城市生活垃圾焚燒廠垃圾滲瀝液處理零排放工藝探索

陳榮

（廣東亮科環(huán)保工程有限公司，廣東佛山528311）

城市生活垃圾焚燒廠垃圾滲瀝液處理零排放工藝探索

陳榮

（廣東亮科環(huán)保工程有限公司，廣東佛山528311）

本文通過(guò)分析垃圾焚燒廠滲瀝液的來(lái)源、產(chǎn)量、水質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)焚燒廠垃圾滲瀝液處理技術(shù)路線，結(jié)合自身工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，分析和探索出適合于垃圾焚燒廠滲瀝液處理零排放的技術(shù)要點(diǎn)和工藝路線。

生活垃圾；焚燒；滲濾液

1 垃圾焚燒發(fā)電廠垃圾滲瀝液水量水質(zhì)特征

1.1 產(chǎn)生及產(chǎn)生量

中國(guó)生活垃圾的典型特點(diǎn)是混合收集，水分及有機(jī)物含量高、垃圾相對(duì)熱值較低；垃圾經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)酵、脫水，熱值明顯提高后，再進(jìn)行焚燒處理，可以減少助燃劑的投加、增加發(fā)電量、減少運(yùn)行成本、提高垃圾焚燒發(fā)電廠的運(yùn)行效率，因此，國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒發(fā)電廠一般有5～7d的垃圾儲(chǔ)存量的垃圾貯坑[1]。

垃圾焚燒廠滲瀝液的產(chǎn)生量由垃圾貯坑的停留時(shí)間、主要成分等因素影響。滲瀝液的產(chǎn)生量季節(jié)性波動(dòng)大：春夏雨季產(chǎn)量大，秋冬干旱季產(chǎn)量?。焕鴿B瀝液的日產(chǎn)生量按垃圾量的10%～40%（重量比）計(jì)[2]。

1.2 水質(zhì)特征

滲瀝液的成分受到生活水平、收集方式、地區(qū)和氣候、垃圾貯存時(shí)間等的影響，其主要特點(diǎn)如下：①有機(jī)污染物濃度高，CODcr為3萬(wàn)～8萬(wàn)mg/L，BOD5為1.5萬(wàn)～3.5萬(wàn)mg/L；氨氮、總氮濃度高，NH3-N 1 000～2 000mg/L，TN 1 500～2 500mg/L；②成分復(fù)雜，其中重金屬離子和有毒有機(jī)物會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒害抑制作用；③氨氮含量高，最高可高達(dá)幾千到幾萬(wàn)毫克每升，嚴(yán)重抑制和降低生物處理中微生物的活性；④碳氮比失調(diào)，且磷元素缺乏，總氮較難處理達(dá)標(biāo)；⑤對(duì)設(shè)備、材料腐蝕性強(qiáng)，氯離子含量達(dá)2 000～3 000mg/L，腐殖酸含量較高，對(duì)管道及設(shè)備材質(zhì)要求高；⑥SS含量高，達(dá)3 000～1萬(wàn)mg/L；調(diào)節(jié)池易淤積泥、砂；⑦電導(dǎo)率高、結(jié)垢因子濃度高，Ca2+為2 000～3 000mg/L，Mg2+為400～500mg/L，SiO2為20～40mg/L；管道、處理設(shè)施及深度膜處理系統(tǒng)濃水側(cè)易結(jié)垢，限制產(chǎn)水率[3]。

1.3 垃圾焚燒廠滲瀝液處理要求

由于深度膜處理產(chǎn)水水質(zhì)可以滿足工業(yè)回用水質(zhì)的要求，考慮滲瀝液處理后回用產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，部分垃圾焚燒廠項(xiàng)目要求滲瀝液處理后零排放。

