垃圾焚烧发电厂废水零排放工艺及其环境经济效益探讨

韩少龙，张阳阳，张敏

（1.中国电力工程有限公司，北京100048；2.国家能源投资集团，北京 100010）

1 引言

传统上，人们日常产生的各种生活垃圾是通过填埋等方式来处理的。随着科学技术的不断发展，人们对生活垃圾的处理改为焚烧处理，这样不仅可以达到垃圾减量，而且可以达到资源的再利用，可以有效地缓解垃圾处理难的难题[1]。经不完全统计，截至2019 年年底，国内建成并运行的生活垃圾焚烧发电厂超过430 座，处理能力达到4.924×105t/d。全国30 个省（区、市）垃圾焚烧发电累计装机容量1.202×107kW，新增装机容量为2.86×106kW，预计2020 年垃圾焚烧发电累计装机容量将会达到 1.450×107kW[2]。

2 垃圾焚烧发电厂废水零排放的必要性

垃圾焚烧发电厂在日常的运行中，会产生大量的废水，其主要来自以下几大方面：（1）垃圾储存坑内堆放的垃圾经过发酵作用时生成的渗滤液；（2）厂区内工人等日常生活产生的废水；（3）设备循环水池中排出的废水；（4）用来冷却炉渣产生的炉渣废水；（5）临时或长久堆放垃圾的区域冲洗所产生的废水等。这五大部分的废水除去第一种废水，其他几种废水都相对较易处理。垃圾储存坑内堆放的垃圾经过微生物等发酵产生的渗滤液是较难处理的，这类废水污染物的浓度较高，有的甚至还含有有毒有害物质，这些物质一般是难降解的。一旦这部分废水直接排出厂区，会直接对周围地下水和地表水带来巨大的污染，随着地下水的渗流还会不断扩大污染范围[3]。

随着全球各种环境问题激增，人类对环境保护的重视程度也在逐渐加大，环保部门对目前存在的垃圾焚烧发电厂的工艺要求也越来越高，在不断提高环境评价要求的同时，也带动了垃圾焚烧发电行业的技术革新，废水零直排的概念也就应运而生。从工艺等各方面严格控制和处理垃圾焚烧发电过程产生的废水，最大限度地实现资源再利用，进一步降低对环境的污染。因此，垃圾焚烧发电厂的废水零排放是十分必要的。

3 垃圾焚烧发电厂废水零排放工艺探讨

垃圾经过汽车运输到垃圾焚烧发电厂后，不可能立即进行焚烧处理，往往是需要临时堆放在垃圾堆放池中。垃圾堆放的这个过程通常要持续约3～7d。由于物理性重力压迫、微生物性发酵等都会产生废水，这种垃圾渗滤液将成为垃圾焚烧发电厂的二次污染物。尽管我国垃圾分类工作已经开始，但由于尚处于开始阶段，人们的分类意识还不是很强，就会导致生活垃圾中掺杂着工业垃圾、建筑垃圾、不可分解物等，这些无形中就会增加垃圾量，也会增加垃圾渗滤液的量，还会导致垃圾渗滤液的成分复杂，含的有害物质量增多。需要严格按照相关规范标准进行处理，严格进行物理渗漏处理、化学反应等，如果处理完后参照相关规范标准还不能达标排放的就需要集中收集、集中处理。

广州市某垃圾焚烧发电厂就配备有渗滤液处理设备。该垃圾渗滤液处理设备由一整套的渗滤液处理系统构成，每天处理的垃圾渗滤液达400t，其采用“MBR+DTRO”处理工艺，经过处理系统处理后的达标污水会被视情况作为厂区道路清洁、厂区绿化以及焚烧炉循环冷却水的水源。生化系统处理后的剩余污泥经过含有叠螺的污泥脱水机作用后会被运送到垃圾焚烧厂，这些脱水后的污泥会和一些生活垃圾充分掺混，送至焚烧炉中进行焚烧。DTRO 系统处理后的垃圾渗滤液会生成高浓度的浓缩水，这些高浓度的废水会通过高压泵进行加压后运送到垃圾焚烧炉中进行焚烧处理。

