垃圾渗滤液浓缩处理系统的设计与应用研究

垃圾渗滤液浓缩处理系统的设计与应用研究

孙强

江阴铠乐丰环境工程科技有限公司

摘要：本研究旨在设计并应用垃圾渗滤液浓缩处理系统。首先，论文对垃圾渗滤液进行了全面概述，包括定义、来源、产生机制以及对环境的影响。其次，针对某垃圾渗滤液处理项目，详细介绍了项目概况、设计依据和工艺路线设计，包括收集池、氧化池、混凝池和沉淀池、蒸发系统以及自动操作系统的设计。最后，分析了系统的应用及运行效果，包括设备运行负荷、运行费用以及系统处理效率。整体而言，本系统运行效率良好，为垃圾渗滤液的高效处理提供了可靠方案。

关键词：垃圾渗滤液；浓缩处理系统；水处理技术；设计与应用研究

引言

在当今社会，随着城市化进程的不断加快，垃圾处理成为了一个日益严峻的环境问题。其中，垃圾渗滤液作为固体废物处理中的一个重要环节，其高浓度有机污染物和无机盐类的含量使得处理变得尤为复杂。本文旨在设计并研究垃圾渗滤液浓缩处理系统，以解决其处理中的难题。通过系统的设计与应用研究，探讨如何提高处理效率、降低运行成本，并有效减轻其对环境的影响。

1垃圾渗滤液概述

1.1垃圾渗滤液的定义

垃圾渗滤液是指垃圾填埋场、堆肥场等固体废物处理场地在降水、地下水浸润等作用下，经过垃圾堆体所产生的高浓度有机污水[1]。其成分复杂，主要含有高浓度的有机物、无机盐类、重金属及多种有毒有害物质，酸碱度极不稳定，PH值常低于7，有强烈腐蚀性，对环境的污染、对土壤和水资源的破坏性大，易引发地表和地下水体污染，需要特殊处理以减少对生态系统的影响。

1.2垃圾渗滤液的来源与产生机制

垃圾渗滤液的产生主要来自以下几个方面，首先是降水渗透，降水是垃圾渗滤液的主要来源之一，降雨、降雪等通过填埋垃圾的覆盖层渗入垃圾堆体，与垃圾中的物质相互作用后形成渗滤液。其次是垃圾内部水分，垃圾本身所含的水分在堆积过程中被压缩和排出，也会形成渗滤液。随后是地下水入侵，地下水位较高的地区，地下水可能会通过垃圾填埋场的底部或侧壁渗入，增加渗滤液的量。最后是垃圾分解过程，垃圾在堆体内的生物降解过程中，产生大量的分解产物和水分，这些也会成为渗滤液的一部分。

1.3垃圾渗滤液对环境的影响

未经处理或处理不当的渗滤液渗入地下水或流入地表水体，会导致水体富营养化和污染，影响水生生态系统，并对人类健康造成威胁。渗滤液中的重金属和有毒有机物进入土壤后，可能导致土壤污染，影响植物的生长和农作物的安全性。渗滤液的挥发性有机物（VOCs）和恶臭物质会通过气体交换进入大气，造成空气污染和恶臭问题。渗滤液中的有毒有害物质可以通过食物链积累，造成生态系统的生物多样性下降和生态平衡破坏[2]。

综上所述，垃圾渗滤液对环境造成多方面的严重影响，本次研究将设计一款垃圾渗滤液浓缩处理系统，通过有效的处理和管理来减轻垃圾渗滤液的危害。

2垃圾渗滤液浓缩处理系统设计——以某垃圾渗滤液浓缩处理工程项目为例

2.1项目概况

本次项目工程负责某市生活垃圾焚烧处理，工厂占地140余亩，设计日处理生活垃圾2000吨，渗滤液处理站设计处理量600+200吨/天，采用“预处理＋UASB反应器＋MBR+STRO+RO”工艺技术，清水回用至循环冷却水补水，浓液回喷进入焚烧炉，要求实现污水“零排放”。该厂每天产生约500吨渗滤液及废水，通过处理系统后，350吨回用于循环冷却水补水，150吨浓水回喷入焚烧炉，因回喷水量大、热值低，致使炉温下降，进而产生炉膛结焦等问题。

