1、工程概況

成都某填埋場內(nèi)滲濾液處理規(guī)模為2000m3/d，其中垃圾填埋場滲濾液1500m3/d，焚燒廠滲濾液500m3/d。該滲濾液處理系統(tǒng)產(chǎn)生的反滲透濃縮液采用浸沒燃燒蒸發(fā)工藝處理，設(shè)計處理規(guī)模為260m3/d。滲濾液主體處理工藝采用“外置式膜生物反應(yīng)器（MBR）+納濾+反滲透”，焚燒廠滲濾液經(jīng)過厭氧處理后，與填埋場滲濾液一起進(jìn)入MBR，納濾濃縮液采用“混凝沉淀+臭氧高級氧化”工藝處理，反滲透濃縮液經(jīng)碟管式反滲透（DTRO）減量化后采用浸沒燃燒蒸發(fā)工藝處理。該項目自2020年6月建設(shè)完成，已通過168h考核驗收并運(yùn)行至今。整個蒸發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行時間不低于8000h/a，每天24h運(yùn)行，無故障連續(xù)運(yùn)行時間不低于4300h/a。

1.1 設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)

進(jìn)水為經(jīng)DTRO膜濃縮后的反滲透濃縮液，含有大量不可生物降解有機(jī)物及鹽分。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求，出水水質(zhì)執(zhí)行《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889—2008）的表2標(biāo)準(zhǔn)。主要設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。

反滲透作為滲濾液處理的出水保障工藝段，其產(chǎn)生的濃縮液存在水量波動大、水質(zhì)不穩(wěn)定、鹽分高、腐蝕性強(qiáng)、易結(jié)垢等問題，目前國內(nèi)主要處理工藝采用蒸發(fā)或者回灌填埋場。反滲透濃縮液經(jīng)過DTRO濃縮后，鹽分進(jìn)一步積累，無法回流至A/O系統(tǒng)處理，故利用高溫?zé)煔鈨艋?/span>COD，再通過結(jié)晶去除鹽分。

1.2 工藝流程

浸沒燃燒蒸發(fā)是一種無固定傳熱界面的蒸發(fā)技術(shù)，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(jié)構(gòu)形成超微氣泡，超微氣泡與濃縮液直接接觸，無傳熱間壁，不易結(jié)垢，傳質(zhì)傳熱效率高，從而實現(xiàn)溶質(zhì)和溶劑分離處理。燃燒產(chǎn)生的熱量通過熱輻射的形式使核心反應(yīng)區(qū)的溫度達(dá)到850~1000℃，從而利用高溫充分氧化分解COD。該項目濃縮液為反滲透濃縮液經(jīng)DTRO系統(tǒng)減量后產(chǎn)生，具有有機(jī)物和鹽分濃度高的特點(diǎn)，同時出水水質(zhì)要求較高。浸沒燃燒蒸發(fā)無需設(shè)置預(yù)處理工藝段、后續(xù)配套輔助的蒸汽冷凝和殘渣脫水系統(tǒng)，最后產(chǎn)生的蒸汽冷凝液進(jìn)一步采用反滲透處理保障工藝，最終保證產(chǎn)水達(dá)標(biāo)排放。該工藝流程整體實現(xiàn)濃縮液的全量化處理，可阻斷鹽分在系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)。

①浸沒燃燒蒸發(fā)系統(tǒng)

濃縮液來自前端DTRO減量后的反滲透濃縮液，作為蒸發(fā)系統(tǒng)的原液通過泵輸送至原液桶內(nèi)。該系統(tǒng)共設(shè)2條生產(chǎn)線、6臺蒸發(fā)器，每條線設(shè)3臺蒸發(fā)器。蒸發(fā)器為兩級串聯(lián)，一級蒸發(fā)器內(nèi)主要發(fā)生水分與揮發(fā)性有機(jī)物的汽提，二級蒸發(fā)器可使有機(jī)物通過焚燒得到凈化。根據(jù)液位調(diào)節(jié)控制進(jìn)料泵向浸沒燃燒蒸發(fā)器進(jìn)料，利用厭氧產(chǎn)生的沼氣及天然氣作為能源（厭氧沼氣和天然氣可根據(jù)工況隨時切換）對廢水進(jìn)行加熱、蒸發(fā)、濃縮及結(jié)晶處理，控制蒸發(fā)器內(nèi)廢水的溶解性總固體（TDS）在結(jié)晶析出臨界點(diǎn)內(nèi)，蒸發(fā)產(chǎn)生的飽和蒸殘液再進(jìn)入脫水系統(tǒng)，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入冷凝系統(tǒng)，整個系統(tǒng)最終僅產(chǎn)生少量殘渣。由于浸沒燃燒蒸發(fā)系統(tǒng)一般要求pH為5~7，通常前端RO系統(tǒng)已調(diào)節(jié)pH至酸性，因此進(jìn)系統(tǒng)前無需投加藥劑。

