生活垃圾焚烧发电厂渗滤液浓缩液回用于脱酸系统研究

吴鹏辉

（广州环投云山环保能源有限公司，广州 510000）

生活垃圾焚烧发电厂中，渗滤液的产生量占垃圾处理量的10%左右。目前，国内常用的膜处理工艺主要是膜生物反应器（MBR）+反渗透（RO）组合工艺，不仅可以降低渗滤液的处理成本，而且具有占地面积小、透水性良好等优势，出水能达到《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T 18920—2020）的要求，可回用于厂区绿化或作为工艺补水。但是，其间不可避免地产生大量浓缩液，浓缩液具有较高的盐分和电导率，且存在难降解的有机物，可生化性极差。若不妥善处置，则会对环境造成严重的二次污染。在环保要求愈加严格的背景下，如何消化回用渗滤液浓缩液是生活垃圾焚烧发电厂实现废水零排放的关键。

目前，浓缩液常用的减量化技术主要包括回喷炉内、回灌储坑、蒸发、活性炭+树脂吸附、混凝沉淀、高级氧化和焚烧处理等。本研究以某生活垃圾焚烧发电厂作为工程试验对象，利用现有烟气处理设施，在不对设备进行大变动的前提下，开展渗滤液浓缩液回用于脱酸系统的研究，分析其可行性与影响，为浓缩液的厂内消化回用提供借鉴。

1 试验设计

1.1 设备基础

该生活垃圾焚烧发电厂单炉处理规模为750 t/d，烟气处理系统为“选择性非催化还原（SNCR）脱硝+半干法脱酸+干法脱酸+活性炭喷射+布袋除尘器”工艺。其中，半干法脱酸系统主要由两部分组成。一是制浆系统，采用生石灰制浆，工业水作为水源，浆液浓度一般保持在6%～8%；二是石灰浆喷射系统，采用Niro 雾化器，设计有三路进水，其分别是中和烟气中酸性气体的石灰浆、用于雾化器冷却的设备冷却水和用于控制反应塔出口烟温的工艺冷却水。设备冷却水和工艺冷却水的水源均为工业水。

1.2 试验设想与创新

该生活垃圾焚烧发电厂的浓缩液可用作半干法脱酸系统的制浆补水。但结合实际生产经验可知，浆液从制浆罐到雾化器喷射须经过较多的设备、阀门和管路等，浓缩液的复杂性可能会导致堵塞、结垢的概率增加。而脱酸系统的雾化器同样需要大量补水，故该试验将浓缩液作为工艺冷却水的水源，直接将其通入雾化器中，在消耗浓缩液的同时，减少浓缩液流通路径，以降低浓缩液流通过程的设备损坏风险。

1.3 试验准备

在工艺冷却水管道的进水调节阀前，加装浓缩液管道、手动球阀和流量计等，可自主选择从工艺冷却水管道进入雾化器的水源（工业水或浓缩液），并进行流量统计。

1.4 试验条件

为保持数据的可比性，试验期间，焚烧系统保持运行稳定，锅炉蒸发量按额定满负荷运行，石灰制浆浓度保持在6%～8%，进水调节阀自动控制，反应塔出口烟温控制在150 ～160 ℃，HCl 指标控制在25 ～35 mg/m，SO指标控制在不超过100 mg/m，其他指标按正常排放标准控制。

1.5 试验时间与内容

试验主要分为3 个阶段，每个阶段为1 周。试验前对浓缩液进行水质化验。第一阶段，开启工业水管道电动球阀，关闭浓缩液管道的手动球阀，即单独使用工业水作为水源，按试验条件司炉；第二阶段，同时开启工业水管道的电动球阀和浓缩液管道的手动球阀，即同时使用工业水和浓缩液作为水源，按试验条件司炉；第三阶段，关闭工业水管道电动球阀，开启浓缩液管道的手动球阀，即单独使用浓缩液作为水源，按试验条件司炉。