2.2设计依据

本项目设计依据处理4吨/小时的反渗透浓水。进水水质指标包括COD、pH、电导率、氨氮、SS、总氮、总磷、Ca²⁺、Mg²⁺等，具体数值如下：COD<3000 mg>，pH 6-9，电导率<40 ms>，氨氮<40 mg>等。处理效果要求反渗透浓水浓缩率大于80%，浓液回喷至焚烧炉，清水回用于循环冷却水补水，其水质符合《城市污水再生利用工业用水水质》标准，确保水质达标。

2.3工艺路线设计

基于对进出水水量水质的分析，以及小试实验结果，研究发现废水中主要含有生化无法降解的大分子污染物和无机盐。在蒸发过程中，无机盐会导致表面活性剂类大分子有机物产生大量泡沫，影响蒸发效果。因此，在选择污水处理工艺时，研究按照以下思路进行考虑，如图2-1所示。

图2-1工艺流程

本次项目的工艺路线设计遵循了一系列考虑因素。首先，废水中含有大分子污染物和无机盐，经过高级氧化、混凝沉淀及过滤预处理，以去除表面活性剂、降低COD含量和钙镁含量，确保后续蒸发无起泡现象。其次，预处理后的废水进入三效蒸发装置进行蒸发浓缩，采用三效强制循环蒸发模式，脱除无机盐，冷凝液水质合格后回用于循环冷却水补水，余液进入生化系统再处理，浓缩液进入焚烧炉焚烧。

2.4工艺参数设计

本次垃圾渗滤液浓缩处理系统的工艺参数设计体现了高度的技术专业性和系统化管理。设计规模定位于每小时处理4

立方米的反渗透浓水，确保系统能够满足连续运行的需求。

2.4.1收集池

收集池作为系统的首个接触点，采用地下钢砼结构，并实施五油三布防腐措施，以适应长期运行的耐腐蚀需求[3]。池内安装了超声波液位计，范围0-5米，以及DN40的电磁流量计，测量范围0-10吨/小时，确保了进水的准确计量和监控。同时，配备了两台提升泵，单台流量5立方米/小时，扬程8米，功率0.22千瓦，保证了水流的有效输送。

2.4.2氧化池

氧化池的设计规模同样为每小时4立方米，地上碳钢结构，内分为三格，每格尺寸为长1.2米、宽3.6米、高3.0米，有效水深2.5米，总有效容积10.8立方米，设计停留时间2.7小时。配备了硫酸加药系统，包括50升的计量箱和5升/小时的计量泵，以及双氧水储罐3立方米和30升/小时的计量泵，确保氧化剂的准确投加。

2.4.3混凝池和沉淀池

混凝池和沉淀池也按照每小时4立方米的规模设计，混凝池配备了氢氧化钠、混凝剂和絮凝剂加药系统，混凝剂和絮凝剂加药系统均配备了100升的计量箱和多台计量泵，以实现混凝反应的优化。

2.4.4蒸发系统

蒸发系统是整个工艺的核心，采用三效强制循环蒸发器，一效加热器和蒸发室材质为TA2，二效和三效加热器和蒸发室材质为2205，确保了高温下的良好性能和耐腐蚀性。蒸发器的换热面积达到100平方米，大幅提高了蒸发效率。

