渗滤液膜浓缩液产生特性及处置方式及探讨｜喻本宏

根据《生活垃圾渗沥液处理技术标准》（CJJ150-2023），生活垃圾焚烧厂产生的渗滤液，其处理工艺宜采用“预处理+主处理+深度处理”组合工艺处理。其中，膜处理工艺是广泛应用的渗滤液深度处理工艺之一，其在应用过程中会产生约20-30%的膜浓缩液，如何安全有效、经济环保地处理膜浓缩液，逐渐成为生活垃圾渗滤液处理行业的难题。

生活垃圾焚烧厂渗滤液的主流处理工艺一般采用“预处理+厌氧+膜生物反应器（MBR）+膜处理”，因产水要求的不同，膜处理工艺多采用“纳滤（NF）+反渗透（RO）/碟管式反渗透（DTRO）”或“一级网管式反渗透（STRO）+二级反渗透（RO）”。受渗滤液原液和前端处理效果的影响，膜浓缩液的水量、水质和成分复杂多变，具备以下特点：
（1）膜浓缩液量一般为原液量的20%~30%；
（2）有机物浓度高，难降解有机物含量高；化学需氧量CODcr一般在5000mg/L以上，生化需氧量BOD₅/COD_cr一般小于0.1；
（3）电导率高，一般为40000~70000us/cm。含盐量高，钙镁离子浓度高，导致易结垢；
（4）重金属与腐殖质含量高，大分子腐殖酸类物质与重金属离子结合生成络合物，增加膜浓缩液的毒性；
（5）色度一般为50~1500倍，呈现棕黑色。
    依据《垃圾发电厂渗滤液处理技术规范》（DL/T 1939-2018），目前生活垃圾焚烧厂膜浓缩液的主流处理方式是利用焚烧厂进行综合利用，综合利用的常见方法有回喷炉膛燃烧处理、用于石灰浆制备和飞灰固化补水等。
    经过项目运行摸索实践，生活垃圾焚烧厂可直接综合利用绝大部分渗滤液浓缩液，再通过软化、腐殖酸提取和高压再浓缩等方法，基本可将渗滤液浓缩液全部处理完成。但随着时间推移，焚烧厂综合利用膜浓缩液的不利影响逐渐显现：
（1）膜浓缩液成分复杂，硫化物、氯化物在高温烟气中对受热面管壁会产生腐蚀，且这种腐蚀随着时间的推移是渐进式的。
（2）在喷枪雾化不佳的情况下，部分膜浓缩液可能直接落到料层上，导致垃圾干燥不均匀，进入燃烧段后的燃烧不稳定。
（3）膜浓缩液回喷后，会增加烟气中的污染物含量，为保证烟气达标排放，氢氧化钙、氨水、活性炭等物资的消耗量明显增加。
（4）膜浓缩液回喷后烟气湿度增加，细小的颗粒凝聚成核，在引风机作用下进入烟道，容易附着在过热器管壁上，降低传热效果。
（5）膜浓缩液回喷炉膛会造成热损失，一定程度上减少了发电量。
近年来，生活垃圾焚烧厂的运行管理要求不断提升，综合利用膜浓缩液的不利影响也逐渐得到重视，越来越多的企业与科研机构开始探索、推进膜浓缩液的全量化处置技术的开发与应用。

重庆三峰环境集团股份有限公司及其子公司长期深耕于垃圾渗滤液处理领域，经长期的研发和项目积累，公司开发了一种膜浓缩液全量化处理工艺，该工艺采用“加药沉淀+TUF软化+高压再浓缩+旋喷干化（CSD）”技术，膜浓缩液经处理后最终形成干化粉末作为一般固废处理，解决了前文提及的因膜浓缩液回喷或回用而对焚烧厂带来不利影响。
加药沉淀+管式超滤（TUF）软化
    软化的目的是减少水中的钙盐或镁盐，降低硬度。软化的方法主要有离子交换法、膜分离法、加药沉淀法。 

