華南某大型城市垃圾滲濾液濃縮液處理探討

摘要：垃圾滲濾液產生的膜濃縮液含有高濃度的難降解有機質和鹽分，導致垃圾滲濾液濃縮液一直是垃圾處理行業中難以解決的難題之一。通過對華南某大型城市的垃圾滲濾液濃縮液現狀進行研究，分析該大型城市填埋場、焚燒廠和生物質處理廠在濃縮液處理中存在的問題，并找出解決措施，同時探討未來滲濾液濃縮液處理的發展方向。

關鍵詞：垃圾滲濾液；濃縮液；處理現狀；解決措施

基金項目：廣州市科技計劃項目（202206010054）

垃圾滲濾液濃縮液（簡稱“濃縮液”）處理是目前垃圾處理行業中亟需解決的環保問題之一，也是環保督查的重點難點問題。隨著《生活垃圾滲瀝液處理技術標準》（CJJ/T 150-2023）的實施，濃縮液及其處理工藝受到了業內更大的關注和重視。濃縮液主要是垃圾滲濾液經納濾、反滲透等膜處理后分離截留的含較高濃度難降解有機質和較高鹽度的廢水，即納濾濃縮液和反滲透濃縮液。其中，納濾濃縮液主要污染物為難降解有機物，具有COD 高、難降解、易結垢等特點；反滲透濃縮液主要污染物為鹽分，具有含鹽量高、有機污染物含量低、氨氮含量低、易結垢等特點。納濾濃縮液和反滲透濃縮液的產生量分別占原濃縮液的15%～30% 和15%～20%[1]。

1 濃縮液主要處理工藝概述

1.1 回噴焚燒爐

回噴焚燒爐主要是將濃縮液按比例回噴至焚燒爐，通過化學燃燒達到去除污染物和濃縮液減量的效果。受垃圾成分差異化影響，各個地區的實際回噴量也有所差異，回噴量一般不超過垃圾處理量的10%[2]。該方法比較適用于垃圾焚燒廠產生的濃縮液，但容易加重煙氣中重金屬處理負擔，同時較高含量的氯離子也會加重焚燒爐的腐蝕。

1.2 機械蒸汽再壓縮蒸發

利用蒸汽壓縮機蒸發產生的二次蒸汽，并提高二次蒸汽的溫度和熱量，讓壓縮后的蒸汽進入蒸發器作為熱源再次使原液產生蒸發，以及依靠蒸發器系統自循環實現蒸發濃縮的技術。由于該工藝的能量來源為電能，且能穩定達標排放，因而國內大多數項目都采用了這種蒸發濃縮工藝。但采用該工藝必須對于硬度較高的濃縮液進行嚴格預處理，否則設備就具有易被高鹽高酸腐蝕性物質腐蝕的風險，并且易結垢，需頻繁清洗[3]。

1.3 浸沒燃燒蒸發

浸沒燃燒蒸發是利用氣體燃料在液體亞表面增壓浸沒燃燒，并通過特殊的結構形成超微氣泡與濃縮液直接接觸蒸發，既可處理納濾濃縮液和反滲透濃縮液，又可處理二者的混合液。該工藝一般以沼氣和電能為能量來源，不需要進行預處理，只采用無轉熱的間壁，在運行過程中不易結垢[4]。

1.4 高級氧化

高級氧化主要應用的是Fenton 法和臭氧氧化法，適用于處理高濃度難生化降解的廢水，能顯著提高濃縮液的可生化性，對色度的去除具有良好效果，但對其中鹽度的去除效果有限。此外，高級氧化對設備的要求比較嚴格，設備投資高，試劑投加量大，運行管理的成本很高。單一的高級氧化法很難穩定地將濃縮液處理達標排放，需與其他工藝聯用，才能在滿足低成本、高效處理的同時實現達標排放。因此，高級氧化法通過進一步的優化，即為極具前景的處理方法[5]。

1.5 膜分離處理

膜分離處理包括利用納濾膜、反滲透膜、膜蒸餾等將溶液中的有機物和無機鹽有效分離出來，可實現濃縮液的減量化，常與焚燒法聯用以達到無害化目的。

目前，濃縮液處理的趨勢主要是全量化處理，通過蒸發等工藝，進一步去除水分，留下鹽與其他物質；或是通過采用“非膜法”滲濾液處理工藝，從源頭上避免濃縮液的產生。

2 國內部分城市濃縮液處理工藝分析

2.1 上海：采用浸沒燃燒蒸發處理工藝

上海市老港滲濾液處理廠產生的濃縮液采用浸沒燃燒蒸發處理工藝，規模為200 t/d，采用填埋氣作為燃料，鹽泥產生量18 t/d，鹽泥含水率8%～13%，當濃縮倍數達到7 后，系統可直接結渣或結晶，浸沒燃燒工藝可直接作為終端處理工藝。

