渗滤液浓缩液代替工艺水回用SDA技术对比分析

刘春雨　孙巧萍　任丽梅　段翠九

摘要：生活垃圾渗滤液主要采用UASB-MBR膜处理工艺，膜处理产生的渗滤液浓缩液一般采用表面蒸发和焚烧炉回喷工艺处理，成本在100元/t左右。经调查分析，渗滤液浓缩液成分符合SDA系统工艺水的水质要求，渗滤液浓缩液代替工艺水回用SDA系统技术方案在技术上是可行的，已开始出现工业应用案例。

关键词：渗滤液浓缩液；SDA系统工艺水；成本分析；UASB-MBR膜处理工艺；生活垃圾 文献标识码：A

中图分类号：X705 文章编号：1009-2374（2016）28-0023-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.013

随着城市生活垃圾快速增长，垃圾渗滤液急剧增加，其成分随季节发生变化。垃圾渗滤液作为典型高浓度有机废水，目前渗滤液的主要处理方式是UASB-MBR膜处理工艺。采用膜处理工艺处理渗滤液后，会产生体积约为进水量20%～25%的渗滤液浓缩液。渗滤液浓缩液的有机物浓度和盐含量相对较高，有机物浓度通常为原水的3～4倍，盐分相当于海水。

渗滤液浓缩液中富集了渗滤液中绝大部分的盐分、难生化降解或不可生化降解的有机物以及少量残留的含氮类化合物如氨氮、硝氮等。通常采用的处理方法有回灌填埋堆体、回流调节池、高级氧化、蒸发和焚烧工艺。反渗透浓缩液盐分含量高，回流调节池或回灌填埋区会对处理系统和填埋堆体产生负面影响；而经过高级氧化后的浓缩液不能被彻底处理，仍会存留一部分浓液，容易造成二次污染。

1 蒸发处置

20世纪90年代，欧洲一些国家就将蒸发法应用到垃圾渗滤液的处理中，瑞士的四级闪蒸可以使渗滤液的CODCr和NH3-N去除率达到99.5%和98.5%；芬兰采用负压蒸发法处理垃圾渗滤液，冷凝液的CODCr含量低于30mg/L、NH3-N浓度为0.6mg/L。法国某垃圾填埋场平均填埋垃圾4000t/d，2004年该填埋场渗滤液总处理量为35600t，反渗透浓缩液1800t，约占5%，二次蒸发浓缩液1600t，约占4.5%。该生活垃圾填埋场整套渗滤液处理流程运行费用主要为电力消耗、pH调理的药剂消耗、组件维修及更换费用、二级浓缩液的处理处置费用。折算成渗滤液的处理运行费用约为100元/m3。

近年来，我国也有一些关于蒸发处理垃圾渗滤液的报道。机械压缩蒸发（MVC）作为在国内应用较多的蒸发处理工艺，其浓缩比理论上可达到较高水平，但在实际生产中因为沸点上升和结垢的影响，蒸发效率会明显降低。

2 喷射到炉膛焚烧

自20世纪90年代起，我国就开始了渗滤液回喷到炉膛的研究。2003年深圳某日处理量为400t的炉排炉进行了渗滤液回喷工业化应用。此研究发现，渗滤液回喷量对炉膛温度的影响有限，且随垃圾热值增高，回喷量也可适当增大。按深圳2010～2012年的垃圾平均热值5.807kJ/kg计算，400t/d的垃圾焚烧炉可以处理渗滤液浓缩液1800kg/h，折合每日约40t。按渗滤液占垃圾总量的20%来计算，可回喷处置的渗滤液约占垃圾渗滤液总量的50%，远大于渗滤液浓缩液的实际产量，完全可以作为一种有实用价值的垃圾渗滤液处理技术。

渗滤液浓缩液的回喷处理是通过吸收炉膛燃烧热将渗滤液浓缩液气化。浓缩液在气化过程中会吸收相当于常压下蒸汽蒸发焓的热量以及排烟温度对应的热焓。渗滤液浓缩液喷入炉膛内的温度为30℃，焓值为126kJ/kg，锅炉出口烟气温度按照190℃计算，蒸发后的滤液浓缩液焓值为2856kJ/kg，所以1kg渗滤液浓缩液在炉内吸收热量为2730kJ/kg。按照主蒸汽参数4.0MPa（g）、400℃和给水参数温度130℃、给水压力按照5.0MPa来估算，1kg给水变成蒸汽吸收的热量是2664kJ/kg，再考虑锅炉热效率为80%，喷射一吨渗滤液浓缩液，锅炉蒸发量减小值为Q=1t×2730kJ/kg×80%÷2664kJ/kg=0.82t。

每吨主蒸汽发电量为W=（H1-H2）÷3.6×ζ1×ζ2×ζ3。根据表1的设定条件计算得到1吨主蒸汽发电量约为184kWh。考虑喷炉处理1t渗滤液浓缩液会少产生0.82t主蒸汽，则处理1t浓缩液会减少发电151kWh。按照垃圾焚烧项目上网电价0.65元/kWh计算，渗滤液浓缩液回喷至炉膛的处理成本约为98元/t。

3 代替SDA系统工艺水

SDA工艺原用于食品干燥，就是利用旋转雾化器的高速旋转产生小的液滴，利用热空气将液滴进行蒸发的一个高效干燥工艺，现在广泛用于烟气脱酸处理。结合SDA系统的工艺特点，渗滤液浓缩液完全可以代替其降温用工艺水。借助旋转雾化器强大的雾化功能，低品位热能将渗滤液浓缩液蒸发，既为脱酸创造了反应条件，又低成本地处理了浓缩液，节约了宝贵的水资源，其实质是以“废”治“废”，变“废”为“宝”。

作為旋转雾化器工艺降温用水，SDA生产厂家关心的水质分析项目主要有Cl-、SO42-、CO32-、TDS、TS、pH。为此我们调查了国内多家垃圾焚烧厂的渗滤液浓缩液成分，结果见表2。综合分析以上垃圾焚烧厂渗滤液浓缩液的成分，可认为渗滤液浓缩液的水质指标范围见表3，符合SDA主要厂商德国GEA对其降温工艺水的水质要求。

渗滤液浓缩液被热烟气蒸发后TDS全部成为固态，增加了飞灰产量。根据表3中TDS含量得知，每消耗1t浓液将产生飞灰约35kg（北京市每吨垃圾焚烧飞灰的处置费用为1600元/t），增加的飞灰成本是0.035t×1600元/t=56元，与表面蒸发相比可降低成本44元/t，与回喷至焚烧炉相比可增加收入42元/t。

4 结语

综上所述，渗滤液浓缩液代替工艺水回用SDA系统技术方案在技术是可行的，与其他处理方式相比，在经济效益上有巨大优势，可作为渗滤液浓缩液处理的新技术。

参考文献

[1] 邓旭亮，荣丽丽，张春燕，等.膜滤浓缩液处理技术研究进展[J].工业水处理，2011，31（6）.

[2] 魏彦丹，李诗媛，吕清刚，等.垃圾填埋场渗滤液有机物成分分析及蒸发处理研究[J].环境工程，2012，（S2）.

[3] 杨琦，何品晶，邵立明.负压蒸发法处理生活垃圾填埋场渗滤液[J].环境工程，2006，24（2）.

基金项目：2014年朝阳区科学技术委员会社会发展计划项目（SF1403）。

作者简介：刘春雨（1973-），男，北京市朝阳循环经济产业园管理中心助理工程师，硕士，研究方向：垃圾焚烧领域的工程应用。

（责任编辑：黄银芳）