淋濾反應(yīng)器縮短停留時(shí)間并提高利用率的實(shí)驗(yàn)探索

王 貞，吳旭輝，劉軍成，吳 輝，宦兆軍

（維爾利環(huán)保科技集團(tuán)股份有限公司，江蘇 常州 213125）

引言

我公司自主研發(fā)生產(chǎn)的淋濾反應(yīng)器設(shè)備經(jīng)過(guò)小試后，運(yùn)行正常，具備中試條件。本次中試試驗(yàn)，主要是為了研究實(shí)驗(yàn)停留時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)濕重減量率、有機(jī)質(zhì)降解率的影響，進(jìn)而研究淋濾反應(yīng)器的利用效率，為降低設(shè)備的攤銷成本，提高經(jīng)濟(jì)效益提供依據(jù)。

1 研究目的

本實(shí)驗(yàn)的最終研究目的，在于探索保證有效去除率的同時(shí)，盡可能縮短物料在淋濾反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，提高淋濾反應(yīng)器的利用率，降低項(xiàng)目相關(guān)設(shè)備投資，提高EMBT工藝的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)以下方法達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）在提高進(jìn)料量的同時(shí)，降低淋濾反應(yīng)器的物料料位，減少物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，并統(tǒng)計(jì)在短停留時(shí)間下，反應(yīng)器的濕重減量率及對(duì)有機(jī)質(zhì)的降解率。（2）通過(guò)測(cè)量淋濾反應(yīng)器內(nèi)在特定時(shí)間段內(nèi)的物料體積差值，及進(jìn)出物料重量差值，計(jì)算淋濾反應(yīng)器內(nèi)的物料容重。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)期一段時(shí)間內(nèi)淋濾反應(yīng)器內(nèi)的平均料位和每日進(jìn)料量及測(cè)得的物料容重，計(jì)算淋濾反應(yīng)器內(nèi)物料停留時(shí)間。（4）分析物料在淋濾反應(yīng)器內(nèi)的不同停留時(shí)間下，有機(jī)質(zhì)降解率和濕重減量率的變化趨勢(shì)。

2 工藝流程

混合垃圾進(jìn)廠后卸料至接收料斗，經(jīng)勻料滾筒勻料后，通過(guò)鏈帶式輸送機(jī)提升至破袋滾筒篩，破袋滾筒篩具有破袋功能，可將重質(zhì)有機(jī)物含量高的袋子破袋，輕質(zhì)裝有紙張塑料等高熱值的袋子不易被破袋，從篩上物篩出，破袋滾筒篩設(shè)置120 mm篩孔，篩上物填埋處置，篩下物經(jīng)人工把關(guān)分揀出干擾物后進(jìn)行磁選，然后進(jìn)入生物水解反應(yīng)器[1]。

混合垃圾在生物水解反應(yīng)器停留1.5天，生物水解后的物料進(jìn)行擠壓脫水，脫水至47%含水率，脫水固相進(jìn)行生物干化處理，液相經(jīng)漿液預(yù)處理除渣后，進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，產(chǎn)生的沼氣送沼氣發(fā)電廠利用，沼液送滲濾液處理場(chǎng)一并處理[2]。

3 實(shí)驗(yàn)運(yùn)行概況

本次實(shí)驗(yàn)自2018年6月11日開始正式滿負(fù)荷啟動(dòng)，截止到7月23日，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為43天，平均每日進(jìn)料55.53噸，7月23日后，由于廠區(qū)內(nèi)部道路維修，項(xiàng)目通行受阻，實(shí)驗(yàn)中斷。

實(shí)驗(yàn)主要進(jìn)行了生物水解反應(yīng)器在1.5天左右停留時(shí)間下，有機(jī)質(zhì)降解率的計(jì)算、濕重減量率的計(jì)算及反應(yīng)器內(nèi)物料容重的計(jì)算。

實(shí)驗(yàn)期間，由于合作方配備的車輛質(zhì)量問(wèn)題，部分日期內(nèi)的進(jìn)料量未達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求，但現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)人員通過(guò)積極協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮設(shè)備優(yōu)勢(shì)，將實(shí)驗(yàn)期間的平均物料量控制在預(yù)期范圍內(nèi)。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 淋濾容重統(tǒng)計(jì)

以6月21日至7月9日、7月18日至7月23日，共計(jì)21天的數(shù)據(jù)作為參考，容重平均值為0.68噸/立方米，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1及表2。

表1 容重統(tǒng)計(jì)表1

表2 容重統(tǒng)計(jì)表2 單位：t/m3

4.2 淋濾反應(yīng)器內(nèi)物料的停留時(shí)間統(tǒng)計(jì)

4.2.1 短停留時(shí)間實(shí)驗(yàn)的停留時(shí)間統(tǒng)計(jì)

