垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液處理工程的設(shè)計與實(shí)施

陳 強(qiáng)

0 引言

滲濾液是垃圾堆放、填埋和處理過程中產(chǎn)生的一種高濃度有機(jī)或無機(jī)成分液體，這些液體受地區(qū)降水因素、垃圾的性質(zhì)與成分、填埋場防滲處理情況等因素的直接影響，對地區(qū)土壤、水文和空氣環(huán)境等具有較大危害。采用滲濾液處理系統(tǒng)能有效降低滲濾液中的污染物質(zhì)，減少其對環(huán)境的影響。可持續(xù)發(fā)展理念下，垃圾焚燒發(fā)電已經(jīng)成為垃圾生態(tài)處理及電力生產(chǎn)的重要方式，在垃圾焚燒發(fā)電過程中會產(chǎn)生較多的滲濾液，對此應(yīng)不斷優(yōu)化滲濾液處理系統(tǒng)的性能，以此來實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的協(xié)調(diào)。

1 工程概況

宜賓市生活垃圾焚燒發(fā)電工程位于四川省宜賓市高縣境內(nèi)，工程項(xiàng)目分三期建設(shè)完成，其中一期、二期、三期建設(shè)規(guī)模分別為1 200 t/d、600 t/d、600 t/d，項(xiàng)目一二期一并實(shí)施，預(yù)留三期建設(shè)區(qū)域。垃圾焚燒發(fā)電過程會產(chǎn)生較多的滲透液，因此滲濾液處理系統(tǒng)建設(shè)是本項(xiàng)目的重要內(nèi)容。就項(xiàng)目一二期而言，滲濾液產(chǎn)量規(guī)模為485 m3/d，故設(shè)計并建設(shè)500 m3/d 的滲濾液處理站用于滲濾液處理；同時計劃在三期項(xiàng)目中建設(shè)150 m3/d 的滲濾液處理站。滲濾液處理站建設(shè)中，注重調(diào)節(jié)池、好氧池、膜處理車間等土建項(xiàng)目的一次建設(shè)，確保滲濾液處理中超濾、納濾、反滲透等功能的實(shí)現(xiàn)。

2 系統(tǒng)工作原理

垃圾滲濾液中有機(jī)物以及重金屬等無機(jī)鹽類含量較多，污染性較強(qiáng)[1]。滲濾液處理過程中通常采用膜生化反應(yīng)+超濾+納濾+反滲透的模式。從處理過程來看，在初沉池之前設(shè)計格柵機(jī)，可有效去除廢水中的較大雜物，隨后在初沉池內(nèi)進(jìn)一步對滲濾液雜質(zhì)進(jìn)行沉淀，然后將沉淀后的清液溢流到調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置攪拌機(jī)，避免池內(nèi)污泥沉降。隨后，通過生物整理系統(tǒng)清除廢水中含硫物質(zhì)、SS、膠體物質(zhì)，并形成廢水酸化體系，為后期厭氧系統(tǒng)形成兩相厭氧作用創(chuàng)造條件。

當(dāng)廢水進(jìn)入到厭氧進(jìn)水池后，在水泵提升下將廢水轉(zhuǎn)移到UASB 反應(yīng)池并在該池中清除大量有機(jī)污染物，同時將大分子有機(jī)物降解為小分子的有機(jī)物；對降解后的廢水實(shí)施兩級硝化處理，隨后采用外置式超濾系統(tǒng)將硝化處理后的分水進(jìn)行分離，此時超濾系統(tǒng)出水至納濾系統(tǒng)，而濃液回流至反硝化池。在納濾池內(nèi)，水中大部分有機(jī)物及高價鹽分會被清除；隨后經(jīng)過分滲透系統(tǒng)再次進(jìn)行水中有機(jī)物及鹽分清理，清理后水中污染物物質(zhì)得以去除，超過80%的水量可滿足行業(yè)出水水質(zhì)控制要求，繼而達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。

3 滲濾液處理設(shè)計實(shí)現(xiàn)

