生活垃圾焚烧厂渗沥液处理设计要点分析

苏猛业，汪杰斌

（1.中电国际新能源控股有限公司，上海 200025；2.芜湖中电环保发电有限公司，安徽 芜湖 241000）

生活垃圾焚烧发电是我国当前垃圾减量化、资源化、无害化处理的最有效方式之一。我国当前的垃圾分类还处在初始阶段，焚烧厂渗沥液产生率高，水量波动大，污染成分复杂，有机污染物浓度高，氨氮浓度高，重金属离子与盐分含量高，可生化性差。渗沥液处理应有成熟有效的处理工艺，防止产生环境污染。

当前渗沥液主流处理工艺大都采用“预处理+厌氧+MBR+纳滤+反渗透以及浓缩液减量化处理系统”生化技术[1]。主要处理单元有：

（1）厌氧单元：具有处理负荷高、耐冲击负荷的优点，在厌氧反应器内，利用厌氧微生物群，使溶解性的有机物质经过酸化、产酸、产甲烷等过程，使颗粒性有机污染物质转变成为溶解性的有机污染物，去除渗沥液中大部分有机物，CODcr和BOD5脱除率近90%[1]。

（2）MBR 膜生物反应单元（A/O+UF）：A/O 好氧工艺处理的核心是硝化/反硝化机理，把去除CODcr和去除NH3-N 有机地结合起来。CODcr去除率达90%，NH3-N 去除率达99%以上。SS 主要是通过反硝化、硝化进行去除，剩余没有去除部分SS 再由纳滤膜去除[1]。UF 膜固液分离效率高，出水悬浮物较少，对微生物有截留作用。

（3）膜处理系统：主要利用纳滤NF、反渗透RO、微滤MF 等膜系统的截留作用，去除悬浮物、溶解性固体、硬度、色度、氨氮、氯离子等污染指标，CODcr的去除率可达80%，可实现出水达标回用。

1 渗沥液处理规模

1.1 具体实例

某公司同时期建设的6 个项目，分布在安徽芜湖、贵州贵阳、河北霸州、四川德阳、河南平顶山和商丘等不同区域，均为2 条日处理600T/D 的垃圾焚烧线，渗沥液处理规模均按20%产生率选取设计。贵阳、芜湖项目在投产初期很快就暴露出设计处理能力不足的问题。

1.2 原因分析

1.2.1 国家标准、规范要求

（1）《生活垃圾渗沥液处理技术规范》（CJJ 150-2010）3.1.4，“垃圾焚烧厂渗沥液的日产生量应考虑集料坑中垃圾的停留时间、主要成分等因素，日产生量宜按垃圾量的10%-40%（重量比）计，降雨量较少地区宜按10%-15%（重量比）计”[2]。

（2）《垃圾发电厂渗沥液处理技术规范》（DL/T 1939-2018）中要求，垃圾发电厂渗沥液设计规模应充分考虑当地的经济状况、环境气候、垃圾收运系统及生活习惯等因素，按以下公式计算渗沥液产生量[3]：

Q：渗沥液日产生量，单位：t/d；以丰水期垃圾渗沥液产生量为设计依据，即对应最大月份渗沥液产生量；C：设计入炉垃圾量，单位：t/d；f：垃圾焚烧电厂超负荷系数，宜取1.0-1.1，一般为1.1；b：入厂垃圾渗沥液产生率，宜取10%-40%，其中夏季雨量大的地区宜取高值，夏季少雨地区宜取低值；还应考虑垃圾焚烧炉的形式及垃圾储存发酵时间；q：其他如卸料平台冲洗水、炉渣冷却水等废水量，约为入炉垃圾的3%-4%。

（3）《生活垃圾渗沥液处理技术导则》（RISNTG023-2016）3.3.7，“焚烧厂渗沥液产生量应根据原生垃圾含水率、垃圾转运方式、垃圾在焚烧厂储坑内停留时间、当地气候特点等因素综合考虑。产生量通常按照设计垃圾量的15%-35%计算”[4]。