2.2 深圳：采用紫外高級氧化+ 高效生物脫氮工藝技術

廣東省深圳市紅花嶺垃圾填埋場產生垃圾滲濾液約1000 t/d，產生的濃縮液約300 t/d。由于濃縮液是垃圾滲濾液在經MBR 處理后再經納濾、反滲透膜截留的難處理殘留液，因此需采用紫外高級氧化+ 高效生物脫氮工藝技術，將廢水中的硝態氮轉換成氮氣和水，從而達到脫氮的目的。同時，在處理系統中引入紫外光、氧化劑和催化劑，將高濃度、有毒有害難降解有機污染物徹底氧化分解成二氧化碳和水。

2.3 惠州：采用高效耦合腐殖酸處理技術

廣東省惠州市垃圾填埋場的滲濾液總處理能力達600 m3/d，產生的濃縮液主要為納濾濃縮液，因而在對納濾濃縮液的處理中采用了投資少、占地小、無濃縮液回灌、濃縮倍數高（可達50～60 倍）的高效耦合腐殖酸處理技術。處理后腐殖酸出水水質比納濾好，腐殖酸約占總量的0.5% 且檢測合格，可作為水溶性肥料實現資源回收利用。但高效耦合腐殖酸處理技術只適合處理納濾濃縮液，不適合處置反滲透濃縮液。

3 某市濃縮液處理現狀及其存在的問題和解決措施

3.1 處理現狀概況

華南某大型城市（簡稱“案例城市”）液縮液主要來源于垃圾焚燒發電廠、生物質處理廠和垃圾填埋場，且產生量依次降低。結合如表1 所示的案例城市某垃圾焚燒發電廠配套污水處理廠垃圾滲濾液碟管式高壓反滲透（DTRO）濃縮液的檢測數據，發現該廠濃縮液的特性主要是低氨氮、高電導率，氨氮含量基本﹤ 5 mg/L，電導率﹥ 100000μm/cm。此外，案例城市垃圾老舊填埋場還暫存了一大部分濃縮液急需處理。

3.1.1 垃圾焚燒發電廠和生物質處理廠濃縮液處理

垃圾焚燒發電廠和生物質處理廠的濃縮液主要處理方式為石灰制漿，少量用于爐膛回噴、爐渣冷卻和飛灰固化。案例城市某垃圾焚燒發電廠反應塔制漿系統將熟石灰制成10% 左右的石灰漿液，但1 t 熟石灰需耗水12.85 t，熟石灰消耗量按1 t 垃圾10 kg 計，因而制漿系統日耗水量完全可自行消化日產生的濃縮液。但由于濃縮液含鹽量較高且成分復雜，有機物含量高，對脫酸系統運行的影響程度尚不明確，因此該廠通過開展濃縮液制漿對脫酸系統的試驗研究，在漿液比例一定的情況下，分析濃縮液對制漿系統、霧化器設備及排放指標（氯化氫、二氧化硫）的影響。結果顯示，濃縮液制漿之后，出現管道腐蝕滲漏的情況，對二氧化硫指標影響明顯，對脫硝系統影響不大，使用濃水后刮板機經常出現灰結塊的現象。

3.1.2 垃圾填埋場濃縮液處理

目前，大部分垃圾填埋場都采用浸沒燃燒蒸發工藝和二效蒸發濃縮液全量化處理技術對濃縮液進行處理，只有少量采用回灌填埋垃圾堆體方式處理。浸沒燃燒蒸發工藝處理對象為納濾濃縮液和反滲透濃縮液，設計規模200 t/d，利用填埋場沼氣的優勢條件，熱源可直接為填埋沼氣（填埋場可免費提供），運行成本不包含沼氣費用約為200 元/t，浸沒燃燒蒸發產生的濃縮鹽泥進入飛灰填埋區填埋，冷凝水循環使用不外排，項目內達到水平衡。經估算，如果不能直接利用填埋廠沼氣作為熱源，處理1 t 濃縮液的運行總費用為263 元，包含沼氣費49 元，鹽泥填埋處理費用17 元。二效蒸發濃縮液全量化處理技術設計規模150 t/d，不僅可從技術原理上解決物料在換熱界面因發生相變而導致的嚴重結垢問題，還能有效降低換熱器在10倍濃縮倍數條件下的結垢風險，且無明顯感官異味[6]。

3.2 存在的問題

雖然案例城市的濃縮液均能完全由自有設施消納處理，但由于各垃圾焚燒發電廠和填埋場采用的濃縮液處理技術存在差異，因此導致濃縮液處理都存在一些問題待解決。一是濃縮液集中處理設施少，除某垃圾填埋場有設計處理量200 t/d 的浸沒燃燒蒸發工藝設施和設計處理量150 t/d 的二效蒸發濃縮液全量化處理技術設施外，其余垃圾填埋場產生的大量濃縮液都采用石灰制漿、爐膛回噴和回灌垃圾堆體等方式處理，從長遠來看存在環境和政策風險。二是垃圾填埋場濃縮液處理缺口大，尤其是暫存待處理的濃縮液量比較大。三是垃圾焚燒發電廠濃縮液采用石灰制漿、爐膛回噴等處理方式，存在腐蝕設備、飛灰板結、影響煙氣排放等問題。四是雖然垃圾焚燒發電廠濃縮液采用石灰制漿進行處理，但也只是實現了污染物的轉移，長期運行的穩定性和安全性有待驗證。

