1 垃圾电站的概述及渗沥水问题的提出 垃圾是不可再循环利用的废弃物,是现代城市的一大公害。近几年来,改善居住环境、保护自然环境的社会要求日益强烈,国家和一些地方政府颁布了有关环境保护的法规和管理条例,为实现垃圾无害化处理,投入了大量人力物力。 目前广泛应用于生活垃圾处理的方法有三种:卫生填埋、堆肥和焚烧。由于城市生活垃圾成分复杂,又受经济发展水平、自然条件、传统习惯等因素的制约,世界上不同的国家对垃圾处理的方法也不同。以往,传统的填埋处理方式占很大比例,但进入80年代后,人们逐渐意识到垃圾也是一种可利用的资源,随着全球范围内能源危机的出现,发达国家更加重视城市生活垃圾的资源化、能源化利用,大力推行垃圾分类回收,发展垃圾焚烧发电技术(WTE)。而垃圾焚烧发电技术,具有减容量大、无害化彻底、相对土地占用率低等特点,应成为先进垃圾处理技术的首选。目前,世界上丹麦、法国、日本、新加坡等国家在垃圾处理方面应用垃圾焚烧技术所占比重较大。详见表1。 随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高,垃圾的数量和成分在不断变化,其特点是:
(1)无机类物质含量高,可燃物质含量低;(2)有机类物质中纸张、塑料等高热值物质少,致使垃圾热值较低,而厨余类垃圾含量高,可燃垃圾的含水率高;(3)我国目前大部分城市采用垃圾混合收集法,垃圾成分复杂。随着我们周围生态环境日益恶劣,可利用土地越来越少,逐步实现垃圾的资源化、减量化、无害化处理,将是我国垃圾处理的总目标和发展的必然趋势。目前,我国首座垃圾电站已在珠海投运,上海、北京、深圳、哈尔滨等城市也正在准备建设各自的垃圾电站。随着工作的不断深入,在垃圾电站的设计中,有关垃圾渗沥水的问题将不可避免。垃圾渗沥水是由垃圾在贮存坑内堆放过程中逐渐排出的。由于不同地区的自然条件不同,生活习惯和经济发展水平不一样,因此,垃圾渗沥水在质和量上有着很大差别,必须针对不同情况,考虑各自的处理方法。
2 垃圾电站渗沥水的特性 与城市污水和工业废水相比,垃圾电站渗沥水具有更为明显的特点,即成分复杂,水质水量变化大且呈非周期性,无疑给对其进行有效而稳定的处理带来较大困难。因而,掌握渗沥水的处理特性对科学、合理地确定处理工艺方法非常必要。
2.1 水量变化 垃圾渗沥水量的产生受众多因素的影响,不仅水量变化大,而且其变化呈明显的非周期性。由于垃圾投放和收运过程都是一个敞开的作业系统,因而渗沥水的产生量受气候和季节变化的影响极为明显。在设计中,要通过调查分析,掌握水量及其变化规律,并在选择渗沥水处理工艺时考虑此特性。因此,如果将渗沥水直接喷入焚烧炉焚烧处理,应按一年内可能出现的最大渗沥水量对锅炉进行设计,要考虑水量对锅炉热效率的影响。如采用生化法,则必须设置足够容积的调节池,以满足最大水量的储存,及均化水质的要求。 2.2 成分复杂 渗沥水属高浓度有机废水。一般情况南方沿海城市垃圾渗沥水中化学耗氧量CODcr浓度范围20 000~50 000 mg/L,生物耗氧量BOD5浓度范围10 000~20 000 mg/L,悬浮物SS约为1300mg/L,pH 4~6,同时还含有多种有机物和无机物(含有毒有害成分),因而其水质是相当复杂的,污染物种类多,而且浓度存在短期波动性和长期变化的复杂性。 2.3 水质变化
2.3.1 BOD5/CODcr比值的变化 新运进垃圾焚烧厂的垃圾大部分是比较新鲜的生活垃圾,BOD5/CODcr值较大,也就是说,可降解的有机物较多。随着储存时间的增加,BOD5/CODcr值会有变小的趋势,因此在设计中如采用生化处理,选择处理工艺时,必须考虑这个问题。
2.3.2 金属离子问题 在渗沥水的多种污染物中,金属离子(尤其是重金属离子)因其对环境特殊的危害性和对生物处理工艺的影响而比较引入注意。渗沥水中含有的多种重金属离子,由于其物理和化学环境而使垃圾中的高价不溶性金属离子转化为可溶性金属离子而溶于渗沥水中(所谓物理环境主要是指淋溶作用,化学环境主要是指因微生物对有机物的水解酸化使pH下降以及在厌氧条件下形成的还原环境),所以在处理工艺中要考虑去金属离子的问题。
