SCE 處理老港填埋場滲濾液膜濃縮液運行分析

唐 佶

（上海老港廢棄物處置有限公司，上海 201302）

1 項目概況

老港滲濾液處理廠（綜合填埋場一期配套滲濾液工程） 服務于綜合填埋場一期滲濾液以及焚燒廠混合滲濾液處理，處理規模500 m3/d。滲濾液原液COD 15 100 mg/L，TN 3 358.3 mg/L，NH3-N 2 787.9 mg/L。為保證系統出水滿足GB 16889—2008 生活垃圾填埋場污染控制標準中表2 要求，滲濾液處理采用生化與膜相結合的處理方式。膜設備產生25%～35%的濃縮液，膜濃縮液水質特征是滲濾液處理中的難點，本項目選用SCE 作為膜濃縮液處理工藝。

2 膜濃縮液的主要水質特點

膜濃縮液水質情況見表1，介質來源于前端滲濾液系統產水的膜濃縮液混合廢水，其水質特點如下。

表1 膜濃縮液水質檢測結果

1）成分復雜：富集了滲濾液中絕大部分難以去除的污染物和鹽分。

2） 有機物濃度高：根據納濾（NF） 或反滲透（RO） 膜分離的選擇透過性原理，水能夠順利通過膜，其他成分部分或完全被截留，有機物含量較高，主要是難降解的腐植酸類物質。

3） 含鹽量高：滲濾液原液中含有大量的鈉、鉀、鈣、鎂等離子，生物處理過程將銨根轉化為硝酸鹽、亞硝酸鹽，由于NF 膜和RO 膜對二價和一價鹽有著極高的截留作用，因此濃縮液中含有大量的鹽，特別是鈣、鎂離子的存在容易導致結垢。

4） 水質變化大、可生化性差：前段生化處理階段出水變化會導致膜處理階段濃縮液水質不穩定，且經過生化系統處理后，可生化降解物質基本降解，膜濃縮液中主要為不可生物降解物質。

3 膜濃縮液處理工藝

老港滲濾液處理項目工藝流程見圖1，其產生的膜濃縮液采用SCE 處理工藝，處理規模為200 t/d。

圖1 老港滲濾液處理工藝流程

SCE 是一種無固定傳熱界面的蒸發技術：燃氣和空氣混合并分散成超微氣泡，與被蒸發溶液直接接觸，燃燒（氧化） 釋放的熱量迅速傳遞給液體，溶劑吸熱蒸發，溶質被蒸發濃縮（結晶）。其與間壁式蒸發技術相比，具有傳熱速率快、熱利用率高和結構相對簡單等優點，適用于易結垢液體的蒸發、濃縮和分離［1］。

濃縮液作為蒸發系統的原液由提升泵泵入原液桶內，根據液位調節控制進料泵向浸沒燃燒蒸發器進料。利用填埋氣（經凈化處理后） 等作為能源，對廢水進行蒸發、濃縮處理。蒸發過程產生的飽和蒸殘液進入脫水系統，蒸汽進入冷凝系統，不凝氣達標排放。整個系統最終僅產生少量的殘渣，殘渣量根據水質情況略有波動。

鹽分在蒸發器內結晶析出，并最終與難揮發性有機物在蒸發過程形成鹽泥，鹽泥脫水后單獨封裝填埋處理。阻斷了鹽分等在系統內的循環積累，部分小分子有機物通過二段式浸沒燃燒焚毀［2］，減少了二次污染物，產水率在90%以上。

4 膜濃縮液處理效果分析

4.1 處理量及濃縮液濃縮情況

上海老港項目于2019 年3 月20 日開始設備安裝，2019 年4 月27 日帶料調試，系統運行穩定，截至2019 年6 月累計進料1.3×104m3。6 月濃縮液處理量和鹽泥產生量見圖2，最大處理量達到206 m3/d，滿足前端DTRO 膜系統產生濃縮液處理要求。蒸發產生的蒸殘液通過提升泵輸送至固液分離系統進行脫水處理，干渣的含水率約70%，最終形成的殘渣及鹽泥由廠區定期收集處理，上清液繼續回流至SCE 處理系統進行蒸發處理。鹽泥產生量18 t/d，鹽泥含水率8%～13%，系統物料體系處于平衡狀態。

圖2 SCE 系統處理量與鹽泥產生量

SCE 系統可使膜濃縮液濃縮10～20 倍，目前本項目濃縮倍數達到7 后，系統可直接結渣或結晶。相較于間接傳熱蒸發技術（濃縮2～4 倍，且另需增加干化系統以實現結晶），SCE 系統可直接作為終端處理工藝。

4.2 煙氣情況

1） 可揮發性有機物及顆粒物的控制措施：二段式耦合SCE 系統保證了濃縮液及沼氣中的可揮發性有機物的充分燃燒；同時分離塔的合理設計能夠最大程度抑制霧沫夾帶，保證經冷卻噴淋后的不凝氣中可揮發性有機物及顆粒物滿足DB 31/933 大氣污染物綜合排放標準。

