浅谈生活垃圾焚烧发电厂给排水设计

摘要：随着我国城镇化建设的不断深化，生活水平日益提高，也带来了不少城市建设的新问题。“垃圾围城”就是其中之一。随着各城市垃圾填埋场容量逐渐饱和，垃圾焚烧发电成为了垃圾无害化处理的重要措施。本文针对生活垃圾焚烧发电厂中给排水专业的特点进行简单分析，以利于提高垃圾焚烧发电厂给排水设计的合理性和高效性。

关键词：生活垃圾焚烧发电厂；给排水；垃圾渗沥液

一、生活垃圾焚烧发电厂给排水设计的主要特点

生活垃圾焚烧发电厂（以下简称垃圾电厂）主要包括以下系统：接收、储存与进料系统、烟气净化系统、垃圾热能利用系统、灰渣处理系统、仪表及自动化控制系统、电气系统、消防、给排水及污水处理系统、采暖通风及空调系统等。本文仅针对给排水专业的设计进行阐述。

1.垃圾电厂给水系统的主要特点

1）垃圾电厂的原水预处理系统与常规电厂没有明显区别。

2）垃圾电厂的循环冷却水系统及生产给水系统与常规电厂类似。其中，循环冷却水系统一般采用带冷却塔的间冷开式循环冷却系统，主要由冷却塔及循环水泵等组成，服务于凝气器、空冷器、冷油器、给水泵、空压机等。生产给水系统一般由储水池及生产给水泵等组成，服务于锅炉风机、引风机及各辅机的冷却，循环水系统及化水站新鲜水的补充，等等。

3）垃圾电厂中化学水处理系统的补给量是比较小的，一般采用反渗透等膜处理工艺。

4）垃圾电厂中循环水系统的补充水可以根据情况部分采用垃圾渗沥液处理后的出水。能否采用处理出水主要和垃圾渗沥液处理的工艺有关。目前我国对环境保护工作非常重视，大部分城市垃圾电厂都按照环保部门的要求设计成零排放的环保电厂。因此将垃圾渗沥液深度处理后回收再利用不失为一个既能减少耗水又能降低排放的好办法。

5） 燃料系统仍然是电厂消防设计的重点。针对燃料贮存系统占地面积较大，火灾危险性高，消火栓不易操作的特点，在垃圾储坑内都设置了自动控制的消防炮系统来保证消防安全。

6）垃圾电厂定员较少，因此生活用水量相对较小。生活给水系统等同于常规电厂。

2、垃圾电厂排水系统的主要特点

1）垃圾在运输至焚烧发电厂以后，一般不直接入炉焚烧，必须经过一段时间（一般为5～7天）的储存、熟化后方能入炉。这些原生垃圾在储存、堆放的过程，经过一定的发酵、脱水后，热值会有明显提高，但也因此会产生大量的垃圾渗沥液，根据国内经验，产生垃圾渗沥液的数量可按照日处理垃圾量的10%～30%估算。这部分垃圾渗沥液的COD、BOD、氨氮含量都很高，并且含有很高的重金属离子与盐分，一般的城市污水处理厂无法处理。因此，垃圾电厂需要自建污水处理站，处理全部的垃圾渗沥液以及厂内的其他生产、生活污水。处理工艺除了采用传统的生化处理外还要进行深度处理，处理后的出水可以作为生产水回收再利用，也可以直接排放或排放至城市污水处理厂再处理。

2）循环水系统排污水、化学水系统排水等洁净废水可根据不同水质，直接回收作为次级用水水源，以提高水资源的利用率，降低补水量，减少废水的排出量。

3）中国原生生活垃圾的典型特点是含水率高、有机物含量高，混合收集。因此垃圾的燃烧热值普遍不高。垃圾电厂为了提高焚烧效率，通常需要掺煤助燃。和普通燃煤电厂相比，垃圾电厂也需要有烟气净化系统，用于烟气脱硫脱硝。脱硫脱硝系统产生的废水成分较为复杂，对于给排水专业来说处理难度较大。目前在设计过程中普遍要求提供脱硫脱硝工艺包的承包商同时提供脱硫废水处理方案，一般要求处理后自行回用，或者外运进行单独处理。

4）原水的预处理系统产生的排泥水宜设置单独的处理系统，等同于常规小型燃煤电厂。

5）为保持清洁的工作环境，垃圾电厂的垃圾输送通道和卸车平台需要每天进行冲洗，冲洗后的废水收集后输送至厂内污水处理站进行集中处理。

6）生活污水系统等同于常规小型燃煤电厂。

7）由于垃圾电厂在生产过程中易产生污染，在降雨过程中初期雨水也会受到不同程度的污染，因此，垃圾电厂的初期雨水不能直接排放至市政雨水系统或河道系统，必须进行收集。垃圾电厂一般需要设计初期雨水收集池，池子的容积可按照有污染区域的约5～10分钟降雨量估算，超过池容的雨水通过初期雨水池前的溢流井溢流，直接排放至雨水系统。初期雨水收集池内设有雨水提升泵，待到雨停后将池中的雨水陆续泵送至厂内污水处理站进行处理。

