危險廢物焚燒系統(tǒng)廢水零排放技術(shù)研究

王靜文 甘洪磊 張文超 李殿秀

摘 要：以某危險廢物集中處置中心為例，本文通過分析危險廢物焚燒系統(tǒng)給排水環(huán)節(jié)，確定了廢水回用工藝流程，結(jié)合優(yōu)化后的工藝路線，明確廢水零排放技術(shù)的可行性。

關(guān)鍵詞：危險廢物;焚燒系統(tǒng);廢水;零排放

中圖分類號：X703文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）20-0153-03

Abstract： Taking a hazardous waste centralized disposal center as an example， this paper determined the process flow of wastewater reuse by analyzing the water supply and drainage links of the hazardous waste incineration system， and combined with the optimized process route to clarify the feasibility of zero discharge technology of wastewater.

Keywords： hazardous waste; incineration system; wastewater; zero discharge

目前，危險廢物焚燒多采用回轉(zhuǎn)窯處置技術(shù)[1-2]。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)危險廢物的最大減量化，在焚燒過程中可以通過對高溫?zé)煔庵械臒崃炕厥諏?shí)現(xiàn)一定的資源化利用。但是，系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)存在多種廢水的處理及排放問題，為提高水資源利用率，降低運(yùn)行成本，同時降低二次污染，通過對各子系統(tǒng)給水及排水的分析，本文探究了危險廢物焚燒系統(tǒng)廢水零排放技術(shù)的可行性。

1 設(shè)計(jì)背景

1.1 系統(tǒng)概述

本研究以河南省某危廢處置中心100 t/d回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)為例，入爐物料包含醫(yī)療廢物及可焚燒類危險廢物，通過不同上料通道進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯處理后產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入二燃室進(jìn)行二次燃燒，爐渣則進(jìn)入水封出渣機(jī)冷卻后排出。系統(tǒng)的煙氣凈化系統(tǒng)配備工藝為“余熱鍋爐+急冷塔+干法脫酸+活性炭吸附+布袋除塵器+濕法脫酸塔+煙氣再加熱器”，由引風(fēng)機(jī)送至50 m高煙囪排放。

1.2 給水分析

本系統(tǒng)給水環(huán)節(jié)包括：地面沖洗、包裝容器沖洗、車輛沖洗、水封出渣機(jī)給水、余熱鍋爐給水、急冷塔補(bǔ)水、濕法脫酸系統(tǒng)補(bǔ)水、循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)水。各部位水量及水質(zhì)要求如表1所示。

從表1可以看出，焚燒系統(tǒng)中余熱鍋爐進(jìn)水應(yīng)滿足《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》（GB/T 1576—2018）的要求，另外，地面沖洗、包裝容器清洗、車輛沖洗等涉及人居環(huán)境，此處總給水量較小，可采用自來水。其他給水部位應(yīng)采用一定處理，由表1還可以看出，系統(tǒng)用水量較大的環(huán)節(jié)主要為急冷塔與濕法脫酸塔。

1.3 排水分析

通過對給水環(huán)節(jié)的梳理，分析各股給水后的去向，如表2所示。

從表2看出，系統(tǒng)產(chǎn)生廢水主要為濕法脫酸排污水，該股廢水可生化性極低，鹽度高。

2 廢水零排放工藝設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

由于焚燒車間為整套處置系統(tǒng)，廢水回用設(shè)計(jì)原則應(yīng)以穩(wěn)定可靠為第一要務(wù)，同時還需要兼顧以下內(nèi)容[3-5]：廢水水質(zhì)簡單，處理難度低，處理后廢水能夠滿足下一級回用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);針對各排水環(huán)節(jié)，要設(shè)置事故池，確?；赜霉に嚬收蠒r各股廢水均能夠得到處理;針對各排水點(diǎn)及綜合調(diào)節(jié)池，必須設(shè)置必要的監(jiān)測儀表，實(shí)時監(jiān)測各股廢水的水質(zhì)變化情況，確保廢水回用過程穩(wěn)定。

2.2 工藝設(shè)計(jì)

綜合分析表1與表2中各給、排水環(huán)節(jié)，梳理各給、排水點(diǎn)水質(zhì)需求及污染物情況，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路如下：系統(tǒng)主要排水點(diǎn)為濕法脫酸系統(tǒng)，占總排水量的55.9%;系統(tǒng)主要給水點(diǎn)為急冷塔，占總給水量的34.33%;噴入急冷塔的水在雙流體噴槍及噴頭的作用下被霧化為約60 μm粒徑的顆粒，瞬間蒸發(fā)完成煙氣急冷，且全部進(jìn)入煙氣。焚燒系統(tǒng)水平衡如圖1所示。

