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摘要
作为飞灰处置工艺重要环节之一的水处理系统，其主要作用是通过对洗灰废水进行脱钙反应降硬度、物理沉淀、砂滤+精滤过滤、废水中和等手段后，让洗灰废水达到MVR蒸发系统对水质的要求。具体MVR进水控制指标为：浊度<5 NTU，硬度＜200 mg/L，pH值在7±2。而本文主要就金隅琉水飞灰处置线运行初期水处理系统水质指标硬度、浊度、pH值波动大等问题进行了详细分析，并将碱液预溶池、中和池、缓存水池等工艺部分提升改造的过程加以剖析说明。
飞灰是生活垃圾焚烧后烟气除尘器收下的物质，因其中含有大量可溶性重金属和二噁英而不能直接填埋处理，其对环境和人体健康危害极大。而如今随着填埋场地的减少，飞灰处置问题日益突显，飞灰的资源化利用越来越受到研究人员的重视，同时也引起了政府和民众的高度关注。国内首条水泥窑协同处置飞灰示范线的成功建立，为困扰全国各大城市的垃圾围城问题提供了一条可行的产业链处置技术。
随着飞灰处置线的建成，飞灰处置量的不断增加，各种本来不明显的问题也渐渐浮现了出来。其中洗灰废水的处理与指标控制成为了工艺流程中的重点、难点，而为了进一步提产，克服洗灰废水难处理、杂质多、处理效果波动大等问题，我们对水处理系统进行了一系列改造。
1 碱液预溶池升级改造
初期水处理系统运行过程中，我们发现同一碱液预溶池内不同位置采样测定碱液浓度不尽相同，总体来说浓度偏差较大。由于碱液的溶解不充分、混合不均匀，严重影响了反应池内料液硬度控制的稳定性，所以我们对碱液预溶池进行了改造。
原碱液预溶池是一个2.5 m×2.5 m×2.5 m的混凝土单仓式水池，内部设置一个搅拌装置。水和碱从水池上方通过水泵和碱秤按一定比例连续加入到碱液预溶池中，之后经过瞬间搅拌后由泵送至反应池内。由此可见，此流程中存在着严重的缺陷，就是碱和水在预溶池中停留和搅拌的时间过短，导致碱的溶解不够充分，进而造成了碱液浓度波动大的问题，并间接影响到了反应池，反应池内的硬度经常在30~5 000 mg/L之间波动，使料液硬度控制难以稳定。图1为碱液预溶池原型。
图1 碱液预溶池原型
为了解决碱液溶解不充分、不均匀的难题，我们将原来一个碱液预溶池升级改造成为四个方形不锈钢池串联的系统，四个池子结构和以前的碱液预溶池相同，串联在一起（见图2）。水、碱首先入第一个水池，再溢流至第二个水池，依次至第四个水池中，最终由第四池侧下方泵送至反应水池。并且每一个碱液预溶池也都单独设置有搅拌装置，以防止析出或者未溶解的碱沉底等现象的发生；而相邻碱液预溶池之间通过溢流的方式进入下一级碱液预溶池，大大减少了未溶解的碱进入下一级碱液预溶池的情况发生。这种设计不仅增加了碱的溶解时间，而且通过四级碱液预溶池溢流加搅拌的方式降低了碱溶解不完全、不均匀的发生概率。经过改造后，反应池硬度控制不稳定的问题已经得到完全解决，硬度数据的偏差也缩小到了10%以内。改造前后连续5 d的砂滤供水罐内料液参数见图3和图4。
通过碱液预溶池改造前后砂滤供水池内水的硬度和碳酸根浓度变化曲线，很明显可以看出改造前砂滤供水罐内水的硬度波动较大，难以控制；改造后在不出现操作失误的情况下，水的硬度基本稳定在33 mg/L，由此可见，此次碱液预溶池的改造很成功。
图2 改造后的碱液预溶池
图3 改造前砂滤供水罐控制参数
图4 改造后砂滤供水罐控制参数
2 中和水池升级改造
中和水池也是飞灰水处理系统很重要的一部分，顾名思义，中和水池的作用主要是中和水质的。因为处理洗灰废水要去除硬度就必须添加过量的碱，所以洗灰废水在中和前会显碱性，而要想进入MVR蒸发系统（机械压缩蒸发系统）就必须维持pH值在5~9之间，所以在进入蒸发之前必须通过加酸来将水质pH值降下来。
而最开始经过中和水池处理过的洗灰废水，即使在加酸中和后pH值仍不能稳定在5~9之间，而且中和池内部即使有着防腐层的保护，仍旧容易出现防腐层脱落、池体渗漏的情况，所以对中和水池也进行了必不可少的改造。
