滲濾液濃縮液代替工藝水回用SDA技術對比分析

劉春雨　孫巧萍　任麗梅　段翠九

摘要：生活垃圾滲濾液主要采用UASB-MBR膜處理工藝，膜處理產生的滲濾液濃縮液一般采用表面蒸發和焚燒爐回噴工藝處理，成本在100元/t左右。經調查分析，滲濾液濃縮液成分符合SDA系統工藝水的水質要求，滲濾液濃縮液代替工藝水回用SDA系統技術方案在技術上是可行的，已開始出現工業應用案例。

關鍵詞：滲濾液濃縮液；SDA系統工藝水；成本分析；UASB-MBR膜處理工藝；生活垃圾 文獻標識碼：A

中圖分類號：X705 文章編號：1009-2374（2016）28-0023-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.013

隨著城市生活垃圾快速增長，垃圾滲濾液急劇增加，其成分隨季節發生變化。垃圾滲濾液作為典型高濃度有機廢水，目前滲濾液的主要處理方式是UASB-MBR膜處理工藝。采用膜處理工藝處理滲濾液后，會產生體積約為進水量20%～25%的滲濾液濃縮液。滲濾液濃縮液的有機物濃度和鹽含量相對較高，有機物濃度通常為原水的3～4倍，鹽分相當于海水。

滲濾液濃縮液中富集了滲濾液中絕大部分的鹽分、難生化降解或不可生化降解的有機物以及少量殘留的含氮類化合物如氨氮、硝氮等。通常采用的處理方法有回灌填埋堆體、回流調節池、高級氧化、蒸發和焚燒工藝。反滲透濃縮液鹽分含量高，回流調節池或回灌填埋區會對處理系統和填埋堆體產生負面影響；而經過高級氧化后的濃縮液不能被徹底處理，仍會存留一部分濃液，容易造成二次污染。

1 蒸發處置

20世紀90年代，歐洲一些國家就將蒸發法應用到垃圾滲濾液的處理中，瑞士的四級閃蒸可以使滲濾液的CODCr和NH3-N去除率達到99.5%和98.5%；芬蘭采用負壓蒸發法處理垃圾滲濾液，冷凝液的CODCr含量低于30mg/L、NH3-N濃度為0.6mg/L。法國某垃圾填埋場平均填埋垃圾4000t/d，2004年該填埋場滲濾液總處理量為35600t，反滲透濃縮液1800t，約占5%，二次蒸發濃縮液1600t，約占4.5%。該生活垃圾填埋場整套滲濾液處理流程運行費用主要為電力消耗、pH調理的藥劑消耗、組件維修及更換費用、二級濃縮液的處理處置費用。折算成滲濾液的處理運行費用約為100元/m3。

近年來，我國也有一些關于蒸發處理垃圾滲濾液的報道。機械壓縮蒸發（MVC）作為在國內應用較多的蒸發處理工藝，其濃縮比理論上可達到較高水平，但在實際生產中因為沸點上升和結垢的影響，蒸發效率會明顯降低。

2 噴射到爐膛焚燒

自20世紀90年代起，我國就開始了滲濾液回噴到爐膛的研究。2003年深圳某日處理量為400t的爐排爐進行了滲濾液回噴工業化應用。此研究發現，滲濾液回噴量對爐膛溫度的影響有限，且隨垃圾熱值增高，回噴量也可適當增大。按深圳2010～2012年的垃圾平均熱值5.807kJ/kg計算，400t/d的垃圾焚燒爐可以處理滲濾液濃縮液1800kg/h，折合每日約40t。按滲濾液占垃圾總量的20%來計算，可回噴處置的滲濾液約占垃圾滲濾液總量的50%，遠大于滲濾液濃縮液的實際產量，完全可以作為一種有實用價值的垃圾滲濾液處理技術。

滲濾液濃縮液的回噴處理是通過吸收爐膛燃燒熱將滲濾液濃縮液氣化。濃縮液在氣化過程中會吸收相當于常壓下蒸汽蒸發焓的熱量以及排煙溫度對應的熱焓。滲濾液濃縮液噴入爐膛內的溫度為30℃，焓值為126kJ/kg，鍋爐出口煙氣溫度按照190℃計算，蒸發后的濾液濃縮液焓值為2856kJ/kg，所以1kg滲濾液濃縮液在爐內吸收熱量為2730kJ/kg。按照主蒸汽參數4.0MPa（g）、400℃和給水參數溫度130℃、給水壓力按照5.0MPa來估算，1kg給水變成蒸汽吸收的熱量是2664kJ/kg，再考慮鍋爐熱效率為80%，噴射一噸滲濾液濃縮液，鍋爐蒸發量減小值為Q=1t×2730kJ/kg×80%÷2664kJ/kg=0.82t。

每噸主蒸汽發電量為W=（H1-H2）÷3.6×ζ1×ζ2×ζ3。根據表1的設定條件計算得到1噸主蒸汽發電量約為184kWh。考慮噴爐處理1t滲濾液濃縮液會少產生0.82t主蒸汽，則處理1t濃縮液會減少發電151kWh。按照垃圾焚燒項目上網電價0.65元/kWh計算，滲濾液濃縮液回噴至爐膛的處理成本約為98元/t。

3 代替SDA系統工藝水

SDA工藝原用于食品干燥，就是利用旋轉霧化器的高速旋轉產生小的液滴，利用熱空氣將液滴進行蒸發的一個高效干燥工藝，現在廣泛用于煙氣脫酸處理。結合SDA系統的工藝特點，滲濾液濃縮液完全可以代替其降溫用工藝水。借助旋轉霧化器強大的霧化功能，低品位熱能將滲濾液濃縮液蒸發，既為脫酸創造了反應條件，又低成本地處理了濃縮液，節約了寶貴的水資源，其實質是以“廢”治“廢”，變“廢”為“寶”。

作為旋轉霧化器工藝降溫用水，SDA生產廠家關心的水質分析項目主要有Cl-、SO42-、CO32-、TDS、TS、pH。為此我們調查了國內多家垃圾焚燒廠的滲濾液濃縮液成分，結果見表2。綜合分析以上垃圾焚燒廠滲濾液濃縮液的成分，可認為滲濾液濃縮液的水質指標范圍見表3，符合SDA主要廠商德國GEA對其降溫工藝水的水質要求。

滲濾液濃縮液被熱煙氣蒸發后TDS全部成為固態，增加了飛灰產量。根據表3中TDS含量得知，每消耗1t濃液將產生飛灰約35kg（北京市每噸垃圾焚燒飛灰的處置費用為1600元/t），增加的飛灰成本是0.035t×1600元/t=56元，與表面蒸發相比可降低成本44元/t，與回噴至焚燒爐相比可增加收入42元/t。

4 結語

綜上所述，滲濾液濃縮液代替工藝水回用SDA系統技術方案在技術是可行的，與其他處理方式相比，在經濟效益上有巨大優勢，可作為滲濾液濃縮液處理的新技術。

參考文獻

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基金項目：2014年朝陽區科學技術委員會社會發展計劃項目（SF1403）。

作者簡介：劉春雨（1973-），男，北京市朝陽循環經濟產業園管理中心助理工程師，碩士，研究方向：垃圾焚燒領域的工程應用。

（責任編輯：黃銀芳）