危廢焚燒小空間高標準改造及廢水零排放示范

彭少華 曹偉華

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司 上海 200092）

引言

危險廢物是指具有毒有害性、易燃易爆性、腐蝕性、反應性、傳染性、放射性等危險特性的廢物，同時危險廢物的種類繁多、性質復雜、處置困難[1]。焚燒危險廢物是目前處置危險廢物最為便捷及有效的技術，是實現危險廢物的減量無害化最佳的一種方式[2]。

危險廢物焚燒處理技術應用十多年來，隨著處理對象的變化和排放標準的提升，較多的焚燒系統面臨升級改造現象，如廢水要求零排放，煙氣排放標準提升，及疫情發生后醫療廢物進料系統改造等。改造項目不同于新建項目，其受場地建設條件限制更多，面臨空間狹小、排放標準高等特點，使改造項目都存在較大技術挑戰。

改造必須因地制宜開展，本文將以典型的改造項目為例，探討中小空間內危險廢物焚燒系統及廢水零排放工藝技術，供類似項目提供示范參考。

1 工程概況

上海市崇明島作為未來世界級生態島，是上海重要的生態屏障，對長三角、長江流域乃至全國的生態環境和生態安全具有重要的意義。隨著崇明區社會經濟的不斷發展，特別是長興海洋裝備島的建設和崇明區修造船企業的發展，崇明區危險廢物的產生量迅速增加。近幾年崇明區危險廢物管理規范化要求不斷提升，環保監管力度不斷加強，轉移備案產廢單位數量呈現逐年增加，產廢量也相應擴大。危險廢物的污染防治問題將會日益突出。崇明區危廢產生主要集中在造船修船、金屬構件制造、汽修以及危險廢物治理等行業，其規模龐大，性質復雜[3]。危險廢物若無法得到合理的處置，對崇明區的生態環境和公眾健康將構成較大危害，嚴重影響崇明區生態島經濟建設和環境建設。

上海永程固廢處理有限公司作為崇明區唯一一家危險廢物處置企業，現有處置能力焚燒處理量約為9000t/a。項目設置3 臺45m3熱解爐，焚燒工藝采用熱解氣化爐。由于處置工藝的局限性和焚燒煙氣排放標準的日益提升，因此，為解決崇明區的醫療廢物和危險廢物處置現狀，進行原有的危險廢物焚燒系統提升工程非常有必要。

改造提升項目建設總處理規模為13200t/a，其中回轉窯焚燒處理規模為9900t/a（30t/d）、無氧裂解處理為3300t/a（10t/d），無氧裂解作為廢油漆桶及沾染物的預處理設施，實現了部分廢物的資源化處置。

項目于2019 年啟動，2020 年完成并取得環保驗收，目前各工藝系統生產線運行穩定。

2 工藝設計流程

2.1 焚燒處理工藝流程

本工程焚燒處理對象為上海市崇明區內產生的危險廢物和醫療廢物，廢物狀態包括固態、半固態和液態?？紤]到本工程處理處置的危險廢物成分的復雜性和多變性，以及將來產業結構的調整，危險廢物的種類和數量會發生變化。因此，本提升工程焚燒處理系統必須具有較強的適應廢物成分和數量變化的能力。

新建危險廢物焚燒處理主工藝采用“回轉窯+（無氧裂解）+二燃室+急冷塔+半干式脫酸塔+干式脫酸塔+兩級布袋除塵器+活性炭固定床+引風機”。焚燒系統主要包括：暫存系統（暫存倉庫、廢液暫存）、預處理進料系統（含固體、廢液進料系統）、焚燒系統（回轉窯焚燒系統、無氧裂解系統、助燃空氣系統、輔助燃燒系統、廢液噴燒系統）、尾氣處理系統（含急冷、除塵、脫酸等系統）、爐渣及飛灰收集儲存系統、配套輔助系統（如水、壓縮空氣等）、電氣和自動控制系統、在線監測等[4]。

