1.3　国内外渗滤液处理技术路线

由于城市生活垃圾具有的含水率高、热值低的特点，垃圾焚烧法处理垃圾时需将新鲜垃圾在垃圾储坑中储存3～7d进行发酵，以达到沥出水分、提高热值的目的，保证后续焚烧炉的正常运行，而渗滤液处理技术路线的选择又受产生的渗滤液水质水量的影响。同国外相比，国内焚烧厂垃圾渗滤液的产生量和成分有很大不同。由于垃圾分类政策措施及生活习惯的差异，国外垃圾中厨余物含量很少，日常基本不产生渗滤液，而中国城市生活垃圾中厨余物含量很高，渗滤液产生量大。据统计，中国城市生活垃圾渗滤液产生量约占垃圾总量的10%～25%左右，平均约为18%。所以目前国内外渗滤液处理工艺受水质水量的影响有所差异。

1.3.1　国外主流技术路线

（1）“MBR+NF”工艺

该渗滤液处理技术路线主要以MBR膜生化反应器处理为主，辅以NF。其中，MBR技术是用膜过滤代替传统活性污泥法的二沉池，一方面可使生化反应器内的污泥浓度从（3～5）×103mg/L提高到（2～3）×104mg/L，成倍提高了好氧生化单位容积下生化效率；另一方面起到截留作用，有效降低污染物出水浓度；而纳滤膜的使用有效拦截生化出水CODCr、二价以上金属离子以及出水浊度等，系统出水达到一级排放标准，其工艺流程图如图1.3所示。

该工艺下，渗滤液先引入调节池进行均量均质，随后渗滤液由调节池泵入生化池，生化池包括硝化池和反硝化池。在硝化池中，通过好氧微生物作用，降解大部分有机物，并使得氨氮和有机氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，回流到反硝化池，在缺氧环境中被还原成氮气，达到高效脱氮的效果。MBR反应器通过超滤膜分离净化水和污泥，污泥回流可使生化反应器中的污泥浓度达到2×104mg/L以上，经过驯化的微生物菌群，对渗滤液难降解有机物进行逐步降解。此外，MBR好氧采用特殊设计的高效射流曝气系统，氧利用率可高达25%，剩余污泥量小。

MBR出水虽然去除了悬浮物，但部分溶解性难降解有机物仍然大量存在，经过纳滤系统进行深度处理，有机物去除率80%以上，同时一价盐随净化水排出，不会出现盐富集现象，清水回收率可达85%。采用该工艺路线处理渗滤液，优点是适应性强，能确保不同季节不同水质条件下，出水稳定；不足之处是排水中污染物浓度依然较高，尤其是总氮指标，不能满足越来越严格的排放标准，同时纳滤膜浓缩液依然是需要亟待解决的问题。表1.3为该工艺各单元的处理效率。

（2）“UASB+SBR+CMF+RO”工艺

该渗滤液处理技术路线“UASB+SBR+CMF+RO”工艺，将生化+深度处理技术相结合，可有效降低渗滤液CODCr和BOD5，保证渗滤液出水水质达标。其典型工艺流程如图1.4所示。

该工艺下，渗滤液先送入调节池进行水质水量均衡以及pH调节，调节池出水泵入UASB反应池中，在反应池中CODCr负荷为8～10kg COD/（m3·d），BOD5降解率可达75%，CODCr降解率可达70%。经厌氧后，渗滤液进入SBR池，在此发生生化反应，进一步去除BOD5、CODCr以及氨氮，停留时间为10.5d，反硝化率为4.5g NO3/（kgVSS·h）（20℃）。SBR池采用好氧和缺氧交替操作，在好氧条件下，微生物发生硝化反应；而在缺氧条件下，微生物会进行反硝化作用以去除总氮。为了避免高浓度氨氮对生化系统可能产生抑制作用，SBR系统采用高污泥龄设计（30d），这较生活污水处理厂的设计周期更长，从而保证氨氮及总氮的高效去除。高污泥龄设计还可去除较难生化的有机物。