1.3.1 滲瀝液處理膜系統(tǒng)產(chǎn)水零排放回用途徑

膜系統(tǒng)產(chǎn)水回用于循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)充水，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GBT19923-2005《城市污水再利用工業(yè)用水水質(zhì)》（敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水）標(biāo)準(zhǔn)，主要水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如下：化學(xué)需氧量CODCr≤60mg/L；生化需氧量BOD5≤10mg/L；氨氮NH3-N≤10mg/L；pH＝6.5～8.5；氯離子≤250mg/L；總硬度（以CaCO3計(jì)）≤450mg/L。回用水量：根據(jù)廣東廉江生活垃圾焚燒發(fā)電廠經(jīng)驗(yàn)，膜系統(tǒng)產(chǎn)水可完全用于冷卻塔冷卻，且另需補(bǔ)充水源。

1.3.2 滲瀝液處理膜處理濃縮液零排放回用途徑

膜處理濃縮液回噴焚燒爐渣熄焦、飛灰固化：焚燒產(chǎn)生的爐渣從爐膛排除時(shí)需經(jīng)過(guò)熄焦池降溫處理，爐渣中的含鹽量遠(yuǎn)高于濃縮液中的含鹽量，故濃縮液用于爐渣熄焦對(duì)爐渣的浸出毒性沒(méi)有影響；飛灰的固化過(guò)程使用濃縮液作為水源，添加螯合劑對(duì)飛灰固化穩(wěn)定，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)飛灰與濃縮液的穩(wěn)定化處理。爐渣及固化的飛灰外運(yùn)至磚廠，加入水泥和螯合劑固化制磚等資源化利用[4，5]。

濃縮液回用量：根據(jù)廣東廉江生活垃圾焚燒發(fā)電廠爐渣熄焦、飛灰固化用水量為廠內(nèi)垃圾滲瀝液產(chǎn)生量（以垃圾量重量比的20%計(jì)）的15%；為達(dá)到垃圾滲瀝液的零排放，膜處理系統(tǒng)產(chǎn)水率必須達(dá)到85%以上。

2 焚燒廠垃圾滲瀝液處理工藝設(shè)計(jì)

處理工藝為滲瀝液→預(yù)處理→生化處理→深度處理→排放或回用。

2.1 預(yù)處理系統(tǒng)（含除渣、沉砂、調(diào)節(jié)）

設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①需要去除2mm以上大顆粒雜質(zhì)，以免堵塞水泵；②設(shè)預(yù)沉池沉砂，避免砂粒在調(diào)節(jié)池積累；③調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)停留時(shí)間約計(jì)20d，設(shè)穿孔曝氣管曝氣或液下攪拌機(jī)攪拌，以保證污泥不沉積；④需要有抽氣、除臭設(shè)備和甲烷報(bào)警器等，預(yù)防調(diào)節(jié)池甲烷氣體積累超過(guò)曝炸極限；⑤調(diào)節(jié)池水泵建議采用螺桿泵，以防堵塞。

2.2 生化處理

2.2.1 高效厭氧系統(tǒng)（UASB厭氧反應(yīng)器）

設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①中溫厭氧（30～40℃），COD容積負(fù)荷為4～6kg COD/（d·m3），停留時(shí)間HRT 9～12d，COD去除率最大可達(dá)85%以上；②含強(qiáng)制循環(huán)布水、模塊三相分離器、加熱溫控系統(tǒng)、產(chǎn)氣水封及點(diǎn)火裝置；③調(diào)試啟動(dòng)，需配套實(shí)驗(yàn)室設(shè)備齊全，定時(shí)檢測(cè)進(jìn)出水COD、氨氮、pH值、污泥濃度等重要數(shù)據(jù)，調(diào)配C、N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的比例，逐漸增加反應(yīng)器的容積負(fù)荷，直到COD去除率約80%后穩(wěn)定進(jìn)水。

