一起垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理系統(tǒng)故障分析與處理

沈銳林 董進(jìn)寧 張志達(dá) 譚誠(chéng)

（廣州特種承壓設(shè)備檢測(cè)研究院，廣東廣州 510663）

隨著我國(guó)社會(huì)發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，垃圾處理壓力也越來(lái)越大，而垃圾填埋場(chǎng)處理產(chǎn)生的滲濾液一方面通過(guò)填埋場(chǎng)向地下滲透，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，當(dāng)垃圾填埋場(chǎng)底下的土壤對(duì)大部分的滲濾液的吸附達(dá)到飽和，滲濾液污染物就會(huì)沿著水流的方向沿扇形擴(kuò)散，對(duì)地下水系統(tǒng)造成污染，另一方面經(jīng)填埋場(chǎng)導(dǎo)流管引流出來(lái)的滲濾液如果沒有經(jīng)過(guò)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(jìn)入河流或者農(nóng)田的各種有機(jī)污染物或者無(wú)機(jī)污染物，會(huì)使得水生生物或者農(nóng)作物受到污染，并通過(guò)生態(tài)環(huán)境或者食物鏈對(duì)人體的健康產(chǎn)生危害。而滲濾液的水質(zhì)特點(diǎn)：一是污染物種類繁多：滲濾液的污染物質(zhì)包含了有機(jī)物、無(wú)機(jī)離子和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。其中主要是氨、氮和各種溶解態(tài)的陽(yáng)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(chǎng)滲濾液產(chǎn)生過(guò)程中，由于垃圾中原有的和降解后產(chǎn)生的污染物經(jīng)過(guò)溶解、洗淋等作用進(jìn)入到垃圾滲濾液中，導(dǎo)致垃圾滲濾液中的污染物濃度很高，而且成分復(fù)雜。三是水質(zhì)變化大：垃圾的成分對(duì)滲濾液的影響特別大，不同地區(qū)，不同時(shí)間段的生活垃圾組分差別很大，因此導(dǎo)致滲濾液的水質(zhì)具有相當(dāng)大的差異。垃圾填埋場(chǎng)中滲濾液水質(zhì)隨著水質(zhì)水量的變化發(fā)生相應(yīng)的變化，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，滲濾液的組分和濃度也隨之變化。因此垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理工藝的選擇，以及滲濾液處理系統(tǒng)的維護(hù)與故障的分析診斷就變的十分的重要。

1 滲濾液處理系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀

某垃圾填埋場(chǎng)填埋庫(kù)區(qū)的防滲工程采用GCL(膨潤(rùn)土墊)與HDPE 進(jìn)口膜組成的成熟工藝，滲濾液處理系統(tǒng)采用機(jī)械蒸發(fā)-離子交換（MVC-DI）工藝。垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理系統(tǒng)，日處理滲濾液200t。

在正常連續(xù)運(yùn)行工況條件下，該系統(tǒng)垃圾滲濾液處理量為每小時(shí)只有2t 左右，日滲濾液處理量?jī)H為40t 左右，距離垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液處理目標(biāo)有相當(dāng)大的差距；各處理單元經(jīng)常出現(xiàn)不定期停機(jī)；水泵和壓縮機(jī)出現(xiàn)腐蝕與結(jié)垢現(xiàn)象，影響設(shè)備處理量和穩(wěn)定運(yùn)行。機(jī)械蒸發(fā)- 離子交換銨(Mechanical Vaporize Compression-Deionization Ionexchange）回收裝置處理垃圾滲濾液技術(shù)是利用高效MVC 裝置，把垃圾滲濾液中的氨、水分和其他物質(zhì)分離出來(lái)，將濃縮液中留下的為污染物質(zhì)，蒸汽中僅進(jìn)入部分氨和揮發(fā)性有機(jī)酸等污染物。垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理系統(tǒng)工藝流程如圖1 所示。MVC 裝置原理如圖2 所示。

