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

（廣東亮科環保工程有限公司，廣東佛山528311）

本文通過分析垃圾焚燒廠滲瀝液的來源、產量、水質特點，結合國內焚燒廠垃圾滲瀝液處理技術路線，結合自身工程設計經驗，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要點和工藝路線。

生活垃圾；焚燒；滲濾液

1 垃圾焚燒發電廠垃圾滲瀝液水量水質特征

1.1 產生及產生量

中國生活垃圾的典型特點是混合收集，水分及有機物含量高、垃圾相對熱值較低；垃圾經過一段時間的發酵、脫水，熱值明顯提高后，再進行焚燒處理，可以減少助燃劑的投加、增加發電量、減少運行成本、提高垃圾焚燒發電廠的運行效率，因此，國內生活垃圾焚燒發電廠一般有5～7d的垃圾儲存量的垃圾貯坑[1]。

垃圾焚燒廠滲瀝液的產生量由垃圾貯坑的停留時間、主要成分等因素影響。滲瀝液的產生量季節性波動大：春夏雨季產量大，秋冬干旱季產量??；垃圾滲瀝液的日產生量按垃圾量的10%～40%（重量比）計[2]。

1.2 水質特征

滲瀝液的成分受到生活水平、收集方式、地區和氣候、垃圾貯存時間等的影響，其主要特點如下：①有機污染物濃度高，CODcr為3萬～8萬mg/L，BOD5為1.5萬～3.5萬mg/L；氨氮、總氮濃度高，NH3-N 1 000～2 000mg/L，TN 1 500～2 500mg/L；②成分復雜，其中重金屬離子和有毒有機物會對微生物產生毒害抑制作用；③氨氮含量高，最高可高達幾千到幾萬毫克每升，嚴重抑制和降低生物處理中微生物的活性；④碳氮比失調，且磷元素缺乏，總氮較難處理達標；⑤對設備、材料腐蝕性強，氯離子含量達2 000～3 000mg/L，腐殖酸含量較高，對管道及設備材質要求高；⑥SS含量高，達3 000～1萬mg/L；調節池易淤積泥、砂；⑦電導率高、結垢因子濃度高，Ca2+為2 000～3 000mg/L，Mg2+為400～500mg/L，SiO2為20～40mg/L；管道、處理設施及深度膜處理系統濃水側易結垢，限制產水率[3]。

1.3 垃圾焚燒廠滲瀝液處理要求

由于深度膜處理產水水質可以滿足工業回用水質的要求，考慮滲瀝液處理后回用產生的經濟效益，部分垃圾焚燒廠項目要求滲瀝液處理后零排放。

1.3.1 滲瀝液處理膜系統產水零排放回用途徑

膜系統產水回用于循環冷卻系統補充水，執行標準為GBT19923-2005《城市污水再利用工業用水水質》（敞開式循環冷卻水系統補充水）標準，主要水質標準如下：化學需氧量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）≤450mg/L。回用水量：根據廣東廉江生活垃圾焚燒發電廠經驗，膜系統產水可完全用于冷卻塔冷卻，且另需補充水源。

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：焚燒產生的爐渣從爐膛排除時需經過熄焦池降溫處理，爐渣中的含鹽量遠高于濃縮液中的含鹽量，故濃縮液用于爐渣熄焦對爐渣的浸出毒性沒有影響；飛灰的固化過程使用濃縮液作為水源，添加螯合劑對飛灰固化穩定，可同時實現飛灰與濃縮液的穩定化處理。爐渣及固化的飛灰外運至磚廠，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：根據廣東廉江生活垃圾焚燒發電廠爐渣熄焦、飛灰固化用水量為廠內垃圾滲瀝液產生量（以垃圾量重量比的20%計）的15%；為達到垃圾滲瀝液的零排放，膜處理系統產水率必須達到85%以上。

2 焚燒廠垃圾滲瀝液處理工藝設計

處理工藝為滲瀝液→預處理→生化處理→深度處理→排放或回用。

2.1 預處理系統（含除渣、沉砂、調節）

設計要點：①需要去除2mm以上大顆粒雜質，以免堵塞水泵；②設預沉池沉砂，避免砂粒在調節池積累；③調節池設計停留時間約計20d，設穿孔曝氣管曝氣或液下攪拌機攪拌，以保證污泥不沉積；④需要有抽氣、除臭設備和甲烷報警器等，預防調節池甲烷氣體積累超過曝炸極限；⑤調節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（UASB厭氧反應器）

設計要點：①中溫厭氧（30～40℃），COD容積負荷為4～6kg COD/（d·m3），停留時間HRT 9～12d，COD去除率最大可達85%以上；②含強制循環布水、模塊三相分離器、加熱溫控系統、產氣水封及點火裝置；③調試啟動，需配套實驗室設備齊全，定時檢測進出水COD、氨氮、pH值、污泥濃度等重要數據，調配C、N、P等營養物質的比例，逐漸增加反應器的容積負荷，直到COD去除率約80%后穩定進水。