②蒸汽冷凝系統(tǒng)

浸沒燃燒蒸發(fā)系統(tǒng)配套設(shè)計蒸汽冷凝裝置，蒸發(fā)過程產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過分離塔去除霧沫夾帶的液滴后進(jìn)入蒸汽冷凝裝置，經(jīng)冷凝后產(chǎn)生的蒸汽冷凝水回至產(chǎn)水池內(nèi)達(dá)標(biāo)排放，噴淋水由廢水收集槽統(tǒng)一收集后，定期通過泵輸送至原液桶內(nèi)處置，不外排。不凝氣經(jīng)處理后滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297—1996）的新污染源大氣污染物排放限值要求，同時滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554—93）表2排放限值的要求。

③殘渣脫水系統(tǒng)

殘渣脫水系統(tǒng)包括蒸殘液輸送泵、蒸殘液儲罐、殘渣輸送泵、臥螺離心脫水機(jī)、螺旋輸送機(jī)、打包機(jī)、加藥裝置。首先，蒸發(fā)產(chǎn)生的飽和蒸殘液（含水率約85%~90%，受濃縮倍數(shù)影響）通過泵輸送至蒸殘液儲罐，通過循環(huán)換熱后利用冷卻結(jié)晶原理析出殘渣，再通過泵輸送至臥螺離心脫水機(jī)，同時加入適量藥劑（主要為殘渣改性劑、三氯化鐵、石灰、聚丙烯酰胺等具有固化及脫水功能的藥劑）進(jìn)行機(jī)械離心脫水處理，脫水后殘渣的含固率不低于40%，脫水機(jī)出渣口連接螺旋輸送機(jī)，將殘渣輸送至打包機(jī)。采用內(nèi)襯PE膜的專用編織袋裝填并密封打包后運(yùn)至廠內(nèi)填埋處置，上清液繼續(xù)回流至浸沒燃燒蒸發(fā)處理系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)處理，殘渣量受原液含固量影響略有波動。

④卷式反滲透系統(tǒng)

浸沒燃燒蒸發(fā)系統(tǒng)對有機(jī)物的去除率可高達(dá)90%，但對氨氮幾乎沒有去除效果，因此系統(tǒng)設(shè)計超低壓反滲透作為冷凝水處理系統(tǒng)。當(dāng)蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)水氨氮濃度較高時，為保證系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，浸沒燃燒蒸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水部分或全部進(jìn)入反滲透系統(tǒng)進(jìn)行深度處理。若蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)水氨氮濃度較低，則冷卻水池內(nèi)的冷卻水可以直接達(dá)標(biāo)排放。

工藝流程及水量平衡計算如圖1所示。

2、主要構(gòu)（建）筑物及工藝參數(shù)

2.1 主要構(gòu)筑物

①濃縮液池

1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，用于儲存前端DTRO膜系統(tǒng)濃縮液（蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)水），構(gòu)筑物設(shè)計尺寸為10m×4m×4.5m，有效液位為4m。

②上清液池

2座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主要用于儲存蒸發(fā)產(chǎn)生的飽和蒸殘液和殘渣處理上清液，構(gòu)筑物設(shè)計尺寸為4.5m×4m×4.5m，有效液位為4m。

③冷凝水池

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，1座，用于儲存蒸發(fā)冷凝水，設(shè)計尺寸為4m×4.5m×4.5m，有效液位為4m。

2.2 主要建筑物

DTRO濃縮液蒸發(fā)處理系統(tǒng)主要建筑物包括：

①風(fēng)機(jī)房

內(nèi)置空氣風(fēng)機(jī)及空壓機(jī)，設(shè)計尺寸為21.7m×5.3m×4.5m。

②綜合車間

內(nèi)置殘渣脫水系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)及酸堿儲存加藥系統(tǒng)，設(shè)計尺寸為27m×11.9m×4.5m。