自2018年6月11日至7月22日，共統(tǒng)計(jì)20天停留時(shí)間數(shù)據(jù)。淋濾反應(yīng)器內(nèi)物料的容重為0.68噸/立方米，反應(yīng)器全天平均物料體積為87.28立方米，平均篩下物量為39.96噸，計(jì)算得出平均停留時(shí)間為1.49天。短停留時(shí)間統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表3。

表3 短停留時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

4.2.2 長(zhǎng)停留時(shí)間實(shí)驗(yàn)的停留時(shí)間統(tǒng)計(jì)

自2017年7月10日至2017年8月12日，共統(tǒng)計(jì)31天淋濾反應(yīng)器內(nèi)物料體積的數(shù)據(jù)。物料容重為0.68噸/立方米，反應(yīng)器全天平均料位為58%，對(duì)應(yīng)物料體積為149立方米，平均篩下物量為33.00噸，計(jì)算得出平均停留時(shí)間為3.07天。長(zhǎng)停留時(shí)間統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表4。

表4 長(zhǎng)停留時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

4.3 短停留時(shí)間實(shí)驗(yàn)

4.3.1 短停留時(shí)間下的減量率

以6月11日至7月23日，共43天的進(jìn)出料數(shù)據(jù)為依據(jù)。項(xiàng)目累計(jì)處理混合垃圾（廚余垃圾和生活垃圾混合）2 390.46噸，篩下物進(jìn)淋濾反應(yīng)器為1 720.40噸，含固率：27.28%；BVS：42.01%。擠壓出料524.90噸，含固率：53.29%；BVS（不含塑料的VS）：42.25%。計(jì)算得出淋濾 濕重減量率為69.50%，有機(jī)質(zhì)降解率為40.06%。

4.3.2 淋濾液的特性

自6月11日至7月23日的平均數(shù)，淋濾液TS3：90%；VS/TS：57.23；pH值：6.39；COD：57 649 mg/L；sCOD：41 674 mg/L；VFA：12 911 mg/L；總氮：2 900 mg/L；氨氮：1 900 mg/L。

4.4 長(zhǎng)停留時(shí)間實(shí)驗(yàn)

4.4.1 長(zhǎng)停留時(shí)間下的減量率

采用同期數(shù)據(jù)作為對(duì)照，以2017年7月9日至2017年8月19日，共計(jì)42天的進(jìn)出料數(shù)據(jù)為依據(jù)。項(xiàng)目累計(jì)處理廚余垃圾1 559.66噸，篩下物進(jìn)淋濾反應(yīng)器1 165.21噸，含固率：28.98%；BVS：52.23%。擠壓出料376.36噸，含固率：57.45%；BVS：41.20%。淋濾反應(yīng)器濕重減量率為67.70%；有機(jī)質(zhì)降解率為49.49%。

4.4.2 淋濾液的特性

以2017年7月9日至2017年8月19日數(shù)據(jù)平均數(shù)為依據(jù)，淋濾液TS：4.10%；VS/TS：57.66%；pH值：5.89；COD：65 383 mg/L；VFA：16 631 mg/L；氨氮：2 722 mg/L。

5 實(shí)驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及解決情況

具體包括：（1）淋濾反應(yīng)器配備的超聲波料位計(jì)，監(jiān)測(cè)料位的準(zhǔn)確性受反應(yīng)器主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的影響較大，影響實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集及料位控制。現(xiàn)場(chǎng)研發(fā)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，并采取手動(dòng)測(cè)量法，準(zhǔn)確測(cè)得實(shí)驗(yàn)所需數(shù)據(jù)。受此問(wèn)題的啟發(fā)，以后項(xiàng)目中會(huì)在反應(yīng)器內(nèi)部增加料位標(biāo)高控制線，和超聲料位計(jì)同時(shí)發(fā)揮作用，提高料位控制過(guò)程中的容錯(cuò)率[3]。（2）垃圾分類情況差，廚余垃圾和生活垃圾中的大件物，如樹干、席夢(mèng)思床墊、混凝土塊、噸袋等數(shù)量較多，而EMBT中試項(xiàng)目未設(shè)置原始垃圾的人工分揀工序，導(dǎo)致設(shè)備易堵塞，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)人員加派人手疏通，解決了問(wèn)題。以后項(xiàng)目中會(huì)增設(shè)原始垃圾人工分揀工序，保證設(shè)備流暢運(yùn)行[4]。

6 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：（1）淋濾反應(yīng)器內(nèi)物料容重為0.68噸/立方米。（2）物料在淋濾反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間為1.49天，噴淋比為1.5倍工況下，有機(jī)質(zhì)降解率為40.06%，濕重減量率為69.50%。（3）物料在淋濾反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間為3.07天，噴淋比為1.5倍工況下，有機(jī)質(zhì)降解率為49.49%，濕重減量率為67.70%。（4）經(jīng)對(duì)比物料在淋濾反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間和降解率，得出結(jié)論：在保證噴淋比不變的情況下，停留時(shí)間的減少對(duì)有機(jī)質(zhì)降解率影響較大，對(duì)濕重減量率影響較小。