3.1 UASB 反應(yīng)池

UASB 反應(yīng)池在廢液處理中發(fā)揮著重要作用，能去除滲濾液中的大部分有機(jī)物，同時將難降解的大分子有機(jī)物降解為小分子[2]。通常廢水在UASB 反應(yīng)池中的存儲時間多保持在5 d，通過UASB 反應(yīng)池作用，后期生化處理環(huán)節(jié)更加便捷。本項(xiàng)目中，UASB 反應(yīng)池設(shè)計指標(biāo)要求較高，不僅需要設(shè)計處理數(shù)量的系統(tǒng)，而且需要就進(jìn)水COD、NH3-N、TN、T 等指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。結(jié)合火電廠垃圾焚燒規(guī)模，本項(xiàng)目設(shè)計UASB 反應(yīng)池處理水量為485 m3/d，其他各項(xiàng)指標(biāo)見表1。

表1 進(jìn)入UASB 反應(yīng)池水質(zhì)指標(biāo)

3.2 外置式超濾系統(tǒng)

外置式超濾系統(tǒng)是滲透液處理系統(tǒng)的重要組成部分。該系統(tǒng)內(nèi)部，滲透液廢水中的泥水會相互分離。實(shí)際設(shè)計中，外置式超濾系統(tǒng)應(yīng)注意以下要點(diǎn)：項(xiàng)目要求在超濾池內(nèi)設(shè)計內(nèi)循環(huán)泵，在該泵的作用下，泥水混合物在膜管內(nèi)的膜面流速為35 m/s；注重超濾膜系統(tǒng)的有效保護(hù)，盡可能減少超濾膜污染，延長清洗周期；設(shè)置超濾水箱，實(shí)現(xiàn)透過液的有效收集；超濾系統(tǒng)中設(shè)置清洗裝置，以此來實(shí)現(xiàn)膜系統(tǒng)的清洗和恢復(fù)。就清洗裝置而言，還需要注重pH、流量計等檢測儀表，以此監(jiān)測膜系統(tǒng)數(shù)據(jù)及清洗效果。對于外置式超濾系統(tǒng)，處理前后水質(zhì)控制指標(biāo)應(yīng)滿足以下要求[3]（見表2）。

表2 外置式超濾系統(tǒng)水質(zhì)控制指標(biāo)（單位：mg/L）

3.3 納濾系統(tǒng)

設(shè)計納濾系統(tǒng)的目的在于高效截留滲透液中有機(jī)物及高價態(tài)鹽分。本項(xiàng)目中，納濾系統(tǒng)設(shè)計抗污染納濾膜組件，該組件采用一級兩段式設(shè)計方式，具體包含了PH 調(diào)節(jié)水箱、PH 調(diào)節(jié)攪拌機(jī)、PH 調(diào)節(jié)加酸泵、還原劑加藥裝置、超濾產(chǎn)水箱、納濾進(jìn)水泵、納濾進(jìn)水過濾器、納濾阻垢劑加藥裝置、納濾膜主機(jī)等。項(xiàng)目采用PE 調(diào)節(jié)水箱，確保規(guī)格保持在3 m3;PH 調(diào)節(jié)攪拌機(jī)功率保持在1.1 kW；超濾產(chǎn)水箱規(guī)格控制在20 m3；納濾膜主機(jī)實(shí)際處理量保持在339.625 m3/d。在納濾系統(tǒng)組件設(shè)計中，納濾膜設(shè)計極為關(guān)鍵，要求納濾膜采用聚酰胺復(fù)合膜材料，其實(shí)際處理水量保持在369.315 m3/d，系統(tǒng)對納濾膜的回收時間控制在22 h；同時，整個納濾系統(tǒng)采用錯流過濾的形式，組件長度保持在1 016 mm；此外還要求膜組件按照3+2 排列的方式進(jìn)行段循環(huán)膜殼排列，所有膜組件正常運(yùn)行時，運(yùn)行壓力保持在5～15bar，連續(xù)運(yùn)行2 h 后，對膜組件進(jìn)行清洗。最終確保系統(tǒng)的回收率保持在80%，提升納濾系統(tǒng)對滲透液的整體處理效果[4]。

3.4 反滲透系統(tǒng)

