淋滤反应器缩短停留时间并提高利用率的实验探索

王 贞，吴旭辉，刘军成，吴 辉，宦兆军

（维尔利环保科技集团股份有限公司，江苏 常州 213125）

引言

我公司自主研发生产的淋滤反应器设备经过小试后，运行正常，具备中试条件。本次中试试验，主要是为了研究实验停留时间的长短对湿重减量率、有机质降解率的影响，进而研究淋滤反应器的利用效率，为降低设备的摊销成本，提高经济效益提供依据。

1 研究目的

本实验的最终研究目的，在于探索保证有效去除率的同时，尽可能缩短物料在淋滤反应器内的停留时间，提高淋滤反应器的利用率，降低项目相关设备投资，提高EMBT工艺的市场竞争力。

本实验通过以下方法达到实验目的：（1）在提高进料量的同时，降低淋滤反应器的物料料位，减少物料在反应器内的停留时间，并统计在短停留时间下，反应器的湿重减量率及对有机质的降解率。（2）通过测量淋滤反应器内在特定时间段内的物料体积差值，及进出物料重量差值，计算淋滤反应器内的物料容重。（3）根据实验期一段时间内淋滤反应器内的平均料位和每日进料量及测得的物料容重，计算淋滤反应器内物料停留时间。（4）分析物料在淋滤反应器内的不同停留时间下，有机质降解率和湿重减量率的变化趋势。

2 工艺流程

混合垃圾进厂后卸料至接收料斗，经匀料滚筒匀料后，通过链带式输送机提升至破袋滚筒筛，破袋滚筒筛具有破袋功能，可将重质有机物含量高的袋子破袋，轻质装有纸张塑料等高热值的袋子不易被破袋，从筛上物筛出，破袋滚筒筛设置120 mm筛孔，筛上物填埋处置，筛下物经人工把关分拣出干扰物后进行磁选，然后进入生物水解反应器[1]。

混合垃圾在生物水解反应器停留1.5天，生物水解后的物料进行挤压脱水，脱水至47%含水率，脱水固相进行生物干化处理，液相经浆液预处理除渣后，进行厌氧发酵处理，产生的沼气送沼气发电厂利用，沼液送渗滤液处理场一并处理[2]。

3 实验运行概况

本次实验自2018年6月11日开始正式满负荷启动，截止到7月23日，实验时间为43天，平均每日进料55.53吨，7月23日后，由于厂区内部道路维修，项目通行受阻，实验中断。

实验主要进行了生物水解反应器在1.5天左右停留时间下，有机质降解率的计算、湿重减量率的计算及反应器内物料容重的计算。

实验期间，由于合作方配备的车辆质量问题，部分日期内的进料量未达到实验要求，但现场运营人员通过积极协调，充分发挥设备优势，将实验期间的平均物料量控制在预期范围内。

4 实验结果与分析

4.1 淋滤容重统计

以6月21日至7月9日、7月18日至7月23日，共计21天的数据作为参考，容重平均值为0.68吨/立方米，详细数据见表1及表2。

表1 容重统计表1

表2 容重统计表2 单位：t/m3

4.2 淋滤反应器内物料的停留时间统计

4.2.1 短停留时间实验的停留时间统计

自2018年6月11日至7月22日，共统计20天停留时间数据。淋滤反应器内物料的容重为0.68吨/立方米，反应器全天平均物料体积为87.28立方米，平均筛下物量为39.96吨，计算得出平均停留时间为1.49天。短停留时间统计数据见表3。

表3 短停留时间统计表

4.2.2 长停留时间实验的停留时间统计

自2017年7月10日至2017年8月12日，共统计31天淋滤反应器内物料体积的数据。物料容重为0.68吨/立方米，反应器全天平均料位为58%，对应物料体积为149立方米，平均筛下物量为33.00吨，计算得出平均停留时间为3.07天。长停留时间统计数据见表4。

表4 长停留时间统计表

4.3 短停留时间实验

4.3.1 短停留时间下的减量率

以6月11日至7月23日，共43天的进出料数据为依据。项目累计处理混合垃圾（厨余垃圾和生活垃圾混合）2 390.46吨，筛下物进淋滤反应器为1 720.40吨，含固率：27.28%；BVS：42.01%。挤压出料524.90吨，含固率：53.29%；BVS（不含塑料的VS）：42.25%。计算得出淋滤 湿重减量率为69.50%，有机质降解率为40.06%。

4.3.2 淋滤液的特性

自6月11日至7月23日的平均数，淋滤液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；总氮：2 900 mg/L；氨氮：1 900 mg/L。

4.4 长停留时间实验

4.4.1 长停留时间下的减量率

采用同期数据作为对照，以2017年7月9日至2017年8月19日，共计42天的进出料数据为依据。项目累计处理厨余垃圾1 559.66吨，筛下物进淋滤反应器1 165.21吨，含固率：28.98%；BVS：52.23%。挤压出料376.36吨，含固率：57.45%；BVS：41.20%。淋滤反应器湿重减量率为67.70%；有机质降解率为49.49%。

4.4.2 淋滤液的特性

以2017年7月9日至2017年8月19日数据平均数为依据，淋滤液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 实验运行过程中发现的问题及解决情况

具体包括：（1）淋滤反应器配备的超声波料位计，监测料位的准确性受反应器主轴转动的影响较大，影响实验过程中的数据采集及料位控制。现场研发人员及时发现了问题，并采取手动测量法，准确测得实验所需数据。受此问题的启发，以后项目中会在反应器内部增加料位标高控制线，和超声料位计同时发挥作用，提高料位控制过程中的容错率[3]。（2）垃圾分类情况差，厨余垃圾和生活垃圾中的大件物，如树干、席梦思床垫、混凝土块、吨袋等数量较多，而EMBT中试项目未设置原始垃圾的人工分拣工序，导致设备易堵塞，现场运营人员加派人手疏通，解决了问题。以后项目中会增设原始垃圾人工分拣工序，保证设备流畅运行[4]。

6 实验结论

实验结论：（1）淋滤反应器内物料容重为0.68吨/立方米。（2）物料在淋滤反应器内停留时间为1.49天，喷淋比为1.5倍工况下，有机质降解率为40.06%，湿重减量率为69.50%。（3）物料在淋滤反应器内停留时间为3.07天，喷淋比为1.5倍工况下，有机质降解率为49.49%，湿重减量率为67.70%。（4）经对比物料在淋滤反应器内的停留时间和降解率，得出结论：在保证喷淋比不变的情况下，停留时间的减少对有机质降解率影响较大，对湿重减量率影响较小。