生活垃圾焚燒發電廠二級RO+EDI技術應用

任美澤，蒙志剛，周業凱，陳春蓮

（1.湖南永清水務有限公司，長沙 410005；2.廣西浩業環保科技有限責任公司，南寧 530007）

某城市生活垃圾焚燒發電廠的建設規模為3×500t/d垃圾焚燒線，發電總容量2 7 M W。一期建設2×500t/d垃圾焚燒線，配套設1臺15MW凝汽式汽輪發電機，年利用小時數為8000小時。鍋爐補給水系統一次性建成，處理規模按15m3/h設計，一期鍋爐補給水系統間歇運行，采用“超濾+二級反滲透（RO）+電去離子（EDI）”工藝，設計出水水質：電導率≤0.2μS/cm（25℃），二氧化硅≤20μg/L（20℃～25℃），滿足生活垃圾焚燒發電廠鍋爐補給水水質的要求。

1 系統進水水質及工藝流程

該廠所用水源為湘江水，其水質見表1。由表1可見，湘江水水質較好，湘江水進入垃圾焚燒發電廠后，經過高密度沉淀池預處理，貯存到清水池，作為鍋爐給補水的原水，出水濁度控制在3NTU以下，可直接進入超濾裝置。

表1 原水水質

該工程鍋爐補給水處理系統選擇總出力為15t/h的“超濾+二級反滲透+EDI”處理裝置，包括超濾裝置、一級反滲透裝置、二級反滲透裝置和EDI裝置及其配套系統。

垃圾焚燒發電廠鍋爐補給水處理工藝流程如圖所示。

鍋爐補給水工藝流程圖

該期工程鍋爐補給水處理系統的所有設備均布置在垃圾卸料平臺下的房間內，房間建筑尺寸：31.5m（長）×14.0m（寬）×7.0m（高）。原水由原水泵提升經過由加熱器、自清洗過濾器、超濾裝置組成的預處理系統，去除細小顆料、SS、鐵錳離子、有機物及微型顆料后進入超濾水箱，由一級RO（即反滲透）升壓泵提升至一級RO裝置，一級RO濃水進入到濃水箱，通過濃水泵回用于冷渣系統，一級RO產水進入到一級RO水箱，由二級RO升壓提升至二級RO裝置，二級RO產水進入到二級RO水箱，由EDI進水泵送至EDI裝置，確保水質穩定達標后由除鹽水箱供給鍋爐用水。超濾反洗水進入到廢水坑，廢水經過中和處理后回用于冷渣系統。二級反滲透濃水、EDI裝置濃水均進入超濾水箱，進行后續處理。整套系統的設計除配藥、清洗外，按無人值班運行設計考慮。

2 工藝特點

2.1 預處理系統

預處理系統主要由加熱器、自清洗過濾器、超濾裝置、本體管道閥門及附件組成。加熱器采用全蒸氣混合式加熱器，蒸汽來自電廠，進汽管路設氣動截止門、氣動調節門、必要的手動隔離門及疏水排放門。加熱器設置溫度連續自動調節系統，在給水流量、溫度變化時能恒定其出水溫度25℃±3℃，溫度高于28℃時報警，溫度高于30℃時自動切斷加熱蒸汽。自清洗過濾器采用的疊片式外殼和濾元的材質為PP，本體管道為不銹鋼，過濾精度為100μm，自清洗過濾器連續運行，具有全自動控制自清洗過濾功能，其結構簡單，方便檢修并能快速更換濾元。

超濾裝置選用美國海德能公司產品，膜通量≤65lmh，膜元件膜面積55m2/支，7支/套。通過超濾水箱的水位來自動控制運行超濾裝置。超濾裝置的啟動、運行監控、反洗及化學清洗、停機備用等過程均由超濾PLC實現自動控制[1]。

通過預處理，可有效去除水中的細菌、鐵錳離子、膠體等有害物質，保留水中原有的微量元素和礦物質[1]。

2.2 RO處理單元

膜處理單元由兩級膜處理裝置組成。一級反滲透膜元件選用美國DOW式BW30-400/RE8040芳香聚酰胺復合膜，膜通量為24.66lmh。膜元件膜面積37m2/支，25支/套；二級反滲透膜元件選用美國DOW式BW30-400/RE8040芳香聚酰胺復合膜，膜通量為24.66lmh。膜元件膜面積37m2/支，16支/套。

一級反滲透脫鹽裝置，對NaCl2、CaCl2、MgCl2等無機鹽具有一年≥98%，三年≥95%以上的脫除率。一級反滲透能除去水中的大部分微生物、細菌、有機物、無機鹽，設計水回收率高于75%。二級反滲透脫鹽裝置進一步除去水中的細菌、微生物、有機物，設計系統脫鹽率一年≥98%，三年≥95%，系統水回收率≥85%[1]。

2.3 EDI裝置

EDI裝置膜塊型式的選擇性能可靠、系統簡單、電耗低。EDI與精密過濾器應設計成一個單元形式，集中安裝在一個組合架上，并要考慮每個設備維修維護的便利性。管道、法蘭均采用UPVC材質，閥門采用耐腐蝕產品，進出水母管流速不得大于1.5m/s[2]。EDI膜塊選用美國GE生產的最新型號產品，EDI裝置設計回收率不小于95%。

3 主要構筑物及主要設備

鍋爐補給水系統主要構筑物、主要設備及其設計參數見表2和表3。

表2 主要構筑物及其設計參數

表3 主要設備及其設計參數

4 運行效果

鍋爐補給水處理系統的各裝置出水水質見表4。

表4 鍋爐補給水系統各裝置出水水質

從表4可看出，EDI出水滿足焚燒鍋爐補給水處理系統出水水質要求，能夠滿足實際運行。

5 運行成本分析

二級RO+EDI組合工藝的運行費用包括水費、電費、藥劑費及設備折舊等，其中設備一次性投資193萬元，每生產1t水，電費以0.65元計、藥劑費以0.25元、人工費計2.0元、設備折舊費計1.35元，總運行費用為4.25元/t，鍋爐補給水處理系統每天運行8h、年運行2680h、年運行費用為17.085萬元（注：本垃圾焚燒發電廠用水，取自天然河水，水費按上網電量算，一度一厘錢，成本極低，故本次成本分析未將水費計算在內）。

6 結論與建議

（1）設備投入運行一年多的情況表明，采用“超濾+二級反滲透+EDI”工藝，運行可靠、環保經濟、管理方便、自動化程度高，產水電導率≤0.05μS/cm （25℃），二氧化硅≤10μg/L（20℃～25℃），完全滿足生活垃圾焚燒發電廠鍋爐補給水水質要求。

（2）與傳統的離子交換法相比，全膜法水處理工藝優點：1）占地面積少，運行操作和維護工作量少，自動化程度高；2）系統運行穩定，可連續制水，無需單獨再生；3）EDI屬于環保型技術，離子交換樹脂不需要酸、堿化學再生，可節約大量的酸、堿和清洗用水，減少二次環境污染。

（3）鍋爐補給水系統中， EDI提升泵只設計了1臺，當EDI泵發生故障時，除鹽水無法進入除鹽水箱。在實際運行過程中，二級RO出水在一定時間周期內滿足焚燒鍋爐補給水要求，可以直接增加一路從二級反滲透裝置到除鹽水箱的管道，當EDI提升泵發生故障時，二級RO出水直接進入除鹽水箱，進行鍋爐補水；或增加1臺EDI提升泵以及與泵連接的閥門，從而提高系統供水的穩定性。