2.2.2 兩級(jí)A/O系統(tǒng)（含兩級(jí)硝化反硝化生物脫氮系統(tǒng)）

設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，為保證A/O系統(tǒng)處理效果，UASB出水水質(zhì)按CODcr2萬(wàn)mg/L，BOD51.1萬(wàn)mg/L；氨氮NH3-N 1 900mg/L，總氮TN 2 400mg/L；②因C/N比例嚴(yán)重失調(diào)，故設(shè)置超越管，部分原水直接進(jìn)入A/O系統(tǒng)補(bǔ)充碳源；③去除率，COD去除率80%～92%、BOD5、氨氮去除率高達(dá)99%；總氮去除率81%～93%；④混合液回流比300%以上；⑤曝氣池易產(chǎn)生氣泡，采用后續(xù)MBR部分回流污泥回噴消泡；⑥曝氣采用多通道旋渦射流曝氣器，防止曝氣系統(tǒng)堵塞；⑦調(diào)試啟動(dòng)，定時(shí)檢測(cè)進(jìn)出水COD、氨氮、溶解氧、污泥濃度等重要數(shù)據(jù)，調(diào)整曝氣量、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等直至各去除率達(dá)到指標(biāo)。

2.2.3 MBR膜處理系統(tǒng)

MBR膜處理系統(tǒng)普遍采用外置式MBR膜，在泵壓力作用下膜過(guò)濾液成為系統(tǒng)處理出水，活性污泥、大分子物質(zhì)等被膜截留（膜內(nèi)污泥濃度最高可達(dá)30g/L）并回流至反硝化池以提高池中污泥濃度，繼續(xù)進(jìn)行生物處理。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①設(shè)計(jì)進(jìn)水CODcr140g/L，氨氮NH3-N 20mg/L；②MBR膜根據(jù)流量進(jìn)行選型，管式MBR膜孔徑采用0.1～0.4μm，可截留最小分子量500，為防止膜堵塞，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后過(guò)濾流速過(guò)低時(shí)或停機(jī)超2h注意反洗/頂洗；③100%固液分離，出水無(wú)菌體和懸浮物，利于深度處理，代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝二沉池及過(guò)濾系統(tǒng)；④系統(tǒng)高度自動(dòng)化控制，控制流量、壓力、溫度等，膜清洗系統(tǒng)自動(dòng)程序控制，操作、管理方便；⑤MBR膜產(chǎn)水率100%。

2.3 深度處理系統(tǒng)（膜處理系統(tǒng)）

2.3.1 常用膜處理系統(tǒng)NF（納濾系統(tǒng)）+RO（反滲透系統(tǒng)）

NF系統(tǒng)由納濾環(huán)路循環(huán)泵、納濾膜組件及清洗設(shè)施等組成。NF膜可截留分子量200～1 000；對(duì)一價(jià)離子的截留率可低至40%，對(duì)二價(jià)離子的截留率可高至90%以上。

RO系統(tǒng)通過(guò)高壓，克服膜兩側(cè)液體濃度差，將水經(jīng)膜反向擴(kuò)散至清水側(cè)。截留污水中的污染物及離子。

因受進(jìn)水電導(dǎo)率和Ca2+、Mg2+、SiO2等的影響，NF及RO系統(tǒng)易結(jié)垢。系統(tǒng)回收率的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是要保證濃縮液中的難溶鹽不會(huì)發(fā)生結(jié)垢，NF濃水側(cè)再濃縮風(fēng)險(xiǎn)較大存在于硫酸鈣結(jié)垢傾向嚴(yán)重，故NF產(chǎn)水率一般以80%計(jì)；RO濃水側(cè)再濃縮風(fēng)險(xiǎn)較大存在于SiO2結(jié)垢傾向嚴(yán)重，故RO系統(tǒng)產(chǎn)水率以75%計(jì)；則系統(tǒng)總產(chǎn)水率約為60%，最多可達(dá)65%。提高產(chǎn)水率意味著膜系統(tǒng)結(jié)垢導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3.2 加強(qiáng)NF（NF濃縮液再回收）+RO

此系統(tǒng)是在上述系統(tǒng)基礎(chǔ)上，NF濃縮液再經(jīng)過(guò)兩級(jí)NF，使NF總體產(chǎn)水率提高至93%再經(jīng)RO系統(tǒng)，則本系統(tǒng)總產(chǎn)水率約為65%～70%。

