一起垃圾填埋場滲濾液處理系統故障分析與處理

沈銳林 董進寧 張志達 譚誠

（廣州特種承壓設備檢測研究院，廣東廣州 510663）

隨著我國社會發展，城市化進程加快，垃圾處理壓力也越來越大，而垃圾填埋場處理產生的滲濾液一方面通過填埋場向地下滲透，隨著時間的增長，當垃圾填埋場底下的土壤對大部分的滲濾液的吸附達到飽和，滲濾液污染物就會沿著水流的方向沿扇形擴散，對地下水系統造成污染，另一方面經填埋場導流管引流出來的滲濾液如果沒有經過完全的處理，直接用于灌溉或者排入江河湖海。隨著滲濾液進入河流或者農田的各種有機污染物或者無機污染物，會使得水生生物或者農作物受到污染，并通過生態環境或者食物鏈對人體的健康產生危害。而滲濾液的水質特點：一是污染物種類繁多：滲濾液的污染物質包含了有機物、無機離子和營養物質。其中主要是氨、氮和各種溶解態的陽離子、丹類、重金屬、酚類、丹類、可溶性脂肪酸和其他污染物。二是污染物濃度很高，變化范圍很大：在垃圾填埋場滲濾液產生過程中，由于垃圾中原有的和降解后產生的污染物經過溶解、洗淋等作用進入到垃圾滲濾液中，導致垃圾滲濾液中的污染物濃度很高，而且成分復雜。三是水質變化大：垃圾的成分對滲濾液的影響特別大，不同地區，不同時間段的生活垃圾組分差別很大，因此導致滲濾液的水質具有相當大的差異。垃圾填埋場中滲濾液水質隨著水質水量的變化發生相應的變化，隨著時間的延長，滲濾液的組分和濃度也隨之變化。因此垃圾填埋場滲濾液處理工藝的選擇，以及滲濾液處理系統的維護與故障的分析診斷就變的十分的重要。

1 滲濾液處理系統運行現狀

某垃圾填埋場填埋庫區的防滲工程采用GCL(膨潤土墊)與HDPE 進口膜組成的成熟工藝，滲濾液處理系統采用機械蒸發-離子交換（MVC-DI）工藝。垃圾填埋場滲濾液處理系統，日處理滲濾液200t。

在正常連續運行工況條件下，該系統垃圾滲濾液處理量為每小時只有2t 左右，日滲濾液處理量僅為40t 左右，距離垃圾填埋場的滲濾液處理目標有相當大的差距；各處理單元經常出現不定期停機；水泵和壓縮機出現腐蝕與結垢現象，影響設備處理量和穩定運行。機械蒸發- 離子交換銨(Mechanical Vaporize Compression-Deionization Ionexchange）回收裝置處理垃圾滲濾液技術是利用高效MVC 裝置，把垃圾滲濾液中的氨、水分和其他物質分離出來，將濃縮液中留下的為污染物質，蒸汽中僅進入部分氨和揮發性有機酸等污染物。垃圾填埋場滲濾液處理系統工藝流程如圖1 所示。MVC 裝置原理如圖2 所示。

圖1 機械蒸發-離子交換（MVC-DI）工藝流程

圖2 MVC 處理裝置原理示意圖

MVC 處理單元中，垃圾滲濾液通過自動反沖洗過濾器，除去一部分雜質物，垃圾滲濾液與排出系統的蒸餾水和濃縮液通過換熱器進行熱量交換，而后通過排氣換熱器，最終進入蒸發主體。主體內原有的循環液與進入蒸發主體的液體進行混合，一些循環液通過濃縮液泵流入二次濃縮處理系統。另外的一些循環液通過布液器把循環液分布到各換熱管束的表面形成薄膜并進行蒸發。沒有蒸發的循環液匯集在主體底下的熱井并與來液重新混合后進入下一次循環處理過程。蒸汽通過除霧器進行汽液分離后經過壓縮機將其抽離蒸發主體，通過壓縮升溫以后，把高溫蒸汽輸送到蒸發主體熱交換管束內，換熱管外的低溫物料與換熱的管內高溫蒸汽進行熱交換。把低溫物料加熱到蒸發，用來補充由壓縮機抽走的蒸汽。管內高溫蒸汽經過換熱以后，釋放汽化潛熱，形成冷凝蒸餾水。

原有的循環液與通過二次濃縮系統份的濃縮液進入分離室進行混合，一部分循環液通過排放管排放到濃水池中回灌到填埋場。另一部分循環液重新通過布液器分布到各換熱管面進行蒸發。把蒸餾水匯集到蒸餾水罐以后，送到換熱設備進行換熱，而后離開蒸發系統進入離子交換系統。把蒸發系統內沒有冷凝的氣體送到吸收塔中，被再生廢液在離子交換系統中進行吸收，送至濃水池回灌填埋場。

2 滲濾液處理系統故障診斷

根據垃圾填埋場滲濾液處理系統工藝特點和運行現狀，進行熱態運行測試和冷態停機檢測。

2.1 滲濾液處理系統運行測試

根據垃圾填埋場滲濾液處理系統運行狀況對該系統的原液流量、濃液流量、蒸餾水流量、主體溫度、主體壓力等主要參數進行診斷測試，其中調試階段為該系統安裝調試時數據，運行階段為該系統目前日常運行狀態下記錄數據，診斷階段為該系統故障診斷時間段內實測數據，各個階段運行數據參數見表1。

