危險廢物焚燒系統廢水零排放技術研究

王靜文 甘洪磊 張文超 李殿秀

摘 要：以某危險廢物集中處置中心為例，本文通過分析危險廢物焚燒系統給排水環節，確定了廢水回用工藝流程，結合優化后的工藝路線，明確廢水零排放技術的可行性。

關鍵詞：危險廢物;焚燒系統;廢水;零排放

中圖分類號：X703文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）20-0153-03

Abstract： Taking a hazardous waste centralized disposal center as an example， this paper determined the process flow of wastewater reuse by analyzing the water supply and drainage links of the hazardous waste incineration system， and combined with the optimized process route to clarify the feasibility of zero discharge technology of wastewater.

Keywords： hazardous waste; incineration system; wastewater; zero discharge

目前，危險廢物焚燒多采用回轉窯處置技術[1-2]。該技術能夠實現危險廢物的最大減量化，在焚燒過程中可以通過對高溫煙氣中的熱量回收實現一定的資源化利用。但是，系統工藝設計存在多種廢水的處理及排放問題，為提高水資源利用率，降低運行成本，同時降低二次污染，通過對各子系統給水及排水的分析，本文探究了危險廢物焚燒系統廢水零排放技術的可行性。

1 設計背景

1.1 系統概述

本研究以河南省某危廢處置中心100 t/d回轉窯焚燒系統為例，入爐物料包含醫療廢物及可焚燒類危險廢物，通過不同上料通道進入回轉窯內，經過回轉窯處理后產生的煙氣進入二燃室進行二次燃燒，爐渣則進入水封出渣機冷卻后排出。系統的煙氣凈化系統配備工藝為“余熱鍋爐+急冷塔+干法脫酸+活性炭吸附+布袋除塵器+濕法脫酸塔+煙氣再加熱器”，由引風機送至50 m高煙囪排放。

1.2 給水分析

本系統給水環節包括：地面沖洗、包裝容器沖洗、車輛沖洗、水封出渣機給水、余熱鍋爐給水、急冷塔補水、濕法脫酸系統補水、循環冷卻系統補水。各部位水量及水質要求如表1所示。

從表1可以看出，焚燒系統中余熱鍋爐進水應滿足《工業鍋爐水質》（GB/T 1576—2018）的要求，另外，地面沖洗、包裝容器清洗、車輛沖洗等涉及人居環境，此處總給水量較小，可采用自來水。其他給水部位應采用一定處理，由表1還可以看出，系統用水量較大的環節主要為急冷塔與濕法脫酸塔。

1.3 排水分析

通過對給水環節的梳理，分析各股給水后的去向，如表2所示。

從表2看出，系統產生廢水主要為濕法脫酸排污水，該股廢水可生化性極低，鹽度高。

2 廢水零排放工藝設計

2.1 設計原則

由于焚燒車間為整套處置系統，廢水回用設計原則應以穩定可靠為第一要務，同時還需要兼顧以下內容[3-5]：廢水水質簡單，處理難度低，處理后廢水能夠滿足下一級回用的水質標準;針對各排水環節，要設置事故池，確保回用工藝故障時各股廢水均能夠得到處理;針對各排水點及綜合調節池，必須設置必要的監測儀表，實時監測各股廢水的水質變化情況，確保廢水回用過程穩定。

2.2 工藝設計

綜合分析表1與表2中各給、排水環節，梳理各給、排水點水質需求及污染物情況，本系統設計的思路如下：系統主要排水點為濕法脫酸系統，占總排水量的55.9%;系統主要給水點為急冷塔，占總給水量的34.33%;噴入急冷塔的水在雙流體噴槍及噴頭的作用下被霧化為約60 μm粒徑的顆粒，瞬間蒸發完成煙氣急冷，且全部進入煙氣。焚燒系統水平衡如圖1所示。

人們從圖1可以直觀地看出各用水及排水環節，其中，急冷塔為系統廢水最終消納場所，沖洗廢水（地面、車輛、容器）經過混凝沉淀后可回用;高鹽廢水（濕法脫酸廢水與循環冷卻系統排污水）鹽分含量較高，經過預處理+蒸發處理后也可回用。因此，焚燒系統中各環節所產生的廢水均可實現循環利用，從而達到零排放的目的。

2.3 系統設計關鍵點分析

根據上述工藝設計，本系統回用的中間環節在于所配置的兩個污水處理系統，處理后的兩股廢水再經過綜合調節均質均量后送入急冷水箱內，而噴入急冷塔的廢水最終全部蒸發后進入煙氣內，從而實現了系統廢水的零排放處理。由于該過程實現的主要方式為霧化+急速冷卻，因此急冷塔給水的霧化效果（實現方式）將是焚燒系統穩定的前提。

再生水與自來水存在一定水質差異，所以本系統設計的關鍵點主要有二，如表2所示。一是沖洗廢水污染物主要為SS，系統配置絮凝沉淀作為處理工藝，確保廢水懸浮物大幅度去除;二是高鹽廢水污染物主要為鹽分，系統配置高效蒸發作為處理工藝，確保廢水中鹽分大幅度去除。

根據上述分析，急冷塔穩定是零排放的前提，因此急冷塔用水水質控制是系統設計最為關鍵的內容，而急冷系統通過雙流體噴槍及噴頭在壓縮空氣作用下實現給水的霧化，從而在極短時間內完成蒸發吸熱，確保煙氣在1 s內從500 ℃降低至低于200 ℃，避免二噁英的再次合成。

經熱力學核算，急冷環節產生熱能較大（入口煙氣量約合34 410 Nm3/h），從工藝原理分析，急冷塔自身可作為一套蒸發器來對高鹽廢水蒸發處理。因此，考慮將其替代“污水處理2”中蒸發環節，即高鹽廢水直接進入急冷塔（圖中虛線部分）。但此舉存在三個問題。

一是濕法脫酸廢水為弱堿性（pH為8～9），噴入急冷塔后，它能夠吸附煙氣中的SO2、HCl等酸性組分，從而實現預脫酸處理，降低后續干法脫酸與濕法脫酸負荷;二是含鹽廢水（濕法脫酸廢水與循環冷卻系統排污水）鹽度高，容易造成急冷塔雙流體噴槍與噴頭堵塞，對系統穩定性造成沖擊[6-7];三是高鹽廢水噴入急冷塔后，水分被瞬間蒸發，系統產生的結晶鹽存在于塔體內壁或塔底，由于在霧化作用下粒徑較小，故所產生的結晶鹽粒度小，長時間會在塔壁上形成一層致密的鹽垢，從而縮小急冷塔的有效內徑，提高煙氣流速，降低煙氣停留時間，造成急冷效果的急劇下降，同時由于鹽晶致使系統結垢，設備清灰及維護難度增大。

綜合上述分析，為避免對焚燒系統穩定性造成沖擊，不建議將高鹽廢水直接排入急冷塔內進行回用處理。

2.4 經濟效益分析

根據工藝設計，焚燒系統自來水年給水量將減少29 469 m3（系統年運營時間330 d），由于系統不外排，僅以自來水4.4元/m3計算，經過廢水零排放工藝設計后，每年可節省給水水費12.97萬元（尚不包含全部取用自來水后焚燒車間廢水的處理費用）。

3 結論

通過對焚燒車間給排水環節的梳理及分析，本文結合各環節用水水質標準對系統進行工藝設計，實現了廢水零排放的最終目的，經濟效益良好。

參考文獻

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