垃圾焚燒發(fā)電廠滲瀝液處理優(yōu)化組合工藝

李 靜，徐寶國(guó)，陳金強(qiáng)

我國(guó)城市生活垃圾由于含水量高，入爐焚燒前在貯坑內(nèi)堆放后，會(huì)發(fā)酵產(chǎn)生大量滲瀝液。在現(xiàn)有技術(shù)中，滲瀝液的處理方式主要有兩大類：一類是將滲瀝液經(jīng)一定的預(yù)處理后直接排入城市污水處理廠進(jìn)行合并處理；另一類是對(duì)滲瀝液進(jìn)行單獨(dú)處理。采用合并處理方法時(shí)需通過管道將滲瀝液輸送到污水處理廠，運(yùn)輸成本高，經(jīng)濟(jì)上不合理，而且會(huì)對(duì)市政污水處理系統(tǒng)造成沖擊。對(duì)滲瀝液進(jìn)行單獨(dú)處理的工藝方法有多種形式，但在處理效率、效果、投資成本等方面還不甚理想。因此，研發(fā)新型高效垃圾滲瀝液處理技術(shù)尤為重要。

1 滲瀝液來源及特性

1.1 來源

垃圾焚燒廠滲瀝液主要是指垃圾在貯坑內(nèi)堆放過程中受擠壓作用排出的水分及垃圾中有機(jī)組分在貯坑內(nèi)經(jīng)厭氧發(fā)酵而生成的水分所組成的一種組分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水。此外，由于垃圾在運(yùn)輸過程中常常遭受雨水的淋浴、沖刷導(dǎo)致垃圾被傾倒入垃圾貯坑時(shí)會(huì)帶入大量雨水，由此構(gòu)成了焚燒廠滲瀝液的另一個(gè)來源。

1.2 特征

垃圾滲瀝液的主要成分是有機(jī)物、氨氮和重金屬等，高濃度的垃圾瀝液主要在酸性發(fā)酵階段產(chǎn)生，其種類濃度與垃圾類型、組分、發(fā)酵時(shí)間密切相關(guān)。

（1）水質(zhì)復(fù)雜，危害性大

垃圾滲瀝液中有93種有機(jī)化合物，其中22種被列入我國(guó)和美國(guó)EPA環(huán)境優(yōu)先控制污染物的黑名單。此外滲瀝液中還含有10多種重金屬和氨氮等，水質(zhì)成分十分復(fù)雜。

（2） CODcr和BOD5濃度高

CODcr可達(dá) 90000mg/l，BOD5可達(dá) 38000mg/l，和城市污水相比濃度極高。

（3） 金屬含量高

滲瀝液中含有10多種金屬離子，其中Fe含量2 050 mg/l，Pb 含量 12.3 mg/l，Zn 含量 370 mg/l，K和Na含量2 500 mg/l，Ca甚至高達(dá)4 300 mg/l。

（4） 可生化性差

垃圾滲瀝液中BOD5/TP＞300，與生化處理中微生物所需磷元素相差較大，營(yíng)養(yǎng)元素比例嚴(yán)重失調(diào)。

（5）氨氮含量高、含鹽量高。

（6）色度深，有惡臭。

2 常用處理方法比較

2.1 回噴法

即將滲瀝液回噴入焚燒爐進(jìn)行高溫氧化的處理方法。

回噴法適合于滲瀝液產(chǎn)量少、垃圾熱值高的場(chǎng)合，如用于處理熱值較低的垃圾會(huì)造成焚燒爐爐膛溫度過低、甚至熄火的狀況。中國(guó)垃圾由于含水率太高，滲瀝液產(chǎn)量大，回噴法并不適用。

2.2 生物處理法

（1）好氧生物處理技術(shù)

好氧處理主要有活性污泥法、生物膜法、間歇式活性污泥法（SBR）、循環(huán)活性污泥工藝（CASS）和好氧穩(wěn)定塘等。

①活性污泥法 是目前污水處理中最常使用的方法，它對(duì)水的凈化作用主要通過微生物的代謝和活性污泥的吸附、絮凝沉淀來完成。

②生物膜法 是指廢水流過生長(zhǎng)在固定支承物表面上的生物膜，利用生物氧化作用和各相間的物質(zhì)交換降解廢水中有機(jī)污染物的方法。與活性污泥法相比，生物膜法對(duì)水量、水質(zhì)要求低，能生長(zhǎng)世代時(shí)間較長(zhǎng)的硝化菌等微生物。