8）为了保护环境安全，即使在污水处理站出现故障时，电厂产生的垃圾渗沥液也不能外排。因此，垃圾电厂还需要设置垃圾渗沥液的应急储存池。由于场地、投资等方面的原因，目前大部分垃圾电厂的应急池一般不单独建设，只在污水处理站的调节池内留有一部分应急储存容积，或者加大垃圾储坑处渗沥液收集池的容积，以保证安全生产。

二、垃圾渗沥液处理的工艺特点

从垃圾电厂给排水工程的以上特点中不难看出，在此类电厂中给排水专业设计的重点在于污染防治，难点则在于垃圾渗沥液的无害化处理。以下对垃圾电厂渗沥液的处理进行着重阐述。

1、 垃圾电厂垃圾渗沥液的特点

1）成份复杂，水量、水质变化大

与填埋场渗沥液相比，焚烧厂渗沥液未经过厌氧发酵、水解酸化过程，比较新鲜。渗沥液中污染物种类繁多，通过质谱分析，有机物种类高达百余种，其中大多为腐殖类高分子碳水化合物和中等分子量的灰黄霉酸类物质，并含有苯、萘、菲等杂环芳烃化合物、多环芳烃、酚、醇类化合物、苯胺类化合物等难降解的有机物。受到垃圾收集、气候、季节变化等影响，垃圾电厂渗沥液的水量和水质波动较大。特别是季节变化对渗沥液水量、水质的变化影响较大，一般夏季产量大，而冬季相对较小。

2）有机污染物浓度高，呈酸性

垃圾焚烧电厂渗沥液的有机物浓度含量很高。根据对已有数据的分析，主要污染物含量大致如下： COD40000～80000mg/L、BOD15000～35000mg/L、SS5000～7000mg/L、氨氮800～2000mg/L。由于含有大量的有机酸，渗沥液的PH值较低，一般在4～6左右。

3）重金属离子与盐分含量高

由于垃圾中含有较多的重金属离子与盐分，造成渗沥液中的重金属离子与盐分含量也较高，电导率高达30000～40000μs/cm。

2、 垃圾电厂渗沥液处理工艺的要求

根据垃圾电厂渗沥液具有以上特点，希望在渗沥液处理工艺的选择上能够满足一下几点要求。

1） 具备抗水量冲击的能力。

2） 具备抗冲击负荷的能力。

3） 具备高负荷处理能力。

4） 具备高氨氮处理能力。

5） 能够去除重金属离子和高盐份。

3、 渗沥液处理的基本工艺

目前可用于污水处理的工艺很多，但是为了满足垃圾渗沥液对处理工艺的特殊要求，仅仅依靠单一工艺很难达到排放或回收再利用的标准，因此必需对不同处理工艺单元进行组合。通常垃圾渗沥液的处理是在生化处理的基础上对不同工艺进行组合以到达目的。下面将几种常见的处理工艺做简单介绍。

1） 生物处理法

生物法是污水处理中最常用的方法，由于其处理效率高、运行费用低，不会出现化学污泥等二次污染物而被广泛采用。具体工艺形式有厌氧处理和好氧处理。

厌氧生物处理工艺可去除污水中的COD和BOD，同时可将重金属包含在厌氧污泥中，含氮化合物作为NH4-N释放到水中，因而提高了污水的PH。但厌氧处理出水COD浓度较高，且不能去除氨氮，一般需要进行后续的好氧处理。常用的厌氧工艺反应器有UASB、AF、EGSB、UBF等。

好氧生物处理工艺可有效降低污水中的COD、BOD以及氨氮含量，还能去除铁、锰等金属。好氧工艺主要有活性污泥法、氧化沟、生物转盘、反硝化与硝化等。目前以反硝化与硝化工艺应用最多。

2） 物化处理法

物化处理法包括絮凝沉淀、活性炭吸附、膜分离和化学氧化法等。随着国内对污水排放标准控制的日益严格，物化处理技术特别是膜技术广泛应用于渗沥液处理中。膜技术的优点是出水水质好，可以达到较高的排放标准。目前应用最好的一类膜技术包括超滤、纳滤和反渗透。近年来，微生物处理工艺的经济性和膜技术的高标准出水水质促进了二者的接合，组成的膜生化反应器（MBR）也得到了广泛的应用。

三、结语

综上所述，在进行生活垃圾焚烧发电厂的给排水设计时，给水系统基本上可参照小型燃煤电厂，根据小型火力发电厂的设计要求进行设计。而在排水系统的设计上，除了按照小型火力发电厂的设计要求外，还要以保护环境为重点，注意对污染物的收集和无害化处理。重点是要针对垃圾电厂的特点，对生产过程中产生的垃圾渗沥液等污染物进行处理，在焚烧垃圾的同时，不能对环境产生新的污染。

在垃圾电厂的给排水设计中要尽可能做到合理规划，节约用水，增加水的复用率，保护环境。同时，在电厂的生产过程中，也应当重视水务管理，积累经验，不断改进，力求建设环境效益高、人民放心的环保型电厂。

参考文献：

[1]国家标准CJJ90-2009.生活垃圾焚烧处理工程技术规范. 2009-07-01实施

[2]江苏维尔利环保科技股份有限公司.杭州九峰垃圾焚烧厂渗沥液处理工程 工艺技术方案，2013-12