城市生活垃圾焚烧厂垃圾渗沥液处理零排放工艺探索

陈荣

（广东亮科环保工程有限公司，广东佛山528311）

城市生活垃圾焚烧厂垃圾渗沥液处理零排放工艺探索

陈荣

（广东亮科环保工程有限公司，广东佛山528311）

本文通过分析垃圾焚烧厂渗沥液的来源、产量、水质特点，结合国内焚烧厂垃圾渗沥液处理技术路线，结合自身工程设计经验，分析和探索出适合于垃圾焚烧厂渗沥液处理零排放的技术要点和工艺路线。

生活垃圾；焚烧；渗滤液

1 垃圾焚烧发电厂垃圾渗沥液水量水质特征

1.1 产生及产生量

中国生活垃圾的典型特点是混合收集，水分及有机物含量高、垃圾相对热值较低；垃圾经过一段时间的发酵、脱水，热值明显提高后，再进行焚烧处理，可以减少助燃剂的投加、增加发电量、减少运行成本、提高垃圾焚烧发电厂的运行效率，因此，国内生活垃圾焚烧发电厂一般有5～7d的垃圾储存量的垃圾贮坑[1]。

垃圾焚烧厂渗沥液的产生量由垃圾贮坑的停留时间、主要成分等因素影响。渗沥液的产生量季节性波动大：春夏雨季产量大，秋冬干旱季产量小；垃圾渗沥液的日产生量按垃圾量的10%～40%（重量比）计[2]。

1.2 水质特征

渗沥液的成分受到生活水平、收集方式、地区和气候、垃圾贮存时间等的影响，其主要特点如下：①有机污染物浓度高，CODcr为3万～8万mg/L，BOD5为1.5万～3.5万mg/L；氨氮、总氮浓度高，NH3-N 1 000～2 000mg/L，TN 1 500～2 500mg/L；②成分复杂，其中重金属离子和有毒有机物会对微生物产生毒害抑制作用；③氨氮含量高，最高可高达几千到几万毫克每升，严重抑制和降低生物处理中微生物的活性；④碳氮比失调，且磷元素缺乏，总氮较难处理达标；⑤对设备、材料腐蚀性强，氯离子含量达2 000～3 000mg/L，腐殖酸含量较高，对管道及设备材质要求高；⑥SS含量高，达3 000～1万mg/L；调节池易淤积泥、砂；⑦电导率高、结垢因子浓度高，Ca2+为2 000～3 000mg/L，Mg2+为400～500mg/L，SiO2为20～40mg/L；管道、处理设施及深度膜处理系统浓水侧易结垢，限制产水率[3]。

1.3 垃圾焚烧厂渗沥液处理要求

由于深度膜处理产水水质可以满足工业回用水质的要求，考虑渗沥液处理后回用产生的经济效益，部分垃圾焚烧厂项目要求渗沥液处理后零排放。

1.3.1 渗沥液处理膜系统产水零排放回用途径

膜系统产水回用于循环冷却系统补充水，执行标准为GBT19923-2005《城市污水再利用工业用水水质》（敞开式循环冷却水系统补充水）标准，主要水质标准如下：化学需氧量CODCr≤60mg/L；生化需氧量BOD5≤10mg/L；氨氮NH3-N≤10mg/L；pH＝6.5～8.5；氯离子≤250mg/L；总硬度（以CaCO3计）≤450mg/L。回用水量：根据广东廉江生活垃圾焚烧发电厂经验，膜系统产水可完全用于冷却塔冷却，且另需补充水源。

1.3.2 渗沥液处理膜处理浓缩液零排放回用途径

膜处理浓缩液回喷焚烧炉渣熄焦、飞灰固化：焚烧产生的炉渣从炉膛排除时需经过熄焦池降温处理，炉渣中的含盐量远高于浓缩液中的含盐量，故浓缩液用于炉渣熄焦对炉渣的浸出毒性没有影响；飞灰的固化过程使用浓缩液作为水源，添加螯合剂对飞灰固化稳定，可同时实现飞灰与浓缩液的稳定化处理。炉渣及固化的飞灰外运至砖厂，加入水泥和螯合剂固化制砖等资源化利用[4，5]。

