生活垃圾焚燒廠滲瀝液處理設計要點分析

蘇猛業，汪杰斌

（1.中電國際新能源控股有限公司，上海 200025；2.蕪湖中電環保發電有限公司，安徽 蕪湖 241000）

生活垃圾焚燒發電是我國當前垃圾減量化、資源化、無害化處理的最有效方式之一。我國當前的垃圾分類還處在初始階段，焚燒廠滲瀝液產生率高，水量波動大，污染成分復雜，有機污染物濃度高，氨氮濃度高，重金屬離子與鹽分含量高，可生化性差。滲瀝液處理應有成熟有效的處理工藝，防止產生環境污染。

當前滲瀝液主流處理工藝大都采用“預處理+厭氧+MBR+納濾+反滲透以及濃縮液減量化處理系統”生化技術[1]。主要處理單元有：

（1）厭氧單元：具有處理負荷高、耐沖擊負荷的優點，在厭氧反應器內，利用厭氧微生物群，使溶解性的有機物質經過酸化、產酸、產甲烷等過程，使顆粒性有機污染物質轉變成為溶解性的有機污染物，去除滲瀝液中大部分有機物，CODcr和BOD5脫除率近90%[1]。

（2）MBR 膜生物反應單元（A/O+UF）：A/O 好氧工藝處理的核心是硝化/反硝化機理，把去除CODcr和去除NH3-N 有機地結合起來。CODcr去除率達90%，NH3-N 去除率達99%以上。SS 主要是通過反硝化、硝化進行去除，剩余沒有去除部分SS 再由納濾膜去除[1]。UF 膜固液分離效率高，出水懸浮物較少，對微生物有截留作用。

（3）膜處理系統：主要利用納濾NF、反滲透RO、微濾MF 等膜系統的截留作用，去除懸浮物、溶解性固體、硬度、色度、氨氮、氯離子等污染指標，CODcr的去除率可達80%，可實現出水達標回用。

1 滲瀝液處理規模

1.1 具體實例

某公司同時期建設的6 個項目，分布在安徽蕪湖、貴州貴陽、河北霸州、四川德陽、河南平頂山和商丘等不同區域，均為2 條日處理600T/D 的垃圾焚燒線，滲瀝液處理規模均按20%產生率選取設計。貴陽、蕪湖項目在投產初期很快就暴露出設計處理能力不足的問題。

1.2 原因分析

1.2.1 國家標準、規范要求

（1）《生活垃圾滲瀝液處理技術規范》（CJJ 150-2010）3.1.4，“垃圾焚燒廠滲瀝液的日產生量應考慮集料坑中垃圾的停留時間、主要成分等因素，日產生量宜按垃圾量的10%-40%（重量比）計，降雨量較少地區宜按10%-15%（重量比）計”[2]。

（2）《垃圾發電廠滲瀝液處理技術規范》（DL/T 1939-2018）中要求，垃圾發電廠滲瀝液設計規模應充分考慮當地的經濟狀況、環境氣候、垃圾收運系統及生活習慣等因素，按以下公式計算滲瀝液產生量[3]：

Q：滲瀝液日產生量，單位：t/d；以豐水期垃圾滲瀝液產生量為設計依據，即對應最大月份滲瀝液產生量；C：設計入爐垃圾量，單位：t/d；f：垃圾焚燒電廠超負荷系數，宜取1.0-1.1，一般為1.1；b：入廠垃圾滲瀝液產生率，宜取10%-40%，其中夏季雨量大的地區宜取高值，夏季少雨地區宜取低值；還應考慮垃圾焚燒爐的形式及垃圾儲存發酵時間；q：其他如卸料平臺沖洗水、爐渣冷卻水等廢水量，約為入爐垃圾的3%-4%。

（3）《生活垃圾滲瀝液處理技術導則》（RISNTG023-2016）3.3.7，“焚燒廠滲瀝液產生量應根據原生垃圾含水率、垃圾轉運方式、垃圾在焚燒廠儲坑內停留時間、當地氣候特點等因素綜合考慮。產生量通常按照設計垃圾量的15%-35%計算”[4]。