2） 二氧化硫的控制措施：填埋氣經過脫硫預處理，保證沼氣中硫化氫含量不高于152 mg/m3，保證浸沒燃燒蒸發后的二氧化硫滿足DB 31/933 大氣污染物綜合排放標準。

3） 充分燃燒：同時供氣系統設計智能變頻調節燃氣比，系統完全燃燒產生CO2和H2O，無二次污染產生。

4） SCE 正常運行溫度為850～1 100 ℃，未達到熱力型氮氧化物的生成條件，同時源頭燃料中不具備燃料型和快速型氮氧化物的生成條件，因此不凝氣中氮氧化物達標排放。

5） 本項目煙氣檢測結果均小于DB 31/1025—2016 惡臭（異味） 污染排放控制限值（工業企業）和DB 31/933—2015 大氣污染物項目排放限值最高允許排放濃度（表2）。

表2 不凝氣排放檢測報告

4.3 出水情況

SCE 系統配套設計蒸汽冷凝裝置，蒸發過程產生的蒸汽經過分離塔除去霧沫夾帶的液滴后，通過管道進入蒸汽冷凝裝置，利用循環冷卻水作為冷媒進行冷凝換熱（配套循環冷卻水池，可以利用廠區水處理系統的產水或循環冷卻水（如有） 作為補水），蒸汽冷凝水回至冷凝水儲池后達標排放。

系統設計卷式RO 系統作為最終保障措施。當進水濃縮液水質較差時，為保證系統產水穩定達標，SCE 系統產生的冷凝水進入卷式RO 系統進行深度處理。由于冷凝水的電導率極低，約為1 000～2 000 μS/cm，實際卷式RO 系統的產水率可達到85%左右，產水達標排放。15%濃縮液進入廠區前端膜系統進行再濃縮，經濃縮處理后，濃縮液產生量降低至系統進水量的6%，進入濃縮液處理系統進行處理。

另蒸發過程中，依據不同pH 條件下早期滲濾液中有機污染物的揮發規律，通過調整pH 控制有機酸和氨氮分別揮發［3］。本項目蒸汽冷凝液出水滿足GB 16889—2008 中表2 要求，出水水質見表3。

表3 冷凝液出水檢測水質

5 項目能耗

本項目能源采用老港填埋場產生的填埋氣。填埋氣經過脫硫預處理，保證沼氣中硫化氫含量不高于152 mg/m3，浸沒燃燒蒸發后的二氧化硫滿足排放標準，沼氣CH4含量40%～50%，噸水消耗沼氣140～180 m3/m3。本項目以廢治廢，減少天然氣及電能消耗。按天然氣組分計算（天然氣按消耗量約70 m3/t，處理量200 t/d，天然氣價格3.85元/m3計算），每年既可節約1 780 萬元天然氣費用，又能減少溫室氣體排放。

蒸發過程中由于溫度變化和機械擾動導致蒸發過程產生泡沫。輔助藥劑種類為消泡劑，本項目消泡劑用量約1.0 mL/m3，若進水氨氮濃度高需加酸或其他輔助工藝。

系統整體6 月噸水耗電量32 kWh/m3，生產用電設備運行最大容量為467 kW，主要為沼氣風機、空氣風機、蒸汽冷凝器、反滲透增加泵等。系統產水150 t/d，可用于項目生產用水，主要包括反沖洗、酸稀釋等。

6 結論

1） 本項目濃縮液最大處理量為206 m3/d，鹽泥產生量18 t/d，鹽泥含水率8%～13%，系統物料體系處于平衡狀態。本項目濃縮倍數達到7 后，系統可直接結渣或結晶。SCE 系統可直接作為終端處理工藝。

2） SCE 主要能耗為燃氣。老港項目采用填埋氣作為燃料，以廢治廢，噸水消耗沼氣140～180 m3/m3，每年可節約1 780 萬元天然氣費用；噸水耗電量32 kWh/m3；項目利用系統產水作為生產用水，產水量約150 t/d；利用本工藝投加適量消泡劑實現各工藝段泡沫控制，消泡劑用量約1.0 mL/m3。該技術資源化利用填埋氣或沼氣，成本較低。

3） 蒸發過程產生的蒸汽經過分離塔除去霧沫夾帶的液滴后，通過管道進入蒸汽冷凝裝置，系統設計卷式RO 系統作為最終保障措施，蒸汽冷凝液出水滿足GB 16889—2008 表2 要求；通過控制SCE 運行溫度、沼氣脫硫和智能變頻調節燃氣使沼氣充分燃燒等方法，不凝氣最終產物為蒸汽及燃燒后的CO2、H2O、顆粒物等，污染物排放滿足GB 16297—1996 表2 要求，其他不凝氣組分滿足DB 31/1025—2016 和DB 31/933—2015 要求。