滲濾液濃縮液代替工藝水回用SDA技術(shù)對(duì)比分析

劉春雨　孫巧萍　任麗梅　段翠九

摘要：生活垃圾滲濾液主要采用UASB-MBR膜處理工藝，膜處理產(chǎn)生的滲濾液濃縮液一般采用表面蒸發(fā)和焚燒爐回噴工藝處理，成本在100元/t左右。經(jīng)調(diào)查分析，滲濾液濃縮液成分符合SDA系統(tǒng)工藝水的水質(zhì)要求，滲濾液濃縮液代替工藝水回用SDA系統(tǒng)技術(shù)方案在技術(shù)上是可行的，已開(kāi)始出現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用案例。

關(guān)鍵詞：滲濾液濃縮液；SDA系統(tǒng)工藝水；成本分析；UASB-MBR膜處理工藝；生活垃圾 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：X705 文章編號(hào)：1009-2374（2016）28-0023-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.013

隨著城市生活垃圾快速增長(zhǎng)，垃圾滲濾液急劇增加，其成分隨季節(jié)發(fā)生變化。垃圾滲濾液作為典型高濃度有機(jī)廢水，目前滲濾液的主要處理方式是UASB-MBR膜處理工藝。采用膜處理工藝處理滲濾液后，會(huì)產(chǎn)生體積約為進(jìn)水量20%～25%的滲濾液濃縮液。滲濾液濃縮液的有機(jī)物濃度和鹽含量相對(duì)較高，有機(jī)物濃度通常為原水的3～4倍，鹽分相當(dāng)于海水。

滲濾液濃縮液中富集了滲濾液中絕大部分的鹽分、難生化降解或不可生化降解的有機(jī)物以及少量殘留的含氮類化合物如氨氮、硝氮等。通常采用的處理方法有回灌填埋堆體、回流調(diào)節(jié)池、高級(jí)氧化、蒸發(fā)和焚燒工藝。反滲透濃縮液鹽分含量高，回流調(diào)節(jié)池或回灌填埋區(qū)會(huì)對(duì)處理系統(tǒng)和填埋堆體產(chǎn)生負(fù)面影響；而經(jīng)過(guò)高級(jí)氧化后的濃縮液不能被徹底處理，仍會(huì)存留一部分濃液，容易造成二次污染。

1 蒸發(fā)處置

20世紀(jì)90年代，歐洲一些國(guó)家就將蒸發(fā)法應(yīng)用到垃圾滲濾液的處理中，瑞士的四級(jí)閃蒸可以使?jié)B濾液的CODCr和NH3-N去除率達(dá)到99.5%和98.5%；芬蘭采用負(fù)壓蒸發(fā)法處理垃圾滲濾液，冷凝液的CODCr含量低于30mg/L、NH3-N濃度為0.6mg/L。法國(guó)某垃圾填埋場(chǎng)平均填埋垃圾4000t/d，2004年該填埋場(chǎng)滲濾液總處理量為35600t，反滲透濃縮液1800t，約占5%，二次蒸發(fā)濃縮液1600t，約占4.5%。該生活垃圾填埋場(chǎng)整套滲濾液處理流程運(yùn)行費(fèi)用主要為電力消耗、pH調(diào)理的藥劑消耗、組件維修及更換費(fèi)用、二級(jí)濃縮液的處理處置費(fèi)用。折算成滲濾液的處理運(yùn)行費(fèi)用約為100元/m3。

近年來(lái)，我國(guó)也有一些關(guān)于蒸發(fā)處理垃圾滲濾液的報(bào)道。機(jī)械壓縮蒸發(fā)（MVC）作為在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的蒸發(fā)處理工藝，其濃縮比理論上可達(dá)到較高水平，但在實(shí)際生產(chǎn)中因?yàn)榉悬c(diǎn)上升和結(jié)垢的影響，蒸發(fā)效率會(huì)明顯降低。

2 噴射到爐膛焚燒

自20世紀(jì)90年代起，我國(guó)就開(kāi)始了滲濾液回噴到爐膛的研究。2003年深圳某日處理量為400t的爐排爐進(jìn)行了滲濾液回噴工業(yè)化應(yīng)用。此研究發(fā)現(xiàn)，滲濾液回噴量對(duì)爐膛溫度的影響有限，且隨垃圾熱值增高，回噴量也可適當(dāng)增大。按深圳2010～2012年的垃圾平均熱值5.807kJ/kg計(jì)算，400t/d的垃圾焚燒爐可以處理滲濾液濃縮液1800kg/h，折合每日約40t。按滲濾液占垃圾總量的20%來(lái)計(jì)算，可回噴處置的滲濾液約占垃圾滲濾液總量的50%，遠(yuǎn)大于滲濾液濃縮液的實(shí)際產(chǎn)量，完全可以作為一種有實(shí)用價(jià)值的垃圾滲濾液處理技術(shù)。

