关于澄清池排泥回用脱硫系统的试验研究

本文从试验研究的目的、过程以及效益分析等方面，对石灰混凝处理型澄清池的排泥作为脱硫剂的可行性、

必要性进行了研究，并得出了结论。

国电邯郸热电厂 张金利

1 引言

近几年，电力市场经营形式依然严峻，煤炭价格高居不下，火电行业面临全面亏损，同时作为城市供热火电厂因紧靠城市，环保压力巨大，社会要求越来越严格。为此，企业在自09年开始即进行了“深入挖潜、降本增效”活动，以此活动为契机，增强员工危机意识，深入挖潜，努力降低各项成本，助力企业良好发展和改善经营局面。在此背景下，笔者作为一名基层管理者积极响应。经过分析研究，发现澄清池排泥中碳酸钙含量约在90%左右，同时得知脱硫剂的主要成分也是碳酸钙，如能将排泥作为脱硫剂使用即可解决目前澄清池排泥外排环保压力大的问题，又可以废物利用，减少石灰石的购买量，降低脱硫成本。澄清池排泥能否作为脱硫剂，只有通过试验分析才能得出结论。本文主要介绍澄清池排泥能否作为脱硫剂回用脱硫系统的试验研究过程和成果。

2 澄清池运行简况

本企业采用澄清池为TLH-1000泥渣接触分离机械搅拌型，额定出力为1000t/h，共3台。处理工艺采用石灰混凝处理。处理流程为生水由进水管进入第一反应室（又称混合室）。在这里，由于搅拌机的搅动，进水与大量回流泥渣以及药品（石灰、凝聚剂）充分混合均匀；第一反应室中夹带有泥渣的水流被搅拌机的涡轮提升到第二反应室，加入助凝剂，便于进行凝絮的长大过程；然后水流经导流室，进入分离室，由于其截面积较大，故水流速度很慢，泥渣和水可分离，分离出的水流入集水槽；集水槽安置于澄清池上部的出水处，以便均匀地集取清水。清水汇集到出水沟进入滤池。由分离室分离出来的泥渣大部分回流到第一反应室，部分泥渣根据泥渣比定期排出至泥渣池，排出泥渣进入离心脱水机脱水后形成泥饼，外运至填埋场处理。

3 试验准备

3.1 首先对排泥进行初步分析，与脱硫剂石灰石标准进行对比，见表1。

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表1 对比情况

项目 石灰石标准 排泥分析 碳酸钙（％） ≥90.0 86.36 碳酸镁（％） ≤3.0 2.54 CaO ％ ≥50.4 48.4 SiO2 ％ ≤3.0 1.85 Al2O3 ％ ≤1.50 1.2 Fe2O3 ％ ≤1.50 3.77 细度（≤0.044mm） ％ ≥90 97.3 从上表中可看出，排泥中碳酸钙含量稍低于石灰石标准，三氧化二铁含量明显高于石灰石标准。而且，从运行要求考虑将严重影响脱硫系统安全运行。如若使排泥能够达到石灰石标准，必须提高碳酸钙含量，同时降低三氧化二铁的含量。考虑到钙含量主要由源水中碱度和石灰加药量所决定，而铁含量主要由混凝剂聚合硫酸铁加入量所决定。因此必须对澄清池运行工艺进行调整，改变现有加药方式和加药量，即增加石灰加药量的同时，降低聚合硫酸铁的加药量。同时结合源水水质理论分析是可行的，因为源水中悬浮物含量不高，降低聚合硫酸铁含量使之充分发挥其中和和吸附作用，而避免加入过量形成再稳定现象就可以保证出水水质，同时适当提高石灰剂量，形成以CaCO3为主的颗粒状沉淀物，加快沉降速度，也能保证出水水质。