浓缩液回用量：根据广东廉江生活垃圾焚烧发电厂炉渣熄焦、飞灰固化用水量为厂内垃圾渗沥液产生量（以垃圾量重量比的20%计）的15%；为达到垃圾渗沥液的零排放，膜处理系统产水率必须达到85%以上。

2 焚烧厂垃圾渗沥液处理工艺设计

处理工艺为渗沥液→预处理→生化处理→深度处理→排放或回用。

2.1 预处理系统（含除渣、沉砂、调节）

设计要点：①需要去除2mm以上大颗粒杂质，以免堵塞水泵；②设预沉池沉砂，避免砂粒在调节池积累；③调节池设计停留时间约计20d，设穿孔曝气管曝气或液下搅拌机搅拌，以保证污泥不沉积；④需要有抽气、除臭设备和甲烷报警器等，预防调节池甲烷气体积累超过曝炸极限；⑤调节池水泵建议采用螺杆泵，以防堵塞。

2.2 生化处理

2.2.1 高效厌氧系统（UASB厌氧反应器）

设计要点：①中温厌氧（30～40℃），COD容积负荷为4～6kg COD/（d·m3），停留时间HRT 9～12d，COD去除率最大可达85%以上；②含强制循环布水、模块三相分离器、加热温控系统、产气水封及点火装置；③调试启动，需配套实验室设备齐全，定时检测进出水COD、氨氮、pH值、污泥浓度等重要数据，调配C、N、P等营养物质的比例，逐渐增加反应器的容积负荷，直到COD去除率约80%后稳定进水。

2.2.2 两级A/O系统（含两级硝化反硝化生物脱氮系统）

设计要点：①设计进水水质，为保证A/O系统处理效果，UASB出水水质按CODcr2万mg/L，BOD51.1万mg/L；氨氮NH3-N 1 900mg/L，总氮TN 2 400mg/L；②因C/N比例严重失调，故设置超越管，部分原水直接进入A/O系统补充碳源；③去除率，COD去除率80%～92%、BOD5、氨氮去除率高达99%；总氮去除率81%～93%；④混合液回流比300%以上；⑤曝气池易产生气泡，采用后续MBR部分回流污泥回喷消泡；⑥曝气采用多通道旋涡射流曝气器，防止曝气系统堵塞；⑦调试启动，定时检测进出水COD、氨氮、溶解氧、污泥浓度等重要数据，调整曝气量、营养物质等直至各去除率达到指标。

2.2.3 MBR膜处理系统

MBR膜处理系统普遍采用外置式MBR膜，在泵压力作用下膜过滤液成为系统处理出水，活性污泥、大分子物质等被膜截留（膜内污泥浓度最高可达30g/L）并回流至反硝化池以提高池中污泥浓度，继续进行生物处理。

设计要点：①设计进水CODcr140g/L，氨氮NH3-N 20mg/L；②MBR膜根据流量进行选型，管式MBR膜孔径采用0.1～0.4μm，可截留最小分子量500，为防止膜堵塞，长时间运行后过滤流速过低时或停机超2h注意反洗/顶洗；③100%固液分离，出水无菌体和悬浮物，利于深度处理，代替传统工艺二沉池及过滤系统；④系统高度自动化控制，控制流量、压力、温度等，膜清洗系统自动程序控制，操作、管理方便；⑤MBR膜产水率100%。

2.3 深度处理系统（膜处理系统）

2.3.1 常用膜处理系统NF（纳滤系统）+RO（反渗透系统）

NF系统由纳滤环路循环泵、纳滤膜组件及清洗设施等组成。NF膜可截留分子量200～1 000；对一价离子的截留率可低至40%，对二价离子的截留率可高至90%以上。

RO系统通过高压，克服膜两侧液体浓度差，将水经膜反向扩散至清水侧。截留污水中的污染物及离子。

因受进水电导率和Ca2+、Mg2+、SiO2等的影响，NF及RO系统易结垢。系统回收率的设计标准是要保证浓缩液中的难溶盐不会发生结垢，NF浓水侧再浓缩风险较大存在于硫酸钙结垢倾向严重，故NF产水率一般以80%计；RO浓水侧再浓缩风险较大存在于SiO2结垢倾向严重，故RO系统产水率以75%计；则系统总产水率约为60%，最多可达65%。提高产水率意味着膜系统结垢导致系统瘫痪的风险。

