胡军红
广州永兴环保能源有限公司 广州 510070
摘 要：基于环保能源公司企业特点，对垃圾焚烧发电生产过程中水、气、声、渣等环保指标监管比较严格。合理利用垃圾焚烧发电厂产生的废水,提高垃圾焚烧发电厂的用水效率和复用率,实现垃圾焚烧发电厂废水零排放,不仅可减少垃圾焚烧发电厂对环境的压力,同时还可以节约电厂的用水成本。本文主要根据渗滤液厂MBR产水以及焚烧厂循环水浓水水质进行分析研究，结合现场实际情况认为循环水通过旁路膜处理系统实现水质净化后，系统排放的浓水输送至渗滤液厂DTRO系统进行进行进一步减量处理。整合垃圾焚烧发电厂循环冷却水、低浓度生产废水及配套渗滤液处理厂设计开发出整体废水零排放废水处理工艺系统。剩余的少量浓缩液经DTRO减量化处理后回喷至炉膛或回用于飞灰固化和石灰浆制备.控制循环水的浓缩倍率,合理消耗工业用循环水,最终实现全厂的废水零排放,同时保证了机组安全稳定运行。本研究探讨了在实现废水零排放过程中出现的问题和采取的措施,以期能对其他垃圾焚烧发电厂提供参考.
关键词：近零排放；水平衡；垃圾渗滤液；DD；TDS；复用率；回收率；脱盐率
1、垃圾焚烧发电厂废水处理概况
生活垃圾焚烧发电是通过垃圾焚烧设备通过焚烧生活垃圾产生热能进行发电的一种新型生活垃圾处理方式,目前在中国已经进入发展的鼎盛时期。但随着公众污染防范意识的不断提高,垃圾焚烧发电厂选址越来越远离市区,市政设施缺乏,取水排水困难。国家也制定了相关政策和标准,对二次污染提出更高的要求,这要求生活垃圾焚烧二次污染控制的水平也需要不断提高。若将生活垃圾焚烧产生的工艺废水处理后资源化利用,既能达到零排放,又能节约生活垃圾焚烧厂的用水量,可获得“社会、经济、环境”多重效益。目前国内垃圾焚烧发电厂污水资源化等方面的研究仅仅停留在单一的某一类污水,缺乏全局性和系统性。如何实现垃圾焚烧工艺废水零排放,我国对此方面的研究尚处于起步阶段。 本文在此基础上对典型垃圾焚烧发电厂给排水系统进行分析,提出存在对生产废水的利用不充分:大量优质无机清洁废水被浪费、经过生产生活废水处理系统和渗滤液处理系统处理后的废水已接近工业用水标准但未被利用,雨水没有资源化利用等问题。本文以某垃圾焚烧发电厂为研究对象,对该厂水源地来水和全厂各系统水质、用水及排水流量情况监测,对各用水系统做出评价,绘制出全厂水平衡图,分析用水状况存在的问题,提出减少污水排放量、污水回用,建立全厂水务信息管理平台等对策。在此基础上提出了整体解决方案：（1）循环冷却水旁路除盐系统：主要包括通过管道依次连接的软化预处理单元、超滤单元、反渗透单元；DTRO单元：所述的软化预处理单元包括反应池、混凝过滤池；所述的超滤单元采用外压式过滤膜；所述的反渗透单元包括一级反渗透和二级反渗透，其中一级反渗透处理超滤产水，二级反渗透处理一级反渗透的浓水；所述的DTRO单元包括两段。是一种新型的一种电厂循环冷却水的零排放水处理技术是将各个处理单元整合成一个工艺，工艺流程舒畅、自动化程度高。（2）生产生活废水中的无机废水直接回收用做绿化灌溉,有机废水及渗滤液处理后的废水经过深度系统处理达到回用水标准后,用作灰渣处理、冲洗等,并增加水务管理信息平台,监测全厂用水量及水质。（3）是在方案一的基础上增加雨水收集系统,实现初期雨水和中后期雨水自动控制,将中后期雨水直接用于绿化灌溉,并提高循环水的浓缩倍率,减少循环用水的新鲜水补给量。（4）各类废水排至渗滤液处理厂后分别进入高浓废水和低浓度废水处理工艺在对两个方案进行经济效益分析,建议采用方案二,投资额较大,但工程净效益大,经济效益比较可观,投资回收年限较短。通过工程实践证明，通过本次工艺优化改造循环冷却浓水等废水资源化回收利用,雨水回用,可以实现垃圾焚烧发电厂的废水零排放,是解决处理垃圾产生的污水二次污染,解决垃圾焚烧发电厂用水困难,解决城市严重缺水问题的最有效途径,并具有一定的经济效益。
2.废水零排放状工艺分析
水质污染危害百姓的身体健康，想要改变现在的生活环境，就需要从根本上解决水质污染的问题。环保“水十条”及“清洁生产”等相关要求，目前废水近零排放常规处理方法如下：物理法：主要利用物理作用分离污水中的非溶解性物质，在处理过程中不改变化学性质。常用的有重力分离、离心分离、反渗透、气浮、MVR等。生物法：利用微生物的新陈代谢功能，将污水中呈溶解或胶体状态的有机物分解氧化为稳定的无机物质，使污水得到净化。常用的有活性污泥法和生物膜法。化学法：是利用化学反应作用来处理或回收污水的溶解物质或胶体物质的方法，多用于工业废水。常用的有混凝法、中和法、氧化还原法、离子交换法等。
2.1焚烧厂循环水质分析
焚烧厂循环冷却水因厂区已完成分级回用，雨污分流等技术升级，一厂循环冷却水水源主要来自市政自来水、地下水、雨水回用。一分厂循环冷却水系统水质分析及控制标准。
表2-1一分厂循环冷却水系统水质分析及控制标准
