淋濾反應器縮短停留時間并提高利用率的實驗探索

王 貞，吳旭輝，劉軍成，吳 輝，宦兆軍

（維爾利環(huán)保科技集團股份有限公司，江蘇 常州 213125）

引言

我公司自主研發(fā)生產(chǎn)的淋濾反應器設備經(jīng)過小試后，運行正常，具備中試條件。本次中試試驗，主要是為了研究實驗停留時間的長短對濕重減量率、有機質(zhì)降解率的影響，進而研究淋濾反應器的利用效率，為降低設備的攤銷成本，提高經(jīng)濟效益提供依據(jù)。

1 研究目的

本實驗的最終研究目的，在于探索保證有效去除率的同時，盡可能縮短物料在淋濾反應器內(nèi)的停留時間，提高淋濾反應器的利用率，降低項目相關設備投資，提高EMBT工藝的市場競爭力。

本實驗通過以下方法達到實驗目的：（1）在提高進料量的同時，降低淋濾反應器的物料料位，減少物料在反應器內(nèi)的停留時間，并統(tǒng)計在短停留時間下，反應器的濕重減量率及對有機質(zhì)的降解率。（2）通過測量淋濾反應器內(nèi)在特定時間段內(nèi)的物料體積差值，及進出物料重量差值，計算淋濾反應器內(nèi)的物料容重。（3）根據(jù)實驗期一段時間內(nèi)淋濾反應器內(nèi)的平均料位和每日進料量及測得的物料容重，計算淋濾反應器內(nèi)物料停留時間。（4）分析物料在淋濾反應器內(nèi)的不同停留時間下，有機質(zhì)降解率和濕重減量率的變化趨勢。

2 工藝流程

混合垃圾進廠后卸料至接收料斗，經(jīng)勻料滾筒勻料后，通過鏈帶式輸送機提升至破袋滾筒篩，破袋滾筒篩具有破袋功能，可將重質(zhì)有機物含量高的袋子破袋，輕質(zhì)裝有紙張塑料等高熱值的袋子不易被破袋，從篩上物篩出，破袋滾筒篩設置120 mm篩孔，篩上物填埋處置，篩下物經(jīng)人工把關分揀出干擾物后進行磁選，然后進入生物水解反應器[1]。

混合垃圾在生物水解反應器停留1.5天，生物水解后的物料進行擠壓脫水，脫水至47%含水率，脫水固相進行生物干化處理，液相經(jīng)漿液預處理除渣后，進行厭氧發(fā)酵處理，產(chǎn)生的沼氣送沼氣發(fā)電廠利用，沼液送滲濾液處理場一并處理[2]。

3 實驗運行概況

本次實驗自2018年6月11日開始正式滿負荷啟動，截止到7月23日，實驗時間為43天，平均每日進料55.53噸，7月23日后，由于廠區(qū)內(nèi)部道路維修，項目通行受阻，實驗中斷。

實驗主要進行了生物水解反應器在1.5天左右停留時間下，有機質(zhì)降解率的計算、濕重減量率的計算及反應器內(nèi)物料容重的計算。

實驗期間，由于合作方配備的車輛質(zhì)量問題，部分日期內(nèi)的進料量未達到實驗要求，但現(xiàn)場運營人員通過積極協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮設備優(yōu)勢，將實驗期間的平均物料量控制在預期范圍內(nèi)。

4 實驗結果與分析

4.1 淋濾容重統(tǒng)計

以6月21日至7月9日、7月18日至7月23日，共計21天的數(shù)據(jù)作為參考，容重平均值為0.68噸/立方米，詳細數(shù)據(jù)見表1及表2。

表1 容重統(tǒng)計表1

表2 容重統(tǒng)計表2 單位：t/m3

4.2 淋濾反應器內(nèi)物料的停留時間統(tǒng)計

4.2.1 短停留時間實驗的停留時間統(tǒng)計

自2018年6月11日至7月22日，共統(tǒng)計20天停留時間數(shù)據(jù)。淋濾反應器內(nèi)物料的容重為0.68噸/立方米，反應器全天平均物料體積為87.28立方米，平均篩下物量為39.96噸，計算得出平均停留時間為1.49天。短停留時間統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表3。