反滲透系統(tǒng)設(shè)計中，重點(diǎn)進(jìn)行納濾產(chǎn)水箱、反滲透進(jìn)水泵、反滲透阻垢劑加藥裝置、反滲透進(jìn)水過濾器、反滲透膜主機(jī)、堿加藥裝置、產(chǎn)水回用泵、RO 濃液提升泵等關(guān)鍵點(diǎn)的設(shè)計。本系統(tǒng)采用一級兩段式設(shè)計結(jié)構(gòu)應(yīng)用形式，要求運(yùn)行壓力為20～40bar。經(jīng)反滲透系統(tǒng)處理后，出水水質(zhì)要求達(dá)到《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》（GB50050-2007）所要求的再生水作為循環(huán)水補(bǔ)水水質(zhì)指標(biāo)。具體而言，出水 CODcr、BOD5、NH3-N、TN 分別應(yīng)達(dá)到 17.48 mg/L、1.6 mg/L、3.25 mg/L、11.8 mg/L，反滲透系統(tǒng)的回收率達(dá)到80%。

表3 系統(tǒng)調(diào)試指標(biāo)要求

4 系統(tǒng)調(diào)試與試運(yùn)行

規(guī)范化地進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和試運(yùn)行能有效提升滲濾液處理系統(tǒng)運(yùn)作效率。本項(xiàng)目系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試中，按照單體調(diào)試、分系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、帶負(fù)荷試運(yùn)、連續(xù)試運(yùn)行出合格水、試生產(chǎn)六個階段進(jìn)行調(diào)試管理，主要調(diào)試內(nèi)容包含滲濾液系統(tǒng)和生活污水處理系統(tǒng)兩個方面。

由于系統(tǒng)建筑施工進(jìn)度較慢，項(xiàng)目的整體進(jìn)展滯后于預(yù)期，而全廠的生產(chǎn)運(yùn)行無法延遲，滲濾液系統(tǒng)設(shè)備一直不具備安裝條件，留下施工調(diào)試周期不足四個月，只有同類項(xiàng)目的三分之二，并且由于配合環(huán)保要求，全廠投產(chǎn)即滿負(fù)荷，系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行負(fù)荷提升周期很短，調(diào)試壓力較大。

為了及時處理來水量和保證系統(tǒng)穩(wěn)定的目標(biāo)，針對項(xiàng)目條件和運(yùn)行要求制定了分系統(tǒng)計劃。根據(jù)系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)營需求和次序，對需要前期投入調(diào)試運(yùn)營的系統(tǒng)先安裝檢驗(yàn)。實(shí)時跟蹤團(tuán)隊人員、機(jī)具、材料及技術(shù)條件支持，確保項(xiàng)目實(shí)施過程各項(xiàng)工作的人、機(jī)、料、環(huán)、法均滿足要求。同時針對系統(tǒng)特性采用分段調(diào)試的方式節(jié)約周期，先開始調(diào)試周期較長的生化及厭氧系統(tǒng)，施工與調(diào)試并行，最終按期完成調(diào)試任務(wù)。

調(diào)試過程中，重點(diǎn)就 COD、BOD、NH3-N、TN、SS、PH、NF、RO 回收率、總回收率、運(yùn)行電耗等因素進(jìn)行系統(tǒng)檢測，具體檢查指標(biāo)如表3 所示。待檢測符合項(xiàng)目水要求后，進(jìn)入為期7 天的試運(yùn)行階段。系統(tǒng)試運(yùn)行過程中，針對出現(xiàn)的問題進(jìn)行規(guī)范處理，待系統(tǒng)出水合格達(dá)到考核值后才投入使用。

5 結(jié)束語

滲濾液處理系統(tǒng)對于垃圾焚燒廠生態(tài)環(huán)境控制具有重大影響。工業(yè)生產(chǎn)過程中，只有充分認(rèn)識到滲濾液處理系統(tǒng)的作用及運(yùn)作原理，然后系統(tǒng)化的進(jìn)行該系統(tǒng)UASB 反應(yīng)池、外置式超濾系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)等單元的設(shè)計，同時優(yōu)化加強(qiáng)施工過程管理和性能調(diào)試，才能有效地提升滲濾液處理系統(tǒng)的運(yùn)作效率，保證滲透液處理質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒發(fā)電中經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的協(xié)調(diào)。