循环冷却水系统存在问题：（1）微生物污染，主要形式是粘泥（微生物及其分泌物聚成的块）和夹杂的无机和有机杂质。在工艺设备上沉积的粘泥能明显地减少传热量，降低换热效率，金属表面的生物污垢能造成氧浓差腐蚀。（2）腐蚀问题、对腐蚀的主要影响是垢下腐蚀。粘泥团或粘泥与无机盐结合在一起的泥团会产生浓差充气电池，引起严重的局部腐蚀。（3）沉积物，黏液荚膜细菌的生长物具有很强的黏附性，在传热条件下更是如此。水中流动的悬浮物（腐蚀产物、构成硬度的盐类、污泥、砂子、淤泥以及粘土等）将被黏附在粘泥上。微生物在沉积物中的重量比例较少（20%）左右，但体积较大（90%）。铁细菌所产生的氢氧化亚铁沉积物比细菌本身的沉积要大很多倍；未经抑制的硅藻的繁殖会生成氧化硅垢；丝状的微生物会聚集油和溶解碳氢化合物，排除有毒的腐蚀性气体。传热效率和生产效率的严重下降。
2.2出水水质控制标准
2.3工艺难点分析
针对渗滤液厂MBR产水水质及循环水浓水两种水质没有成熟处理案例可借鉴，另外生化系统存在的一定的问题，现有处理系统采用一级硝化、反硝化脱氮工艺对氨氮及总氮进行处理，生化水力停留时间仅3.6d，容积偏小，难以满足现状渗滤液进水水质的需要。如系统进水氨氮达到3500~4000mg/L，已经大大超过原有系统的设计处理能力，同时原水碳氮比严重失调，碳源严重不足，需要投加大量的碳源。而且现有生化系统停留时间过短，导致硝化反硝化反应不充分，出水氨氮及总氮指标无法达标。另外，过高浓度的氨氮进入生化系统进行处理，将对细菌有明显的抑制作用。
2.4废水处理工艺技术路线开发
综合现有污水的特性以及不同处理方法、工艺的比较，垃圾渗沥液处理系统工艺确定遵循如下原则：
（1）鉴于生物法的经济性与环保性，垃圾渗沥液中的绝大部份有机污染物(COD)和氨氮应采用生物法进行降解去除，尽量避免污染物的二次转移；
（2）由于随着填埋年限的增长，渗沥液的可生化性将逐步降低且碳氮比失调，设计充分考虑水质均质系统；
（3）结合严格的出水排放要求，单纯的生物法不能满足需要，结合物理法如膜技术对经过生物法处理后的残留污染物进行处理，即采用生物+物化的组合工艺。
2.5废水处理工艺系统性能及稳定性分析
按照设计水质进水进行系统调试，测试系统运行情况。包括：各单项设备无负荷及带负荷试车；各系统的联动调试；系统出力测试；环保指标测试达标等技术指标参数。
本项目主要根据渗滤液厂MBR产水以及焚烧厂循环水浓水水质进行分析研究，结合现场实际情况认为循环水通过旁路膜处理系统实现水质净化后，系统排放的浓水输送至渗滤液厂DTRO系统进行进行进一步减量处理。开发出一种电厂循环冷却水的零排放水处理系统，包括通过管道依次连接的软化预处理单元、超滤单元、反渗透单元、DTRO单元：所述的软化预处理单元包括反应池、混凝过滤池；所述的超滤单元采用外压式过滤膜；所述的反渗透单元包括一级反渗透和二级反渗透，其中一级反渗透处理超滤产水，二级反渗透处理一级反渗透的浓水；所述的DTRO单元包括两段。是一种新型的一种电厂循环冷却水的零排放水处理技术是将各个处理单元整合成一个工艺，工艺流程舒畅、自动化程度高。
2.5.1对渗滤液厂#1、2DTRO系统优化升级
在原设计进水的条件下，有针对性地对系统存在问题进行性能提升及优化升级以及更换相应的零部件，包括机务、电气、热控等提高设备投运率。其中#2DTRO膜回收率≤70%（设计值≥75%）要求全部更换新膜柱(陶氏膜片)，回收率≥75%；通过膜性能检测结果，#1DTRO利用原#1、2DTRO旧膜柱优化组合为一套膜柱，回收率≥75%。处理能力由原来的600t/d达到800t/d，可稳定满足每天处理800 t/dMBR产水要求外，还可实现400t/d循环水旁路浓水处理要求。
2.5.2循环水零排放技术工艺线路环冷却水系统不设排污口，随着循环冷却水不断蒸发，盐分不断累积，因此现需设置一套净出力为34m3/h的除盐装置，采用“多介质过滤器+活性碳过滤器＋超滤系统＋反渗透脱盐系统”处理工艺，处理后出水达到《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2017）间冷开式系统循环冷却水水质指标。循环冷却水浓水处理主工艺流程如下图所示：
3.创新点
（1）工艺满足水量变化大的特点；（2）工艺具有较强的抗冲击负荷能力；（3）工艺具有高负荷处理能力；（4）工艺具有高氨氮处理能力；（5）工艺尽可能的减少二次污染；（6）解决循环水浓水排放及MBR出水回用循环水的出路问题。（7）创新性地利用现有设备，因地制宜地加装试验设备，节约成本。
RO出水水质达到《城市污水再生利用 城市杂用水质》 GB/T 18920-2002 表1中标准。浓缩液量200-300t/d,再利用炉膛回喷焚烧及飞灰固化两种途径实现渗滤液浓缩液减量化、无害化处理、实现“零排放”的目标。
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作者简介：胡军红 2006年毕业于长沙理工大学应用化学专业，长期从事电厂化学及渗滤液处理专业工作。