（4）三個規范和導則給出的取值范圍都很大，而且是推薦值或經驗值；明確了滲瀝液產生量的計算方法；產生率的定義是指入廠垃圾量（或設計垃圾量、原生垃圾量）。

1.2.2 問題源頭

可研階段未進行實際測試和周邊調研，可研時主觀選取滲瀝液產生率標準，導致同一時期的項目執行了相同標準，發生同類問題。

1.2.3 指標定義理解錯誤

產生率應是保證額定入爐量對應的入廠垃圾量所產生的滲瀝液量，項目可行性研究報告中，“最大月份滲瀝液產生率均選取25%”，直接通過入爐垃圾量2*600T/D 計算得出300T/D 滲瀝液處理規模。按1.2.1（2）公式計算，正確的應是（1600-400）/1600=25%，也就是25%產生率，滿足額定入爐垃圾量2*600T/D 的運行，每天需入廠的垃圾量為1600T/D，滲瀝液產生量應是400T/D。因此垃圾量過多、超負荷運行項目暴露的問題更為突出。

1.2.4 分析差異性，修正處理能力

（1）各項目滲瀝液實際產生率見表1（選取較大月份）。不同年份、不同月份、不同區域的項目差異大。

（2）根據運行數據分析，各項目滲瀝液處理規模（不低于）修訂如表2。

表2

2 滲瀝液系統原水水質

各項目設計原水水質和實際水質，見表3，單位：mg/L。

表3

2.1 水質對處理能力的影響

（1）NH3-N 范圍內大都在1500-2800mg/L 區間，且高值都是在豐水期，長期超設計指標；有的項目SS 達設計值的6 倍，個別項目CODcr短時超標。

（2）實際運行中，厭氧反應會有水解、降解過程，有機氮發生氨化作用，轉化為無機態的氨氮，厭氧罐出口氨氮會高于原水水質。MBR 應以厭氧出口氨氮值設計。

（3）NH3-N 超標，導致MBR 容積負荷增加，氨氮生物降解率低，SS 過高，又促使氨氮去除率降低，最終導致降低出力運行或出水水質超標。同時暴露MBR 曝氣量不足、溶解氧（DO）偏低、MBR 惡化等反應。通過設計校核計算，貴陽、蕪湖項目實際水質工況下，滲瀝液處理能力約220T/D，僅是設計處理量的70%。

（4）SS（懸浮物）過高，會造成調節池、厭氧罐污泥淤積并后移，微生物活性降低，系統濾網堵塞、膜系統清洗頻繁，降低設備壽命和可用率。

2.2 原因分析

（1）《垃圾發電廠滲瀝液處理技術規范》（DL/T 1939-2018）關于滲瀝液水質的確定，“宜以夏季豐水期的實際測定最大數據為準，在無法獲得實際數據時，可參照表4 及同類地區垃圾發電廠實測數據合理選取”[3]。

（2）《生活垃圾滲瀝液處理技術導則》（RISNTG023-2016）提出，可參考同類地區滲瀝液水質范圍合理選取設計值，并給出國內垃圾焚燒廠典型水質范圍[4]。見表4。

（3）兩個設計原則均要求以實際測定或同類地區為原則，給出的參考取值范圍大，尤其是NH3-N 和SS的差異過大，按經驗值選取，很難保證合理性。

（4）暴露的管理問題。同樣，可研階段未進行實際測試、周邊調研，主觀選取水質標準，導致同時期建設的6 個項目執行了相同標準，嚴重與實際不符。

2.3 經驗應用

依據《垃圾發電廠滲瀝液處理技術規范》（DL/T 1939-2018） 和《生活垃圾滲瀝液處理技術導則》（RISN-TG023-2016）給出的原則，結合地區差異和實際運行項目數據，作者以限值方式推薦設計標準不低于表4 中數據。

表4 單位：mg/L

3 滲瀝液出水水質

設計規范要求，應符合國家標準《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB 18485-2014）外，尚應符合項目環評批復的排放標準[4]。

文章中各項目按企業要求，統一出水標準，滿足《城市污水再生利用工業用水水質》（GB/T 19923-2005）中敞開式循環冷卻水系統補充水標準[5]，產生的潔凈水回用、不外排，符合國家的節水和環保政策。