2.3.3 DTRO系統(tǒng)

本處理系統(tǒng)為MBR出水直接進(jìn)入DTRO系統(tǒng)。DTRO膜為蝶片式特種膜（傳統(tǒng)RO膜為螺旋卷式），特點(diǎn)：①DTRO膜抗污染性能突出，膜表面呈電中性，減少細(xì)菌等微生物在膜表面的吸附；結(jié)構(gòu)上采用開放式通道，可避免堵塞；引入線性凸點(diǎn)布列，有自凈作用；錯(cuò)流清洗系統(tǒng)，提高湍流作用，降低壓力損耗；②DTRO膜高倍濃縮性能，膜片支撐層及膜元件耐壓性好，普通DTRO膜操作壓力高達(dá)90bar，特殊DTRO膜可高達(dá)160bar，高壓下產(chǎn)水率增大。由于以上特性，產(chǎn)水率可高達(dá)75%～80%。

2.3.4 TUF管式軟化膜+DTRO+高壓DTRO系統(tǒng)

雖然DTRO膜的高性能，但也存在結(jié)垢的問(wèn)題，要進(jìn)一步增加產(chǎn)水率，必須先解決結(jié)垢問(wèn)題。本系統(tǒng)采用MBR出水加軟化劑（采用石灰+純堿軟化劑），于TUF管式軟化膜中去除垃圾滲瀝液中的硬度及堿度，去除加藥反應(yīng)后的SS。污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)，軟化后污水加酸回調(diào)后再進(jìn)入DTRO系統(tǒng)處理，DTRO系統(tǒng)產(chǎn)生的濃水再通過(guò)高壓DTRO系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)軟化的污水通過(guò)高壓也不易結(jié)垢，使高壓DTRO系統(tǒng)產(chǎn)水率更高成為可能。

本工藝優(yōu)點(diǎn)：①工藝安全系數(shù)高；②整體回收率超高，可達(dá)85%～90%；③產(chǎn)水品質(zhì)穩(wěn)定；④撬裝化、模塊化設(shè)備；⑤占地小、建設(shè)工期短；⑥適用范圍廣，新建/擴(kuò)建均可采用。缺點(diǎn)：投資費(fèi)用較高，運(yùn)行藥費(fèi)也較高，僅軟化藥劑費(fèi)用約7.5元/t水。

3 結(jié)語(yǔ)

相對(duì)于垃圾填埋場(chǎng)的垃圾滲瀝液，垃圾焚燒廠垃圾滲瀝液組成更復(fù)雜、污染濃度更高、處理難度更大，從垃圾焚燒廠的整體運(yùn)作考慮，結(jié)合焚燒廠各用水環(huán)節(jié)，總結(jié)國(guó)內(nèi)滲瀝液處理的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，探索出適合于垃圾焚燒廠滲瀝液處理零排放的工藝組合。

[1]李華,趙由才.垃圾堆酵對(duì)焚燒廠垃圾熱值的影響[J].上海環(huán)境科學(xué),2000,19(2):89-91.

[2]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.CJJ150-2010生活垃圾滲瀝液處理技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010.

[3]葉杰旭,城市生活垃圾焚燒廠滲瀝液處理工藝及其效能研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2012.

[4]何品晶,宋立群,章驊,等.垃圾焚燒爐渣的性質(zhì)及其利用前景[J].中國(guó)環(huán)境,2003,23(4):395-398.

[5]章驊,何晶晶.城市生活垃圾焚燒灰渣的資源化利用[J],環(huán)境衛(wèi)生工程,2002,10(1):6-10.

Research on Zero Discharge of Landfill Leachate Treatment in Municipal Solid Waste Incineration Plant

Chen Rong
(Guangdong LiangkeEnvironmental Protection Engineering Co.,Ltd.,Guangdong Foshan 528311)

This paper aims to analyze the characteristics of water quality of waste incineration plant leachate source,yield,plant,combined with landfill leachate treatment technology route of domestic burning,and the author′s own experience in engineering design,analysis and exploration for plant leachate treatment techniques of zero emission and the process of waste incineration.

Municipal solid waste;Incineration;Leachate

X799.3

A

2096-0387（2017）03-0074-03

陳榮（1974-），男，廣東雷州人，本科，工程師，研究方向：污水處理。