垃圾焚燒電廠廢水處理技術(shù)分析

＊錢凱凱 胡將軍

（1.武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 湖北 430072 2.上海市黃浦區(qū)組織部 上海 200010）

垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)由于其減量化、無害化、資源化等特點(diǎn)成為國(guó)內(nèi)生活垃圾的主要處理方法[1]，但在垃圾焚燒電廠會(huì)產(chǎn)生大量廢水，主要可以分為低濃度污水、濕法脫酸廢水和垃圾滲濾液三種，其來源和水質(zhì)特點(diǎn)均不相同，本研究以某垃圾發(fā)電廠為例，分析垃圾焚燒電廠不同廢水的處理工藝，處理后的廢水作為中水回用，達(dá)到廢水零排放的目標(biāo)。

1.項(xiàng)目概況

該垃圾發(fā)電廠設(shè)計(jì)垃圾處理量為2000t/d，配有3條750t/d垃圾焚燒生產(chǎn)線，配置2臺(tái)22MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，配套煙氣凈化系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)和灰渣處理系統(tǒng)等環(huán)保設(shè)施。

2.低濃度污水處理系統(tǒng)

(1)污水來源及水質(zhì)特點(diǎn)

低濃度污水主要包括生活污水、化驗(yàn)室廢水、主廠房沖洗地面廢水、垃圾運(yùn)輸車清洗廢水、廠內(nèi)垃圾運(yùn)輸?shù)缆泛鸵龢驔_洗廢水及其收集的初期雨水等，夏季污水量約176.5m3/d，冬季約為168.0m3/d，主要水質(zhì)特點(diǎn)見表1。

表1 低濃度污水水質(zhì)特點(diǎn)

(2)污水處理工藝方案

污水中的污染物主要是化學(xué)需氧量（CODcr）、五日生化需氧量（BOD5）、固體懸浮物和氨氮，采用生化處理接觸氧化池工藝。該工藝具有體積負(fù)荷大、微生物濃度高、產(chǎn)泥量低、出水水質(zhì)穩(wěn)定、適應(yīng)于低濃度污水處理等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于工業(yè)廢水及小流量分散式生活污水的處理[2]。

污水經(jīng)過格柵和調(diào)節(jié)池后進(jìn)入豎流式初沉池，污水在沉淀池的上升流速為0.3cm/s～0.4cm/s，初沉池出水進(jìn)入缺氧池，池內(nèi)設(shè)置彈性填料，作為反硝化細(xì)菌的載體，回流的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮在反硝化細(xì)菌的作用下，被還原成氮?dú)猓_(dá)到脫氮的目的。接觸氧化池分為三級(jí)，填料為新穎彈性填料，易結(jié)膜，不堵塞。已充氧的污水浸沒全部填料并以一定的流速流經(jīng)填料，污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物的新陳代謝的作用下，污水中有機(jī)污染物得到去除，污水得到凈化[3]。生化后的污水進(jìn)入二沉池，排泥進(jìn)入污泥池。消毒采用固體氯片接觸溶解的消毒方式。

3.濕法脫酸廢水處理系統(tǒng)

(1)濕法脫酸廢水來源及水質(zhì)特點(diǎn)

本項(xiàng)目煙氣處理采用“選擇性非催化還原法（SNCR）+半干法脫酸+煙道活性炭噴射+布袋除塵+濕法脫酸+選擇性催化還原法（SCR）”處理工藝，濕法脫酸工藝設(shè)置在袋式除塵器后、SCR脫硝系統(tǒng)前，在洗滌塔內(nèi)噴射洗滌堿液（30%～40%氫氧化鈉溶液）去除煙氣中的HCl、SO2、HF等酸性氣體。洗滌液循環(huán)使用一段時(shí)間后，洗滌液鹽分增加，脫酸效果下降，腐蝕性也會(huì)加劇，需要排放部分洗滌液（稱為脫酸洗滌廢水）[4]。

(2)污水處理工藝方案

脫酸洗滌廢水在冷卻器中冷卻后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，經(jīng)一級(jí)提升泵進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)池。一級(jí)反應(yīng)池共分四個(gè)隔槽，在第一隔槽加入螯合劑并調(diào)節(jié)pH值，使廢水中的大多數(shù)重金屬離子形成難溶氫氧化物。第二隔槽加入CaCl2，第三隔槽加入混凝劑及燒堿，主要作用是使溶液中原有細(xì)小懸浮物得以凝聚沉積，同時(shí)Ca2+能與廢水中的F-反應(yīng)生成難溶的CaF2；與As絡(luò)合生成Ca3(AsO3)2、Ca3(AsO4)2等難溶物質(zhì)；在第四隔槽加入助凝劑，進(jìn)一步絮凝的廢水進(jìn)入裝有攪拌器的一級(jí)沉淀池中，絮凝物沉積到底部，通過重力濃縮成污泥，經(jīng)污泥泵輸送至滲瀝液污泥處理站統(tǒng)一集中處理；上部為凈水，通過溢流進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)池。