（2）厭氧生物處理技術(shù)

厭氧處理包括上流式厭氧濾池（AF）、上流式厭氧流污泥床反應(yīng)器（UASB）、厭氧復(fù)合床反應(yīng)器（UASBF）、厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）及厭氧穩(wěn)定塘等等。

厭氧生物處理技術(shù)近年來發(fā)展很快。研究表明厭氧系統(tǒng)產(chǎn)生的氣體可以滿足系統(tǒng)的能量需要，若將這部分能量合理利用，既能夠保證厭氧工藝有穩(wěn)定的處理效果，還能降低處理費(fèi)用，是很有前途的處理工藝。特別是UASB工藝，由于負(fù)荷率大幅提高，停留時(shí)間縮短，是一種優(yōu)選的生物預(yù)處理工藝。

盡管厭氧處理反應(yīng)速率較慢，但因可以承受較高的有機(jī)負(fù)荷，所以當(dāng)污水中有機(jī)物濃度較高（BOD>2 000 mg/l）時(shí)常采用厭氧生物處理技術(shù)[2]。

（3）厭氧與好氧結(jié)合處理

鑒于單獨(dú)采用好氧處理法或厭氧處理法并不能使出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。因此通常將上述2種方法結(jié)合使用，即先通過厭氧法降低滲瀝液中BOD和COD濃度再通過好氧法使出水達(dá)標(biāo)。常用的組合有：UASB—生物接觸氧化組合工藝；厭氧消化—水解酸化—SBR組合工藝；UASBF—SBR組合工藝，UASB—A2/O組合工藝[2]。

2.3 物化處理法

滲瀝液的物化處理法包括絮凝沉淀、化學(xué)氧化、濕式氧化、氣提、蒸發(fā)、中和沉淀、活性炭吸附、膜分離法、光催化氧化法和電化學(xué)法等多種方法。物化法作為生物處理的后續(xù)保證工藝，可對(duì)污水進(jìn)行消毒，并進(jìn)一步去除懸浮物和可吸附有機(jī)物，確保出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求；作為預(yù)處理技術(shù)可降低CODcr、BOD5，除去大部分NH3-N、重金屬離子、SS等污染物，提高BOD5/CODcr以改善滲瀝液的可生化性，減少重金屬離子和NH3-N對(duì)微生物活動(dòng)的抑制作用。

與生物法相比，物化法不受水質(zhì)水量的影響，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，尤其是對(duì)BOD5/CODcr較低（0.07～0.20），難以用生物法處理的垃圾滲瀝液，有較好的處理效果[2]。

3 垃圾焚燒發(fā)電廠滲瀝液處理工藝

鑒于垃圾滲瀝液水質(zhì)的復(fù)雜性，在實(shí)踐中應(yīng)充分發(fā)揮物化法和生物法各自的優(yōu)勢(shì)，采用物化和生物聯(lián)合的方法對(duì)滲瀝液進(jìn)行處理。為此，本文結(jié)合垃圾焚燒廠滲瀝液自身特點(diǎn)以及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等綜合因素，提出一種將斜板沉淀、水解酸化、SBR、混凝沉淀及消毒殺菌技術(shù)相結(jié)合的垃圾焚燒廠滲瀝液處理新工藝。

3.1 設(shè)計(jì)流量

本工藝所涉及垃圾焚燒廠規(guī)模為2 000 t/d，垃圾含水率選定為50%，根據(jù)估算，將滲瀝液產(chǎn)生量設(shè)定為400 t/d，以保證垃圾含水率過大時(shí)，污水處理系統(tǒng)也能正常運(yùn)行。

3.2 進(jìn)水水質(zhì)

本次設(shè)計(jì)目標(biāo)為滲瀝液處理后達(dá)到中水回用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（見表1），使處理后的中水能夠用于洗車、灰渣池冷卻水、沖洗垃圾卸料平臺(tái)等焚燒廠內(nèi)部用水，實(shí)現(xiàn)焚燒廠內(nèi)部水的循環(huán)利用。