3.2 确认方向后，首先进行了烧杯实验，对上述药剂的加药量进行摸索，并对出水水质进行了分析，发现有一定效果，为开展澄清池运行调整试验奠定了基础。

3.3 确定澄清池运行调整试验方案。 3.4 同时进行排泥分析试验。 4 试验过程和分析

4.1 澄清池降低聚铁加药量试验

4.1.1 3月22日～3月31日。#13澄清池聚铁量50mg/L（表显），石灰加药量不变，即pH值控制指标不变9.8～10.3。

4.1.2 4月1日～4月18日。#11澄清池聚铁量50mg/L；#13澄清池聚铁量30mg/L，提高石灰量，即pH值控制指标上调至10.0～10.5。

4.1.3 4月19日～5月7日。#11、13澄清池聚铁量50mg/L，pH值控制指标10.0～10.5。 4.1.4 5月7日～5月16日。#11、13澄清池聚铁量20～40mg/L，pH值控制指标10.0～10.5。

4.1.5 通过对澄清池出水效果和数据分析，当澄清池聚铁量20～40mg/L ，pH值控制指

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标10.0～10.5时，同时注意调整搅拌强度和泥渣比等指标，出水浊度平均低于5NTU，符合要求。出水硬度、活性硅含量降低，后续除盐系统运行良好。因此，确定聚铁量20～40mg/L，pH值10.0～10.5时为澄清池运行控制指标。

4.2 排泥试验分析

4.2.1 泥渣和石灰石成份对比

在澄清池调整试验期间同时进行泥渣分析实验（见表2），并同石灰石控制标准（见表1）进行比对：

表2 排泥分析

日期 泥渣分析 澄清池排泥 #11澄清池 #12澄清池 #11澄清池 #13澄清池 #11澄清池 #13澄清池 #12澄清池 #13澄清池 #13澄清池 #12澄清池 #13澄清池 #12澄清池 #11澄清池 #11澄清池 总计 碳酸钙 81.43% 85.22% 93.23% 84.26% 95.25% 88.72% 88.46% 91.37% .76% 93.59% 94.35% 93.67% 95.4% 94.48% 90.66% 碳酸镁 2.38% 0.48% 0 0 0 0 1.96% 0 1.83% 0.84% 0.00% 3.09% 0 0 0.76% 三氧化二铁 2.48% 1.76% 2.40% 2.50% 5.19% 1.24% 4.22% 3.46% 3.26% 1.22% 0.86% 2.96% 3.32% 2.12% 2.% 4.12 4.15 4.19 4.24 5.05 5.07 6.10 6.22 6.24 由以上数据可以看出泥渣的碳酸钙平均含量达到90.66％，与石灰石的碳酸钙含量相近；泥渣三氧化二铁等金属含量随着聚铁量的逐渐降低，泥渣中碳酸钙含量呈增加趋势，三氧化二铁和碳酸镁的含量呈降低趋势。当控制澄清池聚铁加入量20～40mg/L、pH值10.0～10.5时，澄清池排泥完全符合脱硫剂石灰石标准。

4.2.2 泥渣和石灰石原浆液的对比分析

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泥渣和石灰浆液对比实验表明：两者密度相近，固含量石灰石浆液为泥渣的两倍，泥渣含水量高。（见表3）

表3 石灰石浆液和泥渣分析

石灰石浆液 泥渣 密度 1135 1054 固含量 11.47％ 5.09％ 细度（≤0.044mm）＞90％ 100% 97.3% 4.2.3 泥渣和石灰石浆液的配比实验

由于澄清池排泥存在固含量低、泥量低不能完全满足脱硫用浆的要求，必须同石灰石浆液进行配比，选取不同的比例进行配比实验。（见表4）

表4 泥渣和石灰石浆液的配比实验分析

石灰石原浆液 泥渣 实验项目 碳酸钙 碳酸镁 氧化钙 三氧化二铁 pH值 密度 固含量 比例 9 2 96.24％ 0 53.29％ 0.21％ 8.38 1072 6.35％ 比例 8 4 98.2％ 0 54.96％ 0.24％ 8.67 1071 6.09％ 比例 7 6 96.56％ 0 54.09％ 0.38％ 8.95 1066 6.01％ 比例 6 8 97.39％ 0 54.56％ 0.44％ 9.07 10 5.70% 实验数据表明：四种配比浆液的碳酸钙、碳酸镁、氧化钙、三氧化二铁的含量均符合控制标准。