圖1 機(jī)械蒸發(fā)-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(guò)自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器，除去一部分雜質(zhì)物，垃圾滲濾液與排出系統(tǒng)的蒸餾水和濃縮液通過(guò)換熱器進(jìn)行熱量交換，而后通過(guò)排氣換熱器，最終進(jìn)入蒸發(fā)主體。主體內(nèi)原有的循環(huán)液與進(jìn)入蒸發(fā)主體的液體進(jìn)行混合，一些循環(huán)液通過(guò)濃縮液泵流入二次濃縮處理系統(tǒng)。另外的一些循環(huán)液通過(guò)布液器把循環(huán)液分布到各換熱管束的表面形成薄膜并進(jìn)行蒸發(fā)。沒有蒸發(fā)的循環(huán)液匯集在主體底下的熱井并與來(lái)液重新混合后進(jìn)入下一次循環(huán)處理過(guò)程。蒸汽通過(guò)除霧器進(jìn)行汽液分離后經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)將其抽離蒸發(fā)主體，通過(guò)壓縮升溫以后，把高溫蒸汽輸送到蒸發(fā)主體熱交換管束內(nèi)，換熱管外的低溫物料與換熱的管內(nèi)高溫蒸汽進(jìn)行熱交換。把低溫物料加熱到蒸發(fā)，用來(lái)補(bǔ)充由壓縮機(jī)抽走的蒸汽。管內(nèi)高溫蒸汽經(jīng)過(guò)換熱以后，釋放汽化潛熱，形成冷凝蒸餾水。

原有的循環(huán)液與通過(guò)二次濃縮系統(tǒng)份的濃縮液進(jìn)入分離室進(jìn)行混合，一部分循環(huán)液通過(guò)排放管排放到濃水池中回灌到填埋場(chǎng)。另一部分循環(huán)液重新通過(guò)布液器分布到各換熱管面進(jìn)行蒸發(fā)。把蒸餾水匯集到蒸餾水罐以后，送到換熱設(shè)備進(jìn)行換熱，而后離開蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)入離子交換系統(tǒng)。把蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)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(tǒng)中進(jìn)行吸收，送至濃水池回灌填埋場(chǎng)。

2 滲濾液處理系統(tǒng)故障診斷

根據(jù)垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理系統(tǒng)工藝特點(diǎn)和運(yùn)行現(xiàn)狀，進(jìn)行熱態(tài)運(yùn)行測(cè)試和冷態(tài)停機(jī)檢測(cè)。

2.1 滲濾液處理系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試

根據(jù)垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理系統(tǒng)運(yùn)行狀況對(duì)該系統(tǒng)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(shù)進(jìn)行診斷測(cè)試，其中調(diào)試階段為該系統(tǒng)安裝調(diào)試時(shí)數(shù)據(jù)，運(yùn)行階段為該系統(tǒng)目前日常運(yùn)行狀態(tài)下記錄數(shù)據(jù)，診斷階段為該系統(tǒng)故障診斷時(shí)間段內(nèi)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，各個(gè)階段運(yùn)行數(shù)據(jù)參數(shù)見表1。

表1 各個(gè)階段運(yùn)行參數(shù)

對(duì)比分析三個(gè)階段的運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以看出運(yùn)行階段和診斷階段數(shù)據(jù)變化不是很大，由此可以認(rèn)為診斷實(shí)測(cè)工況為平時(shí)運(yùn)行工況，通過(guò)運(yùn)行工況測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)滲濾液處理原液流量嚴(yán)重不足,診斷測(cè)試結(jié)果僅為調(diào)試階段22.6%，濃液流量過(guò)高，診斷階段為調(diào)試階段的2 倍多，蒸餾水流量很低，診斷階段僅為調(diào)試階段的12.5%，原液溫度相當(dāng)，原液出蒸餾水板換溫度偏低比調(diào)試階段低20.8℃，原液進(jìn)排氣熱交換器溫度偏低，比調(diào)試階段低17.7℃，主體溫度偏低，比調(diào)試階段低8.5℃，壓縮機(jī)出口溫度高于調(diào)試階段4.3℃，壓縮機(jī)出口壓力高于調(diào)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(diào)試階段為138.4KW·H，另外，系統(tǒng)還存在壓縮機(jī)泄漏現(xiàn)象，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2.2 滲濾液處理系統(tǒng)設(shè)備停機(jī)檢測(cè)

在滲濾液處理系統(tǒng)設(shè)備停機(jī)狀態(tài)下，對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)檢測(cè)和垢樣化學(xué)分析。發(fā)現(xiàn)污垢嚴(yán)重堵塞蒸發(fā)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(nèi)部沒有腐蝕現(xiàn)象，白色附著物覆蓋于電加熱鍋爐的發(fā)熱電阻元件之上，增壓風(fēng)機(jī)存在蒸汽泄漏現(xiàn)象伴有濃烈刺鼻氣味，其他部件沒有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。并且對(duì)設(shè)備內(nèi)垢樣進(jìn)行分析，分析結(jié)果如表2 所示。