滲濾液濃縮液的回噴處理是通過(guò)吸收爐膛燃燒熱將滲濾液濃縮液氣化。濃縮液在氣化過(guò)程中會(huì)吸收相當(dāng)于常壓下蒸汽蒸發(fā)焓的熱量以及排煙溫度對(duì)應(yīng)的熱焓。滲濾液濃縮液噴入爐膛內(nèi)的溫度為30℃，焓值為126kJ/kg，鍋爐出口煙氣溫度按照190℃計(jì)算，蒸發(fā)后的濾液濃縮液焓值為2856kJ/kg，所以1kg滲濾液濃縮液在爐內(nèi)吸收熱量為2730kJ/kg。按照主蒸汽參數(shù)4.0MPa（g）、400℃和給水參數(shù)溫度130℃、給水壓力按照5.0MPa來(lái)估算，1kg給水變成蒸汽吸收的熱量是2664kJ/kg，再考慮鍋爐熱效率為80%，噴射一噸滲濾液濃縮液，鍋爐蒸發(fā)量減小值為Q=1t×2730kJ/kg×80%÷2664kJ/kg=0.82t。

每噸主蒸汽發(fā)電量為W=（H1-H2）÷3.6×ζ1×ζ2×ζ3。根據(jù)表1的設(shè)定條件計(jì)算得到1噸主蒸汽發(fā)電量約為184kWh?？紤]噴爐處理1t滲濾液濃縮液會(huì)少產(chǎn)生0.82t主蒸汽，則處理1t濃縮液會(huì)減少發(fā)電151kWh。按照垃圾焚燒項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)0.65元/kWh計(jì)算，滲濾液濃縮液回噴至爐膛的處理成本約為98元/t。

3 代替SDA系統(tǒng)工藝水

SDA工藝原用于食品干燥，就是利用旋轉(zhuǎn)霧化器的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生小的液滴，利用熱空氣將液滴進(jìn)行蒸發(fā)的一個(gè)高效干燥工藝，現(xiàn)在廣泛用于煙氣脫酸處理。結(jié)合SDA系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)，滲濾液濃縮液完全可以代替其降溫用工藝水。借助旋轉(zhuǎn)霧化器強(qiáng)大的霧化功能，低品位熱能將滲濾液濃縮液蒸發(fā)，既為脫酸創(chuàng)造了反應(yīng)條件，又低成本地處理了濃縮液，節(jié)約了寶貴的水資源，其實(shí)質(zhì)是以“廢”治“廢”，變“廢”為“寶”。

作為旋轉(zhuǎn)霧化器工藝降溫用水，SDA生產(chǎn)廠家關(guān)心的水質(zhì)分析項(xiàng)目主要有Cl-、SO42-、CO32-、TDS、TS、pH。為此我們調(diào)查了國(guó)內(nèi)多家垃圾焚燒廠的滲濾液濃縮液成分，結(jié)果見(jiàn)表2。綜合分析以上垃圾焚燒廠滲濾液濃縮液的成分，可認(rèn)為滲濾液濃縮液的水質(zhì)指標(biāo)范圍見(jiàn)表3，符合SDA主要廠商德國(guó)GEA對(duì)其降溫工藝水的水質(zhì)要求。

滲濾液濃縮液被熱煙氣蒸發(fā)后TDS全部成為固態(tài)，增加了飛灰產(chǎn)量。根據(jù)表3中TDS含量得知，每消耗1t濃液將產(chǎn)生飛灰約35kg（北京市每噸垃圾焚燒飛灰的處置費(fèi)用為1600元/t），增加的飛灰成本是0.035t×1600元/t=56元，與表面蒸發(fā)相比可降低成本44元/t，與回噴至焚燒爐相比可增加收入42元/t。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，滲濾液濃縮液代替工藝水回用SDA系統(tǒng)技術(shù)方案在技術(shù)是可行的，與其他處理方式相比，在經(jīng)濟(jì)效益上有巨大優(yōu)勢(shì)，可作為滲濾液濃縮液處理的新技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄧旭亮，榮麗麗，張春燕，等.膜濾濃縮液處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].工業(yè)水處理，2011，31（6）.

[2] 魏彥丹，李詩(shī)媛，呂清剛，等.垃圾填埋場(chǎng)滲濾液有機(jī)物成分分析及蒸發(fā)處理研究[J].環(huán)境工程，2012，（S2）.

[3] 楊琦，何品晶，邵立明.負(fù)壓蒸發(fā)法處理生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液[J].環(huán)境工程，2006，24（2）.

基金項(xiàng)目：2014年朝陽(yáng)區(qū)科學(xué)技術(shù)委員會(huì)社會(huì)發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（SF1403）。

作者簡(jiǎn)介：劉春雨（1973-），男，北京市朝陽(yáng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園管理中心助理工程師，碩士，研究方向：垃圾焚燒領(lǐng)域的工程應(yīng)用。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）