4 經驗總結

影響滲瀝液產生率、原水水質的因素很復雜，污染物種類多，其濃度存在短期波動性和長期變化的復雜性。對于新建項目，科學選取滲瀝液處理規模和原水水質設計標準尤為重要。前期可能因數據取樣周期不足、數據不具有代表性等原因，難以判定設計值的合理性，周邊運行項目的調研、運行項目的經驗總結是必須的。

應深刻認識垃圾焚燒項目的社會功能，將及時、足額接收城市生活垃圾作為企業的首要責任，要理解垃圾焚燒線工藝特點，短時停收垃圾并不能減少滲瀝液產生量，滲瀝液系統長時間全停大修幾乎不可能，生化處理及膜處理系統老化是正常現象。因此，滲瀝液的處理規模留有足夠的富裕量是必要的，二次擴容改造將增加更大的投資成本。

項目周邊如有滲瀝液應急處理能力，設計處理規模富裕量可酌情控制，但應急處理費用會遠高于自身運營成本。從項目全周期經營分析，作者認為，節省初投資是不科學的，對于月平均滲瀝液產生率差異范圍小的項目更不可取。僅可做為設備故障、設備檢修的應急方案。

調研國內同類環保企業，企業發展的初期都曾存在滲瀝液處理能力不足的問題，給企業生產經營造成了極大影響。降水量大的區域，推薦按照設計入爐垃圾量的40%-50%經驗值選取。

當前滲瀝液處理工藝大多是減量化的過程，最終將產生高鹽濃縮液。對滲瀝液處理規模的定義還有不同的理解，制造廠家大都以進水流量作為設計能力的參考，如濃縮液不能平衡回用，應以所產凈水量作為設計處理能力的參考更為合理，濃縮液可階段性再循環處理。

設計管理要點如下：

（1）處理規模主要指生物負荷處理能力，厭氧處理、MBR 膜處理容積負荷設計為重中之重。生化系統通常按每日24 小時運行設計，膜處理系統考慮到膜反洗和清洗按每日22 小時運行設計。生化系統出力至少按1.1 倍設計，膜處理系統按1.2 倍設計。（2）200 噸及以上處理規模的系統，應至少設計兩條同容量、全流程處理線，防止單條線崩潰和定期檢修的需要。（3）產水率是關鍵指標，一是反映節水利用率，二是涉及全廠濃縮液的回用平衡。產生率的選擇前提是將濃縮液納入全廠水平衡計算。不同的產生率將影響系統工藝的變化和投資造價。（4）設計審查時，應關注滲瀝液生物負荷平衡圖和工質平衡圖，濃縮液應納入全廠水平衡計算。（5）滲瀝液處理技術專業性強，很多運營多年的企業其技術能力仍不能滿足需要，初進入此領域的建設單位人才儲備更為匱乏，委托第三方進行設計校核非常必要，重點抓好設計交底。（6）移交驗收時對滲瀝液處理能力的考核認定，必須將滿足設計水質、產水水質和滲瀝液產水率作為先決條件，單純地驗收處理流量是不嚴謹的。

濃縮液處理如下：

（1）膜深度處理過程中產生大量的高鹽廢水（通稱濃縮液），很難通過常規的生化或簡單方式進行解決。當前，垃圾發電廠滲瀝液膜濃縮液大多用于鍋爐回噴、脫酸塔石灰制漿、飛灰穩定化，對于滲瀝液產生率高的焚燒廠，設計產水率要大于80-85%，方可全量消耗膜濃縮液。（2）目前環保形勢越來越嚴峻，回噴焚燒爐也會受爐膛燃燒條件限制，影響鍋爐效率，加大余熱鍋爐受熱面的結垢和腐蝕。此外，還存在洗煙廢水和循環水冷卻塔排污水等高鹽水的回收利用問題。濃縮液的問題直接關系到焚燒廠滲瀝液全量處理以及“零排放”的目標，因此必須采取切實可行的辦法對膜濃縮液進行有效處理和處置。

5 結束語

文章作者對國家規范、行業設計取值原則提出核心理解，并以限值方式提出不同區域滲瀝液處理規模、原水水質設計標準，強調提高設計安全裕度的重要性、經濟性，并總結滲瀝液處理系統設計管理重點。