生活垃圾焚烧发电厂二级RO+EDI技术应用

任美泽，蒙志刚，周业凯，陈春莲

（1.湖南永清水务有限公司，长沙 410005；2.广西浩业环保科技有限责任公司，南宁 530007）

某城市生活垃圾焚烧发电厂的建设规模为3×500t/d垃圾焚烧线，发电总容量2 7 M W。一期建设2×500t/d垃圾焚烧线，配套设1台15MW凝汽式汽轮发电机，年利用小时数为8000小时。锅炉补给水系统一次性建成，处理规模按15m3/h设计，一期锅炉补给水系统间歇运行，采用“超滤+二级反渗透（RO）+电去离子（EDI）”工艺，设计出水水质：电导率≤0.2μS/cm（25℃），二氧化硅≤20μg/L（20℃～25℃），满足生活垃圾焚烧发电厂锅炉补给水水质的要求。

1 系统进水水质及工艺流程

该厂所用水源为湘江水，其水质见表1。由表1可见，湘江水水质较好，湘江水进入垃圾焚烧发电厂后，经过高密度沉淀池预处理，贮存到清水池，作为锅炉给补水的原水，出水浊度控制在3NTU以下，可直接进入超滤装置。

表1 原水水质

该工程锅炉补给水处理系统选择总出力为15t/h的“超滤+二级反渗透+EDI”处理装置，包括超滤装置、一级反渗透装置、二级反渗透装置和EDI装置及其配套系统。

垃圾焚烧发电厂锅炉补给水处理工艺流程如图所示。

锅炉补给水工艺流程图

该期工程锅炉补给水处理系统的所有设备均布置在垃圾卸料平台下的房间内，房间建筑尺寸：31.5m（长）×14.0m（宽）×7.0m（高）。原水由原水泵提升经过由加热器、自清洗过滤器、超滤装置组成的预处理系统，去除细小颗料、SS、铁锰离子、有机物及微型颗料后进入超滤水箱，由一级RO（即反渗透）升压泵提升至一级RO装置，一级RO浓水进入到浓水箱，通过浓水泵回用于冷渣系统，一级RO产水进入到一级RO水箱，由二级RO升压提升至二级RO装置，二级RO产水进入到二级RO水箱，由EDI进水泵送至EDI装置，确保水质稳定达标后由除盐水箱供给锅炉用水。超滤反洗水进入到废水坑，废水经过中和处理后回用于冷渣系统。二级反渗透浓水、EDI装置浓水均进入超滤水箱，进行后续处理。整套系统的设计除配药、清洗外，按无人值班运行设计考虑。

2 工艺特点

2.1 预处理系统

预处理系统主要由加热器、自清洗过滤器、超滤装置、本体管道阀门及附件组成。加热器采用全蒸气混合式加热器，蒸汽来自电厂，进汽管路设气动截止门、气动调节门、必要的手动隔离门及疏水排放门。加热器设置温度连续自动调节系统，在给水流量、温度变化时能恒定其出水温度25℃±3℃，温度高于28℃时报警，温度高于30℃时自动切断加热蒸汽。自清洗过滤器采用的叠片式外壳和滤元的材质为PP，本体管道为不锈钢，过滤精度为100μm，自清洗过滤器连续运行，具有全自动控制自清洗过滤功能，其结构简单，方便检修并能快速更换滤元。

超滤装置选用美国海德能公司产品，膜通量≤65lmh，膜元件膜面积55m2/支，7支/套。通过超滤水箱的水位来自动控制运行超滤装置。超滤装置的启动、运行监控、反洗及化学清洗、停机备用等过程均由超滤PLC实现自动控制[1]。

通过预处理，可有效去除水中的细菌、铁锰离子、胶体等有害物质，保留水中原有的微量元素和矿物质[1]。

2.2 RO处理单元

膜处理单元由两级膜处理装置组成。一级反渗透膜元件选用美国DOW式BW30-400/RE8040芳香聚酰胺复合膜，膜通量为24.66lmh。膜元件膜面积37m2/支，25支/套；二级反渗透膜元件选用美国DOW式BW30-400/RE8040芳香聚酰胺复合膜，膜通量为24.66lmh。膜元件膜面积37m2/支，16支/套。

一级反渗透脱盐装置，对NaCl2、CaCl2、MgCl2等无机盐具有一年≥98%，三年≥95%以上的脱除率。一级反渗透能除去水中的大部分微生物、细菌、有机物、无机盐，设计水回收率高于75%。二级反渗透脱盐装置进一步除去水中的细菌、微生物、有机物，设计系统脱盐率一年≥98%，三年≥95%，系统水回收率≥85%[1]。

2.3 EDI装置

EDI装置膜块型式的选择性能可靠、系统简单、电耗低。EDI与精密过滤器应设计成一个单元形式，集中安装在一个组合架上，并要考虑每个设备维修维护的便利性。管道、法兰均采用UPVC材质，阀门采用耐腐蚀产品，进出水母管流速不得大于1.5m/s[2]。EDI膜块选用美国GE生产的最新型号产品，EDI装置设计回收率不小于95%。

3 主要构筑物及主要设备

锅炉补给水系统主要构筑物、主要设备及其设计参数见表2和表3。

表2 主要构筑物及其设计参数

表3 主要设备及其设计参数

4 运行效果

锅炉补给水处理系统的各装置出水水质见表4。

表4 锅炉补给水系统各装置出水水质

从表4可看出，EDI出水满足焚烧锅炉补给水处理系统出水水质要求，能够满足实际运行。

5 运行成本分析

二级RO+EDI组合工艺的运行费用包括水费、电费、药剂费及设备折旧等，其中设备一次性投资193万元，每生产1t水，电费以0.65元计、药剂费以0.25元、人工费计2.0元、设备折旧费计1.35元，总运行费用为4.25元/t，锅炉补给水处理系统每天运行8h、年运行2680h、年运行费用为17.085万元（注：本垃圾焚烧发电厂用水，取自天然河水，水费按上网电量算，一度一厘钱，成本极低，故本次成本分析未将水费计算在内）。

6 结论与建议

（1）设备投入运行一年多的情况表明，采用“超滤+二级反渗透+EDI”工艺，运行可靠、环保经济、管理方便、自动化程度高，产水电导率≤0.05μS/cm （25℃），二氧化硅≤10μg/L（20℃～25℃），完全满足生活垃圾焚烧发电厂锅炉补给水水质要求。

（2）与传统的离子交换法相比，全膜法水处理工艺优点：1）占地面积少，运行操作和维护工作量少，自动化程度高；2）系统运行稳定，可连续制水，无需单独再生；3）EDI属于环保型技术，离子交换树脂不需要酸、碱化学再生，可节约大量的酸、碱和清洗用水，减少二次环境污染。

（3）锅炉补给水系统中， EDI提升泵只设计了1台，当EDI泵发生故障时，除盐水无法进入除盐水箱。在实际运行过程中，二级RO出水在一定时间周期内满足焚烧锅炉补给水要求，可以直接增加一路从二级反渗透装置到除盐水箱的管道，当EDI提升泵发生故障时，二级RO出水直接进入除盐水箱，进行锅炉补水；或增加1台EDI提升泵以及与泵连接的阀门，从而提高系统供水的稳定性。