圖1 焚燒處理工藝流程圖

焚燒系統工藝流程簡述：

（1）本系統的進料系統采用分系統方式進料[5]，主要包括液體廢物、需破碎固體廢物、無需破碎固體廢物及醫療廢物、桶裝廢物等。一般危廢等需破碎的固廢進入破碎單元，先后經過提升機、氮氣密封艙、破碎機、混合器、無軸螺旋進料系統進入雙插板液壓推料系統將物料輸入回轉窯處理；特殊危廢（劇毒、異味重、無需破碎）及醫療廢物則通過桶裝進入提升機，然后進入雙插板液壓推料系統將物料輸入回轉窯處理；破碎混合進料系統和桶裝提升進料系統輸送的物料合并進入雙插板液壓推料系統通道后，由液壓推料機輸入回轉窯處理；廢液通過噸桶泵送至廢液噴槍，噴入回轉窯及二燃室進行焚燒處理，其中廢油漆桶及沾染廢物經無氧裂解裝置的提升機進入無氧裂解爐進行裂解。

（2）在回轉窯中，廢物依次經歷著火段、燃燒段和燃燼段，燃燒產生的高溫煙氣進入二燃室繼續燃燒，另外無氧裂解裝置裂解產生的裂解氣體也進入二燃室燃燒，產生的爐渣分別經相應的排渣機排出系統。

（3）在無氧裂解裝置中，廢物通過二燃室出口的高溫煙氣進行間接加熱。

（4）二燃室出口至急冷塔煙道上噴射尿素，脫除煙氣中的NOx；在急冷塔中，水與煙氣直接接觸并瞬間急劇降溫。

（5）急冷塔出口煙氣進入半干法脫酸塔（噴射石灰漿液）和干法脫酸塔（噴射小蘇打細粉），煙氣中的酸性氣體與石灰漿液和小蘇打發生中和作用。干法脫酸塔出口煙道噴射活性炭，煙氣中的重金屬等與活性炭發生吸附作用。而后進入兩級布袋除塵器降低煙氣中粉塵濃度，同時二級布袋除塵器入口噴小蘇打進一步脫酸，再經活性炭固定床進一步脫除二噁英等有害物質。

（6）活性炭固定床出口煙氣最終由引風機送至煙囪高空達標排放。

2.2 廢水處理工藝流程

本工程廢水處理對象主要包括生活污水、生產廢水、初期雨水三部分，具體如下：

生活污水：包括食堂、辦公、淋浴、衛生間等生活排水，主要污染物為有機污染物，此部分污水易生物降解。

生產廢水：主要包括車間及倉庫地坪沖洗廢水、醫廢中轉箱清洗廢水、轉運車輛清洗廢水、循環冷卻塔排水等，此部分廢水主要含有一定量的有機污染物、致病菌、懸浮物質，可能含有重金屬。

初期雨水：主要是生產污染作業區域初期污染雨水，主要污染物為有機物、懸浮物、油類，可能含有重金屬。

根據廢水處理系統不同廢水的特性，本方案采用分質收集、分質預處理、集中綜合處理原則，以提高系統運行的穩定性，確保出水水質穩定達標的同時，降低運行成本。

本工程車間及倉庫地坪沖洗水、醫廢中轉箱清洗及車輛清洗排水等生產廢水統一收集后進入生產廢水調節池，經物化預處理后進入中間水池，與廠區生活污水、循環冷卻塔排水混合，而后進入生化處理系統、膜深度處理系統處理達標后回用。

降雨時污染場地產生的初期雨水徑流經雨水管道收集后進入初期雨水池，經物化預處理后進入觀察水池，若水質達標，進入回用水池，若水質不達標，進入膜深度處理單元進一步處置，一次降雨產生的初期雨水在3～5 天內處理完畢。

廠區新建廢水處理系統采用“調節均質（生產廢水）+還原中和（生產廢水）+混凝沉淀（生產廢水）+中間水池（生產廢水與生活污水混合）+AO/MBR+RO 膜深度處理+消毒”的主體工藝；新建初期雨水處理系統采用“高效氣浮+還原中和+混凝沉淀+砂濾+RO 膜深度處理+消毒”的主體工藝，出水達回用水標準后全部回用于焚燒生產工藝設施，實現廠區廢水零排放。

廢水處理系統各子系統工藝流程簡述：

（1）生產廢水處理系統

①生產廢水預處理系統

將此部分污水單獨收集進入消毒廢水儲存池，通過投加還原劑，并進行攪拌，脫除污水中的余氯，而后進入生產廢水儲存池與其他生產廢水混合。

醫廢中轉箱及車輛清洗排水、車間倉庫地坪沖洗水等生產廢水進入生產廢水調節池混合均質并投加消毒劑進行消毒。因醫廢中轉箱及車輛清洗排水中含有病原細菌、病毒及懸浮物，同時含有高濃度的消毒劑和有效氯等，在進入生化處理系統前，須對污水進行脫氯。因此，生產廢水再經泵提升進入還原中和池，通過投加酸、還原劑，并進行攪拌，脫除污水中的余氯以及六價鉻氧化還原為三價鉻；再通過投加堿液、絮凝劑、助凝劑，使污水中懸浮物聚合為大顆粒絮體，經過重力沉降的作用實現泥水分離，污泥排至污泥處理系統，上清液進入后續處理系統。

