生活垃圾焚燒廠滲瀝液處理設(shè)計要點分析

蘇猛業(yè)，汪杰斌

（1.中電國際新能源控股有限公司，上海 200025；2.蕪湖中電環(huán)保發(fā)電有限公司，安徽 蕪湖 241000）

生活垃圾焚燒發(fā)電是我國當前垃圾減量化、資源化、無害化處理的最有效方式之一。我國當前的垃圾分類還處在初始階段，焚燒廠滲瀝液產(chǎn)生率高，水量波動大，污染成分復(fù)雜，有機污染物濃度高，氨氮濃度高，重金屬離子與鹽分含量高，可生化性差。滲瀝液處理應(yīng)有成熟有效的處理工藝，防止產(chǎn)生環(huán)境污染。

當前滲瀝液主流處理工藝大都采用“預(yù)處理+厭氧+MBR+納濾+反滲透以及濃縮液減量化處理系統(tǒng)”生化技術(shù)[1]。主要處理單元有：

（1）厭氧單元：具有處理負荷高、耐沖擊負荷的優(yōu)點，在厭氧反應(yīng)器內(nèi)，利用厭氧微生物群，使溶解性的有機物質(zhì)經(jīng)過酸化、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷等過程，使顆粒性有機污染物質(zhì)轉(zhuǎn)變成為溶解性的有機污染物，去除滲瀝液中大部分有機物，CODcr和BOD5脫除率近90%[1]。

（2）MBR 膜生物反應(yīng)單元（A/O+UF）：A/O 好氧工藝處理的核心是硝化/反硝化機理，把去除CODcr和去除NH3-N 有機地結(jié)合起來。CODcr去除率達90%，NH3-N 去除率達99%以上。SS 主要是通過反硝化、硝化進行去除，剩余沒有去除部分SS 再由納濾膜去除[1]。UF 膜固液分離效率高，出水懸浮物較少，對微生物有截留作用。

（3）膜處理系統(tǒng)：主要利用納濾NF、反滲透RO、微濾MF 等膜系統(tǒng)的截留作用，去除懸浮物、溶解性固體、硬度、色度、氨氮、氯離子等污染指標，CODcr的去除率可達80%，可實現(xiàn)出水達標回用。

1 滲瀝液處理規(guī)模

1.1 具體實例

某公司同時期建設(shè)的6 個項目，分布在安徽蕪湖、貴州貴陽、河北霸州、四川德陽、河南平頂山和商丘等不同區(qū)域，均為2 條日處理600T/D 的垃圾焚燒線，滲瀝液處理規(guī)模均按20%產(chǎn)生率選取設(shè)計。貴陽、蕪湖項目在投產(chǎn)初期很快就暴露出設(shè)計處理能力不足的問題。

1.2 原因分析

1.2.1 國家標準、規(guī)范要求

（1）《生活垃圾滲瀝液處理技術(shù)規(guī)范》（CJJ 150-2010）3.1.4，“垃圾焚燒廠滲瀝液的日產(chǎn)生量應(yīng)考慮集料坑中垃圾的停留時間、主要成分等因素，日產(chǎn)生量宜按垃圾量的10%-40%（重量比）計，降雨量較少地區(qū)宜按10%-15%（重量比）計”[2]。

（2）《垃圾發(fā)電廠滲瀝液處理技術(shù)規(guī)范》（DL/T 1939-2018）中要求，垃圾發(fā)電廠滲瀝液設(shè)計規(guī)模應(yīng)充分考慮當?shù)氐慕?jīng)濟狀況、環(huán)境氣候、垃圾收運系統(tǒng)及生活習慣等因素，按以下公式計算滲瀝液產(chǎn)生量[3]：

