生活垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液濃縮液回用于脫酸系統(tǒng)研究

吳鵬輝

（廣州環(huán)投云山環(huán)保能源有限公司，廣州 510000）

生活垃圾焚燒發(fā)電廠中，滲濾液的產(chǎn)生量占垃圾處理量的10%左右。目前，國內(nèi)常用的膜處理工藝主要是膜生物反應器（MBR）+反滲透（RO）組合工藝，不僅可以降低滲濾液的處理成本，而且具有占地面積小、透水性良好等優(yōu)勢，出水能達到《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》（GB/T 18920—2020）的要求，可回用于廠區(qū)綠化或作為工藝補水。但是，其間不可避免地產(chǎn)生大量濃縮液，濃縮液具有較高的鹽分和電導率，且存在難降解的有機物，可生化性極差。若不妥善處置，則會對環(huán)境造成嚴重的二次污染。在環(huán)保要求愈加嚴格的背景下，如何消化回用滲濾液濃縮液是生活垃圾焚燒發(fā)電廠實現(xiàn)廢水零排放的關鍵。

目前，濃縮液常用的減量化技術主要包括回噴爐內(nèi)、回灌儲坑、蒸發(fā)、活性炭+樹脂吸附、混凝沉淀、高級氧化和焚燒處理等。本研究以某生活垃圾焚燒發(fā)電廠作為工程試驗對象，利用現(xiàn)有煙氣處理設施，在不對設備進行大變動的前提下，開展?jié)B濾液濃縮液回用于脫酸系統(tǒng)的研究，分析其可行性與影響，為濃縮液的廠內(nèi)消化回用提供借鑒。

1 試驗設計

1.1 設備基礎

該生活垃圾焚燒發(fā)電廠單爐處理規(guī)模為750 t/d，煙氣處理系統(tǒng)為“選擇性非催化還原（SNCR）脫硝+半干法脫酸+干法脫酸+活性炭噴射+布袋除塵器”工藝。其中，半干法脫酸系統(tǒng)主要由兩部分組成。一是制漿系統(tǒng)，采用生石灰制漿，工業(yè)水作為水源，漿液濃度一般保持在6%～8%；二是石灰漿噴射系統(tǒng)，采用Niro 霧化器，設計有三路進水，其分別是中和煙氣中酸性氣體的石灰漿、用于霧化器冷卻的設備冷卻水和用于控制反應塔出口煙溫的工藝冷卻水。設備冷卻水和工藝冷卻水的水源均為工業(yè)水。

1.2 試驗設想與創(chuàng)新

該生活垃圾焚燒發(fā)電廠的濃縮液可用作半干法脫酸系統(tǒng)的制漿補水。但結合實際生產(chǎn)經(jīng)驗可知，漿液從制漿罐到霧化器噴射須經(jīng)過較多的設備、閥門和管路等，濃縮液的復雜性可能會導致堵塞、結垢的概率增加。而脫酸系統(tǒng)的霧化器同樣需要大量補水，故該試驗將濃縮液作為工藝冷卻水的水源，直接將其通入霧化器中，在消耗濃縮液的同時，減少濃縮液流通路徑，以降低濃縮液流通過程的設備損壞風險。

1.3 試驗準備

在工藝冷卻水管道的進水調(diào)節(jié)閥前，加裝濃縮液管道、手動球閥和流量計等，可自主選擇從工藝冷卻水管道進入霧化器的水源（工業(yè)水或濃縮液），并進行流量統(tǒng)計。

1.4 試驗條件

為保持數(shù)據(jù)的可比性，試驗期間，焚燒系統(tǒng)保持運行穩(wěn)定，鍋爐蒸發(fā)量按額定滿負荷運行，石灰制漿濃度保持在6%～8%，進水調(diào)節(jié)閥自動控制，反應塔出口煙溫控制在150 ～160 ℃，HCl 指標控制在25 ～35 mg/m，SO指標控制在不超過100 mg/m，其他指標按正常排放標準控制。

1.5 試驗時間與內(nèi)容

試驗主要分為3 個階段，每個階段為1 周。試驗前對濃縮液進行水質(zhì)化驗。第一階段，開啟工業(yè)水管道電動球閥，關閉濃縮液管道的手動球閥，即單獨使用工業(yè)水作為水源，按試驗條件司爐；第二階段，同時開啟工業(yè)水管道的電動球閥和濃縮液管道的手動球閥，即同時使用工業(yè)水和濃縮液作為水源，按試驗條件司爐；第三階段，關閉工業(yè)水管道電動球閥，開啟濃縮液管道的手動球閥，即單獨使用濃縮液作為水源，按試驗條件司爐。

