生活垃圾焚燒廠滲瀝液處理設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

蘇猛業(yè)，汪杰斌

（1.中電國(guó)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(guó)當(dāng)前垃圾減量化、資源化、無(wú)害化處理的最有效方式之一。我國(guó)當(dāng)前的垃圾分類(lèi)還處在初始階段，焚燒廠滲瀝液產(chǎn)生率高，水量波動(dòng)大，污染成分復(fù)雜，有機(jī)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(dāng)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(fù)荷高、耐沖擊負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn)，在厭氧反應(yīng)器內(nèi)，利用厭氧微生物群，使溶解性的有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過(guò)酸化、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷等過(guò)程，使顆粒性有機(jī)污染物質(zhì)轉(zhuǎn)變成為溶解性的有機(jī)污染物，去除滲瀝液中大部分有機(jī)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(jī)理，把去除CODcr和去除NH3-N 有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。CODcr去除率達(dá)90%，NH3-N 去除率達(dá)99%以上。SS 主要是通過(guò)反硝化、硝化進(jìn)行去除，剩余沒(méi)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(duì)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(biāo)，CODcr的去除率可達(dá)80%，可實(shí)現(xiàn)出水達(dá)標(biāo)回用。

1 滲瀝液處理規(guī)模

1.1 具體實(shí)例

某公司同時(shí)期建設(shè)的6 個(gè)項(xiàng)目，分布在安徽蕪湖、貴州貴陽(yáng)、河北霸州、四川德陽(yáng)、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(jì)。貴陽(yáng)、蕪湖項(xiàng)目在投產(chǎn)初期很快就暴露出設(shè)計(jì)處理能力不足的問(wèn)題。

1.2 原因分析

1.2.1 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、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(shí)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(jì)，降雨量較少地區(qū)宜按10%-15%（重量比）計(jì)”[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(jì)規(guī)模應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)狀況、環(huán)境氣候、垃圾收運(yùn)系統(tǒng)及生活習(xí)慣等因素，按以下公式計(jì)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(jì)依據(jù)，即對(duì)應(yīng)最大月份滲瀝液產(chǎn)生量；C：設(shè)計(jì)入爐垃圾量，單位：t/d；f：垃圾焚燒電廠超負(fù)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(chǔ)存發(fā)酵時(shí)間；q：其他如卸料平臺(tái)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(yùn)方式、垃圾在焚燒廠儲(chǔ)坑內(nèi)停留時(shí)間、當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)等因素綜合考慮。產(chǎn)生量通常按照設(shè)計(jì)垃圾量的15%-35%計(jì)算”[4]。

（4）三個(gè)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(yàn)值；明確了滲瀝液產(chǎn)生量的計(jì)算方法；產(chǎn)生率的定義是指入廠垃圾量（或設(shè)計(jì)垃圾量、原生垃圾量）。

1.2.2 問(wèn)題源頭

可研階段未進(jìn)行實(shí)際測(cè)試和周邊調(diào)研，可研時(shí)主觀選取滲瀝液產(chǎn)生率標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致同一時(shí)期的項(xiàng)目執(zhí)行了相同標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)生同類(lèi)問(wèn)題。

1.2.3 指標(biāo)定義理解錯(cuò)誤

產(chǎn)生率應(yīng)是保證額定入爐量對(duì)應(yīng)的入廠垃圾量所產(chǎn)生的滲瀝液量，項(xiàng)目可行性研究報(bào)告中，“最大月份滲瀝液產(chǎn)生率均選取25%”，直接通過(guò)入爐垃圾量2*600T/D 計(jì)算得出300T/D 滲瀝液處理規(guī)模。按1.2.1（2）公式計(jì)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(yùn)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(guò)多、超負(fù)荷運(yùn)行項(xiàng)目暴露的問(wèn)題更為突出。

1.2.4 分析差異性，修正處理能力

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

（2）根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，各項(xiàng)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(xiàng)目設(shè)計(jì)原水水質(zhì)和實(shí)際水質(zhì)，見(jiàn)表3，單位：mg/L。

表3

2.1 水質(zhì)對(duì)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(zhǎng)期超設(shè)計(jì)指標(biāo)；有的項(xiàng)目SS 達(dá)設(shè)計(jì)值的6 倍，個(gè)別項(xiàng)目CODcr短時(shí)超標(biāo)。

（2）實(shí)際運(yùn)行中，厭氧反應(yīng)會(huì)有水解、降解過(guò)程，有機(jī)氮發(fā)生氨化作用，轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)態(tài)的氨氮，厭氧罐出口氨氮會(huì)高于原水水質(zhì)。MBR 應(yīng)以厭氧出口氨氮值設(shè)計(jì)。

（3）NH3-N 超標(biāo)，導(dǎo)致MBR 容積負(fù)荷增加，氨氮生物降解率低，SS 過(guò)高，又促使氨氮去除率降低，最終導(dǎo)致降低出力運(yùn)行或出水水質(zhì)超標(biāo)。同時(shí)暴露MBR 曝氣量不足、溶解氧（DO）偏低、MBR 惡化等反應(yīng)。通過(guò)設(shè)計(jì)校核計(jì)算，貴陽(yáng)、蕪湖項(xiàng)目實(shí)際水質(zhì)工況下，滲瀝液處理能力約220T/D，僅是設(shè)計(jì)處理量的70%。

（4）SS（懸浮物）過(guò)高，會(huì)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(shí)際測(cè)定最大數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，在無(wú)法獲得實(shí)際數(shù)據(jù)時(shí)，可參照表4 及同類(lèi)地區(qū)垃圾發(fā)電廠實(shí)測(cè)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(lèi)地區(qū)滲瀝液水質(zhì)范圍合理選取設(shè)計(jì)值，并給出國(guó)內(nèi)垃圾焚燒廠典型水質(zhì)范圍[4]。見(jiàn)表4。