2.3 蒸發(fā)系統(tǒng)工藝參數(shù)

浸沒燃燒蒸發(fā)系統(tǒng)主要處理DTRO反滲透濃縮液，可直接濃縮成飽和蒸殘液。

反滲透濃縮液處理系統(tǒng)主要工藝設(shè)計參數(shù)如表2所示。

2.4 不凝氣處理系統(tǒng)工藝參數(shù)

不凝氣中含有一定量易揮發(fā)的酸性和堿性物質(zhì)，利用酸堿吸附中和去除。

不凝氣處理系統(tǒng)的主要工藝設(shè)計參數(shù)如表3所示。

2.5 反滲透處理系統(tǒng)工藝參數(shù)

蒸發(fā)冷凝產(chǎn)水一般為達(dá)標(biāo)產(chǎn)水，但為了進(jìn)一步穩(wěn)定水質(zhì)，設(shè)置了反滲透處理系統(tǒng)。

反滲透處理系統(tǒng)的主要工藝設(shè)計參數(shù)如表4所示。

2.6 殘渣脫水系統(tǒng)工藝參數(shù)

由于濃縮液中雜鹽組分復(fù)雜，蒸發(fā)并非以蒸出結(jié)晶鹽為最優(yōu)解，蒸發(fā)產(chǎn)生的飽和蒸殘液泵入儲罐內(nèi)，通過循環(huán)換熱后利用冷卻結(jié)晶原理析出殘渣，上清液則回流至系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)處置，殘渣進(jìn)一步通過脫水處理達(dá)到要求的含固率后，打包封裝在廠內(nèi)填埋處置。

選擇此種路線，能耗較小，經(jīng)濟(jì)成本較低。設(shè)計采用機(jī)械離心脫水方式，設(shè)計總殘渣處理能力25~30t/d，設(shè)計脫水后殘渣量13t/d（含固率不低于40%）。

3、系統(tǒng)運(yùn)行效果

系統(tǒng)的處理效果主要包括廢水、廢氣、廢渣的排放指標(biāo)是否滿足要求，同時測定工況下的電、水、藥劑等消耗量。

3.1 廢水排放

DTRO濃縮液蒸發(fā)處理系統(tǒng)出水排放至全廠污水在線排放槽。系統(tǒng)運(yùn)行總排水口出水（冷凝水）指標(biāo)均低于GB16889—2008的表2限值。

取168h數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，系統(tǒng)對DTRO濃縮液中TDS、COD、TN、NH4+-N均有較好的處理效果（見圖2）。

由圖2可知：

①系統(tǒng)對TDS的去除率均保持在97%以上，平均去除率為97.62%。

②系統(tǒng)出水COD波動范圍為15.99~35.36mg/L，優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)要求（COD≤100mg/L）。系統(tǒng)對COD去除率均保持在99%以上，平均去除率為99.27%。

③系統(tǒng)出水TN為25.08~34.13mg/L，優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)要求（TN≤40mg/L）。系統(tǒng)對TN去除率均在93%以上，平均去除率為95.17%。

④系統(tǒng)出水NH4+-N為0.38~2.95mg/L，優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)要求（NH4+-N≤25mg/L）。系統(tǒng)對NH4+-N去除率均在89%以上，平均去除率為92.23%。

3.2 廢氣排放

DTRO濃縮液蒸發(fā)處理系統(tǒng)外排廢氣包括經(jīng)噴淋塔處理后由廢氣排氣筒（高度H=30m）外排的有組織廢氣（不凝氣）和系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的無組織廢氣。

取168h運(yùn)行數(shù)據(jù)，廢氣污染物排放情況如圖3所示。

①由圖3（a）可知，不凝氣顆粒物（PM）排放濃度為1.5~3.1mg/m3，平均為2.23mg/m3；排放速率為0.03~0.07kg/h，平均為0.05kg/h。PM排放濃度及排放速率均低于《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297—1996）表2的二級標(biāo)準(zhǔn)（排放濃度≤120mg/m3，排放速率≤23kg/h）。

②由圖3（a）可知，系統(tǒng)不凝氣二氧化硫（SO2）排放濃度為3~49mg/m3，排放速率為0.09~0.92kg/h，不凝氣SO2排放濃度及排放速率均低于標(biāo)準(zhǔn)要求（排放濃度≤550mg/m3，排放速率≤15kg/h）。