2 試驗結果與數(shù)據(jù)分析

2.1 濃縮液水質(zhì)與消耗量

濃縮液的水質(zhì)化驗結果如表1 所示，反應塔工藝冷卻水用水情況如表2 所示。由表1 可知，濃縮液的氯離子高達8 800 mg/L，電導率高達51 450 μS/cm。由表2 可知，工藝冷卻水總用量約為1.6 t/h，隨著試驗階段的推進，濃縮液的使用量逐步上升，最大可達到1.69 t/h。

表1 濃縮液水質(zhì)化驗結果

表2 反應塔工藝冷卻水用水情況

2.2 霧化器影響分析

霧化器作為脫酸和消化濃縮液的主要設備之一，在使用濃縮液作為工藝冷卻水時，能否保證正常運行是試驗可行與否的關鍵。下面主要從兩個方面分析霧化器的影響：一是霧化器的運行狀況，以霧化頭的振動值作為衡量指標；二是霧化器的設備狀態(tài)，主要是對霧化頭進行檢查，觀察是否存在結垢、磨損等缺陷。

試驗期間，霧化器的振動值基本保持在100 ～300 μm，主要集中于150 ～250 μm，未發(fā)現(xiàn)濃縮液增加明顯導致振動值變大的情況。根據(jù)試驗進展，兩度將霧化器吊起，拆開霧化頭進行檢查，未發(fā)現(xiàn)分流盤、噴嘴等存在明顯的磨損、結垢現(xiàn)象。

2.3 布袋除塵器影響分析

石灰漿和煙氣在反應塔完成脫酸反應后，大部分反應產(chǎn)物隨煙氣方向進入布袋除塵器中，附著在布袋表面。濃縮液的加入會改變反應產(chǎn)物的組成。煙氣組分改變或霧化效果不好，會直接影響布袋除塵器的正常運行。以布袋除塵器壓差為衡量指標，在不同的試驗階段，布袋除塵器的壓差并無明顯變化，主要集中于1 300 ～1 700 Pa，均值約為1 500Pa。

2.4 酸性氣體排放與石灰耗量影響分析

保證煙氣污染物達標排放是試驗的根本原則。在生活垃圾焚燒發(fā)電廠中，酸性氣體主要指氯化氫和二氧化硫。由于垃圾中含硫物較少，二氧化硫排放值較低且穩(wěn)定，因此以氯化氫作為主要控制指標。

在控制HCl日均排放值在30 mg/m的條件下，使用濃縮液后，在司爐過程中，未發(fā)現(xiàn)控制不穩(wěn)或無法控制等異常現(xiàn)象。但對比不同階段使用的石灰量，發(fā)現(xiàn)其隨著濃縮液的增加而增加，具體表現(xiàn)為：第一階段平均為71.6 t/d，第二階段平均為76.88 t/d，第三階段平均為81.97 t/d。經(jīng)分析，主要原因為：根據(jù)水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，濃縮液的pH 為弱酸性，其含有大量的氯離子，通過霧化器進入煙氣中，會增加HCl 等酸性氣體的濃度，從而導致石灰耗量增加。

2.5 飛灰原灰與固化塊影響分析

濃縮液的電導率較高，約為50 000 μS/cm，即濃縮液中離子含量較高，如氯鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、鈣鎂離子等。脫酸產(chǎn)物會從反應塔底進入飛灰中，若大量離子隨之進入飛灰中，會改變飛灰的組成和性質(zhì)，在同樣的螯合劑配方下，可能會影響固化塊的浸出毒性。各試驗階段飛灰原灰和固化塊浸出液的重金屬數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 飛灰原灰和固化塊浸出液的重金屬數(shù)據(jù)

由表3 可知，各試驗階段的飛灰原灰重金屬并無明顯的數(shù)量級變化，集中表現(xiàn)為Pb 超限，這主要取決于垃圾成分和焚燒爐爐型。而飛灰固化塊浸出液的Pb 均能達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》 （GB 16889—2008）的排放要求。因此，濃縮液的加入未對飛灰原灰及固化塊的浸出液造成較大影響，或未超出現(xiàn)有螯合劑的適用波動范圍。

3 結論

本研究開展?jié)B濾液濃縮液用作脫酸系統(tǒng)中反應塔工藝冷卻水的試驗，分析其對霧化器、布袋除塵器、酸性氣體排放和石灰耗量、飛灰原灰及固化塊等方面的影響。研究表明，滲濾液濃縮液可作為反應塔工藝冷卻水的水源，用在脫酸系統(tǒng)中，消耗量可達到 1.69 t/h。本研究為濃縮液的廠內(nèi)消化回用提供一條行之有效的路徑，助力生活垃圾焚燒發(fā)電廠實現(xiàn)廢水零排放。