（4）三个规范和导则给出的取值范围都很大，而且是推荐值或经验值；明确了渗沥液产生量的计算方法；产生率的定义是指入厂垃圾量（或设计垃圾量、原生垃圾量）。

1.2.2 问题源头

可研阶段未进行实际测试和周边调研，可研时主观选取渗沥液产生率标准，导致同一时期的项目执行了相同标准，发生同类问题。

1.2.3 指标定义理解错误

产生率应是保证额定入炉量对应的入厂垃圾量所产生的渗沥液量，项目可行性研究报告中，“最大月份渗沥液产生率均选取25%”，直接通过入炉垃圾量2*600T/D 计算得出300T/D 渗沥液处理规模。按1.2.1（2）公式计算，正确的应是（1600-400）/1600=25%，也就是25%产生率，满足额定入炉垃圾量2*600T/D 的运行，每天需入厂的垃圾量为1600T/D，渗沥液产生量应是400T/D。因此垃圾量过多、超负荷运行项目暴露的问题更为突出。

1.2.4 分析差异性，修正处理能力

（1）各项目渗沥液实际产生率见表1（选取较大月份）。不同年份、不同月份、不同区域的项目差异大。

（2）根据运行数据分析，各项目渗沥液处理规模（不低于）修订如表2。

表2

2 渗沥液系统原水水质

各项目设计原水水质和实际水质，见表3，单位：mg/L。

表3

2.1 水质对处理能力的影响

（1）NH3-N 范围内大都在1500-2800mg/L 区间，且高值都是在丰水期，长期超设计指标；有的项目SS 达设计值的6 倍，个别项目CODcr短时超标。

（2）实际运行中，厌氧反应会有水解、降解过程，有机氮发生氨化作用，转化为无机态的氨氮，厌氧罐出口氨氮会高于原水水质。MBR 应以厌氧出口氨氮值设计。

（3）NH3-N 超标，导致MBR 容积负荷增加，氨氮生物降解率低，SS 过高，又促使氨氮去除率降低，最终导致降低出力运行或出水水质超标。同时暴露MBR 曝气量不足、溶解氧（DO）偏低、MBR 恶化等反应。通过设计校核计算，贵阳、芜湖项目实际水质工况下，渗沥液处理能力约220T/D，仅是设计处理量的70%。

（4）SS（悬浮物）过高，会造成调节池、厌氧罐污泥淤积并后移，微生物活性降低，系统滤网堵塞、膜系统清洗频繁，降低设备寿命和可用率。

2.2 原因分析

（1）《垃圾发电厂渗沥液处理技术规范》（DL/T 1939-2018）关于渗沥液水质的确定，“宜以夏季丰水期的实际测定最大数据为准，在无法获得实际数据时，可参照表4 及同类地区垃圾发电厂实测数据合理选取”[3]。

（2）《生活垃圾渗沥液处理技术导则》（RISNTG023-2016）提出，可参考同类地区渗沥液水质范围合理选取设计值，并给出国内垃圾焚烧厂典型水质范围[4]。见表4。

（3）两个设计原则均要求以实际测定或同类地区为原则，给出的参考取值范围大，尤其是NH3-N 和SS的差异过大，按经验值选取，很难保证合理性。

（4）暴露的管理问题。同样，可研阶段未进行实际测试、周边调研，主观选取水质标准，导致同时期建设的6 个项目执行了相同标准，严重与实际不符。

2.3 经验应用

依据《垃圾发电厂渗沥液处理技术规范》（DL/T 1939-2018） 和《生活垃圾渗沥液处理技术导则》（RISN-TG023-2016）给出的原则，结合地区差异和实际运行项目数据，作者以限值方式推荐设计标准不低于表4 中数据。

表4 单位：mg/L

3 渗沥液出水水质

设计规范要求，应符合国家标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB 18485-2014）外，尚应符合项目环评批复的排放标准[4]。

文章中各项目按企业要求，统一出水标准，满足《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T 19923-2005）中敞开式循环冷却水系统补充水标准[5]，产生的洁净水回用、不外排，符合国家的节水和环保政策。

