生活垃圾焚燒廠滲濾液處理工程實(shí)例

何武衛(wèi)

（廣州中大環(huán)境治理工程有限公司，廣州 510320）

隨著社會(huì)的發(fā)展，人類產(chǎn)生的生活垃圾劇增，由于城市發(fā)展造成土地資源緊張，垃圾的處理以焚燒為主，可減少其90%的體積和75%～85%的質(zhì)量，目前已成為城市垃圾主要的處理方式[1-4]。2022 年，我國垃圾焚燒處理量超1.6 億t，采取焚燒處理方式的占全國垃圾處理超70%[5]。滲濾液處理站來水包括垃圾倉滲濾液、化驗(yàn)室排水、卸料大廳沖洗水、垃圾車道沖洗水及車輛沖洗排水，是垃圾焚燒廠最主要的二次污染物之一[6]。

垃圾滲濾液成分復(fù)雜，既有高質(zhì)量濃度有機(jī)污染物，也有金屬、無機(jī)鹽類、細(xì)菌等有毒有害物質(zhì)[7]；水量變化大，冬季旱季水量較少，污染物質(zhì)量濃度較高；夏季雨季水量較多，污染物質(zhì)量濃度較低；污染物質(zhì)量濃度高，CODcr質(zhì)量濃度在50 000～80 000 mg/L，BOD5質(zhì)量濃度在30 000～50 000 mg/L，氨氮質(zhì)量濃度高達(dá)2 000～3 000 mg/L，且色度較高達(dá)2 000～2 500 度，并通常帶有惡臭，屬于難處理高質(zhì)量濃度廢水[8-10]。目前主要處理工藝為生物法、物化法及物化生復(fù)雜組合工藝，主要分為預(yù)處理、厭氧處理、好氧處理、膜處理及深度處理等[11]，處理后水質(zhì)達(dá)到GB 16889—2008《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》排放標(biāo)準(zhǔn)，或者達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)后作為廠區(qū)內(nèi)回用水。

1 工程概況

本次生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目滲濾液處理站位于河北省黃驊市，其垃圾焚燒規(guī)模為600 t/d，滲濾液處理規(guī)模210 m3/d，本項(xiàng)目進(jìn)水CODcr質(zhì)量濃度高達(dá)60 000 mg/L，BOD5質(zhì)量濃度高達(dá)30 000 mg/L，除此之外，還有大量金屬、無機(jī)污染物。

1.1 進(jìn)出水水質(zhì)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)垃圾滲濾液進(jìn)水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)表

其處理后出水要求在廠區(qū)回用，其出水水質(zhì)應(yīng)符合GB/T 19923—2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》中的敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。主要污染物排放限值見表2。

表2 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)表

為提高系統(tǒng)回收率，本項(xiàng)目納濾及反滲透濃縮液分別通過預(yù)軟化系統(tǒng)和高壓反滲透DTRO 工藝進(jìn)行減量，DTRO 的濃液混合后優(yōu)先回用于垃圾焚燒主廠房煙氣凈化系統(tǒng)和飛灰固化系統(tǒng)，剩余部分回噴垃圾倉入爐焚燒。

1.2 工藝流程

為保證出水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，本工程采用“格柵+預(yù)沉池+調(diào)節(jié)池+UASB+厭氧沉淀池+MBR（兩級(jí)A/O+外置式UF）+NF+RO”工藝，其中，由于進(jìn)水氨氮、TN含量極高，MBR生化處理部分選擇兩級(jí)A/O生物脫氮工藝。其流程圖如圖1所示。

圖1 垃圾滲濾液處理工藝流程圖

1.3 主要構(gòu)筑物參數(shù)

1）調(diào)節(jié)池：2 座，1 用1 備，備用調(diào)節(jié)池兼事故池，結(jié)構(gòu)型式為搪瓷拼裝罐，單座尺寸（凈空）為Φ14×16.8 m，有效水深為16.2 m，單座有效容積為2 500 m3，總有效容積為2 500 m3。

2）預(yù)沉池：處理規(guī)模210 m3/d，時(shí)變化系數(shù)取2，即最高時(shí)流量17.5 m3/h，數(shù)量為2 座，建筑形式為地上式，鋼砼結(jié)構(gòu)；表面負(fù)荷1.1 m3/（m2·h），單池表面積16 m2，水力停留時(shí)間4.6 h，有效水深5.0 m，單座建筑尺寸（凈空）4.0 m×4.0 m×6.0 m，污泥產(chǎn)量21 m3，污泥含水率97%，池壁環(huán)氧煤瀝青防水防腐。

