生活垃圾焚燒發(fā)電廠二級RO+EDI技術(shù)應(yīng)用

任美澤，蒙志剛，周業(yè)凱，陳春蓮

（1.湖南永清水務(wù)有限公司，長沙 410005；2.廣西浩業(yè)環(huán)保科技有限責(zé)任公司，南寧 530007）

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

1 系統(tǒng)進水水質(zhì)及工藝流程

該廠所用水源為湘江水，其水質(zhì)見表1。由表1可見，湘江水水質(zhì)較好，湘江水進入垃圾焚燒發(fā)電廠后，經(jīng)過高密度沉淀池預(yù)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(zhì)

該工程鍋爐補給水處理系統(tǒng)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(tǒng)。

垃圾焚燒發(fā)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(tǒng)的所有設(shè)備均布置在垃圾卸料平臺下的房間內(nèi)，房間建筑尺寸：31.5m（長）×14.0m（寬）×7.0m（高）。原水由原水泵提升經(jīng)過由加熱器、自清洗過濾器、超濾裝置組成的預(yù)處理系統(tǒng)，去除細(xì)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(tǒng)，一級RO產(chǎn)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(chǎn)水進入到二級RO水箱，由EDI進水泵送至EDI裝置，確保水質(zhì)穩(wěn)定達標(biāo)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(jīng)過中和處理后回用于冷渣系統(tǒng)。二級反滲透濃水、EDI裝置濃水均進入超濾水箱，進行后續(xù)處理。整套系統(tǒng)的設(shè)計除配藥、清洗外，按無人值班運行設(shè)計考慮。

2 工藝特點

2.1 預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理系統(tǒng)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(shè)氣動截止門、氣動調(diào)節(jié)門、必要的手動隔離門及疏水排放門。加熱器設(shè)置溫度連續(xù)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，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(zhì)為PP，本體管道為不銹鋼，過濾精度為100μm，自清洗過濾器連續(xù)運行，具有全自動控制自清洗過濾功能，其結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(jiān)控、反洗及化學(xué)清洗、停機備用等過程均由超濾PLC實現(xiàn)自動控制[1]。

通過預(yù)處理，可有效去除水中的細(xì)菌、鐵錳離子、膠體等有害物質(zhì)，保留水中原有的微量元素和礦物質(zhì)[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(fù)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(fù)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(xì)菌、有機物、無機鹽，設(shè)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(xì)菌、微生物、有機物，設(shè)計系統(tǒng)脫鹽率一年≥98%，三年≥95%，系統(tǒng)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(tǒng)簡單、電耗低。EDI與精密過濾器應(yīng)設(shè)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(shè)備維修維護的便利性。管道、法蘭均采用UPVC材質(zhì)，閥門采用耐腐蝕產(chǎn)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(chǎn)的最新型號產(chǎn)品，EDI裝置設(shè)計回收率不小于95%。

3 主要構(gòu)筑物及主要設(shè)備

鍋爐補給水系統(tǒng)主要構(gòu)筑物、主要設(shè)備及其設(shè)計參數(shù)見表2和表3。

表2 主要構(gòu)筑物及其設(shè)計參數(shù)

表3 主要設(shè)備及其設(shè)計參數(shù)

4 運行效果

鍋爐補給水處理系統(tǒng)的各裝置出水水質(zhì)見表4。

表4 鍋爐補給水系統(tǒng)各裝置出水水質(zhì)

從表4可看出，EDI出水滿足焚燒鍋爐補給水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)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(shè)備折舊等，其中設(shè)備一次性投資193萬元，每生產(chǎn)1t水，電費以0.65元計、藥劑費以0.25元、人工費計2.0元、設(shè)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(tǒng)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(fā)電廠用水，取自天然河水，水費按上網(wǎng)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(nèi)）。

6 結(jié)論與建議

（1）設(shè)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(huán)保經(jīng)濟、管理方便、自動化程度高，產(chǎn)水電導(dǎo)率≤0.05μS/cm （25℃），二氧化硅≤10μg/L（20℃～25℃），完全滿足生活垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐補給水水質(zhì)要求。

（2）與傳統(tǒng)的離子交換法相比，全膜法水處理工藝優(yōu)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(tǒng)運行穩(wěn)定，可連續(xù)制水，無需單獨再生；3）EDI屬于環(huán)保型技術(shù)，離子交換樹脂不需要酸、堿化學(xué)再生，可節(jié)約大量的酸、堿和清洗用水，減少二次環(huán)境污染。

（3）鍋爐補給水系統(tǒng)中， EDI提升泵只設(shè)計了1臺，當(dāng)EDI泵發(fā)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(nèi)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(dāng)EDI提升泵發(fā)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(tǒng)供水的穩(wěn)定性。