滲濾液回噴處理技術(shù)在垃圾焚燒發(fā)電廠的應(yīng)用

趙曉峰

（深圳市能源環(huán)保有限公司，廣東深圳 518052）

滲濾液回噴處理技術(shù)在垃圾焚燒發(fā)電廠的應(yīng)用

趙曉峰

（深圳市能源環(huán)保有限公司，廣東深圳 518052）

介紹了一種滲濾液的回噴處理技術(shù)，適用于機(jī)械爐排式垃圾焚燒爐，主要原理是將垃圾滲濾液經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后，利用壓縮空氣霧化并直接噴入爐膛進(jìn)行焚燒，工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，抗負(fù)荷波動(dòng)能力極強(qiáng)，無(wú)害化處理徹底，無(wú)二次污水排放，建安和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低廉，已在多個(gè)垃圾焚燒發(fā)電廠成功應(yīng)用，適合在垃圾熱值較高的城市推廣。

滲濾液；垃圾；焚燒；回噴

1 垃圾滲濾液的性狀

垃圾在存放、中轉(zhuǎn)、運(yùn)輸、堆放過(guò)程中，由于厭氧發(fā)酵、有機(jī)物分解、雨水淋洗等原因產(chǎn)生多種代謝物質(zhì)和水，形成了成分極為復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水——垃圾滲濾液。未經(jīng)處理的滲濾液不僅會(huì)污染土壤和地表水，而且會(huì)通過(guò)地下水流污染水源，對(duì)環(huán)境和人的健康構(gòu)成永久性威脅。因此，對(duì)垃圾滲濾液的污染控制成為垃圾焚燒無(wú)害化處理的重要內(nèi)容。垃圾滲濾液具有所含污染物濃度高、水質(zhì)變化大、帶有強(qiáng)烈惡臭、微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)等特點(diǎn)，增加了凈化處理的難度，使對(duì)垃圾滲濾液的處理成為近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)環(huán)保領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。根據(jù)有關(guān)資料，國(guó)內(nèi)垃圾焚燒廠滲濾液具有以下明顯特性。

（1）有機(jī)污染物濃度高。一般而言，垃圾滲濾液中化學(xué)需氧量（COD）質(zhì)量濃度為40 000～80000mg／L，5日生物耗氧量（BOD5）質(zhì)量濃度為10000～30000mg／L，懸浮物（SS）質(zhì)量濃度約為1300mg／L，pH值為4～6，同時(shí)還含有多種有機(jī)物和無(wú)機(jī)物（含有毒有害成分）。

（2）BOD5／COD比值變化大。

垃圾滲濾液的常用指標(biāo)，如COD和氨氮質(zhì)量濃度等均遠(yuǎn)高于普通工業(yè)污水，微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)為生化處理帶來(lái)了困難。這些特性決定了對(duì)滲濾液進(jìn)行可靠、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)處理是一件相當(dāng)困難的事情。垃圾滲濾液分析見(jiàn)表1。

表1 垃圾滲濾液分析 mg／L

2 垃圾滲濾液處理的現(xiàn)狀

2.1 以生化為主的處理工藝

以生化為主的處理工藝流程為：混凝沉淀→氨吹脫→厭氧處理→好氧處理→膜生物反應(yīng)器（MBR）→反滲透系統(tǒng)。混凝沉淀去除滲濾液中SS和部分COD，氨吹脫去除其中的氨氮，為后續(xù)生化處理創(chuàng)造條件，經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)的厭氧、好氧生化處理，出水進(jìn)入MBR池，利用超濾膜保持池內(nèi)有較高質(zhì)量濃度的生化污泥，提高有機(jī)物的降解率，MBR出水再經(jīng)過(guò)反滲透膜，以截留其中不可降解的物質(zhì)，使最終出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 MBR+碟管式反滲透（DTRO）處理工藝

MBR+DTRO處理工藝流程為：預(yù)處理→MBR→DTRO。預(yù)處理階段用MBR回流的生化污泥去除滲濾液中部分SS和COD，然后滲濾液進(jìn)入MBR反應(yīng)罐，在高質(zhì)量濃度生化污泥條件下（活性污泥質(zhì)量濃度達(dá)到10～15 g／L）進(jìn)行好氧生化處理，超濾膜將部分大分子物質(zhì)和懸浮物截留在MBR池內(nèi)，小分子物質(zhì)和水進(jìn)入后續(xù)反滲透（RO）系統(tǒng)。該系統(tǒng)的RO膜為碟管式反滲透膜，抗污染能力強(qiáng)。經(jīng)過(guò)兩級(jí)反滲透處理，出水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，目前傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)應(yīng)用在垃圾滲濾液上效果有限，成本較高。

