，也使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我受益终身。总之，感谢每位带课老师、指导老师以及母校的一切，因为你们，才有了今天的我。在此，向你们表示衷心的谢意！