表1 各個階段運行參數

對比分析三個階段的運行數據，可以看出運行階段和診斷階段數據變化不是很大，由此可以認為診斷實測工況為平時運行工況，通過運行工況測試可以發現滲濾液處理原液流量嚴重不足,診斷測試結果僅為調試階段22.6%，濃液流量過高，診斷階段為調試階段的2 倍多，蒸餾水流量很低，診斷階段僅為調試階段的12.5%，原液溫度相當，原液出蒸餾水板換溫度偏低比調試階段低20.8℃，原液進排氣熱交換器溫度偏低，比調試階段低17.7℃，主體溫度偏低，比調試階段低8.5℃，壓縮機出口溫度高于調試階段4.3℃，壓縮機出口壓力高于調試階段4.7KPa。電加熱器診斷階段能耗偏為219.6KW·H，明顯高于調試階段為138.4KW·H，另外，系統還存在壓縮機泄漏現象，影響系統正常運行。

2.2 滲濾液處理系統設備停機檢測

在滲濾液處理系統設備停機狀態下，對該系統的設備進行內部檢驗檢測和垢樣化學分析。發現污垢嚴重堵塞蒸發換熱主體的管束間隙，還有污垢厚厚地覆蓋在除霧器表面而換熱管束內部沒有腐蝕現象，白色附著物覆蓋于電加熱鍋爐的發熱電阻元件之上，增壓風機存在蒸汽泄漏現象伴有濃烈刺鼻氣味，其他部件沒有發現異常現象。并且對設備內垢樣進行分析，分析結果如表2 所示。

表2 垢樣分析結果

由垢樣分析結果可以看出污垢的主要成分為有機物，占總量的72.24%，其次為鈣鹽占總量的11.94%，磷鹽占總量的9.37%，硅鹽含量占總量的5.76%，而鉀、氯、錳的含量就相對較少。

3 滲濾液處理系統故障分析

3.1 由于系統長期運行，蒸發換熱主體MVC（管殼式換熱器）內的換熱管束之間被污垢嚴重堵塞，導致蒸發換熱主體的換熱管束傳熱惡化，殼程有效水容積大大降低，導致管束外的低溫液體與管束內高溫蒸汽的換熱量減少，主體溫度過低，使得原液蒸發減少從而排出系統的濃液流量過大。由于蒸發熱交換主體內原液蒸發量減少，致使壓縮機吸入的蒸汽量不足，導致高壓高溫蒸汽釋放熱量總量降低。另外，由于淤泥污垢嚴重堵塞換熱管束間隙，換熱效果極差，導致管束外低溫液體吸收熱大大減少，管束內高溫蒸汽冷凝率隨之降低，導致蒸餾水生成量大大減少，從而導致蒸餾水板式熱交換器的換熱總量急劇減少，導致原液流出蒸餾水板式熱交換器的溫度偏低。污垢厚厚地覆蓋在除霧器表面，致使MVC 的汽水分離效果降低，同時引起MVC 處理的熱交換效率降低。上述原因不僅導致滲濾液處理系統的處理量大幅下降，并且引起了的大量的浪費，并且增加了安全隱患。

3.2 滲濾液處理系統運行時，增壓風機的密封不嚴密，發生泄漏蒸汽現象。并且因蒸汽中含有一部分氨氣，設備在氨氣存在的環境中腐蝕加劇，導致車間設備的運行環境惡化嚴重，同時也使運行人員的人身健康受到危害。

3.3 滲濾液處理系統內的電加蒸汽發生器的自動給水控制裝置受到損壞，從而要靠人工加水才能實現蒸汽發生器的進水，造成電加蒸汽發生器的運行存在非常大的安全隱患，并且使得運行操作人員的勞動強度大大增加。

3.4 滲濾液處理系統解決方案及建議

3.4.1 首先要對蒸發換熱主體MVC 中的換熱管束間的污垢進行人工機械清理，確保有效清除換熱管之間的污垢；并且清理MVC 裝置里其余部件上的污垢。讓清理出來的污垢和污水在MVC 污垢清理過程中從MVC 裝置下面的熱井排出來，避免污水和污垢進入MVC 裝置后的管道及板式熱交換器中，以防止出現新的系統堵塞和污染。然后再對整個系統進行化學清洗。根據污垢成分選擇合適有效的化學清洗藥品。

3.4.2 對滲濾液處理系統的增壓風機進行進行更換或者修理，消除泄漏蒸汽現象，避免設備及系統受到危害。

3.4.3 修理或者更換電加熱蒸汽發生器的自動進水裝置并定期進行維護保養，同時按照要求對其進行定期檢驗，設備各種連鎖保護裝置運行正常，確保蒸汽發生器安全運行，并且對蒸汽發生電阻元件的污垢進行清除處理，保證其熱效率并且降低系統能耗。

3.4.4 定期檢查滲濾液處理系統中原液進入系統的第一級過濾裝置，重點核實裝置性能是否正常,并對整個系統進行定期巡檢，檢查設備外觀是否有可見缺陷，設備及法蘭連接是否存在跑冒滴漏等現象以及其他影響設備安全及經濟運行的情況。