2 试验结果与数据分析

2.1 浓缩液水质与消耗量

浓缩液的水质化验结果如表1 所示，反应塔工艺冷却水用水情况如表2 所示。由表1 可知，浓缩液的氯离子高达8 800 mg/L，电导率高达51 450 μS/cm。由表2 可知，工艺冷却水总用量约为1.6 t/h，随着试验阶段的推进，浓缩液的使用量逐步上升，最大可达到1.69 t/h。

表1 浓缩液水质化验结果

表2 反应塔工艺冷却水用水情况

2.2 雾化器影响分析

雾化器作为脱酸和消化浓缩液的主要设备之一，在使用浓缩液作为工艺冷却水时，能否保证正常运行是试验可行与否的关键。下面主要从两个方面分析雾化器的影响：一是雾化器的运行状况，以雾化头的振动值作为衡量指标；二是雾化器的设备状态，主要是对雾化头进行检查，观察是否存在结垢、磨损等缺陷。

试验期间，雾化器的振动值基本保持在100 ～300 μm，主要集中于150 ～250 μm，未发现浓缩液增加明显导致振动值变大的情况。根据试验进展，两度将雾化器吊起，拆开雾化头进行检查，未发现分流盘、喷嘴等存在明显的磨损、结垢现象。

2.3 布袋除尘器影响分析

石灰浆和烟气在反应塔完成脱酸反应后，大部分反应产物随烟气方向进入布袋除尘器中，附着在布袋表面。浓缩液的加入会改变反应产物的组成。烟气组分改变或雾化效果不好，会直接影响布袋除尘器的正常运行。以布袋除尘器压差为衡量指标，在不同的试验阶段，布袋除尘器的压差并无明显变化，主要集中于1 300 ～1 700 Pa，均值约为1 500Pa。

2.4 酸性气体排放与石灰耗量影响分析

保证烟气污染物达标排放是试验的根本原则。在生活垃圾焚烧发电厂中，酸性气体主要指氯化氢和二氧化硫。由于垃圾中含硫物较少，二氧化硫排放值较低且稳定，因此以氯化氢作为主要控制指标。

在控制HCl日均排放值在30 mg/m的条件下，使用浓缩液后，在司炉过程中，未发现控制不稳或无法控制等异常现象。但对比不同阶段使用的石灰量，发现其随着浓缩液的增加而增加，具体表现为：第一阶段平均为71.6 t/d，第二阶段平均为76.88 t/d，第三阶段平均为81.97 t/d。经分析，主要原因为：根据水质检测数据，浓缩液的pH 为弱酸性，其含有大量的氯离子，通过雾化器进入烟气中，会增加HCl 等酸性气体的浓度，从而导致石灰耗量增加。

2.5 飞灰原灰与固化块影响分析

浓缩液的电导率较高，约为50 000 μS/cm，即浓缩液中离子含量较高，如氯盐、硫酸盐、硝酸盐、钙镁离子等。脱酸产物会从反应塔底进入飞灰中，若大量离子随之进入飞灰中，会改变飞灰的组成和性质，在同样的螯合剂配方下，可能会影响固化块的浸出毒性。各试验阶段飞灰原灰和固化块浸出液的重金属数据如表3所示。

表3 飞灰原灰和固化块浸出液的重金属数据

由表3 可知，各试验阶段的飞灰原灰重金属并无明显的数量级变化，集中表现为Pb 超限，这主要取决于垃圾成分和焚烧炉炉型。而飞灰固化块浸出液的Pb 均能达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》 （GB 16889—2008）的排放要求。因此，浓缩液的加入未对飞灰原灰及固化块的浸出液造成较大影响，或未超出现有螯合剂的适用波动范围。

3 结论

本研究开展渗滤液浓缩液用作脱酸系统中反应塔工艺冷却水的试验，分析其对雾化器、布袋除尘器、酸性气体排放和石灰耗量、飞灰原灰及固化块等方面的影响。研究表明，渗滤液浓缩液可作为反应塔工艺冷却水的水源，用在脱酸系统中，消耗量可达到 1.69 t/h。本研究为浓缩液的厂内消化回用提供一条行之有效的路径，助力生活垃圾焚烧发电厂实现废水零排放。