2.3.2 加强NF（NF浓缩液再回收）+RO

此系统是在上述系统基础上，NF浓缩液再经过两级NF，使NF总体产水率提高至93%再经RO系统，则本系统总产水率约为65%～70%。

2.3.3 DTRO系统

本处理系统为MBR出水直接进入DTRO系统。DTRO膜为蝶片式特种膜（传统RO膜为螺旋卷式），特点：①DTRO膜抗污染性能突出，膜表面呈电中性，减少细菌等微生物在膜表面的吸附；结构上采用开放式通道，可避免堵塞；引入线性凸点布列，有自净作用；错流清洗系统，提高湍流作用，降低压力损耗；②DTRO膜高倍浓缩性能，膜片支撑层及膜元件耐压性好，普通DTRO膜操作压力高达90bar，特殊DTRO膜可高达160bar，高压下产水率增大。由于以上特性，产水率可高达75%～80%。

2.3.4 TUF管式软化膜+DTRO+高压DTRO系统

虽然DTRO膜的高性能，但也存在结垢的问题，要进一步增加产水率，必须先解决结垢问题。本系统采用MBR出水加软化剂（采用石灰+纯碱软化剂），于TUF管式软化膜中去除垃圾渗沥液中的硬度及碱度，去除加药反应后的SS。污泥进入污泥处理系统，软化后污水加酸回调后再进入DTRO系统处理，DTRO系统产生的浓水再通过高压DTRO系统，经过软化的污水通过高压也不易结垢，使高压DTRO系统产水率更高成为可能。

本工艺优点：①工艺安全系数高；②整体回收率超高，可达85%～90%；③产水品质稳定；④撬装化、模块化设备；⑤占地小、建设工期短；⑥适用范围广，新建/扩建均可采用。缺点：投资费用较高，运行药费也较高，仅软化药剂费用约7.5元/t水。

3 结语

相对于垃圾填埋场的垃圾渗沥液，垃圾焚烧厂垃圾渗沥液组成更复杂、污染浓度更高、处理难度更大，从垃圾焚烧厂的整体运作考虑，结合焚烧厂各用水环节，总结国内渗沥液处理的技术经验，探索出适合于垃圾焚烧厂渗沥液处理零排放的工艺组合。

[1]李华,赵由才.垃圾堆酵对焚烧厂垃圾热值的影响[J].上海环境科学,2000,19(2):89-91.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.CJJ150-2010生活垃圾渗沥液处理技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[3]叶杰旭,城市生活垃圾焚烧厂渗沥液处理工艺及其效能研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2012.

[4]何品晶,宋立群,章骅,等.垃圾焚烧炉渣的性质及其利用前景[J].中国环境,2003,23(4):395-398.

[5]章骅,何晶晶.城市生活垃圾焚烧灰渣的资源化利用[J],环境卫生工程,2002,10(1):6-10.

Research on Zero Discharge of Landfill Leachate Treatment in Municipal Solid Waste Incineration Plant

Chen Rong
(Guangdong LiangkeEnvironmental Protection Engineering Co.,Ltd.,Guangdong Foshan 528311)

This paper aims to analyze the characteristics of water quality of waste incineration plant leachate source,yield,plant,combined with landfill leachate treatment technology route of domestic burning,and the author´s own experience in engineering design,analysis and exploration for plant leachate treatment techniques of zero emission and the process of waste incineration.

Municipal solid waste;Incineration;Leachate

X799.3

A

2096-0387（2017）03-0074-03

陈荣（1974-），男，广东雷州人，本科，工程师，研究方向：污水处理。