③由圖3（a）可知，系統(tǒng)不凝氣氮氧化物（NOx）排放濃度為38~114mg/m3，排放速率為0.70~2.70kg/h，不凝氣NOx排放濃度及排放速率均低于標(biāo)準(zhǔn)要求（排放濃度≤240mg/m3，排放速率≤4.4kg/h）。

④在廠界下風(fēng)向側(cè)共選擇4個監(jiān)測點(diǎn)（1#~4#）對系統(tǒng)無組織廢氣的臭氣濃度進(jìn)行監(jiān)測。由圖3（b）可知，1#~4#監(jiān)測點(diǎn)臭氣濃度為14~19，監(jiān)測結(jié)果均低于《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554—1993）（臭氣濃度≤20）。

3.3 蒸發(fā)殘渣排放

DTRO濃縮液蒸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的殘渣經(jīng)脫水處理后，打包封裝在廠內(nèi)填埋處置。殘渣脫水機(jī)對蒸發(fā)殘渣具有很好的脫水效果，蒸殘液儲罐（飽和蒸殘液）含水率為85.21%~90.68%，蒸發(fā)殘渣含水率為11.52%~24.91%，且浸出液中各無機(jī)元素及化合物的危害成分的質(zhì)量濃度均低于《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》（GB5085.3—2007）中表1鑒別標(biāo)準(zhǔn)值，屬于一般固體廢棄物。

3.4 各單元處理效果

DTRO濃縮液蒸發(fā)處理系統(tǒng)運(yùn)行階段各單元處理效果見表5，可見系統(tǒng)出水達(dá)標(biāo)排放。

3.5 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

該項目處理規(guī)模260m3/d，總占地面積僅約1800m2，總投資概算為4600萬元，設(shè)備裝機(jī)容量為1185kW，耗電量約465×104kW·h/a。

主要能源及原輔料等消耗情況見表6。

目前該工程運(yùn)行具有較好的穩(wěn)定性和安全性，控制系統(tǒng)和監(jiān)測儀表準(zhǔn)確性高，連鎖性和安全性能得到保障，出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計要求。

DTRO反滲透濃縮液（以蒸發(fā)產(chǎn)水計）單位運(yùn)行費(fèi)包括電費(fèi)、維修維護(hù)費(fèi)、藥劑費(fèi)、殘渣打包費(fèi)等。以蒸發(fā)產(chǎn)水量計，使用天然氣成本約355元/m3，使用沼氣成本約110元/m3。處理成本明細(xì)見表7。

4、結(jié)語

隨著國家對垃圾滲濾液的管理日趨嚴(yán)格，對出水標(biāo)準(zhǔn)的要求越來越高，填埋場滲濾液的主流處理工藝為“膜生物反應(yīng)器+膜深度處理”，該工藝運(yùn)行穩(wěn)定，耐水質(zhì)負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，但其產(chǎn)生的濃縮液一直不能實現(xiàn)全量化處理。目前國內(nèi)對于膜法濃縮液主要采用分質(zhì)處理，高級氧化在納濾濃縮液處理工程中得到一定應(yīng)用，反滲透濃縮液則多采用蒸發(fā)工藝。

成都某填埋場項目采用浸沒燃燒蒸發(fā)工藝處理反滲透濃縮液，傳質(zhì)傳熱效率高、不易結(jié)垢，工藝流程短、穩(wěn)定可靠、連續(xù)無故障運(yùn)行周期長，還可以利用厭氧自產(chǎn)沼氣作為能源，尤其適用于易結(jié)垢液體的蒸發(fā)、濃縮和分離技術(shù)實現(xiàn)單體蒸發(fā)結(jié)晶，整個濃縮液處理系統(tǒng)僅產(chǎn)生少量殘渣，可實現(xiàn)濃縮液全量化處理。目前濃縮液處理技術(shù)普遍存在能耗較高的問題，本項目的運(yùn)行能耗與單價也同樣較高，如何進(jìn)一步控制運(yùn)行能耗和成本是后續(xù)需要重點(diǎn)突破的方向。另外，浸沒燃燒蒸發(fā)對氨氮的去除效果較差，如MBR系統(tǒng)運(yùn)行存在波動，則可能影響蒸發(fā)產(chǎn)水的水質(zhì)達(dá)標(biāo)。（來源：北京水木湛清環(huán)保科技集團(tuán)有限公司，中城院<北京>環(huán)境科技股份有限公司）