经生化处理后的渗滤液进入连续微滤（CMF）系统，此系统作为RO系统的前处理，采用0.2μm中空纤维膜，用于拦截渗滤液中尺寸大于0.2μm的固体、细菌和不溶性有机物。经生化和微滤处理的渗滤液进入RO反渗透系统，RO系统采用宽幅螺旋卷式复合膜，设计最大工作压力为3.5×103kPa，最大回收率为80%，清洗周期为1～2星期，预期膜工作寿命为1～2年。RO出水可直接进行回用，浓缩液中硬度成分及部分高价金属离子经化学反应后沉淀，沉淀形成的盐泥进一步脱水后进入工业废弃物填埋场填埋。表1.4为该工艺各单元处理效率。

上述工艺的特点在于：UASB能耗低、效率高，与SBR结合的工艺适合于处理高有机物和高氨氮废水，既经济又灵活；高效SBR系统是生物脱氮的关键，其将渗滤液中总氮转变为氮气，彻底解决渗滤液中高氨氮问题；CMF+RO的深度处理系统出水水质好且稳定；SBR系统频繁切换对运行和维护要求较高；CMF作为RO的预处理，过滤精度较低，容易导致RO有机污染，清洗频繁；RO产生的膜浓缩液亟待解决。

（3）DTRO（碟管式反渗透）处理工艺

碟管式反渗透（DTRO）系统用于渗滤液处理，目前已在全球范围内广泛使用。碟管式反渗透系统由六个子系统组成：预处理系统、两级反渗透系统、自清洗系统、PLC控制系统、除味系统以及浓缩液处理系统。DTRO由于采用两级反渗透膜组合的形式，这样可以保证出水水质。其典型的处理流程如图1.5所示。

该工艺下，原生渗滤液由调节池泵入储罐中进行pH调节，控制pH值在6～6.5之间。经pH值调节的渗滤液加压后，泵入砂滤器，砂滤器可根据压差自动进行反冲洗，反冲洗水进入膜浓缩液池。经过砂滤的渗滤液泵入筒式过滤器，过滤后的渗滤液由柱塞泵输入第一级反渗透（RO）系统。一级RO系统膜通量为12L/（m2·h），清水回收率为80%，设计操作压力为6×103kPa。一级出水进入二级RO装置，浓缩液排至膜浓缩液池。二级RO系统回收率为90%，膜通量为34.6L/（m2·h），设计压力为5×103kPa。表1.5为上述工艺各单元处理效率。

该工艺的特点是：预处理简单，且不需要生化处理系统，占地小；DTRO膜组的结垢较少，膜污染减轻，使反渗透膜寿命延长；安装、维修以及操作简单，自动化程度高；DTRO系统可扩充性强，可根据需要增加一级、二级或高压膜组；未设生化处理系统，容易导致模组有机污染，清洗频繁；DTRO能耗高，膜更换成本高，总体运行成本高；DTRO产生的膜浓缩液亟待解决。

1.3.2　国内主流技术路线

我国早期的生活垃圾处理以填埋为主，由于填埋场渗滤液水质波动大、可生化性能随填埋时间逐渐变差等特点，其处理工艺以好氧生物法和化学法为主，而焚烧厂渗滤液具有水质复杂，COD、BOD和氨氮含量高等特点，目前多采用先厌氧处理，以降低污染物浓度，然后再采用好氧处理和后处理工艺，并根据渗滤液水质的特点选取不同的厌氧反应器、生化及深度处理方式达到高效去除COD及氨氮的目的。下面结合国内渗滤液处理工程实例对国内主流技术路线进行介绍。