表2 垢樣分析結(jié)果

由垢樣分析結(jié)果可以看出污垢的主要成分為有機(jī)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(duì)較少。

3 滲濾液處理系統(tǒng)故障分析

3.1 由于系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行，蒸發(fā)換熱主體MVC（管殼式換熱器）內(nèi)的換熱管束之間被污垢嚴(yán)重堵塞，導(dǎo)致蒸發(fā)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(dǎo)致管束外的低溫液體與管束內(nèi)高溫蒸汽的換熱量減少，主體溫度過(guò)低，使得原液蒸發(fā)減少?gòu)亩懦鱿到y(tǒng)的濃液流量過(guò)大。由于蒸發(fā)熱交換主體內(nèi)原液蒸發(fā)量減少，致使壓縮機(jī)吸入的蒸汽量不足，導(dǎo)致高壓高溫蒸汽釋放熱量總量降低。另外，由于淤泥污垢嚴(yán)重堵塞換熱管束間隙，換熱效果極差，導(dǎo)致管束外低溫液體吸收熱大大減少，管束內(nèi)高溫蒸汽冷凝率隨之降低，導(dǎo)致蒸餾水生成量大大減少，從而導(dǎo)致蒸餾水板式熱交換器的換熱總量急劇減少，導(dǎo)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(shí)引起MVC 處理的熱交換效率降低。上述原因不僅導(dǎo)致滲濾液處理系統(tǒng)的處理量大幅下降，并且引起了的大量的浪費(fèi)，并且增加了安全隱患。

3.2 滲濾液處理系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)的密封不嚴(yán)密，發(fā)生泄漏蒸汽現(xiàn)象。并且因蒸汽中含有一部分氨氣，設(shè)備在氨氣存在的環(huán)境中腐蝕加劇，導(dǎo)致車間設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境惡化嚴(yán)重，同時(shí)也使運(yùn)行人員的人身健康受到危害。

3.3 滲濾液處理系統(tǒng)內(nèi)的電加蒸汽發(fā)生器的自動(dòng)給水控制裝置受到損壞，從而要靠人工加水才能實(shí)現(xiàn)蒸汽發(fā)生器的進(jìn)水，造成電加蒸汽發(fā)生器的運(yùn)行存在非常大的安全隱患，并且使得運(yùn)行操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大大增加。

3.4 滲濾液處理系統(tǒng)解決方案及建議

3.4.1 首先要對(duì)蒸發(fā)換熱主體MVC 中的換熱管束間的污垢進(jìn)行人工機(jī)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(lái)的污垢和污水在MVC 污垢清理過(guò)程中從MVC 裝置下面的熱井排出來(lái)，避免污水和污垢進(jìn)入MVC 裝置后的管道及板式熱交換器中，以防止出現(xiàn)新的系統(tǒng)堵塞和污染。然后再對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗。根據(jù)污垢成分選擇合適有效的化學(xué)清洗藥品。

3.4.2 對(duì)滲濾液處理系統(tǒng)的增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行進(jìn)行更換或者修理，消除泄漏蒸汽現(xiàn)象，避免設(shè)備及系統(tǒng)受到危害。

3.4.3 修理或者更換電加熱蒸汽發(fā)生器的自動(dòng)進(jìn)水裝置并定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，同時(shí)按照要求對(duì)其進(jìn)行定期檢驗(yàn)，設(shè)備各種連鎖保護(hù)裝置運(yùn)行正常，確保蒸汽發(fā)生器安全運(yùn)行，并且對(duì)蒸汽發(fā)生電阻元件的污垢進(jìn)行清除處理，保證其熱效率并且降低系統(tǒng)能耗。

3.4.4 定期檢查滲濾液處理系統(tǒng)中原液進(jìn)入系統(tǒng)的第一級(jí)過(guò)濾裝置，重點(diǎn)核實(shí)裝置性能是否正常,并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行定期巡檢，檢查設(shè)備外觀是否有可見缺陷，設(shè)備及法蘭連接是否存在跑冒滴漏等現(xiàn)象以及其他影響設(shè)備安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的情況。