Q：滲瀝液日產(chǎn)生量，單位：t/d；以豐水期垃圾滲瀝液產(chǎn)生量為設(shè)計依據(jù)，即對應(yīng)最大月份滲瀝液產(chǎn)生量；C：設(shè)計入爐垃圾量，單位：t/d；f：垃圾焚燒電廠超負荷系數(shù)，宜取1.0-1.1，一般為1.1；b：入廠垃圾滲瀝液產(chǎn)生率，宜取10%-40%，其中夏季雨量大的地區(qū)宜取高值，夏季少雨地區(qū)宜取低值；還應(yīng)考慮垃圾焚燒爐的形式及垃圾儲存發(fā)酵時間；q：其他如卸料平臺沖洗水、爐渣冷卻水等廢水量，約為入爐垃圾的3%-4%。

（3）《生活垃圾滲瀝液處理技術(shù)導(dǎo)則》（RISNTG023-2016）3.3.7，“焚燒廠滲瀝液產(chǎn)生量應(yīng)根據(jù)原生垃圾含水率、垃圾轉(zhuǎn)運方式、垃圾在焚燒廠儲坑內(nèi)停留時間、當?shù)貧夂蛱攸c等因素綜合考慮。產(chǎn)生量通常按照設(shè)計垃圾量的15%-35%計算”[4]。

（4）三個規(guī)范和導(dǎo)則給出的取值范圍都很大，而且是推薦值或經(jīng)驗值；明確了滲瀝液產(chǎn)生量的計算方法；產(chǎn)生率的定義是指入廠垃圾量（或設(shè)計垃圾量、原生垃圾量）。

1.2.2 問題源頭

可研階段未進行實際測試和周邊調(diào)研，可研時主觀選取滲瀝液產(chǎn)生率標準，導(dǎo)致同一時期的項目執(zhí)行了相同標準，發(fā)生同類問題。

1.2.3 指標定義理解錯誤

產(chǎn)生率應(yīng)是保證額定入爐量對應(yīng)的入廠垃圾量所產(chǎn)生的滲瀝液量，項目可行性研究報告中，“最大月份滲瀝液產(chǎn)生率均選取25%”，直接通過入爐垃圾量2*600T/D 計算得出300T/D 滲瀝液處理規(guī)模。按1.2.1（2）公式計算，正確的應(yīng)是（1600-400）/1600=25%，也就是25%產(chǎn)生率，滿足額定入爐垃圾量2*600T/D 的運行，每天需入廠的垃圾量為1600T/D，滲瀝液產(chǎn)生量應(yīng)是400T/D。因此垃圾量過多、超負荷運行項目暴露的問題更為突出。

1.2.4 分析差異性，修正處理能力

（1）各項目滲瀝液實際產(chǎn)生率見表1（選取較大月份）。不同年份、不同月份、不同區(qū)域的項目差異大。

（2）根據(jù)運行數(shù)據(jù)分析，各項目滲瀝液處理規(guī)模（不低于）修訂如表2。

表2

2 滲瀝液系統(tǒng)原水水質(zhì)

各項目設(shè)計原水水質(zhì)和實際水質(zhì)，見表3，單位：mg/L。

表3

2.1 水質(zhì)對處理能力的影響

（1）NH3-N 范圍內(nèi)大都在1500-2800mg/L 區(qū)間，且高值都是在豐水期，長期超設(shè)計指標；有的項目SS 達設(shè)計值的6 倍，個別項目CODcr短時超標。

（2）實際運行中，厭氧反應(yīng)會有水解、降解過程，有機氮發(fā)生氨化作用，轉(zhuǎn)化為無機態(tài)的氨氮，厭氧罐出口氨氮會高于原水水質(zhì)。MBR 應(yīng)以厭氧出口氨氮值設(shè)計。

（3）NH3-N 超標，導(dǎo)致MBR 容積負荷增加，氨氮生物降解率低，SS 過高，又促使氨氮去除率降低，最終導(dǎo)致降低出力運行或出水水質(zhì)超標。同時暴露MBR 曝氣量不足、溶解氧（DO）偏低、MBR 惡化等反應(yīng)。通過設(shè)計校核計算，貴陽、蕪湖項目實際水質(zhì)工況下，滲瀝液處理能力約220T/D，僅是設(shè)計處理量的70%。