2.2.2 兩級A/O系統（含兩級硝化反硝化生物脫氮系統）

設計要點：①設計進水水質，為保證A/O系統處理效果，UASB出水水質按CODcr2萬mg/L，BOD51.1萬mg/L；氨氮NH3-N 1 900mg/L，總氮TN 2 400mg/L；②因C/N比例嚴重失調，故設置超越管，部分原水直接進入A/O系統補充碳源；③去除率，COD去除率80%～92%、BOD5、氨氮去除率高達99%；總氮去除率81%～93%；④混合液回流比300%以上；⑤曝氣池易產生氣泡，采用后續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，防止曝氣系統堵塞；⑦調試啟動，定時檢測進出水COD、氨氮、溶解氧、污泥濃度等重要數據，調整曝氣量、營養物質等直至各去除率達到指標。

2.2.3 MBR膜處理系統

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

設計要點：①設計進水CODcr140g/L，氨氮NH3-N 20mg/L；②MBR膜根據流量進行選型，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，長時間運行后過濾流速過低時或停機超2h注意反洗/頂洗；③100%固液分離，出水無菌體和懸浮物，利于深度處理，代替傳統工藝二沉池及過濾系統；④系統高度自動化控制，控制流量、壓力、溫度等，膜清洗系統自動程序控制，操作、管理方便；⑤MBR膜產水率100%。

2.3 深度處理系統（膜處理系統）

2.3.1 常用膜處理系統NF（納濾系統）+RO（反滲透系統）

NF系統由納濾環路循環泵、納濾膜組件及清洗設施等組成。NF膜可截留分子量200～1 000；對一價離子的截留率可低至40%，對二價離子的截留率可高至90%以上。

RO系統通過高壓，克服膜兩側液體濃度差，將水經膜反向擴散至清水側。截留污水中的污染物及離子。

因受進水電導率和Ca2+、Mg2+、SiO2等的影響，NF及RO系統易結垢。系統回收率的設計標準是要保證濃縮液中的難溶鹽不會發生結垢，NF濃水側再濃縮風險較大存在于硫酸鈣結垢傾向嚴重，故NF產水率一般以80%計；RO濃水側再濃縮風險較大存在于SiO2結垢傾向嚴重，故RO系統產水率以75%計；則系統總產水率約為60%，最多可達65%。提高產水率意味著膜系統結垢導致系統癱瘓的風險。

2.3.2 加強NF（NF濃縮液再回收）+RO

此系統是在上述系統基礎上，NF濃縮液再經過兩級NF，使NF總體產水率提高至93%再經RO系統，則本系統總產水率約為65%～70%。

2.3.3 DTRO系統

本處理系統為MBR出水直接進入DTRO系統。DTRO膜為蝶片式特種膜（傳統RO膜為螺旋卷式），特點：①DTRO膜抗污染性能突出，膜表面呈電中性，減少細菌等微生物在膜表面的吸附；結構上采用開放式通道，可避免堵塞；引入線性凸點布列，有自凈作用；錯流清洗系統，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90bar，特殊DTRO膜可高達160bar，高壓下產水率增大。由于以上特性，產水率可高達75%～80%。

2.3.4 TUF管式軟化膜+DTRO+高壓DTRO系統

雖然DTRO膜的高性能，但也存在結垢的問題，要進一步增加產水率，必須先解決結垢問題。本系統采用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，去除加藥反應后的SS。污泥進入污泥處理系統，軟化后污水加酸回調后再進入DTRO系統處理，DTRO系統產生的濃水再通過高壓DTRO系統，經過軟化的污水通過高壓也不易結垢，使高壓DTRO系統產水率更高成為可能。

本工藝優點：①工藝安全系數高；②整體回收率超高，可達85%～90%；③產水品質穩定；④撬裝化、模塊化設備；⑤占地小、建設工期短；⑥適用范圍廣，新建/擴建均可采用。缺點：投資費用較高，運行藥費也較高，僅軟化藥劑費用約7.5元/t水。

3 結語

相對于垃圾填埋場的垃圾滲瀝液，垃圾焚燒廠垃圾滲瀝液組成更復雜、污染濃度更高、處理難度更大，從垃圾焚燒廠的整體運作考慮，結合焚燒廠各用水環節，總結國內滲瀝液處理的技術經驗，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.垃圾堆酵對焚燒廠垃圾熱值的影響[J].上海環境科學,2000,19(2):89-91.

[2]中華人民共和國住房和城鄉建設部.CJJ150-2010生活垃圾滲瀝液處理技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社,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:哈爾濱工業大學,2012.

[4]何品晶,宋立群,章驊,等.垃圾焚燒爐渣的性質及其利用前景[J].中國環境,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],環境衛生工程,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。