4.垃圾滲濾液處理系統(tǒng)

(1)垃圾滲濾液的來源及水質(zhì)特點(diǎn)

垃圾滲濾液是垃圾焚燒電廠最難處理的廢水，主要來源于垃圾本身所含的水分及有機(jī)物經(jīng)氧化分解后的生成水。由于垃圾在電廠內(nèi)只做短暫貯存，有機(jī)物氧化分解程度低，滲濾液以垃圾本身所含水分為主。堆積的垃圾中經(jīng)過一系列的好氧、厭氧反應(yīng)過程，反應(yīng)中產(chǎn)生的滲濾液隨即從填埋場(chǎng)中流出，產(chǎn)生量與垃圾成分、菌種、溫度、pH值有關(guān)[5]。其水質(zhì)特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)[6]：

①有機(jī)污染物成分復(fù)雜多樣

生活垃圾成分來源復(fù)雜，滲濾液中包含的污染物繁多。研究表明，一般城市垃圾滲濾液包含70多種有機(jī)物，其中包括芳烴、烷烴、烯烴、酸脂類、醇酚類、酰胺類和酮醛類等物質(zhì)。另外還含有多種可疑致癌污染物。

②水質(zhì)水量變化大

由于垃圾在焚燒廠駐倉(cāng)時(shí)間一般一周左右，垃圾中的有機(jī)物只經(jīng)過短暫厭氧發(fā)酵、水解、酸化過程，所形成的脂肪酸無法進(jìn)一步降解，導(dǎo)致滲濾液水質(zhì)復(fù)雜多變，COD濃度較高一般在40000mg/L～80000mg/L左右，BOD/COD大于0.4，可生化性較好，可用生化法處理。該項(xiàng)目中夏季進(jìn)水水量為410m3/d，冬季進(jìn)水水量為210m3/d。

③重金屬離子與鹽分含量高

垃圾滲濾液中含有多種重金屬離子，如Cu、Cd、Pb、Zn、Cr、Mn、Fe、As、Hg等。重金屬離子抑制微生物的代謝活性，使微生物酶失活，另外重金屬離子在環(huán)境中難以降解，對(duì)環(huán)境的危害較大。

④氨氮濃度高

垃圾焚燒廠的滲濾液70%～80%的總氮是以氨氮形式存在的。氨氮濃度一般在1000mg/L～2000mg/L左右，是城市污水?dāng)?shù)十倍甚至數(shù)百倍。當(dāng)氨氮（特別是游離氨）的濃度太高，微生物活性受到抑制，對(duì)生物處理的效果產(chǎn)生不利影響。

(2)垃圾滲濾液處理工藝

針對(duì)垃圾滲濾液有機(jī)物種類復(fù)雜、氨氮含量高等特點(diǎn)，本研究采用“預(yù)處理+上流式厭氧生物反應(yīng)器（UASB）+膜生物反應(yīng)器（MBR）+反滲透（RO）+高級(jí)氧化”組合處理工藝處理垃圾滲濾液。

滲瀝液經(jīng)收集管道收集，通過水力篩網(wǎng)去除較大的顆粒物后，送至污水綜合處理站中的初沉池。初沉池出水進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池，對(duì)水質(zhì)和水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，均衡水量、均化水質(zhì)和降溫。調(diào)節(jié)池還具有預(yù)發(fā)酵、預(yù)曝氣的功能，通過發(fā)酵作用降低部分進(jìn)水有機(jī)物濃度[7]。經(jīng)過均質(zhì)均量的廢水，通過厭氧反應(yīng)器供料泵送至高效厭氧反應(yīng)器，在厭氧反應(yīng)器中將高濃度有機(jī)廢水最終轉(zhuǎn)化為沼氣排放，廢水中絕大部分有機(jī)物被降解。

5.結(jié)論

經(jīng)過均質(zhì)均量的廢水，通過厭氧反應(yīng)器供料泵送至高效厭氧反應(yīng)器，在厭氧反應(yīng)器中利用厭氧生物將高濃度有機(jī)廢水最終轉(zhuǎn)化為沼氣排放，廢水中絕大部分有機(jī)物被降解、硝化。厭氧出水經(jīng)袋式過濾器過濾后，通過布水系統(tǒng)進(jìn)入膜生化反應(yīng)器MBR，去除可生化有機(jī)物。MBR由反硝化、硝化和超濾單元組成。生化系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥脫水后，送至焚燒廠進(jìn)行焚燒，脫水上清液返回生化系統(tǒng)進(jìn)行處理。

垃圾焚燒處理在我國(guó)垃圾無害化處理領(lǐng)域占據(jù)越來越重要的地位，隨著國(guó)家環(huán)保督察和監(jiān)管不斷升級(jí)，污染物排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，垃圾焚燒電廠廢水必須經(jīng)過嚴(yán)格處理后回用，對(duì)電廠廢水進(jìn)行分質(zhì)處理可以使廢水得以最大程度的資源化利用，實(shí)現(xiàn)廢水零排放，具有良好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。