4.2.4 混和后的浆液碳酸钙含量达到96％以上，因为碳酸钙是脱硫的有效成份，理论来讲碳酸钙含量越高原烟气的二氧化硫脱除率就越高，实验数据配比后浆液碳酸钙含量均在95%以上，有利于提高二氧化硫脱除率。

4.2.5 配比后浆液pH值在8.5以上。相对石灰石原浆液最高pH值8.0提高了0.5，高pH值有利于提高脱硫效率，但同时会产生结垢倾向，需要在实际调配中严格控制浆液pH值，以减缓结垢。

4.2.6 浆液的密度和固含量相对石灰石原浆液低。这是由于澄清池排泥液中泥渣粒度小和水形成的悬浊液不易分离，相对水的含量较大，影响了配比液的密度和固含量。

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4.2.7 澄清池将聚铁加药量降低后排泥中三氧化二铁含量明显降低，配比后浆液三氧化二铁含量降至初期的10％左右，完全符合标准。

4.2.8 提高泥渣密度值和固含量。为澄清池提高排泥固含量，于5月19日在澄清池排泥前将搅拌电机频率降至搅拌不起为止，低频率运行30分钟后排泥，此时排出的泥渣多颗粒较大。数据如下：泥渣密度1088，固含量8.22％，较前期明显提高。

表5 泥渣和石灰石浆液的配比实验分析

日期 5.13 5.18 5.19 6.22 6.24 密度，kg/m3 1054 1061 1088 1047 10 固含量，% 5.09 6.07 8.22 5.19 5.90 4.2.9 泥渣和石灰石配比可行性分析。以两台澄清池运行计算，每天排泥量约300m3，含固量6%，可排干泥为18t。化学目前有排泥泵3台，一台出力85m3/h，两台出力为10m3/h可变频调节，可保持连续供浆约12.5 m3/h（干泥约0.75t/h）。即使三台澄清池同时运行，可连续供干泥也只有1.125t/h，据了解，石灰石浆液用量约60～70t/h左右，泥渣和石灰石浆液比例仅为1:6，根据泥渣和石灰石浆液的配比实验结果，符合脱硫剂要求。

5 结论

5.1 澄清池聚铁量加药量控制在20～40mg/L，pH值10.0～10.5能够满足出水水质要求，并可大幅降低制水费用和制水成本。（见图1）

图1 循环水预处理制水成本分析

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5.2 澄清池排泥碳酸钙大于90%以上，按照生产实际与石灰石浆液按照1:6的比例进行掺配后各项指标均符合要求，可以证明澄清池排泥可回用于脱硫系统。

6 效益分析 6.1 经济效益

以两台澄清池运行计算，每天排泥水量约300 m3，含固量6%；石灰石单价约60元／吨。 节省石灰石粉费用 300×6％×365×60＝394200元／年。 同时节约离心脱水机运行费用及泥饼外排费用约50万元/年。 共计节约费用约90万元/年。 6.2 环保效益

降低企业废水、废固排放量，实现了废物综合利用，循环经济，符合国家，减轻了环保压力，有利于企业的可持续发展。。

7 存在问题

7.1 由于试验条件有限，澄清池排泥回用于脱硫的小型工业试验无法进行，通过此试验可观察脱硫和石膏结晶过程，可深入分析对脱硫运行的影响。

7.2 澄清池排泥略带黄色，配比后黄色很浅，是否影响石膏品质有待使用后观察。 7.3 澄清池排泥pH值较高，经配比后可影响石灰石浆液pH值升高0.5-1.5，具有结垢倾向，可能影响脱硫工艺。

8 实施建议

8.1 可将排泥连续输送至石灰石浆液罐内，并进一步采取措施，努力提高排泥含固量，同时脱硫部对制浆系统进行优化和调整，使混合后浆液符合脱硫剂要求。

8.2 可将排泥作为浆液制备系统的稀释水或干粉制浆系统使用，经浆液制备系统调配后，达到脱硫剂要求。

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