3）厭氧系統(tǒng)：?jiǎn)巫ㄖ叽纾▋艨眨│?0×15.6 m，2 座，碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，有效水深14.1 m，單座有效容積1 107 m3，總有效容積2 214 m3，停留時(shí)間10.5 d，設(shè)計(jì)進(jìn)水CODcr為63 000 mg/L，設(shè)計(jì)出水CODcr為12 600 mg/L，設(shè)計(jì)CODcr去除率80%，容積負(fù)荷6.0，循環(huán)液回流比12，污泥質(zhì)量濃度30 g/L，沼氣產(chǎn)率0.35 m3/kgCOD，沼氣產(chǎn)量3 704 m3/d，污泥產(chǎn)率0.03 kgMLSS/kgCOD，污泥產(chǎn)量10.6 m3/d，加熱蒸汽量127.6 m3/h。

4）厭氧沉淀池：2 座，地上式，鋼砼結(jié)構(gòu)，表面負(fù)荷0.48 m3/（m2·h），有效水深5.0 m，停留時(shí)間10 h，單座建筑尺寸（凈空）3.0 m×3.0 m×6.0 m，池壁環(huán)氧煤瀝青防水防腐。

5）MBR 池：一級(jí)反硝化段尺寸為7 m×6.2 m×9.5 m，2 座，容積為694 m3；一級(jí)硝化段尺寸為7 m×12.6 m×9.5 m，2 座，容積為1 411 m3；二級(jí)反硝化段尺寸為5 m×3.3 m×9.5 m，2 座，容積為264 m3；二級(jí)硝化段尺寸為5 m×3.3 m×9.5 m，2 座，容積為264 m3；設(shè)計(jì)污泥質(zhì)量濃度15 g/L；水力停留時(shí)間一級(jí)反硝化段3.3 d、一級(jí)硝化段6.3 d、二級(jí)反硝化段1.32 d 和二級(jí)硝化段1.32 d；一級(jí)A/O 污泥負(fù)荷為0.07 kgCOD/kgMLSS·d，二級(jí)A/O設(shè)計(jì)污泥負(fù)荷為0.01 kgCOD/kgMLSS·d；曝氣量為2 983 m3/min，曝氣形式為射流曝氣，污泥量32.1 m3/d，含水率98.5%，回流量為250 m3/h，回流比為28。

6）NF 系統(tǒng)：進(jìn)水量210 m3/d，設(shè)計(jì)回收率85%，設(shè)計(jì)清液產(chǎn)量178.5 m3/d，設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)間22 h，設(shè)計(jì)清液產(chǎn)量8.11 m3/h，膜材質(zhì)為有機(jī)復(fù)合膜，膜組件長度1 016 mm，單支膜組件面積30.7 m2，設(shè)計(jì)膜通量16 LMH，需要膜面積507 m2，單個(gè)組件面積30.7 m2，需要膜組件數(shù)量18 支，總膜面積552.6 m2，正常運(yùn)行壓力7～18 bar，裝機(jī)功率Pt=26 kW。

7）RO 系統(tǒng)：設(shè)計(jì)處理量Qd=180 m3/d，設(shè)計(jì)富裕系數(shù)1.0，設(shè)計(jì)回收率80%，設(shè)計(jì)清液產(chǎn)量142.8 m3/d，設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)間22 h，設(shè)計(jì)清液產(chǎn)量6.5 m3/h；膜材質(zhì)為有機(jī)復(fù)合膜，截留率98%，膜組件直徑20.32 cm，膜組件長度1 016 mm，單支膜組件面積37 m2；設(shè)計(jì)膜通量12 MH，需要膜面積540.9 m2，單個(gè)組件面積37 m2，需要膜組件數(shù)量18 支，總膜面積666 m2，進(jìn)水流量20 m3/h，正常運(yùn)行壓力50～60 bar，總裝機(jī)功率28 kW。