（1）“高效厌氧+氨吹脱+A/O接触氧化+NF”工艺

北京某生活垃圾焚烧发电厂渗滤液处理采用该工艺路线将高效厌氧、氨吹脱、A/O接触氧化以及纳滤技术相结合的一套渗滤液处理技术路线。如图1.6所示。

该工艺下，通过生化和物化过程相结合，三段法的CODCr去除率大于85%，氨氮去除效率大于95%，增加的纳滤技术用于去除生化难以降解的溶解性有机物，从而保证出水CODCr达标。该技术路线成功应用于北京六里屯填埋场垃圾渗滤液处理工程的改造中，处理量为350m3/d，其中回用水处理量为50m3/d，运行费用为25.7元/m3。表1.6为上述工艺各单元处理效率。

上述工艺的主要特点如下：高效复合厌氧反应器采用特殊结构设计，将UASB和厌氧MBR相结合，实现无污泥排放，耐冲击能力强，运行稳定；脱氮不受季节、气候影响。采用混凝气浮破坏胶体，解决超滤膜污染问题。纳滤脱盐率低，膜浓缩液中没有无机盐积累。

（2）“预处理+厌氧UBF+SBR+NF+RO”工艺

该工艺路线的流程图如图1.7所示。

该工程设计工艺包括由调节池和混合反应沉淀池组成的预处理系统、厌氧UBF处理系统、好氧SBR处理系统、浸没式超滤膜处理系统、纳滤处理系统、污泥处理系统及除臭系统。垃圾渗滤液从垃圾储仓收集池由泵提升过滤后进入调节池，池内设搅拌装置以防止悬浮物沉淀。经过调节池调节水质、水量后，用泵送至混合反应沉淀池，去除部分大颗粒有机物和无机物后进入加温池，利用电厂产生的蒸汽使水温保持在35℃左右，而后进入UBF进行厌氧生化处理，去除90%以上的CODCr，产生的沼气经收集处理后综合利用。厌氧池出水进入SBR反应池，采用射流曝气和序批式反应，去除90%以上的氨氮，然后经提升泵进入浸没式超滤膜池以及纳滤膜系统，去除水中残余污染物，使出水水质达到设计要求的指标值。

沉淀池、厌氧系统及好氧系统产生的污泥均排至污泥浓缩池进行减量化处理，再经泵送至脱水机脱水干化。调节池、混合反应沉淀池及污泥处理系统产生的臭气收集后送焚烧电厂焚烧处理。

（3）“氨吹脱+UBF+SBR+深度处理”工艺

该工艺路线处理的出水达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的一级标准。该渗滤液系统处理规模为150m3/d，根据渗滤液水质特点和处理要求，选用物化+生化相结合的处理工艺，流程见图1.8。

渗滤液原水经调节池均质、均量后送入一体化反应沉淀器，采用化学混凝沉淀作为预处理方法，去除大部分悬浮物及胶体污染物，CODCr去除率可达30%。为了去除氨氮，加碱性药剂将pH值调至10～11，调节pH后的渗滤液由泵提升进入氨吹脱塔顶部，空气由塔底部进入，在塔内逆流接触传质进行脱氮反应。氨吹脱产生的含氨尾气进入氨尾气吸收系统。脱氨后渗滤液送入两级UBF池进行厌氧生化反应，去除大部分有机污染物。厌氧UBF出水送入SBR反应池进行好氧生化反应，通过控制曝气实现好氧、兼氧反应交替进行，最终实现渗滤液高效脱氮。后续出水进入深度处理系统，去除悬浮物、溶解性固体、硬度、色度、氨氮、氯离子等污染指标，使得出水达标排放，各单元处理效率如表1.7所示。

该工艺系统具有较强的耐冲击负荷能力，从运行结果来看，结合工艺各工序取长补短，提高了系统的稳定性和可靠性，增强了系统对水质变化的适应能力，使得出水水质得到保证。

（4）“预处理+IOC+A/O+UF+NF+RO”工艺

某渗滤液设计处理站设计规模为1000m3/d。考虑到焚烧厂垃圾渗滤液水质水量特点，其处理工艺选用的是“预处理+IOC+A/O+UF+NF+RO”工艺，渗滤液进水水质见表1.8，其出水水质设计要求达到《城市污水再生利用　工业用水水质》（GB/T 19923—2005）中表1敞开式循环冷却水水质标准。