膜处理工艺段采用的纳滤膜或反渗透膜将渗滤液中的钙、镁离子拦截至浓液端，导致膜浓缩液具备很高的硬度。膜浓缩液除硬度较高外，还具备有机物浓度高、电导率高的特点，离子交换法与膜分离法并不适用。膜浓缩液的常用软化方法是加药沉淀+TUF法，常用的药剂有氢氧化钙、氢氧化钠和碳酸钠，一般采用TUF膜实现软化过程中的固液分离。

TUF是一种烧结有机聚合物多孔支撑内壁-在其上浇铸一层含氟聚合物薄膜，采用错流过滤方式，其过滤孔径范围属于微滤和超滤范围，可以替代传统的沉淀池或澄清池工艺，可获得更好的过滤水质。

高压再浓缩

高压再浓缩是采用高压反渗透对TUF产水进行进一步减量的工艺。按膜元件类型，高压反渗透可选用DTRO或STRO工艺；通常进料端的操作压力一般设计在9.0~12.0Mpa之间，经过压缩后，浓液端TDS可达70000~100000mg/L。
旋喷干化（CSD）技术

CSD技术主要由预热装置、喷雾干燥装置、冷凝气液分离装置等组成。预热装置是利用干燥110℃~120℃的尾风温度对原液中的水分进行初步的蒸发，以达到提高原液中固含量的作用，为干燥生产节省更多的成本，最大限度地利用干燥能源。
     喷雾干燥装置为立式上喷下并流型，空气经过滤和加热，进入干燥器顶部空气分配器，均匀地旋转向下吹入干燥室。料液经塔体顶部的高速离心雾化器，旋转喷雾成极细微的雾状液珠，与旋转向下的热空气并流接触，在极短的时间内可干燥为固体粉末。固体粉末连续地由干燥塔底输出，废气经过处理后由引风机排空。
    相对于浸没式燃烧（SCE）技术、蒸汽机械再压缩（MVC/MVR）技术处理膜浓缩液后仍会产生10%~20%的粘稠状蒸残液，CSD技术利用生活垃圾焚烧厂渗滤液处理站厌氧系统沼气作为能源，可将膜浓缩液真正意义上实现干化结晶形成粉末，干化粉末作为一般固废进行处置，实现以废治废功能。

西南地区某生活垃圾焚烧发电厂，垃圾焚烧规模为4500吨/天，渗滤液处理工艺为“预处理+升流式厌氧反应器（USAB）+MBR+两级STRO”，渗滤液膜浓缩液日均产量约250吨/天，技改前膜浓缩液主要采用回喷到焚烧炉膛的处理方式。

膜浓缩液中含盐量高，直接喷入炉膛造成了腐蚀炉膛、增加飞灰产量及含氯量、降低焚烧炉热效率及发电量等一系列问题，非常有必要采取措施减小甚至消除膜浓缩液对炉内燃烧和炉膛腐蚀的影响。

为了使膜浓缩液得到有效处置，该项目于2022年进行技改，新增了一套膜浓缩液全量化处理系统。系统现场情况见图1。

系统设计处理规模为100t/d，采用“化学加药+TUF软化+高压STRO再浓缩+旋喷干化（CSD）”组合工艺。膜系统浓液通过TUF膜除硬及板框式压滤机分离出污泥后，通过高压STRO膜系统分离的清液至厂区渗滤液系统超滤清水池，清液经过渗滤液系统反渗透膜设备处理后达标回用，压缩后的浓液进入CSD干燥系统中。

在CSD干燥系统塔内，液体浓液经高效雾化形成薄膜细丝或液滴，同时又受到周围空气的摩擦，阻碍与撕裂的作用，喷洒成大小均匀的雾状液滴，在离心力与旋转空气的作用下，形成了一个伞云形状的雾滴群。热气经过滤和加热进入干燥塔顶部气体分配器。液滴与热气接触，在数秒钟内，绝大部分液滴被干燥为固体粉末。系统尾气中含有固体粉末，配置一套除尘器将其捕捉收集，与干燥固体粉末混合后，作为一般固废处置。

该系统自2022年建设完成至今已稳定运行2年多，经运行部门反馈，该系统投用后，解决了因膜浓缩液回喷或回用导致的短期问题及长期隐患，焚烧厂发电量得到了一定的提升，飞灰产量有较明显的降低。