2.3.3 NH+4—N浓度问题
渗沥水中高浓度的NH+4-N是导致处理难度增大的一个重要原因.高浓度的NH+4-N及其随时间的变化,不仅加重了受纳水体的污染程度,也给处理工艺的选择带来了困难,增加了复杂性。过高的NH+4-N要求进行脱氮处理,而处理的结果使水中的C/N值更低,反过来抑制常规生物处理的进行。 同时应考虑水中碱度、含磷量等问题。
3 目前用于垃圾电站渗沥水的处理方法 3.1 处理方法介绍 由于目前国内正式投产运行的垃圾电站只有珠海垃圾焚烧厂一家,而其未对渗沥水采取任何处理措施,只是直接排放。因此,如何在今后的工程中正确选择处理方案是摆在我们面前的一个紧迫课题。一般来讲,垃圾电站渗沥水处理方法主要有4种。 3.1.1 直接焚烧法 将渗沥水由污水泵从垃圾池底部直接回喷至焚烧炉进料口焚烧。 3.1.2 掺油回喷 将渗沥水和工业助燃油按一定比例混合后,通过污水泵回喷到焚烧炉进料口焚烧。 3.1.3 热力法
3.1.4 生化法 将渗沥水单独进行生化预处理,然后排入城市污水处理厂或排入全厂的综合污水处理装置进行二级生化处理。 全厂综合污水经调节后,在室温、好氧的条件下,进行二级生化处理.
3.2 各种处理方法优缺点
将渗沥水直接回喷或掺油回喷焚烧是最简单、最经济而又可靠的方法,不存在生化处理所需的庞大的占地和可能存在的二次污染。在欧洲地区和日本,由于垃圾分类回收工作做得好,作为垃圾送到焚烧厂的废弃物含水率低,垃圾热值很高,所以已经运行的垃圾电站中,都是采用将渗沥水直接回喷的方法。但是,如果渗沥水量较大,且垃圾热值较低时,将渗沥水全部回喷会影响锅炉热效率,在锅炉设计时应考虑这个因素。 热力法(蒸发法)是在一个封闭的系统中,将垃圾坑中的沼气与一定量的空气混合加热后,通入渗沥水中,将其蒸发。经高温燃烧后,易挥发的有机物被蒸发掉,碳氢化合物变成水和氧化碳,并除去臭气。该方法在美国和芬兰等国家都有用于垃圾填埋厂的实际运行经验,特点是占地面积小,节省能源,适用于我国南方垃圾渗沥水量较大的情况。但因蒸发器需进口,因此设备费较昂贵。 生化法处理系统中的设备国内均可生产,因此在渗沥水量大而工程的建设资金少的情况下,可使用此方法。但目前各种生化系统均为理论上的探讨,究竟处理后效果如何,必须经过一系列必要的实验加以验证。 一般来讲,与常规火电站相比,同等规模机组,垃圾电站整体建设资金较少,占地面积相对小一些,因此,在渗沥水处理方案的选择和设备的选型上,还必须结合工程的实际情况,充分考虑处理工艺的经济合理性。
4 结束语 由于垃圾电站在我国电力行业中还属于新型模式,不论是燃料的使用,还是电站的总平面设计,工艺系统的选择和设备布置,都与常规火电站有一些不同,因此需要我们不断积累经验,尤其是关于渗沥水处理的问题,更需要针对不同地区的特点区别对待。但总体来说,我国北方地区气候干燥少雨,随着经济的发展和人民生活水平的提高,垃圾热值也会不断增加,应使用直接焚烧法或掺油回喷的方法。南方地区,特别是沿海地区,垃圾渗沥水量不仅和垃圾的成分、数量有关,还和气候有着极为密切的联系(例如梅雨季节,台风登陆)。我国目前大部分垃圾的收集和运输还处于露天或半露天状态,因此渗沥水量不仅变化大,而且在一定时间内数量会较大。如果直接将渗沥水全部回喷焚烧,肯定会对锅炉燃烧产生一定影响。因此,宜考虑使用热力法或生化法对渗沥水进行处理。 一般来讲,与常规火电站相比,同等规模机组,垃圾电站整体建设资金较少,占地面积相对小一些,因此,在渗沥水处理方案的选择和设备的选型上,还必须结合工程的实际情况,充分考虑处理工艺的经济合理性。
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