垃圾焚烧处置工艺研究
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本文作者：李 军 陈 竹 王占磊 单位：江苏天楹赛特环保能源集团有限公司
1渗沥液的特点
生活垃圾渗沥液是一种成分复杂的高浓度有机废水，其特性如下［1-2］：①有机污染物种类多。垃圾渗沥液中含有大量的有机物，渗沥液中含较多的有机烃类及其衍生物、羧酸类、醇酚类、酮醛类和酚胺类等，其中有些物质己经列入我国环境优先控制污染物黑名单。②有机污染物浓度高。垃圾渗沥液中的COD和BOD浓度高达几万mg/L。由于渗沥液中含有较多难降解有机物，一般在生物处理后，COD仍为500~20000mg/L。③离子含量多。垃圾渗沥液中含有10多种金属离子，一般渗沥液中重金属含量很低。④氨氮含量高。渗沥液中的氨氮浓度可高达2000mg/L以上。⑤营养元素比例失调。一般垃圾渗沥液中BOD/TP大于300，与微生物生长所需磷元素相差较大，在渗沥液生化处理过程中，需要加以补给。因此，垃圾渗沥液处理过程运行不稳定，处理效率低，运行成本较高，并在处理过程中产生可能二次污染物。
2渗沥液处理方法
2.1单纯生化处理该方法是利用微生物的代谢作用去除水中污染物的方法，包括厌氧生物处理和好氧生物处理。目前应用比较多的是上流式厌氧污泥床（UASB）与序批式活性污泥法（SBR）相结合的工艺及A/O（厌氧/好氧）工艺。如广州兴丰生活垃圾填埋场渗沥液处理系统采用UASB+SBR处理工艺。但随着填埋时间的延长，垃圾渗沥液的浓度越来越高，成分越来越复杂，渗沥液可生化性变差，单独生化处理无法去除渗沥液中难生物降解的有机污染物。
2.2生化处理+物化处理常用的物化处理方法有化学氧化、吸附、混凝、膜分离，可有效去除色度、有机物和悬浮固体；采用吹脱法可有效去除渗沥液中高浓度的氨氮。合理的物化处理方法能够确保后续生物处理效果。上海老港四期工程渗沥液采用SBR和MBR并联处理工艺，处理出水纳入南汇污水处理厂。生化+物化处理方法仅在一定程度上缓解了渗沥液的污染问题，但难降解有机物的处理效果并不十分明显，渗沥液处理后出水不能达标排放。
2.3生化处理/物化处理+膜分离渗沥液在进行MBR处理之前需要厌氧消化过程，降解其中的有机质，同时具有脱氮功能，且厌氧处理成本相对较低，可以有效减轻MBR工艺中膜的负荷。北京市安定垃圾填埋场以中温厌氧处理系统+膜生物反应器（MBR）+膜深度处理为主要技术，渗沥液经过厌氧、MBR系统，然后进入纳滤，出水部分进入反渗透，部分纳滤出水和反渗透出水勾兑排放或回用，部分反渗透出水后出水达到GB16889—2008标准。
3工程应用实例
国内某生活垃圾焚烧发电项目设置3条焚烧线，每条焚烧线处理规模为00t/d。垃圾渗沥液主要来自主厂房的垃圾坑、垃圾卸料大厅地面冲洗等污水。渗沥液处理规模按进场垃圾量的25%考虑［1］，即300m3/d，同时考虑额外的30%冲击负荷，即总计390m3/d，以确保在冲击负荷条件下出水水质达标。为实现焚烧厂处置垃圾的零污染输出，综合考虑厂区所处地理位置、地质条件、水资源情况以及处理设施占地情况，参考设计进水水质为：CODCr0~75g/L；BOD520~5g/L；NH3-N380~1800mg/L；SS1000mg/L，确定在垃圾焚烧厂建设渗沥液处理站进行垃圾渗沥液的单独处理，设计出水水质能够稳定达到GB16889—2008规定，输送至城市污水管网进行纳管排放。
4.考虑到单纯生化处理
生化处理＋物化处理均无法达到上述排放标准，而生化处理/物化处理+膜分离技术可以达到标准排放要求，因此选择生化处理/物化处理+膜分离（厌氧+好氧MBR）处理工艺处理渗沥液。按照新的标准要求，垃圾渗沥液处理项目投资为7~10万元/t；处理费用为20~30元/t。图1为该厂渗沥液处理工艺流程。2008的比较。按照标准要求，垃圾渗沥液处理项目吨投资为7~10万元。据测算，运行费用估算见表2，吨处理费用为20~30元。渗沥液处理产沼气量计算及处理方式表3列出了该厂渗沥液处理产沼气量计算结果。沼气采用表压为0.6MPa的高压储罐储存（直径7m，高度6m），沼气罐容积为231m3。假定沼气进高压储罐前后为等温过程，根据气体状态方程P1V1＝P2V2，则沼气储罐可以储存沼气为1386m3，即约5h的常压沼气量。
5沼气的处理方式
甲烷是一种宝贵的清洁能源，具有很高的热值。沼气成分（体积分数）如下：CH约5%，CO2约0%，N2约10%，H2S<0.5%，供气压力为0.3~0.MPa，低位热值约18MJ/m3。图2为沼气与其他燃料发热量的比较。可以看出，每升沼气中所含的能量大约相当于0.4L柴油、0.5L汽油的能量，其净化处理后是一种较理想的气体燃料。本工程渗沥液处理系统产生的沼气量为6312m3/d（263m3/h），沼气送入除湿装置，除去沼气中的水分，之后进入过滤装置，过滤出沼气中的颗粒杂质。根据前述计算，清洁沼气通过压缩机送入沼气储罐，沼气储罐的容积为231m3，压力约0.6MPa，可储存约5h的沼气量。每台炉单独配置2立的沼气燃烧器，将渗沥液厌氧处理过程中产生的沼气经沼气燃烧器送入焚烧炉进行燃烧，其能量作为额外的能量进入整个系统，增加锅炉的蒸发量，增加汽轮机组的发电量，以实现对资源的回收利用。根据计算，沼气上网发电量每小时约为255kWh，年上网发电量为226万kWh。考虑上网电价为0.5元，每年可以增加收入113万元，25a特许经营期共计2825万元。6结束语渗沥液处理系统采用厌氧+好氧MBR处理工艺，确保满足GB16889—2008的要求。同时，对厌氧过程产生的沼气量进行计算并回喷至垃圾焚烧炉中，实现对资源的回收利用，以获取可观的收益，此种方式是可行的。