（4）SS（懸浮物）過高，會造成調(diào)節(jié)池、厭氧罐污泥淤積并后移，微生物活性降低，系統(tǒng)濾網(wǎng)堵塞、膜系統(tǒng)清洗頻繁，降低設(shè)備壽命和可用率。

2.2 原因分析

（1）《垃圾發(fā)電廠滲瀝液處理技術(shù)規(guī)范》（DL/T 1939-2018）關(guān)于滲瀝液水質(zhì)的確定，“宜以夏季豐水期的實際測定最大數(shù)據(jù)為準，在無法獲得實際數(shù)據(jù)時，可參照表4 及同類地區(qū)垃圾發(fā)電廠實測數(shù)據(jù)合理選取”[3]。

（2）《生活垃圾滲瀝液處理技術(shù)導(dǎo)則》（RISNTG023-2016）提出，可參考同類地區(qū)滲瀝液水質(zhì)范圍合理選取設(shè)計值，并給出國內(nèi)垃圾焚燒廠典型水質(zhì)范圍[4]。見表4。

（3）兩個設(shè)計原則均要求以實際測定或同類地區(qū)為原則，給出的參考取值范圍大，尤其是NH3-N 和SS的差異過大，按經(jīng)驗值選取，很難保證合理性。

（4）暴露的管理問題。同樣，可研階段未進行實際測試、周邊調(diào)研，主觀選取水質(zhì)標準，導(dǎo)致同時期建設(shè)的6 個項目執(zhí)行了相同標準，嚴重與實際不符。

2.3 經(jīng)驗應(yīng)用

依據(jù)《垃圾發(fā)電廠滲瀝液處理技術(shù)規(guī)范》（DL/T 1939-2018） 和《生活垃圾滲瀝液處理技術(shù)導(dǎo)則》（RISN-TG023-2016）給出的原則，結(jié)合地區(qū)差異和實際運行項目數(shù)據(jù)，作者以限值方式推薦設(shè)計標準不低于表4 中數(shù)據(jù)。

表4 單位：mg/L

3 滲瀝液出水水質(zhì)

設(shè)計規(guī)范要求，應(yīng)符合國家標準《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB 18485-2014）外，尚應(yīng)符合項目環(huán)評批復(fù)的排放標準[4]。

文章中各項目按企業(yè)要求，統(tǒng)一出水標準，滿足《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T 19923-2005）中敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水標準[5]，產(chǎn)生的潔凈水回用、不外排，符合國家的節(jié)水和環(huán)保政策。

4 經(jīng)驗總結(jié)

影響滲瀝液產(chǎn)生率、原水水質(zhì)的因素很復(fù)雜，污染物種類多，其濃度存在短期波動性和長期變化的復(fù)雜性。對于新建項目，科學選取滲瀝液處理規(guī)模和原水水質(zhì)設(shè)計標準尤為重要。前期可能因數(shù)據(jù)取樣周期不足、數(shù)據(jù)不具有代表性等原因，難以判定設(shè)計值的合理性，周邊運行項目的調(diào)研、運行項目的經(jīng)驗總結(jié)是必須的。

應(yīng)深刻認識垃圾焚燒項目的社會功能，將及時、足額接收城市生活垃圾作為企業(yè)的首要責任，要理解垃圾焚燒線工藝特點，短時停收垃圾并不能減少滲瀝液產(chǎn)生量，滲瀝液系統(tǒng)長時間全停大修幾乎不可能，生化處理及膜處理系統(tǒng)老化是正?，F(xiàn)象。因此，滲瀝液的處理規(guī)模留有足夠的富裕量是必要的，二次擴容改造將增加更大的投資成本。

項目周邊如有滲瀝液應(yīng)急處理能力，設(shè)計處理規(guī)模富裕量可酌情控制，但應(yīng)急處理費用會遠高于自身運營成本。從項目全周期經(jīng)營分析，作者認為，節(jié)省初投資是不科學的，對于月平均滲瀝液產(chǎn)生率差異范圍小的項目更不可取。僅可做為設(shè)備故障、設(shè)備檢修的應(yīng)急方案。