表3 短停留時間統(tǒng)計表

4.2.2 長停留時間實驗的停留時間統(tǒng)計

自2017年7月10日至2017年8月12日，共統(tǒng)計31天淋濾反應器內(nèi)物料體積的數(shù)據(jù)。物料容重為0.68噸/立方米，反應器全天平均料位為58%，對應物料體積為149立方米，平均篩下物量為33.00噸，計算得出平均停留時間為3.07天。長停留時間統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表4。

表4 長停留時間統(tǒng)計表

4.3 短停留時間實驗

4.3.1 短停留時間下的減量率

以6月11日至7月23日，共43天的進出料數(shù)據(jù)為依據(jù)。項目累計處理混合垃圾（廚余垃圾和生活垃圾混合）2 390.46噸，篩下物進淋濾反應器為1 720.40噸，含固率：27.28%；BVS：42.01%。擠壓出料524.90噸，含固率：53.29%；BVS（不含塑料的VS）：42.25%。計算得出淋濾 濕重減量率為69.50%，有機質(zhì)降解率為40.06%。

4.3.2 淋濾液的特性

自6月11日至7月23日的平均數(shù)，淋濾液TS3：90%；VS/TS：57.23；pH值：6.39；COD：57 649 mg/L；sCOD：41 674 mg/L；VFA：12 911 mg/L；總氮：2 900 mg/L；氨氮：1 900 mg/L。

4.4 長停留時間實驗

4.4.1 長停留時間下的減量率

采用同期數(shù)據(jù)作為對照，以2017年7月9日至2017年8月19日，共計42天的進出料數(shù)據(jù)為依據(jù)。項目累計處理廚余垃圾1 559.66噸，篩下物進淋濾反應器1 165.21噸，含固率：28.98%；BVS：52.23%。擠壓出料376.36噸，含固率：57.45%；BVS：41.20%。淋濾反應器濕重減量率為67.70%；有機質(zhì)降解率為49.49%。

4.4.2 淋濾液的特性

以2017年7月9日至2017年8月19日數(shù)據(jù)平均數(shù)為依據(jù)，淋濾液TS：4.10%；VS/TS：57.66%；pH值：5.89；COD：65 383 mg/L；VFA：16 631 mg/L；氨氮：2 722 mg/L。

5 實驗運行過程中發(fā)現(xiàn)的問題及解決情況

具體包括：（1）淋濾反應器配備的超聲波料位計，監(jiān)測料位的準確性受反應器主軸轉動的影響較大，影響實驗過程中的數(shù)據(jù)采集及料位控制?，F(xiàn)場研發(fā)人員及時發(fā)現(xiàn)了問題，并采取手動測量法，準確測得實驗所需數(shù)據(jù)。受此問題的啟發(fā)，以后項目中會在反應器內(nèi)部增加料位標高控制線，和超聲料位計同時發(fā)揮作用，提高料位控制過程中的容錯率[3]。（2）垃圾分類情況差，廚余垃圾和生活垃圾中的大件物，如樹干、席夢思床墊、混凝土塊、噸袋等數(shù)量較多，而EMBT中試項目未設置原始垃圾的人工分揀工序，導致設備易堵塞，現(xiàn)場運營人員加派人手疏通，解決了問題。以后項目中會增設原始垃圾人工分揀工序，保證設備流暢運行[4]。

6 實驗結論

實驗結論：（1）淋濾反應器內(nèi)物料容重為0.68噸/立方米。（2）物料在淋濾反應器內(nèi)停留時間為1.49天，噴淋比為1.5倍工況下，有機質(zhì)降解率為40.06%，濕重減量率為69.50%。（3）物料在淋濾反應器內(nèi)停留時間為3.07天，噴淋比為1.5倍工況下，有機質(zhì)降解率為49.49%，濕重減量率為67.70%。（4）經(jīng)對比物料在淋濾反應器內(nèi)的停留時間和降解率，得出結論：在保證噴淋比不變的情況下，停留時間的減少對有機質(zhì)降解率影響較大，對濕重減量率影響較小。