②AO/MBR 生化處理系統

經物化預處理后的生產廢水與廠區生活污水一起匯入中間水池，均衡水質水量后，由泵提升進入AO/MBR 生化處理系統。AO/MBR 生化處理系統包括水解酸化池、缺氧池、好氧池和膜池。

水解酸化是指有機物進入微生物細胞前、在胞外進行的生物化學反應，主要將其中難生物降解的有機物轉變為易生物降解的有機物，提高廢水的可生化性，以利于后續的好氧處理。

廢水在缺氧條件下，可將內回流的硝化液中的硝態氮，利用反硝化菌的作用，進行反硝化反應，達到生物脫氮的作用。

好氧池采用高孔隙率、表面積大的高效生物填料，有利于生物膜的附著生長。水中的有機物被生物膜上微生物吸附、氧化分解，同時利用生物的硝化及好氧微生物的有機物降解作用，從而實現去除氨氮和含碳有機物的作用。好氧池出水進入MBR 膜池，膜生物反應器（MBR）取代傳統二沉池，通過膜的高效截留，使MBR 反應系統內維持較高的微生物量，通過污泥回流泵回流高濃度的污泥，MBR 系統具有耐沖擊負荷，污泥齡長，膜分離使污水中的大分子難降解成分在生物反應器內有足夠的停留時間，大大提高了難降解有機物的降解效率。MBR 組件底部設置穿孔曝氣裝置用于MBR 膜組件的表面清洗，形成內部循環流，在鼓風曝氣作用下，污泥混合液高速沖刷平板膜片的表面，促使膜表面的顆粒脫落。MBR 系統底部設置管式微孔曝氣器，用于供給好氧生物需氧。MBR 系統設抽吸泵，在水泵的抽吸作用下，水穿過膜而獲得清澈的出水，生物絮體、懸浮物、病原體和大分子溶解性有機物等被有效截留。MBR 生化系統的出水經泵抽吸進入超濾清液罐。

③RO 膜深度處理及消毒系統

膜深度處理系統進一步去除污水中難以降解的有機物、SS、濁度和細菌等，使污水最終能達到排放要求。MBR 系統出水進入超濾清液罐，經泵提升，并投加阻垢劑、還原劑和非氧化性殺菌劑后進入保安過濾器，去除污水中可能損壞反滲透膜的物質。反滲透系統產水進入回用水池，RO 膜系統出水經過消毒處理后，達到回用水標準后回用。膜濃縮液進入現狀堿液循環池暫存，用于危廢焚燒線半干法漿液制備用水。

（2）初期雨水處理系統

初期雨水主要污染物包括懸浮物、浮油以及少量的重金屬離子，采用氣浮系統+物化一體化設備進行預處理。通過高效氣浮系統，可以去除浮油及部分懸浮物質。氣浮系統出水進入物化一體化設備，通過投加還原劑、沉淀劑等，使廢水中的重金屬離子形成沉淀；通過投加絮凝劑、助凝劑，使金屬沉淀聚合為大顆粒絮體后，通過重力沉降的作用實現泥水分離，污泥排至污泥處理系統。為進一步控制出水中的懸浮物質，沉淀出水進入砂濾，過濾后的初期雨水進入觀察水池，若水質達標，進入回用水池回用，若水質不達標，送入超濾清液罐，經RO 膜系統進一步處理。RO 系統產水進入回用水池，膜濃縮液進入膜濃縮液池暫存，用于焚燒線半干法漿液制備用水。初期雨水與廠區生產廢水處理合用1 套物化預處理線及RO 膜深度處理線。

（3）循環冷卻塔排污水處理系統

循環冷卻塔系統排污水由于不含重金屬、不含病原細菌、病毒，因此不與其他生產廢水合并，單獨收集直接進入中間水池，經過生化、膜深度處理達到回用水標準后回用。

（4）污泥處理系統

物化預處理系統產生的化學污泥、生化處理系統產生的剩余污泥排至污泥儲池后，提升至污泥脫水系統進行處理，采用污泥脫水機將污泥含水率降至80%以下，脫水后泥餅外送至有資質單位進一步處置，濾液回流至生產廢水調節池進一步處理。

