宝钢电厂属于火电厂，现拥有4×350MW+150MW的发电机组，以燃煤为主，燃气为辅。宝钢电厂现采用湿法脱硫工艺来处理燃煤过程中产生的大量SO2。在这一过程中，会产生大量的高硬度、高盐分、高氯离子的废水。硬度过高会导致后续膜处理工艺阶段的无机结垢，影响膜的稳定使用。针对这类废水如何进行高效简便的软化处理显得格外关键。
1、脱硫废水水质
目前电厂内多数的脱硫装置采用的是石灰石-石膏湿法脱硫工艺。脱硫装置内的浆液中的水在不断循环的过程中，会不断富集氯离子，进而加速脱硫装置的腐蚀；另一方面，也会影响石膏的品质。所以，石膏浆液旋流器的溢流除了一部分返回脱硫塔外，其他则会进入废水处理系统。
为了了解脱硫废水的水质具体情况，采取了连续45天的取样化验，跟踪电厂脱硫废水B1500水池的出水水质，分析其中各种离子组成，具体结果如表1所示。可以看出脱硫废水具有以下特点：
(1)含盐量高，在实际运行中，受到水源水质、煤炭品质等因素影响，存在一定的波动，总体在3000~12000mg/L。
(2)硬度高，总硬度在2500~12000mg/L，Ca2+、Mg2+、SO42-均处于较高水平，容易发生结垢。
(3)成分复杂，Cl-较高，具有一定的腐蚀性。
2、软化工艺流程
本项目软化工艺流程如图1所示，脱硫废水处理站B1500的脱硫废水经重力流进入软化系统一级调节池。调节池内水经搅拌由水泵输送至脱硫废水一级软化装置反应池中，在该池内投加碳酸钠并用搅拌机搅拌，使废水中的钙离子反应生成碳酸钙。经搅拌后的混合液自流进入絮凝池，在该池内投加絮凝剂和助凝剂并用搅拌机搅拌使碳酸钙溶液产生较大的矾花。搅拌后的溶液经分配器进入斜板沉淀器内，较重的碳酸钙矾花在上升过程中经斜板阻拦形成碳酸钙污泥沉淀在斜板沉淀器的底部，上清液经溢流槽流入到脱硫废水一级软化装置中和池中。脱硫废水一级软化装置中和池中的废水经水泵输送到脱硫废水二级软化装置调节池内待进行二级软化。
调节池内水经搅拌由水泵输送至脱硫废水二级软化装置反应池中，在该池内投加氢氧化钠并用搅拌机搅拌，使废水中的镁离子反应生成氢氧化镁。经搅拌后的混合液自流进入絮凝池，在该池内投加絮凝剂和助凝剂并用搅拌机搅拌使氢氧化镁溶液产生较大的矾花。搅拌后的溶液经分配器进入斜板沉淀器内，较重的氢氧化镁矾花在上升过程中经斜板阻拦形成氢氧化镁污泥沉淀在斜板沉淀器的底部，上清液经溢流槽流入到脱硫废水二级软化装置中和池中。在脱硫废水二级软化装置中和池中投加盐酸并用搅拌机搅拌调节废水的PH值达到6.5~7之间。经盐酸调节好的废水经水泵输送到后道膜处理工序进一步处理。
3、主要装备设计参数
本工程制作了一套处理能力为1m3/h的脱硫废水二级软化处理装置，该装置集中布置在40英尺的标准集装箱内并采用PLC自动控制系统对各水泵、搅拌机、加药泵以各水池液位为依据进行自动控制。
3.1 原水调节桶及配套设备
V=1000L，材质：PE，配套搅拌机1台;原水输送泵：Q=1~1.5m3/h，H=10m，0.75KW，尼龙泵头;配套出水流量计1台，DN20，4~20mA输出;配套液位计1台，4~20mA输出。
3.2 一级软化澄清设备
pH调节箱I+软化箱I+澄清箱I+中和箱I+出水箱I，尺寸：L×B×H=3m×1.2m×1.2m，pH调节箱I=300L，软化箱I=300L澄清箱I=2000L中和箱I=300L出水箱I=300L;设备材质：PP，设备配套搅拌机3台，变频控制;设备配套pH计2台，4~20mA输出;配套液位计1台，4~20mA输出;一级软化澄清出水泵;Q=1~1.5m3/h，H=10m，0.75KW，SUS316L泵头。
3.3 二级软化澄清设备