2.4.5自动操作系统

自动操作系统采用西门子S7-200系列PLC，配合人机界面，实现全流程的自动化监控和故障报警，确保了系统的稳定和安全运行。

整个系统的设计不仅考虑了技术参数的精确性，还兼顾了操作的便捷性和维护的可行性，体现了现代化垃圾渗滤液处理的高效性和环保性。

3系统应用与运行效果分析

3.1设备运行负荷计算

本次垃圾渗滤液浓缩处理系统的设备运行负荷经过精心计算，以确保整个处理过程的能源效率和设备运行的可靠性。根据负荷计算，工程电气设备的总装机容量为172.33千瓦，而运行负荷，即实际工作时的功率需求，为164.81千瓦。这意味着系统在运行时，其功率使用接近装机容量，显示出较高的设备利用率。

理论日耗电量是通过考虑每台设备的装机功率、运行数量以及每天的运行时间来计算的。整个系统的理论日耗电量为3916.56千瓦时，这个数值为系统运行提供了一个重要的能耗基准。

具体到各个工艺段的设备：收集池中的膜浓水提升泵装机功率为0.22千瓦，运行1台，每天运行24小时，日耗电量为5.28千瓦时。一级氧化池的鼓式回转风机装机功率为4.0千瓦，运行1台，日耗电量为96千瓦时。折浆混合搅拌机在一级混凝池中装机功率为0.55千瓦，日耗电量为13.2千瓦时。二级混凝池的框式反应搅拌机装机功率为0.18千瓦，日耗电量为4.32千瓦时。过渡池的增压泵装机功率为1.5千瓦，日耗电量为18千瓦时。蒸发系统结晶部分的设备装机功率为153千瓦，日耗电量为3672千瓦时，在系统中能耗最高。此外，加药系统合计装机功率为4.2千瓦，运行功率为3.15千瓦，日耗电量为75.6千瓦时。

3.2运行费用计算

本次研究的运行费用结算如下：

1）动力费：处理系统总电耗为3916.56kWh，功率因数0.6，运行电费约为19.6元/吨。

2）药剂费：30%双氧水日用量380公斤/天，七水硫酸亚铁日用量520公斤/天，20%硫酸日用量38.4公斤/天，氢氧化钠日用量6.14公斤/天，PAM日用量0.2公斤/天，PAC日用量4公斤/天，次氯酸钠日用量7公斤/天。根据计算，运行药剂费约8.156元/吨。

3）蒸汽用量（费）：蒸汽为发电副产，蒸汽消耗量为2500kg/h，费用为0。(暂不计入成本)

4）人工费用：系统配药需要人工配置，污水系统为全自动运行，费用暂时不计入成本。

5）污泥处置费：污泥可以与煤灰一起处置，处置费为0。

6）浓液尾渣处置费：浓液焚烧，处置费为0。

综上所述，本项目吨废水运行费用约28元。

3.3系统处理效率分析

本次系统运行效率如表3-1所示，各方面运行效率良好。本系统通过一系列的物理、化学和生物处理工艺，实现了对垃圾渗滤液中污染物的高效去除，确保了最终出水水质满足严格的排放标准和回用要求。

表3-1系统运行效率

4结语

本研究设计并应用了垃圾渗滤液浓缩处理系统，研发了系统的工艺路线，并对系统中运行的各子系统设备进行了参数设计。通过对系统的设计和运行效果分析，验证了系统的运行效率良好，能够有效降低处理成本，并减轻对环境的不良影响。研究结果为垃圾处理领域的技术创新和环境保护提供了重要的参考和借鉴，为解决城市垃圾处理难题提供了实用性的解决方案。未来，研究将继续深入探索垃圾处理领域，不断改进技术手段，为实现环境友好型的废物处理方案贡献更多努力。

参考文献

[1]王传英.城市生活垃圾填埋场渗滤液回灌处理技术实验研究[D].长安大学,2011.

[2]于玉彬,宋灿辉,蒋文化.生活垃圾转运站渗滤液处理新工艺及其应用

[J].环境科技,2023,36(04):39-41.

[3]葛长飞,陈晓冬.城市生活垃圾渗滤液深度处理技术研究[J].环境与生活,2023,(07):88-91.

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