改造前的中和水池为圆形碳钢材质，内壁有防腐层，料液从侧上方进入中和池，而盐酸由泵送经管道从中和池上方进入，最后中和后的料液从水池侧上方溢流出，见图5。显然中和水池的最初设计也有很大缺点：（1）中和池内部防腐层容易脱落导致渗漏，多次维修，增加运行成本；（2）中和不完全，上进上出的方式导致料液的中和不彻底，以至于料液pH值波动大（1~12）。
图5 改造前中和水池
由于原中和水池的种种缺陷，于2016年8月进行改造。本次改造针对中和水池防腐层难以抵挡酸腐蚀的问题，将中和水池的材质改为了钛合金，如此一来，不仅抵挡住了酸的腐蚀，还节省了为中和水池加防腐层的资金；另外针对中和水池对料液的中和不完全问题，将中和水池改为了从罐体底部中心进料的方式，盐酸由泵送管道直接与进料管相连接后同时从中和罐底进入中和水池，经过充分中和后由溢流口出（见图6）。如此改进可以让料液从进入中和水池到出去的过程中一直与酸液处于相混合的状态，增加了料液中和的时间。中和水池经此次改造后运行至今罐体未出现渗漏现象，而且中和后料液pH值稳定。改造前后中和水池洗灰废水pH值折线图分别见图7和图8。
图6 改造后中和水池
图7 改造前中和水池洗灰废水pH值
图8 改造后中和水池当月pH值变化
根据中和水池改造前后当月MVR进水pH值的变化曲线可以明显地看出，改造后MVR进水的pH值比改造前稳定了很多。除此之外，由于中和罐体现在是钛合金材质，所以不再存在罐体被酸腐蚀的问题，此次改造也获得了较大的成功。
3 缓存水池升级改造
缓存水池作为水处理环节中最大的水池，它起着承上启下的作用，其重要性不言而喻，然而起初缓存水池在使用过程中却频频出现问题。初始的缓存水池排污效果很差，以至于从底部抽出的污水含渣经常高达9%~15%，因此导致设备极易故障，经常是3~6个月就会停机一次；而且离心机在处理掺有污泥井污水飞灰时经常电流偏高，以至于影响水洗飞灰的产量，所以当时水洗飞灰的产量普遍偏低。另外，溢流的液体浊度很高，不利于后续水处理的进行，比如砂滤、精滤等环节清理次数普遍偏多。
针对缓存水池的这些问题，对缓存水池进行了一系列的改造优化：
更换刮泥机的材质：改造前刮泥机为普通碳钢材质，改造后换为不锈钢材质，不仅提高了刮泥机的安全周期，还提高了其安全性能。
传动形式：改造前使用链条进行传动，改造后更新为齿轮箱。相比于链条，齿轮箱更加安全稳定。
刮板角度：改造前刮泥机的刮板角度为3°，改造后改成了5°，因为之前污泥井含渣总是偏高，水底的污泥不能很好地排出，刮泥板角度的增大对于增加污泥的流动性和提高排泥效率都起了很大的作用。
排泥管径：改造前排泥管道的直径为Φ200 mm，改造后变为了Φ300 mm的管道，管道直径的增加提高了缓存水池排泥的效率。
池底斜度：跟刮泥板相同，也由3°改为了5°，这不仅是为了配合刮板角度的改动，而且对于缓存池底污泥的流动性和排泥效率确实有很大的提高。
进料中心筒：改造前中心筒的高度为2 m，改造后直接增加到了4.5 m，这一改动对于料液的沉淀效率有着极大的提高。
缓存水池经过这一系列的改造，运行至今已经有一年的时间，未出现无故障停机，运转率100%；并且排泥效率很高，污泥井含渣保持在6%~9%；此外缓存水池上部溢流液浊度降低。
图9为改造后缓存水池结构示意。
图9 改造后缓存水池结构示意
改造前后缓冲水池的具体参数对比见表1。
表1 缓存水池改造参数对比及效果
4 结论
经过对我公司的水处理系统进行一系列的升级改造，克服了污水硬度处理参数难控制、污水中和不彻底、设备易损坏等问题。硬度从波动30~5 000 mg/L，到现在稳定在33 mg/L；MVR进水的pH值从2~12波动，到稳定在6~9；缓存水池的设备从两三个月修一次，到现在一年以上未曾有设备出现故障，这一切都是这一系列的水处理改造达成的效果。
作者单位：北京金隅琉水环保科技有限公司
3.生活垃圾预处理技术、生活垃圾制备技术、替代燃料CO2减排评估的参编函