3 工程設計創新性

3.1 狹小空間內布置的典范，品質提升

本項目為改建項目，充分利用廠區現狀已建的設施和空間，對原有總平面布置進行改造，新建綜合樓、輔助用房、化學品倉庫、污水處理、以及配套的公用工程及輔助設施等，改造后的總平面布置緊湊、節約用地、統籌安排、布局合理、功能分區明確、實現物流人流分流，充分滿足生產工藝流程和運行管理方便的需求。設計在考慮多物流交通組織、物料輸送順暢的基礎上，兼顧廠區總體建筑環境效果與周邊設施關系等因素。

本項目高標準的環保要求，采用可靠的工藝、先進的技術、優質的設備和方便的控制模式，進一步提升工程設計品味，充分借鑒、總結經驗，以現代化、綜合化、自動化的設計理念，最大限度減小周邊環境負面影響的同時，有效解決未來危廢產量增長造成的處置缺口，緩解崇明區危險廢物的處置壓力，推動崇明區的可持續發展，符合上海市危險廢物處置的環保要求，整體設計理念契合崇明區生態島的功能定位，為崇明區建設成世界級生態島提供基礎保障。

3.2 焚燒工藝進料方式采用破碎+混合+推桿一體式，取消料坑+抓斗，有效控制臭氣污染

傳統危險廢物焚燒進料方式采用“料坑+抓斗”的進料方式。其最大的弊端是料坑區域臭氣控制難度大，不利于廠區臭氣控制，廠區環境較差。本工程危險廢物進料取消常規“料坑+抓斗”，采用“破碎+混合+推桿進料”一體化密閉進料方式，有利于更高效的進行惡臭污染物收集，同時危險廢物在暫存倉庫、預處理車間實現預處理，預處理后再轉運至焚燒系統焚燒，保證生產區的良好工作環境。

3.3 首次在危險廢物焚燒領域采用兩級干法脫酸+兩級布袋除塵器的煙氣處理工藝

在危險廢物焚燒煙氣凈化工藝中，濕法處理工藝應用最多，但濕法處理工藝水耗較大，產生廢水量大，本項目危險廢物焚燒煙氣處理工藝首次采用兩級干法脫酸+兩級布袋除塵，此技術具有操作彈性大、有害物去除率高、可靠性強、二次產物少、不產生廢水等特點，高于國家標準規范設計建設，煙氣排放指標達到最新上海地標及歐盟排放標準。

3.4 針對處置對象特點采用無氧裂解預處理工藝，可實現部分廢物的資源化，并且減輕焚燒系統煙氣處理設施負荷，降低焚燒煙氣污染物排放指標

由于崇明區的危險廢物含有大量油漆桶、油漆渣。針對崇明區危廢特性，本項目焚燒處置工藝在常規處置方式“回轉窯+二燃室”的基礎上，創造性采用無氧熱解處置工藝處置油漆渣，作為焚燒工藝的預處理設施，對廢油漆桶及沾染物等危廢進行無氧裂解預處理。無氧裂解工藝不會生成污染物如二惡英等，有效減少了進入煙氣凈化系統的污染物總量，在減輕焚燒系統煙氣凈化系統負荷的同時，有利于控制焚燒煙氣的達標排放。與此同時，采用無氧裂解處置設施，將裂解爐產生爐渣進行磁選分離，對其中有價值的部分進行回收，實現資源化再利用。

3.5 實現廠區廢水零排放，最大限度地降低對環境的污染影響

廠區各類生產生活廢水處理出水達標后中水全部回用于生產工藝設施，主要包括焚燒線用水、道路澆灑、綠化澆灌、洗車、生產地坪沖洗、爐渣冷卻等，實現項目的廢水零排放，不僅減少了新鮮用水量，還降低了運行成本及對環境的污染[6]。

結語

上海永程固廢處理有限公司固體廢物資源利用與處置工程提升項目在現有的小空間基礎上進行升級改造，充分利用廠區現狀已建的設施和空間，對總平面布置合理規劃布局，焚燒處理危險廢物的同時，兼顧醫療廢物處理，設置分系統方式進料，采用破碎-混合-推桿的一體化密閉進料方式、兩級干法脫酸+兩級布袋除塵器煙氣處理技術、針對處理處置對象的特點采用無氧裂解預處理工藝、廢水處理零排放等創新工藝，對類似工程提供參考。