该项目渗滤液处理技术路线采用“预处理+IOC+A/O+UF+NF+RO”工艺，主要流程见图1.9。具体流程描述如下。

垃圾渗滤液在预处理阶段首先经自清洗过滤器后进入调节池均质、均量后，经一级提升泵进入初级沉淀池。经预处理后的渗滤液进入加温池进行加温，而后进入厌氧罐，去除大部分有机污染物，厌氧出水后渗滤液进入A/O系统，厌氧出水首先进入A池（缺氧池），在缺氧条件下反硝化菌利用污水中的有机碳将硝酸盐还原为氮气，在脱氮的同时降低了容积负荷，并补充了后续硝化反应的碱度，同时部分悬浮污染物被吸附并分解，提高了污水的可生化性，随后污水通过推流进入O池（好氧池），在好氧条件下残余的有机物被进一步降解，同时硝化菌将污水中的氨氮氧化为硝酸盐氮，再回流至A池进行反硝化脱氮。经A/O处理后出水进入外置式管式超滤膜进一步去除大分子CODCr、悬浮物等污染物，经超滤处理后出水进入纳滤、反渗透系统，去除悬浮物、溶解性固体、硬度、色度、氨氮、氯离子等污染指标，最终出水作为冷却塔循环冷却水补水。

预处理系统由调节池和反应沉淀池组成，渗滤液原液先经调节池调节水质水量，后经两级反应沉淀池去除部分悬浮物和胶体物质后，在出水池设置蒸汽加温设备，保障后续中温厌氧反应。

厌氧系统采用高效厌氧反应器IOC，渗滤液原水接入外置式循环泵的进水管，通过循环泵使渗滤液与厌氧污泥混合后再喷射到厌氧罐底部，保证渗滤液与污泥能充分混合，提高处理效率。产生的沼气由两层三相分离器进行分离。IOC高效厌氧反应器具有容积负荷高、抗水力冲击能力强等特点，而且构造简单，通过两层三相分离器实现泥、水与沼气的分离，不需架设填料，设备较为简单，维修方便，大修周期较长；较大的高径比减小了占地面积，解决了用地紧张问题；内回流系统节省了提升动力，电耗成本相对较低，厌氧反应器密封性较好，无臭气逸散。

A/O工艺+外置式管式超滤膜组成MBR系统。A/O工艺流程简单，反硝化池在前，硝化池在后，碳源以超越原液的方式补充，CODCr去除效率80%以上，氨氮去除效率99%以上，总氮去除率90%以上。采用鼓风曝气方式向废水充氧，使好氧菌利用水中的有机物进行新陈代谢，最后生成二氧化碳和水等。

A/O系统出水先经过滤袋式过滤器，待拦截大颗粒物质和毛发等纤维物后进入外置式管式超滤系统。超滤产水进入超滤产水池，由后续系统进一步处理。膜浓缩液则回到前端A/O系统。管式超滤通过拦截作用进一步去除生化系统未降解的有机污染物。

纳滤系统主要功能是拦截渗滤液中剩余有机物、二价离子等，能够有效降低出水浊度和色度，纳滤产水进入纳滤产水池进行后续处理，浓缩液外排至浓缩液储池进行回用。

反渗透系统主要功能几乎能够拦截渗滤液中所有污染物，尤其是溶解性有机物和一价盐等，反渗透产水进入回用水池用于循环冷却水的补水，反渗透浓缩液外排至浓缩液储池进行回用。纳滤及反渗透浓缩液与工业水按照一定比例混合后作为焚烧厂石灰浆配制用水和炉渣冷却水进行回用，浓缩液可以全量回用，石灰浆系统运行稳定。

纳滤浓缩液与反渗透浓缩液因所含污染物类别不同，拟分开处置。其中纳滤浓缩液用于捞渣机熄渣、飞灰固化等用水点；反渗透浓缩液可用于石灰乳制备、喷嘴冷却水等用水点。表1.9为各单元处理效率。