(1)政策引導(dǎo)和措施落實(shí)，大大推動(dòng)了動(dòng)力煤入洗的發(fā)展。自“十一五”實(shí)行的所有新建大中型煤礦，必須配套建設(shè)選煤廠，所有在役大中型煤礦必須補(bǔ)套建設(shè)選煤廠的政策措施，大大推動(dòng)了選煤廠的建設(shè)，特別是動(dòng)力煤選煤廠的建設(shè)速度大大加快。

3 滲濾液回噴處理技術(shù)原理

滲濾液回噴處理技術(shù)最早在國(guó)外被成功應(yīng)用，一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如比利時(shí)、日本等，由于垃圾中廚余物少，并且進(jìn)行了垃圾分類(lèi)回收，送至焚燒廠的垃圾熱值高，滲濾液產(chǎn)量少，一般對(duì)滲濾液回噴焚燒爐進(jìn)行高溫氧化處理。例如，比利時(shí)某1 000 t／d垃圾焚燒廠，其最大滲濾液產(chǎn)量為4 t／d，平時(shí)基本沒(méi)有滲濾液。該廠建有300m3左右的滲濾液收集池，平時(shí)將滲濾液集中在池內(nèi)，當(dāng)垃圾熱值較高時(shí)，用高壓泵將滲濾液加壓，經(jīng)自動(dòng)過(guò)濾器和回噴系統(tǒng)噴入焚燒爐進(jìn)行處理；當(dāng)垃圾熱值較低時(shí)停止處理。

可以說(shuō)，回噴法是處理垃圾滲濾液最簡(jiǎn)單、處理最徹底、資源化利用率最高的處理方法。其工藝流程為：滲濾收集池→自動(dòng)過(guò)濾器→濾清池→增壓泵→噴入爐膛。

然而，在國(guó)外得到成功應(yīng)用的滲濾液回噴處理技術(shù)卻無(wú)法適應(yīng)國(guó)內(nèi)垃圾焚燒廠，原因是國(guó)內(nèi)垃圾焚燒廠滲濾液與國(guó)外有很大不同。發(fā)達(dá)國(guó)家垃圾滲濾液占垃圾的比例較小，為5%左右，而國(guó)內(nèi)占20%～30%；發(fā)達(dá)國(guó)家垃圾滲濾液中很少含有雜質(zhì)，而國(guó)內(nèi)則含有較多纖維、塑料袋等雜質(zhì)。經(jīng)過(guò)約100次取樣分析，滲濾液的雜質(zhì)成分分析見(jiàn)表2。

表2 滲濾液的雜質(zhì)成分分析

國(guó)外滲濾液回噴處理技術(shù)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用時(shí)，由于滲濾液量過(guò)大，且國(guó)內(nèi)垃圾成分熱值在4.148～5.807 kJ／kg，發(fā)達(dá)國(guó)家普遍在8.296 kJ／kg以上，故滲濾液回噴處理技術(shù)對(duì)垃圾焚燒廠的爐膛燃燒和爐膛溫度影響普遍較大，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致?tīng)t膛滅火或大幅降低爐膛溫度，從而影響垃圾焚燒的關(guān)鍵環(huán)保指標(biāo)——二次燃燒室內(nèi)的煙氣在不低于850℃的條件下滯留時(shí)間不小于2 s（850℃／2 s）。另外，由于國(guó)內(nèi)垃圾滲濾液雜質(zhì)過(guò)多，導(dǎo)致系統(tǒng)極易出現(xiàn)堵塞問(wèn)題，實(shí)際情況為每天都需要清理堵塞的雜物，維護(hù)工作量很大。

以上情況決定了國(guó)外滲濾液回噴處理技術(shù)在國(guó)內(nèi)無(wú)法大規(guī)模推廣應(yīng)用。

垃圾滲濾液回噴處理技術(shù)必須滿足以下條件，滲濾液才能回噴進(jìn)焚燒爐。

（1）進(jìn)爐垃圾必須具有一定的熱值，以保證回噴后爐膛仍具有足夠的溫度，使得煙氣達(dá)到850℃以上，且在鍋爐內(nèi)停留2 s，爐渣熱灼減率滿足設(shè)計(jì)要求，焚燒爐出口煙氣中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥6%，煙氣排放指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）必須考慮垃圾焚燒廠的運(yùn)行可靠性不受影響。