炉渣水、地磅冲洗水具有化学需氧量（CODcr）、氨氮含量低，电导率、悬浮物（SS）含量高的特点，将其与垃圾渗滤液混合进入渗滤液处理系统，将导致渗滤液处理系统生化进水出现可生化性差、碳氮比例失调等问题，不利于渗滤液处理系统稳定运行。同时，此部分可生化性差的低浓度污水进入渗滤液处理系统，将占用系统垃圾渗滤液处理量，不利于渗滤液处理系统的经济运行。

烟气间冲洗废水中往往含有石灰浆和活性炭等物质，导致该区域的冲洗废水硬度高、碱性强、含盐量高，未经处理直接进入生活污水处理系统，将影响生活污水系统微生物的正常繁殖以及活性污泥的培养，不利于生化系统的稳定运行。

4 环境经济效益分析

广州市某垃圾焚烧发电厂每天会产生废水约400t，经过升流式厌氧污泥床、膜生物反应池和纳滤等一系列的组合废水处理系统后，约350t 的废水可以达到相关的规范标准，这些废水就可以经过消毒等处理后直接用作厂区的道路清洁和焚烧炉的循环冷却水，尚存的50t 高浓度的废液和污泥就会依次输送到焚烧炉和垃圾坑中进一步处理。

经了解，该垃圾焚烧发电厂的整套废水处理系统投入资金余达1 100 万元，每年的运行和维护费用约400 万元。这套废水处理系统投入运行后，该厂每年向厂外排放的BOD5减少了近 2 000t、COD3减少近 700t、NH3-N 减少了近 100t。设备投入使用后，获得了垃圾处理补贴费和上网售电收入，该厂每年处理垃圾500 000t，按照补贴文件（每吨补贴95 元）这样每年的垃圾处理补贴费将近4 800 万元，再加上发电量每年近1.4×108kW·h，按照上网电量售价0.55 元（/kW·h），这样每年的上网售电收入就有近5 800 万元，合计收益就达1.06 亿元。再加上该发电厂实现了废水零排放，每年取水量减少近110 000t，排水量减少140 000t，用水费每年减少近6 万元，废水排污费减少530 万元，共减少费用536 万元。

综上所述，该垃圾焚烧发电厂废水处理设施投资为1 100 万元，按20 年折旧，每年折旧费用55 万元，年运行费用为400 万元，而由于废水零排放的实现，每年减少取水费和废水排污费共计536 万元，加上每年创造的经济效益为1.06 亿元。显而易见，实现垃圾焚烧发电废水零排放所带来的环境效益和经济效益都是巨大的。

5 结语

社会在发展，垃圾量也在激增，垃圾焚烧发电技术逐渐成为处理这些废弃垃圾的关键技术。但垃圾焚烧发电的过程中势必会对环境带来一定影响，在环保越来越受到重视的趋势下，人们对垃圾焚烧发电中产生的废料的排放提出了更高的要求。合理利用垃圾焚烧发电产生的废水，不断地改善垃圾焚烧发电技术，不仅可以实现垃圾焚烧发电废水零排放，也能减轻环境污染，极大地节约了发电成本。

广州市某垃圾焚烧发电厂采用升流式厌氧污泥床、膜生物反应池和纳滤等一系列的组合废水处理系统工艺处理垃圾渗滤液和生活废水，其出水达到相关规范标准，这些废水就可以经过消毒等处理后直接用作厂区的道路清洁和焚烧炉的循环冷却水，尚存的高浓度的废液和污泥会依次输送到焚烧炉和垃圾坑中进一步处理。该垃圾焚烧发电厂实现废水零排放后，不但每年向周围水体减少排放BOD5近2 000t、COD3近700t、NH3-N 近100t 等，还具有一定的环境效益，并且由于可以减少取水费和废水排污费，加上每年创造的经济效益，实现废水零排放产生的环境经济效益是巨大的。