渗滤液的处理方法

垃圾焚烧发电厂产生的废水主要是垃圾渗滤液，该废水主要来自垃圾坑，是垃圾发酵腐烂后由垃圾内水分排出造成的，含有较多难降解有机物，如果处理不当，将严重污染周围环境。由于垃圾焚烧发电厂产生的渗滤液的高负荷和复杂性，对处理工艺提出了特殊的要求。

6.2.4.1　简述

垃圾焚烧厂渗滤液是一种成分极其复杂的污染物。其主要特点：污染物成分复杂多变、水质变化大，有机污染物浓度（COD等）、氨氮、重金属离子和盐含量均很高（见表6-11）。

表6-11　渗滤液及排放标准

1）几种处理方法

垃圾渗滤液是高毒性的有机废水，其处理方法主要有物化法、生物法以及两者组合工艺。常规的处理工艺难以同时满足工程项目可行性和经济性的要求（见表6-12）。有关水处理膜技术应用请参阅第5章“火电厂节水和废污水处理”的内容。

表6-12　国内外填埋场应用的渗滤液处理技术

2）生物法

生物法是废水处理中最常用的一种方法，运行费用相对较低，处理效率高，不会出现化学污泥等造成二次污染。其工艺有厌氧生物处理和好氧生物处理。硝化（好氧）和反硝化（缺氧）生物处理在渗滤液处理中得到越来越多的应用，通过硝化与反硝化进行生物处理可以通过生物降解去除COD、BOD和NH3-N。

目前常用的工艺技术为“厌氧+膜生物反应器（MBR）+纳滤+反渗透（RO）+浓缩液处理系统”（见图6-11）。渗滤液处理系统主要由5部分组成：调节池、厌氧反应器、MBR、RO和离子交换系统。

图6-11　渗沥液处理工艺流程

3）一种渗滤液深度处理的探索

“厌氧-好氧”生物处理后的垃圾渗滤液，大部分易降解有机物被去除，而剩余的难降解有机物需进行物化深度处理。如臭氧法，优化工艺参数改变废水毒性，可在较短的反应时间内破坏芳环结构或共轭双键结构，使这部分有机物的浓度快速降低。此外，pH值对去除效果的影响较臭氧投量显著，pH=10.5时的COD降解速率常数约为pH=4时的5.8倍；pH=10.5时，间接氧化去除的COD占总COD去除量的26.7%［27］。

6.2.4.2　垃圾渗滤液零排放

目前，垃圾渗滤液处理采用“预处理+厌氧反应器（UASB）+膜生物反应器（MBR）+纳滤膜（NF）+反渗透膜（RO）”处理工艺，可以达到《城市污水再生利用工业用水水质标准》（GB/T 19923—2005）中循环冷却水系统补充水水质标准后在厂内回用，实现零排放。

广东某垃圾焚烧发电厂废水零排放工艺采用“升流式厌氧污泥床（UASB）+膜生物反应器（MBR）+纳滤（NF）”组合工艺（见图6-12）。

图6-12　UASB+MBR+NF组合工艺［28］

垃圾渗滤液BOD/COD＞0.4，可生化性好。UASB反应器将其分解气固液，提高COD容积负荷。MBR包括硝化池、反硝化池和超滤（UF）系统。在硝化池中，采用新颖的高效内循环射流曝气系统，氧利用率高达25%，通过高活性好氧微生物作用，降解大部分有机物。

当垃圾渗滤液中NH3-N质量浓度高达1 200 mg/L时，会影响微生物的活性。MBR通过超滤膜分离净化水和菌体，污泥回流可使MBR中的微生物达到15 g/L以上。MBR出水NH3-N基本达标，部分难降解物可用NF深度分解，确保COD达标排放。

垃圾渗滤液经该工艺处理后，水质指标可达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T 18920—2002）和《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T 19923—2005），经消毒后可回用于清洗或冷却。

由于该污水中存有大量的阻垢剂和无机盐，普通的混凝过滤法难以见效，采用UF（陶瓷膜）+NF组合工艺中（见图6-13），UF可除去大部分悬浮物，防止NF受污染。NF可除去部分无机盐，改善循环补给水水质。

图6-13　循环冷却塔及锅炉排污水处理工艺流程

1）处理效果及工艺特点

各处理单元污染物处理效果如表6-13所示。

表6-13　各处理单元污染物去除效果

UASB+MBR+NF工艺优点如下：

（1）组合工艺抗冲击负荷能力强，对NH3-N的去除率高。

（2）UASB反应器在低动力成本下有效降低垃圾渗滤液高浓度的有机物，降低后续处理系统的运行成本。

（3）MBR是生化反应器和膜分离相结合的高效废水处理系统，用膜分离替代常规的二沉池，出水无悬浮物和细菌，使反应器内微生物从3～5 g/L提高到15 g/L以上，提高了生化反应效率。

（4）使用国内陶瓷UF膜，增加了元件的堆填密度和使用的稳定性。UF循环回路中特设颗粒分离装置，避免杂质的累积，防止通道堵塞。(www.xing528.com)

（5）采用多级NF处理方式深度处理，有效解决浓缩液处理问题。

2）有效性

某垃圾焚烧发电厂平均每天产生废水约为396 t，经UASB+MBR+NF组合工艺处理后，其中316 t达到GB/T 18920—2002和GB/T 19923—2005的规定，经消毒后回用于清洗或冷却，产生的80 t浓液和污泥分别送至焚烧炉和垃圾坑。