為達(dá)到以上要求，在國(guó)外滲濾液回噴技術(shù)的基礎(chǔ)上大膽進(jìn)行了改進(jìn)。主要原理是針對(duì)國(guó)內(nèi)滲濾液的雜質(zhì)特性，有針對(duì)性地增設(shè)預(yù)處理工序。

改進(jìn)后的滲濾液回噴系統(tǒng)工藝流程為：滲濾液自垃圾存儲(chǔ)池開(kāi)始，經(jīng)過(guò)不銹鋼格柵進(jìn)入滲濾液收集池，再通過(guò)籠式過(guò)濾箱進(jìn)入輸送泵，由輸送泵加壓通過(guò)精密機(jī)械過(guò)濾器進(jìn)入中間存儲(chǔ)罐，中間存儲(chǔ)罐有超低速攪拌裝置，保證污泥不沉淀、不起泡沫，出水經(jīng)中間存儲(chǔ)罐出口排入籃式精密過(guò)濾器，再進(jìn)入回噴增壓泵，經(jīng)回噴增壓泵加壓后通過(guò)全自動(dòng)雙流體噴嘴霧化，最終噴入爐膛，如圖1所示。

針對(duì)國(guó)內(nèi)垃圾熱值普遍偏低的情況，筆者深入研究了國(guó)內(nèi)垃圾焚燒爐的特性。國(guó)內(nèi)目前流行的垃圾焚燒爐大多為絕熱型垃圾焚燒爐，垃圾燃燒產(chǎn)生的熱量完全轉(zhuǎn)化為爐膛溫度，在同樣的垃圾熱值下，較非絕熱型焚燒爐溫度高，即對(duì)滲濾液回噴系統(tǒng)的熱值要求，絕熱型爐膛低于非絕熱型爐膛。因此，雖然國(guó)內(nèi)垃圾熱值低于國(guó)外，但由于大多采用了絕熱型垃圾焚燒爐，爐膛溫度與國(guó)外垃圾焚燒廠相比并無(wú)太大差別。然而，國(guó)內(nèi)爐膛溫度在內(nèi)部分布極不均勻且不穩(wěn)定，這一點(diǎn)與國(guó)外區(qū)別較大，國(guó)外由于垃圾熱值較高且穩(wěn)定，爐膛負(fù)荷較國(guó)內(nèi)穩(wěn)定得多。滲濾液回噴系統(tǒng)需要在燃燒溫度較高的區(qū)域噴入方能實(shí)現(xiàn)良好的處理效果，在此區(qū)域內(nèi)能將對(duì)爐膛燃燒工況的影響降到最低。故國(guó)內(nèi)滲濾液回噴系統(tǒng)效果不佳的原因主要在于回噴位置的選擇上。

利用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）軟件，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果，對(duì)國(guó)內(nèi)典型垃圾焚燒爐進(jìn)行了分析研究，從而選擇了最佳的滲濾液回噴點(diǎn)，模擬結(jié)果如圖2所示?；貒婞c(diǎn)位置應(yīng)達(dá)到2個(gè)要求：爐膛溫度較高且燃燒較充分；爐膛的高溫?zé)煔獬浞只旌喜⒁呀?jīng)局部

圖1 改進(jìn)后的滲濾液回噴系統(tǒng)工藝流程

穩(wěn)定。爐排正上方雖然溫度高達(dá)1400℃以上，但過(guò)于靠近垃圾，燃燒不充分，另外垃圾的不均勻分布也幾乎無(wú)法預(yù)測(cè)，故實(shí)際上此處煙氣的參數(shù)波動(dòng)極大，并不能保證回噴效果。而靠近水冷壁管屏處雖然煙氣成分較穩(wěn)定，混合已達(dá)到均勻，但溫度已經(jīng)明顯降至900℃以下，也不能保證回噴效果，而且由于靠近管屏易導(dǎo)致水冷壁的腐蝕和結(jié)焦。綜合分析得出，二次風(fēng)上方是最佳位置。從圖2可知，該區(qū)域溫度在1000℃以上，且經(jīng)過(guò)二次風(fēng)的攪動(dòng)混合，煙氣參數(shù)已趨均勻穩(wěn)定，適合進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定回噴。

