淋濾反應器縮短停留時間并提高利用率的實驗探索

王 貞，吳旭輝，劉軍成，吳 輝，宦兆軍

（維爾利環?？萍技瘓F股份有限公司，江蘇 常州 213125）

引言

我公司自主研發生產的淋濾反應器設備經過小試后，運行正常，具備中試條件。本次中試試驗，主要是為了研究實驗停留時間的長短對濕重減量率、有機質降解率的影響，進而研究淋濾反應器的利用效率，為降低設備的攤銷成本，提高經濟效益提供依據。

1 研究目的

本實驗的最終研究目的，在于探索保證有效去除率的同時，盡可能縮短物料在淋濾反應器內的停留時間，提高淋濾反應器的利用率，降低項目相關設備投資，提高EMBT工藝的市場競爭力。

本實驗通過以下方法達到實驗目的：（1）在提高進料量的同時，降低淋濾反應器的物料料位，減少物料在反應器內的停留時間，并統計在短停留時間下，反應器的濕重減量率及對有機質的降解率。（2）通過測量淋濾反應器內在特定時間段內的物料體積差值，及進出物料重量差值，計算淋濾反應器內的物料容重。（3）根據實驗期一段時間內淋濾反應器內的平均料位和每日進料量及測得的物料容重，計算淋濾反應器內物料停留時間。（4）分析物料在淋濾反應器內的不同停留時間下，有機質降解率和濕重減量率的變化趨勢。

2 工藝流程

混合垃圾進廠后卸料至接收料斗，經勻料滾筒勻料后，通過鏈帶式輸送機提升至破袋滾筒篩，破袋滾筒篩具有破袋功能，可將重質有機物含量高的袋子破袋，輕質裝有紙張塑料等高熱值的袋子不易被破袋，從篩上物篩出，破袋滾筒篩設置120 mm篩孔，篩上物填埋處置，篩下物經人工把關分揀出干擾物后進行磁選，然后進入生物水解反應器[1]。

混合垃圾在生物水解反應器停留1.5天，生物水解后的物料進行擠壓脫水，脫水至47%含水率，脫水固相進行生物干化處理，液相經漿液預處理除渣后，進行厭氧發酵處理，產生的沼氣送沼氣發電廠利用，沼液送滲濾液處理場一并處理[2]。

3 實驗運行概況

本次實驗自2018年6月11日開始正式滿負荷啟動，截止到7月23日，實驗時間為43天，平均每日進料55.53噸，7月23日后，由于廠區內部道路維修，項目通行受阻，實驗中斷。

實驗主要進行了生物水解反應器在1.5天左右停留時間下，有機質降解率的計算、濕重減量率的計算及反應器內物料容重的計算。

實驗期間，由于合作方配備的車輛質量問題，部分日期內的進料量未達到實驗要求，但現場運營人員通過積極協調，充分發揮設備優勢，將實驗期間的平均物料量控制在預期范圍內。

4 實驗結果與分析

4.1 淋濾容重統計

以6月21日至7月9日、7月18日至7月23日，共計21天的數據作為參考，容重平均值為0.68噸/立方米，詳細數據見表1及表2。

表1 容重統計表1

表2 容重統計表2 單位：t/m3

4.2 淋濾反應器內物料的停留時間統計

4.2.1 短停留時間實驗的停留時間統計

自2018年6月11日至7月22日，共統計20天停留時間數據。淋濾反應器內物料的容重為0.68噸/立方米，反應器全天平均物料體積為87.28立方米，平均篩下物量為39.96噸，計算得出平均停留時間為1.49天。短停留時間統計數據見表3。

表3 短停留時間統計表

4.2.2 長停留時間實驗的停留時間統計

自2017年7月10日至2017年8月12日，共統計31天淋濾反應器內物料體積的數據。物料容重為0.68噸/立方米，反應器全天平均料位為58%，對應物料體積為149立方米，平均篩下物量為33.00噸，計算得出平均停留時間為3.07天。長停留時間統計數據見表4。

表4 長停留時間統計表

4.3 短停留時間實驗

4.3.1 短停留時間下的減量率

以6月11日至7月23日，共43天的進出料數據為依據。項目累計處理混合垃圾（廚余垃圾和生活垃圾混合）2 390.46噸，篩下物進淋濾反應器為1 720.40噸，含固率：27.28%；BVS：42.01%。擠壓出料524.90噸，含固率：53.29%；BVS（不含塑料的VS）：42.25%。計算得出淋濾 濕重減量率為69.50%，有機質降解率為40.06%。

4.3.2 淋濾液的特性

自6月11日至7月23日的平均數，淋濾液TS3：90%；VS/TS：57.23；pH值：6.39；COD：57 649 mg/L；sCOD：41 674 mg/L；VFA：12 911 mg/L；總氮：2 900 mg/L；氨氮：1 900 mg/L。

4.4 長停留時間實驗

4.4.1 長停留時間下的減量率

采用同期數據作為對照，以2017年7月9日至2017年8月19日，共計42天的進出料數據為依據。項目累計處理廚余垃圾1 559.66噸，篩下物進淋濾反應器1 165.21噸，含固率：28.98%；BVS：52.23%。擠壓出料376.36噸，含固率：57.45%；BVS：41.20%。淋濾反應器濕重減量率為67.70%；有機質降解率為49.49%。

4.4.2 淋濾液的特性

以2017年7月9日至2017年8月19日數據平均數為依據，淋濾液TS：4.10%；VS/TS：57.66%；pH值：5.89；COD：65 383 mg/L；VFA：16 631 mg/L；氨氮：2 722 mg/L。

5 實驗運行過程中發現的問題及解決情況

具體包括：（1）淋濾反應器配備的超聲波料位計，監測料位的準確性受反應器主軸轉動的影響較大，影響實驗過程中的數據采集及料位控制。現場研發人員及時發現了問題，并采取手動測量法，準確測得實驗所需數據。受此問題的啟發，以后項目中會在反應器內部增加料位標高控制線，和超聲料位計同時發揮作用，提高料位控制過程中的容錯率[3]。（2）垃圾分類情況差，廚余垃圾和生活垃圾中的大件物，如樹干、席夢思床墊、混凝土塊、噸袋等數量較多，而EMBT中試項目未設置原始垃圾的人工分揀工序，導致設備易堵塞，現場運營人員加派人手疏通，解決了問題。以后項目中會增設原始垃圾人工分揀工序，保證設備流暢運行[4]。

6 實驗結論

實驗結論：（1）淋濾反應器內物料容重為0.68噸/立方米。（2）物料在淋濾反應器內停留時間為1.49天，噴淋比為1.5倍工況下，有機質降解率為40.06%，濕重減量率為69.50%。（3）物料在淋濾反應器內停留時間為3.07天，噴淋比為1.5倍工況下，有機質降解率為49.49%，濕重減量率為67.70%。（4）經對比物料在淋濾反應器內的停留時間和降解率，得出結論：在保證噴淋比不變的情況下，停留時間的減少對有機質降解率影響較大，對濕重減量率影響較小。