（1）环境效益 该垃圾焚烧发电厂将废水处理后回用，每年向周围水体减少排放BOD51 850.01 t、COD 3 700.99 t和NH3-N 98.76 t等。

（2）经济效益 该垃圾焚烧发电厂年处理垃圾5×108 t，按95元/吨计算，垃圾补贴费收入4 750.00万元/年；本项目年发电量约为1.39×108度，年上网电量（按年发电量的75%计算）为10 417.571度，按上网电价0.55元/度计算，上网售电收入5 729.66万元/年。合计收益为10 479.66万元/年。

由于本项目实现废水零排放，则每年减少取水量1.153×105 t和排水量1.445×105 t，少交纳取水费5.77万元/年，不用交纳废水排污费526.71万元/年（根据《排污费征收标准及计算方法》计算），这两部分费用合计532.48万元/年。

综上所述，该垃圾焚烧发电厂废水零排放产生的环境效益和经济效益巨大。

6.2.4.3　负压低温蒸发工艺

研究者［29］采用水平-竖直管多效混合式蒸发垃圾渗滤液处理工艺，将大于80%的渗滤液水分在水平管降膜多效蒸发器内负压蒸发，浓缩后的渗滤液在竖管降膜蒸发器内结晶；水平管降膜蒸发的小温差传热特性保证了在5～10℃温差范围内布置多个蒸发器，实现对热量的重复利用和有效降低机械蒸汽压缩的电耗。

工程实例新工艺处理参数：渗滤液处理量100 t/d，加热蒸汽压力0.5 MPa，温度140℃。

采用多效混合式蒸发系统，即3效竖管降膜蒸发器，2效水平管降膜蒸发器（蒸汽温度为60℃），1效水平管降膜蒸发温度为55℃。蒸汽耗量为0.062 5 t（汽）/t（渗滤液），MVC电耗为7.5度/吨（渗滤液）。处理成本可以由88元/吨（渗滤液）降低到11.5元/吨（渗滤液）。

6.2.4.4　垃圾电厂零排放案例

从技术层面上实现垃圾渗滤液零排放就是最大限度地实现生活垃圾焚烧产生的废水循环利用。国内实现生活垃圾焚烧电厂废水零排放的案例比较多。

1）设计要点

工程设计遵循GB 18485—2014生活垃圾焚烧污染控制标准，相对于2001版标准提出焚烧炉启动、停炉、故障或非正常工况等时段的污染物排放控制要求；还提高了排放烟气中颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氢、重金属及其化合物、二英类等污染物排放控制要求；增加了对垃圾渗滤液处理和排放的要求，规定垃圾焚烧厂产生的渗滤液需送至相应的处理设施自行处理，经处理后满足GB 16889—2008生活垃圾填埋场污染控制标准中表2标准的要求，方可直接排放。

2）“零排放”实施

成都市某环保发电厂日处理城市生活垃圾2 400 t，年处理垃圾量约为8.0×105 t，配置4台600 t/d机械炉排炉，4台中温中压卧式余热锅炉，2台25 MW凝汽式汽轮发电机组。采用日立造船公司的INOVA式L形炉排。

平均每天生产耗水约为6 000 t，垃圾渗滤液处理站规模为850 t/d。渗滤液处理工艺流程如图6-14所示。

图6-14　渗滤液处理工艺流程

最终出水满足《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T 19923—2005）标准中循环冷却水系统补充水水质标准。

国内许多垃圾焚烧发电项目“零排放”的瓶颈在于处理设施的膜系统产生的浓缩液不能完全消纳。其浓缩液约占垃圾渗滤液处理设施规模的30%。

若浓缩液全回喷焚烧炉，则会导致燃烧物的热损失，减少发电量，腐蚀焚烧设备，间接增加运行成本近200元/吨。

若纳滤浓缩液再经一级纳滤浓缩，产生的二次纳滤浓液由混凝沉淀+高级氧化+生物活性炭吸附工艺进行彻底处理；反渗透浓液经DTRO减量化系统再浓缩处理后，可再浓缩60%～70%，产生的最终反渗透浓液量大幅度减少。最终浓液回喷焚烧炉消纳［30］。

余热锅炉排放烟气净化系统工艺流程如图6-15所示。设计的污染物排放浓度执行欧盟2000（EU2000/76/EC）污染物控制标准（见表6-14）。

工程采用国际先进的智能燃烧控制系统（ACC）优化控制炉膛温度和过剩空气系数，焚烧炉燃烧室由碳化硅耐火材料构成。

飞灰为危险废弃物，采用水泥固化+重金属高分子螯合固化相结合的方式进行稳定化处理。飞灰经稳定化处理后满足GB 16889—2008中要求后填埋处置。

图6-15　烟气净化系统工艺流程

表6-14　烟气污染物排放浓度限值

3）效果

基本能保证本项目烟气污染物“近零排放”。该烟气处理系统采用SNCR+半干法+干法+活性炭吸附+布袋+SCR工艺，污染物排放浓度执行欧盟2000（EU2000/76/EC）污染物控制标准。

实现了渗滤液“零排放”。处理系统设计采用厌氧+MBR+NF/RO+纳滤浓缩液AOP工艺+反渗透浓缩液DTRO减量化处理工艺，产生的少量最终浓缩液回喷焚烧炉进行消纳。

飞灰采用水泥固化+重金属高分子螯合固化相结合的方式进行稳定化处理。