調(diào)研國內(nèi)同類環(huán)保企業(yè)，企業(yè)發(fā)展的初期都曾存在滲瀝液處理能力不足的問題，給企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營造成了極大影響。降水量大的區(qū)域，推薦按照設(shè)計入爐垃圾量的40%-50%經(jīng)驗值選取。

當前滲瀝液處理工藝大多是減量化的過程，最終將產(chǎn)生高鹽濃縮液。對滲瀝液處理規(guī)模的定義還有不同的理解，制造廠家大都以進水流量作為設(shè)計能力的參考，如濃縮液不能平衡回用，應(yīng)以所產(chǎn)凈水量作為設(shè)計處理能力的參考更為合理，濃縮液可階段性再循環(huán)處理。

設(shè)計管理要點如下：

（1）處理規(guī)模主要指生物負荷處理能力，厭氧處理、MBR 膜處理容積負荷設(shè)計為重中之重。生化系統(tǒng)通常按每日24 小時運行設(shè)計，膜處理系統(tǒng)考慮到膜反洗和清洗按每日22 小時運行設(shè)計。生化系統(tǒng)出力至少按1.1 倍設(shè)計，膜處理系統(tǒng)按1.2 倍設(shè)計。（2）200 噸及以上處理規(guī)模的系統(tǒng)，應(yīng)至少設(shè)計兩條同容量、全流程處理線，防止單條線崩潰和定期檢修的需要。（3）產(chǎn)水率是關(guān)鍵指標，一是反映節(jié)水利用率，二是涉及全廠濃縮液的回用平衡。產(chǎn)生率的選擇前提是將濃縮液納入全廠水平衡計算。不同的產(chǎn)生率將影響系統(tǒng)工藝的變化和投資造價。（4）設(shè)計審查時，應(yīng)關(guān)注滲瀝液生物負荷平衡圖和工質(zhì)平衡圖，濃縮液應(yīng)納入全廠水平衡計算。（5）滲瀝液處理技術(shù)專業(yè)性強，很多運營多年的企業(yè)其技術(shù)能力仍不能滿足需要，初進入此領(lǐng)域的建設(shè)單位人才儲備更為匱乏，委托第三方進行設(shè)計校核非常必要，重點抓好設(shè)計交底。（6）移交驗收時對滲瀝液處理能力的考核認定，必須將滿足設(shè)計水質(zhì)、產(chǎn)水水質(zhì)和滲瀝液產(chǎn)水率作為先決條件，單純地驗收處理流量是不嚴謹?shù)摹?/p>

濃縮液處理如下：

（1）膜深度處理過程中產(chǎn)生大量的高鹽廢水（通稱濃縮液），很難通過常規(guī)的生化或簡單方式進行解決。當前，垃圾發(fā)電廠滲瀝液膜濃縮液大多用于鍋爐回噴、脫酸塔石灰制漿、飛灰穩(wěn)定化，對于滲瀝液產(chǎn)生率高的焚燒廠，設(shè)計產(chǎn)水率要大于80-85%，方可全量消耗膜濃縮液。（2）目前環(huán)保形勢越來越嚴峻，回噴焚燒爐也會受爐膛燃燒條件限制，影響鍋爐效率，加大余熱鍋爐受熱面的結(jié)垢和腐蝕。此外，還存在洗煙廢水和循環(huán)水冷卻塔排污水等高鹽水的回收利用問題。濃縮液的問題直接關(guān)系到焚燒廠滲瀝液全量處理以及“零排放”的目標，因此必須采取切實可行的辦法對膜濃縮液進行有效處理和處置。

5 結(jié)束語

文章作者對國家規(guī)范、行業(yè)設(shè)計取值原則提出核心理解，并以限值方式提出不同區(qū)域滲瀝液處理規(guī)模、原水水質(zhì)設(shè)計標準，強調(diào)提高設(shè)計安全裕度的重要性、經(jīng)濟性，并總結(jié)滲瀝液處理系統(tǒng)設(shè)計管理重點。