3.3 解決措施

目前，案例城市的濃縮液集中處理有某垃圾填埋場浸沒燃燒蒸發工藝設施和二效蒸發濃縮液全量化處理技術設施，且垃圾填埋場產生的濃縮液通過浸沒燃燒蒸發、二效蒸發和回灌堆體方式，因此濃縮液基本能在本場自行消納處理。同時，由于案例城市已經實現了原生垃圾零填埋，而計劃新建的其他濃縮液處理項目建成后，其處理規模不僅能滿足填埋場全部濃縮液（包括暫存的濃縮液）的處理，還能進一步解決回灌填埋堆體產生的風險，一舉多得。

由于垃圾焚燒發電廠的濃縮液處理措施主要是石灰制漿、煙氣工藝水、爐渣冷卻、飛灰固化及鍋爐回噴，且石灰制漿的比例最大，煙氣工藝水次之，只有少量用于飛灰固化和爐渣冷卻，在應急情況下才采用鍋爐回噴，因此垃圾焚燒發電廠的濃縮液也是完全由自有設施消納處理，暫不影響垃圾焚燒發電廠的工藝穩定運行，并且到目前為止尚未發現對垃圾焚燒發電廠的煙氣處理環保達標排放有影響，無需進行其他的處理，只需關注長期運行的穩定性和安全性。

4 某市濃縮液未來處理方向

根據測算，到2035 年，案例城市垃圾填埋場陳化垃圾濃縮液的日產生量將會減少66%左右，垃圾焚燒發電廠的濃縮液日產生量將增加57% 左右。此外，從中遠期來看，案例城市生物質廠廚余垃圾處理能力不再擴張，濃縮液的日產生量在2025—2035 年期間基本維持穩定。因此，案例城市未來垃圾濃縮液的處理只需主要考慮對垃圾焚燒發電廠濃縮液的完全消納處理即可。

垃圾焚燒發電廠濃縮液目前的處理工藝雖對煙氣達標排放尚無影響，但對脫酸系統運行的影響程度尚不明確，因此需進一步評估濃縮液制漿對整個焚燒系統的影響。未來，還應積極開展高級氧化工藝、蒸發工藝等焚燒發電廠濃縮液處理技術的創新研究，找到技術可行、環保安全、政策合規、經濟適用的處理技術，建設垃圾焚燒發電廠濃縮液集中處理設施，保證案例城市垃圾焚燒發電廠濃縮液的穩定與安全處理。

由于垃圾填埋場濃縮液回灌處理，具有一定的環保和政策風險，因此在考慮垃圾填埋場濃縮液產生量逐步減少的情況下，已有濃縮液集中處理設施的大型垃圾填埋場在解決自身存量濃縮液處理問題后，應考慮將其他垃圾填埋場濃縮液納入處理設施進行集中處理。

5 結論

鑒于目前濃縮液處理工藝技術發展不太成熟，仍存在處理成本偏高、規模偏小、運行維護投入大等問題，因此在濃縮液處理工藝選擇時需根據濃縮液的成分差異，綜合考慮垃圾焚燒發電廠和垃圾填埋場的不同特點，充分論證經濟、技術、環保等方面的可行性。

濃縮液存量較大的垃圾填埋場，應提升處理能力解決存量濃縮液處理問題，以及結合垃圾填埋場沼氣充足優勢及具體實際，考慮選用浸沒燃燒蒸發工藝。

鑒于石灰制漿、爐膛回噴工藝處理垃圾焚燒發電廠濃縮液到目前為止尚未發現對焚燒發電廠煙氣處理環保達標排放有影響，以及有眾多穩定運行的工程案例，因而石灰制漿、爐膛回噴工藝是目前國內垃圾焚燒發電廠通用的、經濟的、可行的處理方法，解決了垃圾焚燒發電廠當前的濃縮液處理需求。但石灰制漿、爐膛回噴工藝方式始終只是實現了污染物的轉移，可能不適應未來的國家政策和環保要求，且CJJ/T 150-2023 明確了“膜濃縮液處理可選擇浸沒燃燒蒸發（SCE）、機械蒸汽再壓縮蒸發、高級氧化等工藝”，因此垃圾焚燒發電廠應視情況建設配套的濃縮液集中處理設施。

參考文獻

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作者簡介

蔣敏（1989—），女，漢族，湖南懷化人，工程師，碩士，主要研究方向為固體廢棄物處理技術、城市管理技術。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-09-25