火力发电厂脱硫含砷废水处理案例

某火力发电厂脱硫含砷废水处理项目（氢氧化钙 - 硫化物两段沉淀工艺）

一、项目背景

某大型火力发电厂采用石灰石 - 石膏湿法脱硫工艺，脱硫废水具有 “高砷、高钙镁、高硫酸盐、强腐蚀性” 特点，日处理量 500m³。原水水质：总砷 3-8mg/L（平均 5mg/L）、pH 4.5-5.5、钙含量 1200-1500mg/L、镁含量 300-400mg/L、硫酸盐 8000-10000mg/L、氯离子 5000-6000mg/L。废水直接排放会严重污染周边水体，且高浓度钙镁易结垢堵塞设备，需开发低成本、抗干扰、易操作的处理工艺，满足《火电厂石灰石 - 石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T 1977-2018）总砷≤0.5mg/L 的排放要求。

二、工艺选择与设计

结合脱硫废水水质特性及成本要求，采用 **“预处理（中和调质）+ 氢氧化钙沉淀段 + 硫化亚铁沉淀段 + 混凝沉淀 + pH 回调”** 两段式化学沉淀工艺，核心优势为药剂成本低、来源广泛、抗高盐干扰能力强、处理效率稳定、操作维护简单，适合大规模废水处理。

预处理中和调质单元：投加石灰乳（Ca (OH)₂）调节废水 pH 至 6.5-7.0，中和酸性废水，去除部分重金属离子，同时抑制钙镁离子结垢，保护后续设备，反应时间 20min，搅拌速率 60r/min。

氢氧化钙沉淀段：投加过量石灰乳，将废水 pH 提升至 10-11，砷酸根离子（AsO₄³⁻）与钙离子（Ca²⁺）反应生成难溶砷酸钙沉淀（Ca₃(AsO₄)₂），同时石灰乳与亚硫酸盐、硫酸盐反应，减少其对后续除砷的干扰，反应方程式：3Ca (OH)₂ + 2H₃AsO₄ = Ca₃(AsO₄)₂↓ + 6H₂O，反应时间 30min，石灰乳投加量 1500mg/L。

硫化亚铁沉淀段：投加硫化亚铁（FeS）作为除砷药剂，在弱碱性条件下，FeS 水解生成 S²⁻，与剩余亚砷酸根、砷酸根反应生成溶解度极低的硫化砷沉淀（As₂S₃、As₂S₅），进一步深度除砷，反应方程式：2AsO₂⁻ + 3S²⁻ + 6H⁺ = As₂S₃↓ + 3H₂O，反应时间 40min，FeS 投加量 80mg/L，同步曝气搅拌（曝气强度 0.3m³/(m²・h)），促进药剂与废水充分混合，提升反应效率。

混凝沉淀单元：投加聚合氯化铝（PAC）50mg/L 与聚丙烯酰胺（PAM）1mg/L，使细小砷沉淀颗粒凝聚成大颗粒，加速沉降，沉淀池采用辐流式，表面负荷 0.6m³/(m²・h)，沉淀时间 1.5h，污泥经压滤机脱水后，含水率≤80%，外运合规处置。

pH 回调单元：沉淀出水投加稀盐酸，调节 pH 至 6-9，满足排放标准后排放或回用。

三、详细运行流程

废水收集均质：脱硫系统排出的含砷废水经管道汇入调节池，调节池有效容积 200m³，停留时间 8h，池内设置潜水搅拌机，均质均量，稳定进水水质水量，避免水质波动影响处理效果。

中和调质：调节池废水经泵提升至中和反应池，投加石灰乳调节 pH 至 6.5-7.0，搅拌反应 20min，中和酸性，去除部分杂质，减少后续设备腐蚀。

一段钙盐沉淀：废水自流进入一段沉淀反应池，投加石灰乳将 pH 调至 10-11，搅拌反应 30min，砷酸根与钙离子生成砷酸钙沉淀，去除约 60%-70% 的砷。

二段硫化物沉淀：废水进入二段沉淀反应池，投加硫化亚铁药剂，同步曝气搅拌，反应 40min，剩余砷离子与硫离子生成硫化砷沉淀，砷去除率提升至 95% 以上。

混凝沉降：反应后废水进入混凝池，依次投加 PAC 与 PAM，快速搅拌（150r/min）1min、慢速搅拌（50r/min）3min，使沉淀颗粒絮凝长大，随后进入辐流式沉淀池，静置沉淀 1.5h，上清液溢流至 pH 回调池，污泥定期排入污泥浓缩池。

pH 回调与排放：上清液在回调池投加稀盐酸，调节 pH 至 6-9，检测总砷浓度≤0.5mg/L 后，达标排放或回用至脱硫系统补水。

污泥处理：沉淀池污泥经浓缩池浓缩后，由污泥泵输送至板框压滤机，压滤脱水后，泥饼外运至合规危废处置单位处理，滤液回流至调节池，避免二次污染。

四、运行效果与数据分析

项目连续运行 24 个月，处理效果稳定，核心运行数据如下：

进水总砷：3-8mg/L（平均 5mg/L）；

一段沉淀出水总砷：1.2-2.0mg/L（平均 1.6mg/L），去除率 68%；

二段沉淀出水总砷：0.15-0.35mg/L（平均 0.25mg/L），总去除率 95%；

最终出水总砷：0.1-0.4mg/L（平均 0.2mg/L），稳定≤0.5mg/L，达标率 100%；

出水 pH：6.8-8.5，符合排放标准；

污泥产量：约 0.8t/d（含水率 80%），污泥处置合规。

五、成本与效益分析

投资成本：总投资 320 万元，包括反应池、沉淀池、调节池、污泥处理设备、加药系统、自控系统等，其中土建费 150 万元、设备费 120 万元、安装调试费 50 万元。

运行成本：约 1.2 元 /m³，药剂费占比 70%（石灰乳 0.5 元 /m³、硫化亚铁 0.25 元 /m³、PAC/PAM 0.15 元 /m³），电费 0.2 元 /m³，人工维护费 0.2 元 /m³，成本远低于膜处理、离子交换等工艺。

效益：出水稳定达标，消除环保超标风险，避免高额罚款；处理后废水部分回用至脱硫系统，年节约新鲜水用量约 10 万 m³，节水成本约 30 万元；工艺成熟可靠，设备故障率低，维护简便，适合电厂大规模废水处理，保障电厂连续稳定运行，环境与经济效益显著。

六、案例总结

本项目针对火力发电厂脱硫废水 “高砷、高盐、高钙镁、强腐蚀” 的复杂水质，创新采用氢氧化钙 - 硫化亚铁两段沉淀工艺，通过钙盐初步除砷、硫化物深度除砷的组合，高效去除废水中砷离子，出水稳定满足排放标准。该工艺药剂成本低、抗干扰能力强、操作维护简单、处理规模大，完美适配电厂脱硫废水处理需求，为火电行业含砷废水治理提供了经济高效、稳定可靠的技术范例，尤其适合水质复杂、处理量大、成本敏感的工业场景。