圖2 爐膛溫度分布

4 滲濾液回噴處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

改進(jìn)后的滲濾液回噴工藝流程，采取了對(duì)雜質(zhì)分類(lèi)、分階段處理的方法，基于對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行的深入分析和研究，摸清了垃圾滲濾液的關(guān)鍵特性，從大到小、由粗糙到精密逐步去除了滲濾液中含有的阻礙回噴工藝的雜質(zhì)。逐步去除避免了由于一次性過(guò)濾造成的過(guò)濾器負(fù)荷過(guò)大、雜質(zhì)量過(guò)大的不利因素，各級(jí)過(guò)濾裝置的合適選型既保證了預(yù)處理效果，也實(shí)現(xiàn)了大流量高負(fù)荷的處理能力。與國(guó)外回噴技術(shù)相比，完全適應(yīng)了國(guó)內(nèi)垃圾焚燒廠滲濾液高產(chǎn)量、高雜質(zhì)的特點(diǎn)。

回噴點(diǎn)是通過(guò)CFD模擬并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采樣修正數(shù)據(jù)后選出的，模擬結(jié)果接近實(shí)際工況，可幫助判斷出大致的位置，而后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行精確溫度測(cè)量，從而確定最佳回噴點(diǎn)。

5 滲濾液回噴處理技術(shù)應(yīng)用

深圳、武漢等大中型城市的垃圾熱值為4.978～6.637 kJ／kg，在國(guó)內(nèi)屬于較高水平，與國(guó)外城市差距較小，因此在深圳某400 t爐排式垃圾焚燒爐上進(jìn)行了工業(yè)化應(yīng)用，獲得數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

根據(jù)表3數(shù)據(jù)所示，滲濾液回噴處理量對(duì)爐膛溫度的影響有限，且垃圾熱值增高時(shí)，即使增大回噴量，對(duì)爐膛溫度的影響也不大。按深圳2010—2012年的垃圾平均熱值5.807 kJ／kg計(jì)算，滲濾液回噴量在400 t垃圾焚燒爐上可以達(dá)到1 800 kg／h，折合每日約40 t，按滲濾液回噴量占垃圾滲濾液的20%來(lái)計(jì)算，約占垃圾滲濾液總量的50%，完全可以作為一種有實(shí)用價(jià)值的垃圾滲濾液處理技術(shù)。

目前，滲濾液回噴處理技術(shù)在深圳、武漢共5座垃圾焚燒廠獲得了應(yīng)用，并已全部投入運(yùn)行，應(yīng)用情況見(jiàn)表4。

表3 深圳某400t爐排式垃圾焚燒爐應(yīng)用情況

表4 國(guó)內(nèi)垃圾焚燒廠應(yīng)用情況

從表4可以看出，滲濾液回噴處理技術(shù)噸水造價(jià)最高不超過(guò)2萬(wàn)元，與滲濾液處理行業(yè)常規(guī)處理技術(shù)5萬(wàn)～10萬(wàn)元的噸水造價(jià)相比節(jié)省了一半以上。而在運(yùn)營(yíng)費(fèi)用上，噸水運(yùn)營(yíng)處理費(fèi)不超過(guò)5元，與滲濾液處理行業(yè)常規(guī)50元以上的處理費(fèi)相比，幾乎可以忽略不計(jì)。

6 結(jié)論

滲濾液回噴處理技術(shù)是一種基于焚燒爐的滲濾液處理技術(shù)，經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)外技術(shù)的消化吸收及改進(jìn)，成功地在國(guó)內(nèi)多個(gè)大中型規(guī)?，F(xiàn)代化垃圾焚燒廠獲得應(yīng)用。

在技術(shù)指標(biāo)上，滲濾液回噴處理技術(shù)完全沒(méi)有二次排放，是真正的零排放技術(shù)，所有污染因子都在高溫爐膛內(nèi)得到了徹底消解；同時(shí)，避免了傳統(tǒng)污水處理技術(shù)容易散發(fā)惡臭的缺陷，設(shè)備簡(jiǎn)單可靠，自動(dòng)化程度很高，環(huán)境溫度等外界因素對(duì)其處理效果無(wú)任何影響，維護(hù)工作量很低。

在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上，由于原理的差異，滲濾液回噴處理技術(shù)的噸水造價(jià)不到傳統(tǒng)滲濾液處理技術(shù)的一半，噸水處理費(fèi)用不到傳統(tǒng)滲濾液處理技術(shù)的1／10。

綜上所述，滲濾液處理技術(shù)對(duì)于有較高爐膛溫度的垃圾焚燒廠具有很好的推廣價(jià)值。

（本文責(zé)編：弋洋）

X 703.1

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：1674-1951（2015）01-0064-04

趙曉峰（1982—），男，江蘇蘇州人，工程師，從事垃圾焚燒發(fā)電及其配套技術(shù)方面的工作（E-mail：13823724301＠163.com

2014-04-17；

2014-10-08

）。