（3）兩個(gè)設(shè)計(jì)原則均要求以實(shí)際測(cè)定或同類(lèi)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(guò)大，按經(jīng)驗(yàn)值選取，很難保證合理性。

（4）暴露的管理問(wèn)題。同樣，可研階段未進(jìn)行實(shí)際測(cè)試、周邊調(diào)研，主觀選取水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致同時(shí)期建設(shè)的6 個(gè)項(xiàng)目執(zhí)行了相同標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重與實(shí)際不符。

2.3 經(jīng)驗(yàn)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(shí)際運(yùn)行項(xiàng)目數(shù)據(jù)，作者以限值方式推薦設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(jì)規(guī)范要求，應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18485-2014）外，尚應(yīng)符合項(xiàng)目環(huán)評(píng)批復(fù)的排放標(biāo)準(zhǔn)[4]。

文章中各項(xiàng)目按企業(yè)要求，統(tǒng)一出水標(biāo)準(zhǔn)，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(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水標(biāo)準(zhǔn)[5]，產(chǎn)生的潔凈水回用、不外排，符合國(guó)家的節(jié)水和環(huán)保政策。

4 經(jīng)驗(yàn)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(lèi)多，其濃度存在短期波動(dòng)性和長(zhǎng)期變化的復(fù)雜性。對(duì)于新建項(xiàng)目，科學(xué)選取滲瀝液處理規(guī)模和原水水質(zhì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(jì)值的合理性，周邊運(yùn)行項(xiàng)目的調(diào)研、運(yùn)行項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)是必須的。

應(yīng)深刻認(rèn)識(shí)垃圾焚燒項(xiàng)目的社會(huì)功能，將及時(shí)、足額接收城市生活垃圾作為企業(yè)的首要責(zé)任，要理解垃圾焚燒線工藝特點(diǎn)，短時(shí)停收垃圾并不能減少滲瀝液產(chǎn)生量，滲瀝液系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)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(kuò)容改造將增加更大的投資成本。

項(xiàng)目周邊如有滲瀝液應(yīng)急處理能力，設(shè)計(jì)處理規(guī)模富裕量可酌情控制，但應(yīng)急處理費(fèi)用會(huì)遠(yuǎn)高于自身運(yùn)營(yíng)成本。從項(xiàng)目全周期經(jīng)營(yíng)分析，作者認(rèn)為，節(jié)省初投資是不科學(xué)的，對(duì)于月平均滲瀝液產(chǎn)生率差異范圍小的項(xiàng)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(guó)內(nèi)同類(lèi)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(wèn)題，給企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)造成了極大影響。降水量大的區(qū)域，推薦按照設(shè)計(jì)入爐垃圾量的40%-50%經(jīng)驗(yàn)值選取。

當(dāng)前滲瀝液處理工藝大多是減量化的過(guò)程，最終將產(chǎn)生高鹽濃縮液。對(duì)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(jìn)水流量作為設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)管理要點(diǎn)如下：

（1）處理規(guī)模主要指生物負(fù)荷處理能力，厭氧處理、MBR 膜處理容積負(fù)荷設(shè)計(jì)為重中之重。生化系統(tǒng)通常按每日24 小時(shí)運(yùn)行設(shè)計(jì)，膜處理系統(tǒng)考慮到膜反洗和清洗按每日22 小時(shí)運(yùn)行設(shè)計(jì)。生化系統(tǒng)出力至少按1.1 倍設(shè)計(jì)，膜處理系統(tǒng)按1.2 倍設(shè)計(jì)。（2）200 噸及以上處理規(guī)模的系統(tǒng)，應(yīng)至少設(shè)計(jì)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(biāo)，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(jì)算。不同的產(chǎn)生率將影響系統(tǒng)工藝的變化和投資造價(jià)。（4）設(shè)計(jì)審查時(shí)，應(yīng)關(guān)注滲瀝液生物負(fù)荷平衡圖和工質(zhì)平衡圖，濃縮液應(yīng)納入全廠水平衡計(jì)算。（5）滲瀝液處理技術(shù)專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，很多運(yùn)營(yíng)多年的企業(yè)其技術(shù)能力仍不能滿足需要，初進(jìn)入此領(lǐng)域的建設(shè)單位人才儲(chǔ)備更為匱乏，委托第三方進(jìn)行設(shè)計(jì)校核非常必要，重點(diǎn)抓好設(shè)計(jì)交底。（6）移交驗(yàn)收時(shí)對(duì)滲瀝液處理能力的考核認(rèn)定，必須將滿足設(shè)計(jì)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(yàn)收處理流量是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>

濃縮液處理如下：

（1）膜深度處理過(guò)程中產(chǎn)生大量的高鹽廢水（通稱(chēng)濃縮液），很難通過(guò)常規(guī)的生化或簡(jiǎn)單方式進(jìn)行解決。當(dāng)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(duì)于滲瀝液產(chǎn)生率高的焚燒廠，設(shè)計(jì)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(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻，回噴焚燒爐也會(huì)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(wèn)題。濃縮液的問(wèn)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(biāo)，因此必須采取切實(shí)可行的辦法對(duì)膜濃縮液進(jìn)行有效處理和處置。

5 結(jié)束語(yǔ)

文章作者對(duì)國(guó)家規(guī)范、行業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)提高設(shè)計(jì)安全裕度的重要性、經(jīng)濟(jì)性，并總結(jié)滲瀝液處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)管理重點(diǎn)。