8）NF、RO 濃縮液池：地上式，鋼筋砼，2 座，建筑尺寸（凈空）3.5 m×2.5 m×9.5 m，有效水深9.0 m，有效容積78.8 m3，水力停留時(shí)間2.5 d，池壁為環(huán)氧煤瀝青，防水防腐。

9）DTRO 系統(tǒng)：設(shè)計(jì)處理量70 m3/d，設(shè)計(jì)回收率50%，運(yùn)行時(shí)間22 h，清液產(chǎn)量35 m3/d，有機(jī)復(fù)合膜，脫鹽率98%，膜組件直徑20.32 cm，膜組件長度1 400 mm，設(shè)計(jì)膜通量11 MH，需要膜面積145 m2，單個(gè)組件面積9.405 m2，需要膜組件數(shù)量17 支，總膜面積159.9 m2，正常運(yùn)行壓力60～80 bar，裝機(jī)功率45 kW/套。

10）清水池：地上式，鋼筋砼，1 座，建筑尺寸（凈空）3.5 m×2.3 m×9.5 m，有效水深9.0 m，有效容積72.5 m3，水力停留時(shí)間8.1 h，池壁為環(huán)氧煤瀝青，防水防腐。

2 工程運(yùn)行情況

2.1 出水效果

垃圾滲濾液處理設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行3 個(gè)月，其進(jìn)水水質(zhì)CODcr質(zhì)量濃度穩(wěn)定在65 000～70 000 mg/L 之間，氨氮穩(wěn)定在2 000～2 500 mg/L 之間，TN 穩(wěn)定在2 500～3 000 mg/L 之間，SS 穩(wěn)定在10 000～15 000 mg/L 之間。經(jīng)過預(yù)處理、UASB 和兩級(jí)A/O 及MBR 處理后，出水CODcr質(zhì)量濃度穩(wěn)定在500 mg/L，氨氮穩(wěn)定在20 mg/L，TN 穩(wěn)定在100 mg/L，SS 穩(wěn)定在0～10 mg/L。后續(xù)經(jīng)過納濾、超濾處理后，其出水指標(biāo)如圖2 所示，穩(wěn)定達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 處理設(shè)施運(yùn)行3 個(gè)月出水指標(biāo)

2.2 運(yùn)行成本分析

統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行中的直接運(yùn)行成本，包括電費(fèi)、藥劑及耗材、水費(fèi)及蒸汽費(fèi)、人工費(fèi)、膜更換費(fèi)及污泥和沼氣處置費(fèi)用。其結(jié)果如下。

1）電費(fèi)：主要設(shè)備總耗電費(fèi)21.13 元/m3。

2）藥劑和耗材：藥劑耗材包括系統(tǒng)投加的藥劑及實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)等的花費(fèi)，每日5.31 元/m3。

3）水費(fèi)和蒸汽費(fèi)經(jīng)計(jì)算分別為0.08元/m3、1.46元/m3。

4）人工費(fèi)：人員以6 人計(jì)，包括1 名技術(shù)人員，4名操作人員，1 名化驗(yàn)員，處理成本為5.6 元/m3。

5）超濾、納濾、反滲透和高壓反滲透膜更換費(fèi)用，經(jīng)計(jì)算為6.88 元/m3。

6）污泥處置和沼氣處置費(fèi)用分別為0.08 元/m3、0.15 元/m3。

將垃圾滲濾液處理達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)，其處理成本為40.69 元/m3

3 結(jié)論

采用“格柵+預(yù)沉池+調(diào)節(jié)池+UASB+厭氧沉淀池+MBR（兩級(jí)A/O+外置式UF）+NF+RO”工藝處理垃圾焚燒電廠滲濾液，處理出水能夠達(dá)到GB/T 19923—2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中的敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

本案例處理設(shè)施中，各污染物能夠得到有效去除，CODcr、BOD5、氨氮、總氮及SS 的去除率均達(dá)到99.9%以上，系統(tǒng)運(yùn)行效果穩(wěn)定、有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，出水水質(zhì)滿足日常生產(chǎn)回用。

實(shí)際運(yùn)行中，將垃圾滲濾液處理達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)的直接運(yùn)行成本為40.69 元/m3，包括電費(fèi)、藥劑及耗材、水費(fèi)及蒸汽費(fèi)、人工費(fèi)、膜更換費(fèi)及污泥和沼氣處置費(fèi)用等。