4 经验总结

影响渗沥液产生率、原水水质的因素很复杂，污染物种类多，其浓度存在短期波动性和长期变化的复杂性。对于新建项目，科学选取渗沥液处理规模和原水水质设计标准尤为重要。前期可能因数据取样周期不足、数据不具有代表性等原因，难以判定设计值的合理性，周边运行项目的调研、运行项目的经验总结是必须的。

应深刻认识垃圾焚烧项目的社会功能，将及时、足额接收城市生活垃圾作为企业的首要责任，要理解垃圾焚烧线工艺特点，短时停收垃圾并不能减少渗沥液产生量，渗沥液系统长时间全停大修几乎不可能，生化处理及膜处理系统老化是正常现象。因此，渗沥液的处理规模留有足够的富裕量是必要的，二次扩容改造将增加更大的投资成本。

项目周边如有渗沥液应急处理能力，设计处理规模富裕量可酌情控制，但应急处理费用会远高于自身运营成本。从项目全周期经营分析，作者认为，节省初投资是不科学的，对于月平均渗沥液产生率差异范围小的项目更不可取。仅可做为设备故障、设备检修的应急方案。

调研国内同类环保企业，企业发展的初期都曾存在渗沥液处理能力不足的问题，给企业生产经营造成了极大影响。降水量大的区域，推荐按照设计入炉垃圾量的40%-50%经验值选取。

当前渗沥液处理工艺大多是减量化的过程，最终将产生高盐浓缩液。对渗沥液处理规模的定义还有不同的理解，制造厂家大都以进水流量作为设计能力的参考，如浓缩液不能平衡回用，应以所产净水量作为设计处理能力的参考更为合理，浓缩液可阶段性再循环处理。

设计管理要点如下：

（1）处理规模主要指生物负荷处理能力，厌氧处理、MBR 膜处理容积负荷设计为重中之重。生化系统通常按每日24 小时运行设计，膜处理系统考虑到膜反洗和清洗按每日22 小时运行设计。生化系统出力至少按1.1 倍设计，膜处理系统按1.2 倍设计。（2）200 吨及以上处理规模的系统，应至少设计两条同容量、全流程处理线，防止单条线崩溃和定期检修的需要。（3）产水率是关键指标，一是反映节水利用率，二是涉及全厂浓缩液的回用平衡。产生率的选择前提是将浓缩液纳入全厂水平衡计算。不同的产生率将影响系统工艺的变化和投资造价。（4）设计审查时，应关注渗沥液生物负荷平衡图和工质平衡图，浓缩液应纳入全厂水平衡计算。（5）渗沥液处理技术专业性强，很多运营多年的企业其技术能力仍不能满足需要，初进入此领域的建设单位人才储备更为匮乏，委托第三方进行设计校核非常必要，重点抓好设计交底。（6）移交验收时对渗沥液处理能力的考核认定，必须将满足设计水质、产水水质和渗沥液产水率作为先决条件，单纯地验收处理流量是不严谨的。

浓缩液处理如下：

（1）膜深度处理过程中产生大量的高盐废水（通称浓缩液），很难通过常规的生化或简单方式进行解决。当前，垃圾发电厂渗沥液膜浓缩液大多用于锅炉回喷、脱酸塔石灰制浆、飞灰稳定化，对于渗沥液产生率高的焚烧厂，设计产水率要大于80-85%，方可全量消耗膜浓缩液。（2）目前环保形势越来越严峻，回喷焚烧炉也会受炉膛燃烧条件限制，影响锅炉效率，加大余热锅炉受热面的结垢和腐蚀。此外，还存在洗烟废水和循环水冷却塔排污水等高盐水的回收利用问题。浓缩液的问题直接关系到焚烧厂渗沥液全量处理以及“零排放”的目标，因此必须采取切实可行的办法对膜浓缩液进行有效处理和处置。

5 结束语

文章作者对国家规范、行业设计取值原则提出核心理解，并以限值方式提出不同区域渗沥液处理规模、原水水质设计标准，强调提高设计安全裕度的重要性、经济性，并总结渗沥液处理系统设计管理重点。