表1 進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)

3.3 工藝流程

該垃圾焚燒廠滲瀝液處理工藝需經(jīng)過7個(gè)處理步驟（見圖1）。

圖1 垃圾焚燒廠滲瀝液處理工藝流程圖

（1）滲瀝液先用格柵篩濾，去除滲瀝液中粗大的懸浮物和雜物。

（2）將過濾后的滲瀝液送入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)對(duì)滲瀝液進(jìn)行調(diào)節(jié)水質(zhì)的攪拌處理，有效水力停留時(shí)間為12天，通過計(jì)量泵控制出水水量。

圖2 斜板沉淀池結(jié)構(gòu)示意圖

（3） 調(diào)節(jié)池出水進(jìn)入斜板沉淀池（見圖2），斜板沉淀池水力停留時(shí)間為60～180 min，污泥停留時(shí)間為12～14 h，除去滲瀝液中易沉降的有機(jī)物和無機(jī)物雜質(zhì)，使出水指標(biāo)達(dá)到：CODcr＜15 000 mg/l，BOD5＜8 000 mg/l。

（4）將經(jīng)過斜板沉淀的滲濾液送入折板式水解酸化池（見圖3），滲濾液從水解酸化池的一側(cè)進(jìn)入，在水解酸化池內(nèi)反應(yīng)3～5 h，增加揮發(fā)性脂肪酸VFA、SCODcr、SBOD5含量，從另一側(cè)排出。

圖3 折板式水解酸化池結(jié)構(gòu)示意圖

（5）將經(jīng)水解酸化的滲濾液分批送入SBR反應(yīng)池，然后按反應(yīng)、沉淀，處理水（上清液）順序進(jìn)行分批處理。處理包括五個(gè)階段，分別為進(jìn)水期、反應(yīng)期、沉淀期、排水排泥期和閑置期。其中進(jìn)水期為1～4 h，反應(yīng)期為4～8 h，沉淀期為2～4 h，排水排泥期和閑置期依據(jù)進(jìn)水量和工況設(shè)定，使出水中的 CODcr≤300 mg/l，BOD5≤150 mg/l，NH3-N≤50 mg/l。

（6）將經(jīng)過SBR反應(yīng)池的滲濾液送入混凝池，按每升滲濾液投放聚合氯化鋁鐵PAF（）C 200 mg/l、硫酸鋁A（）

S 500 mg/l，投放混凝劑，混凝處理20～40 min，再經(jīng)過 2～4 h的沉淀，使出水中的CODcr≤50 mg/l、BOD5≤20 mg/l、NH3-N≤30 mg/l、TP≤1 mg/l、SS≤10 mg/l。

（7）混凝池澄清后的出水經(jīng)過消毒殺菌后循環(huán)利用。

3.4 環(huán)境效益

采用上述處理工藝處理后的滲瀝液，各項(xiàng)出水指標(biāo)能夠達(dá)到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》(GB/T 19923-2005)中冷卻用水水質(zhì)要求，可補(bǔ)充到垃圾焚燒發(fā)電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中回用。

滲瀝液中主要污染物一年的消減量為：

4 結(jié)語

采用本文所述工藝方法對(duì)垃圾焚燒廠滲瀝液進(jìn)行處理后，出水效果良好，各項(xiàng)污染物指標(biāo)值均大大降低，經(jīng)處理后的中水直接用于垃圾焚燒廠灰渣冷卻、洗車、沖洗卸料平臺(tái)等，實(shí)現(xiàn)焚燒廠水的循環(huán)利用目標(biāo)。

[1]垃圾焚燒廠滲瀝液處理技術(shù)的研究下載，劉晉、蔣嵐嵐.來自：環(huán)境工程，2010-09-30.

[2]城市垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液處理技術(shù)下載，張、王新艷、曹巍、于潤(rùn).來自：環(huán)境衛(wèi)生工程，2007-04-15.

[3]垃圾滲濾液的處理技術(shù)及其研究方向下載，付智娟、劉亞敏、孫桂琴，來自：江西化工，2005-12-30.