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月建設完成，已通過168h考核驗收并運行至今。整個蒸發(fā)系統(tǒng)運行時間不低于8000h/a，每天24h運行，無故障連續(xù)運行時間不低于4300h/a。
1.1 設計進、出水水質(zhì)
進水為經(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物及鹽分。根據(jù)當?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準》（GB16889—2008）的表2標準。主要設計進、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、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，鹽分進一步積累，無法回流至A/O系統(tǒng)處理，故利用高溫煙氣凈化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，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區(qū)的溫度達到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，具有有機物和鹽分濃度高的特點，同時出水水質(zhì)要求較高。浸沒燃燒蒸發(fā)無需設置預處理工藝段、后續(xù)配套輔助的蒸汽冷凝和殘渣脫水系統(tǒng)，最后產(chǎn)生的蒸汽冷凝液進一步采用反滲透處理保障工藝，最終保證產(chǎn)水達標排放。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2條生產(chǎn)線、6臺蒸發(fā)器，每條線設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)性有機物的汽提，二級蒸發(fā)器可使有機物通過焚燒得到凈化。根據(jù)液位調(diào)節(jié)控制進料泵向浸沒燃燒蒸發(fā)器進料，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)晶析出臨界點內(nèi)，蒸發(fā)產(chǎn)生的飽和蒸殘液再進入脫水系統(tǒng)，產(chǎn)生的蒸汽進入冷凝系統(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)達標排放，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準》（GB16297—1996）的新污染源大氣污染物排放限值要求，同時滿足《惡臭污染物排放標準》（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、螺旋輸送機、打包機、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，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）進行機械離心脫水處理，脫水后殘渣的含固率不低于40%，脫水機出渣口連接螺旋輸送機，將殘渣輸送至打包機。采用內(nèi)襯PE膜的專用編織袋裝填并密封打包后運至廠內(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)對有機物的去除率可高達90%，但對氨氮幾乎沒有去除效果，因此系統(tǒng)設計超低壓反滲透作為冷凝水處理系統(tǒng)。當蒸發(fā)系統(tǒng)進水氨氮濃度較高時，為保證系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定達標，浸沒燃燒蒸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水部分或全部進入反滲透系統(tǒng)進行深度處理。若蒸發(fā)系統(tǒng)進水氨氮濃度較低，則冷卻水池內(nèi)的冷卻水可以直接達標排放。
工藝流程及水量平衡計算如圖1所示。
2、主要構（建）筑物及工藝參數(shù)
2.1 主要構筑物
①濃縮液池
1座，鋼筋混凝土結(jié)構，用于儲存前端DTRO膜系統(tǒng)濃縮液（蒸發(fā)系統(tǒng)進水），構筑物設計尺寸為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，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，構筑物設計尺寸為4.5m×4m×4.5m，有效液位為4m。
③冷凝水池
鋼筋混凝土結(jié)構，1座，用于儲存蒸發(fā)冷凝水，設計尺寸為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風機房
內(nèi)置空氣風機及空壓機，設計尺寸為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)水一般為達標產(chǎn)水，但為了進一步穩(wěn)定水質(zhì)，設置了反滲透處理系統(tǒng)。
反滲透處理系統(tǒng)的主要工藝設計參數(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，殘渣進一步通過脫水處理達到要求的含固率后，打包封裝在廠內(nèi)填埋處置。
選擇此種路線，能耗較小，經(jīng)濟成本較低。設計采用機械離心脫水方式，設計總殘渣處理能力25~30t/d，設計脫水后殘渣量13t/d（含固率不低于40%）。
3、系統(tǒng)運行效果
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)運行總排水口出水（冷凝水）指標均低于GB16889—2008的表2限值。
取168h數(shù)據(jù)進行分析，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)于標準要求（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)于排放標準要求（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)于標準要求（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)運行過程中產(chǎn)生的無組織廢氣。
取168h運行數(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準》（GB16297—1996）表2的二級標準（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準要求（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準要求（排放濃度≤240mg/m3，排放速率≤4.4kg/h）。
④在廠界下風向側(cè)共選擇4個監(jiān)測點（1#~4#）對系統(tǒng)無組織廢氣的臭氣濃度進行監(jiān)測。由圖3（b）可知，1#~4#監(jiān)測點臭氣濃度為14~19，監(jiān)測結(jié)果均低于《惡臭污染物排放標準》（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《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3—2007）中表1鑒別標準值，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)運行階段各單元處理效果見表5，可見系統(tǒng)出水達標排放。
3.5 主要經(jīng)濟技術分析
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，設備裝機容量為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)測儀表準確性高，連鎖性和安全性能得到保障，出水水質(zhì)達到設計要求。
DTRO反滲透濃縮液（以蒸發(fā)產(chǎn)水計）單位運行費包括電費、維修維護費、藥劑費、殘渣打包費等。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。處理成本明細見表7。
4、結(jié)語
隨著國家對垃圾滲濾液的管理日趨嚴格，對出水標準的要求越來越高，填埋場滲濾液的主流處理工藝為“膜生物反應器+膜深度處理”，該工藝運行穩(wěn)定，耐水質(zhì)負荷沖擊能力強，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普遍存在能耗較高的問題，本項目的運行能耗與單價也同樣較高，如何進一步控制運行能耗和成本是后續(xù)需要重點突破的方向。另外，浸沒燃燒蒸發(fā)對氨氮的去除效果較差，如MBR系統(tǒng)運行存在波動，則可能影響蒸發(fā)產(chǎn)水的水質(zhì)達標。（來源：北京水木湛清環(huán)�？萍技瘓F有限公司，中城院<北京>環(huán)境科技股份有限公司）