pH调节箱I+软化箱I+澄清箱I+中和箱I+出水箱I，尺寸：L×B×H=3m×1.2m×1.2m，pH调节箱I=300L，软化箱I=300L澄清箱I=2000L中和箱I=300L出水箱I=300L;设备材质：PP，设备配套搅拌机3台，变频控制;设备配套pH计2台，4~20mA输出;配套液位计1台，4~20mA输出;一级软化澄清出水泵;Q=1~1.5m3/h，H=10m，0.75KW，SUS316L泵头。
药剂桶：V=20L，PE药剂桶，数量6台;药剂桶：V=100L，PE药剂桶，数量2台;药剂输送泵：电磁计量泵，数量10台。
4、工艺参数优化
在软化实验过程中，根据脱硫废水中钙、镁离子的含量不同投加不同数量的碳酸钠和氢氧化钠溶液，废水中各离子经充分反应、沉淀后出水再投加盐酸进行中和，使软化出水pH值稳定在6.5~7.0之间。在实验过程中选取不同药剂投加量条件下的进水、一级软化出水、二级软化出水的水样进行对比分析。
4.1 碳酸钠投加量对出水硬度的影响
在脱硫废水一级软化实验过程中，根据脱硫废水中钙离子的含量投加不同量的碳酸钠溶液并使之充分混合、反应，测出废水中剩余钙离子的含量，从而得出碳酸钠投加量对出水硬度的影响。该反应的化学方程式为：
通过固定脱硫废水原水水量(1m3/h)和碳酸钠溶液浓度(碳酸钠溶液浓度固定在11.11%，即药剂桶加入80kg水并投加10kg碳酸钠固体后充分搅拌溶解形成碳酸钠溶液)，调节碳酸钠溶液加药泵的加药量实现向脱硫废水一级软化装置投加不同量的碳酸钠固体。在本中试装置中，碳酸钠溶液加药泵每小时投加量约为100L。实验中，按30L/h、40L/h、50L/h、60L/h、70L/h的投加量向脱硫废水中投加碳酸钠溶液并投加絮凝剂和助凝剂，充分搅拌后使产生的碳酸钙沉淀在斜板沉淀器中沉淀。通过取原水和脱硫废水一级软化装置出水水样进行水质检测，分析碳酸钠不同投加量对脱硫废水钙离子的影响。
由表2可以看出随着碳酸钠溶液投加量的增加，钙离子的去除率也随之增加，当碳酸钠溶液投加量达到70L/H左右时脱硫废水中的钙离子浓度为3.64mg/L，钙离子实际去除率达到99.85%，达到实验目标要求。为此，在该实验过程中，为了实现钙离子浓度低于10mg/L的目标，脱硫废水一级软化实验过程中投加微过量的碳酸钠溶液，即按70L/H的碳酸钠溶液(碳酸钠溶液浓度为11.11%)投加。
4.2 氢氧化钠投加量对出水硬度的影响
在脱硫废水二级软化实验过程中，根据脱硫废水中镁离子的含量投加不同量的氢氧化钠溶液并使之充分混合、反应，测出废水中剩余镁离子的含量，从而得出氢氧化钠投加量对出水硬度的影响。该反应的化学方程式为：
通过固定脱硫废水原水水量(1m3/h)和氢氧化钠溶液浓度(氢氧化钠溶液取自宝钢股份电厂化水站氢氧化钠罐内的氢氧化钠，其氢氧化钠溶液浓度为30%)，调节氢氧化钠溶液加药泵的加药量实现向脱硫废水二级软化装置投加不同量的氢氧化钠。在本中试装置中，氢氧化钠溶液加药泵每小时投加量约为2L。实验中，通过控制二级软化装置反应池中的pH值从而实现去除脱硫废水中的镁离子。在絮凝池中加絮凝剂和助凝剂，充分搅拌后使产生的氢氧化镁在斜板沉淀器中沉淀。通过取原水和脱硫废水二级软化装置出水水样进行水质检测，分析氢氧化钠不同投加量对脱硫废水镁离子的影响。
从上表中可以看出，当脱硫废水二级软化装置中镁离子的去除率随着pH值的增加而增加，且当pH值达到11.5时，脱硫废水二级软化装置中镁离子的去除率可以达到99.7%以上。控制pH值在11.5的时候，可以保证镁离子的脱除要求。
5、结论
在本项目中，以宝钢股份电厂脱硫废水站B1500池出水作为本实验项目原水，在废水软化流程中小时进水量控制在1吨左右、碳酸钠溶液投加量控制在70L/H(碳酸钠溶液浓度控制在11.11%左右)左右、过程pH值控制在11.5左右，此时经过软化的脱硫废水中的钙离子浓度可以达到5mg/L以下、镁离子浓度可以达到1mg/L，总硬度低于10mg/L，达到实验目标要求。(>
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