人們從圖1可以直觀地看出各用水及排水環(huán)節(jié)，其中，急冷塔為系統(tǒng)廢水最終消納場所，沖洗廢水（地面、車輛、容器）經(jīng)過混凝沉淀后可回用;高鹽廢水（濕法脫酸廢水與循環(huán)冷卻系統(tǒng)排污水）鹽分含量較高，經(jīng)過預(yù)處理+蒸發(fā)處理后也可回用。因此，焚燒系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的廢水均可實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，從而達(dá)到零排放的目的。

2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)分析

根據(jù)上述工藝設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)回用的中間環(huán)節(jié)在于所配置的兩個污水處理系統(tǒng)，處理后的兩股廢水再經(jīng)過綜合調(diào)節(jié)均質(zhì)均量后送入急冷水箱內(nèi)，而噴入急冷塔的廢水最終全部蒸發(fā)后進(jìn)入煙氣內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)廢水的零排放處理。由于該過程實(shí)現(xiàn)的主要方式為霧化+急速冷卻，因此急冷塔給水的霧化效果（實(shí)現(xiàn)方式）將是焚燒系統(tǒng)穩(wěn)定的前提。

再生水與自來水存在一定水質(zhì)差異，所以本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)主要有二，如表2所示。一是沖洗廢水污染物主要為SS，系統(tǒng)配置絮凝沉淀作為處理工藝，確保廢水懸浮物大幅度去除;二是高鹽廢水污染物主要為鹽分，系統(tǒng)配置高效蒸發(fā)作為處理工藝，確保廢水中鹽分大幅度去除。

根據(jù)上述分析，急冷塔穩(wěn)定是零排放的前提，因此急冷塔用水水質(zhì)控制是系統(tǒng)設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵的內(nèi)容，而急冷系統(tǒng)通過雙流體噴槍及噴頭在壓縮空氣作用下實(shí)現(xiàn)給水的霧化，從而在極短時間內(nèi)完成蒸發(fā)吸熱，確保煙氣在1 s內(nèi)從500 ℃降低至低于200 ℃，避免二噁英的再次合成。

經(jīng)熱力學(xué)核算，急冷環(huán)節(jié)產(chǎn)生熱能較大（入口煙氣量約合34 410 Nm3/h），從工藝原理分析，急冷塔自身可作為一套蒸發(fā)器來對高鹽廢水蒸發(fā)處理。因此，考慮將其替代“污水處理2”中蒸發(fā)環(huán)節(jié)，即高鹽廢水直接進(jìn)入急冷塔（圖中虛線部分）。但此舉存在三個問題。

一是濕法脫酸廢水為弱堿性（pH為8～9），噴入急冷塔后，它能夠吸附煙氣中的SO2、HCl等酸性組分，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)脫酸處理，降低后續(xù)干法脫酸與濕法脫酸負(fù)荷;二是含鹽廢水（濕法脫酸廢水與循環(huán)冷卻系統(tǒng)排污水）鹽度高，容易造成急冷塔雙流體噴槍與噴頭堵塞，對系統(tǒng)穩(wěn)定性造成沖擊[6-7];三是高鹽廢水噴入急冷塔后，水分被瞬間蒸發(fā)，系統(tǒng)產(chǎn)生的結(jié)晶鹽存在于塔體內(nèi)壁或塔底，由于在霧化作用下粒徑較小，故所產(chǎn)生的結(jié)晶鹽粒度小，長時間會在塔壁上形成一層致密的鹽垢，從而縮小急冷塔的有效內(nèi)徑，提高煙氣流速，降低煙氣停留時間，造成急冷效果的急劇下降，同時由于鹽晶致使系統(tǒng)結(jié)垢，設(shè)備清灰及維護(hù)難度增大。

綜合上述分析，為避免對焚燒系統(tǒng)穩(wěn)定性造成沖擊，不建議將高鹽廢水直接排入急冷塔內(nèi)進(jìn)行回用處理。

2.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)工藝設(shè)計(jì)，焚燒系統(tǒng)自來水年給水量將減少29 469 m3（系統(tǒng)年運(yùn)營時間330 d），由于系統(tǒng)不外排，僅以自來水4.4元/m3計(jì)算，經(jīng)過廢水零排放工藝設(shè)計(jì)后，每年可節(jié)省給水水費(fèi)12.97萬元（尚不包含全部取用自來水后焚燒車間廢水的處理費(fèi)用）。

3 結(jié)論

通過對焚燒車間給排水環(huán)節(jié)的梳理及分析，本文結(jié)合各環(huán)節(jié)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對系統(tǒng)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了廢水零排放的最終目的，經(jīng)濟(jì)效益良好。

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