①当换热器为铜制时，循环系统中的循环水氨氮应小于1mg/L。

上述渗滤液处理技术路线的特点为：采用高效厌氧反应器，增加高径比，提高污泥床膨胀高度，提高污水与床体接触几率与时间。采用创新的多点布水方式，降低短流及堵塞几率。底部设计成锥形斗结构，采用大管径单点排泥，改善排泥效果；采用A/O工艺，提高池容和设备利用率，曝气系统采用进口管式曝气膜片，设置水力消泡设施；反渗透膜浓缩液和纳滤膜浓缩液分开处置与处理：反渗透膜浓缩液主要含有一价离子物质和小分子难降解腐殖酸，硬度和碱度含量低，不易结垢，可回用于石灰乳制备和反应塔烟气冷却；纳滤膜浓缩液主要含有二价以上（含二价）离子物质、溶解性难降解有机物等，其中硬度和碱度浓度高，易结垢，可回用于漏灰输送和灰渣冷却；膜浓缩液产量大，且品质差，存在不能全量回用和回用困难等问题。

（5）“前置反硝化+改性MBR+脱气池+后置反硝化+UF+NF”工艺

该工艺针对机物浓度更高的焚烧厂渗滤液，在MBR+NF/RO工艺基础上，同时采用进口填料的UBF厌氧工艺对渗滤液进行预处理，具体如图1.10所示。

该改性MBR反应器又称CJMBR反应器，其硝化速率为原有硝化池的一倍，池容减少一半左右，更为高效的曝气方式使得风机风量低于原系统的30%～40%，且风压降低至6m以下，整体池容与传统MBR工艺可减少40%左右，占地面积可减少40%～50%，能耗可减少20%～30%。而UBF兼有厌氧活性污泥床和厌氧滤池的优势，与CJMBR+膜深度处理工艺相结合，具有污泥浓度高、剩余污泥产生量少、反应器高效集成占地面积小、有机污染物去除率高、厌氧回收沼气、总氮稳定达标、出水可回用或直接排放等优点。

（6）“预处理+IOC+MBR+化软+RO+DTRO”工艺

某项目的渗滤液处理规模为1500m3/d，设计进水水质见表1.10，考虑到渗滤液的水质特点，采用的是“预处理+IOC+MBR+化软+RO+DTRO”工艺，设其计产水达到《城市污水再生利用　工业用水水质》（GB/T 19923—2005）中表1敞开式循环冷却水水质标准。

渗滤液处理技术采用“预处理+IOC+MBR+化软+RO+DTRO”工艺，其工艺流程见图1.11。垃圾渗滤液经篮式过滤器后进入初沉池，去除悬浮物后溢流进入调节池，经调节池均质、均量后，经厌氧进水泵，进入厌氧罐，去除大部分有机污染物，厌氧出水后，渗滤液进入A/O系统，厌氧出水首先进入A池（缺氧池），在缺氧条件下反硝化菌利用污水中的有机碳将硝态氮还原为氮气，在脱氮的同时降低了容积负荷，并补充了后续硝化反应的碱度，同时部分悬浮污染物被吸附并分解，提高了污水的可生化性，随后污水进入O池（好氧池），在好氧条件下残余的有机物被进一步降解，同时硝化菌将污水中的氨氮氧化为硝态氮，再回流至A池进行反硝化脱氮。经A/O处理后出水进入浸没式超滤系统进一步去除大分子有机物、悬浮物等污染物，经超滤处理后，出水进入化学软化TUF系统、反渗透系统，去除悬浮物、溶解性固体、硬度、色度、氨氮、氯离子等污染指标，最终出水作为冷却塔循环冷却水补水。

采用上述技术路线后，各单元的处理效率见表1.11。

①当换热器为铜制时，循环系统中的循环水氨氮应小于1mg/L。

上述技术路线的特点为：采用改进过的高效IOC厌氧反应器，CODCr去除率可达90%以上。双层三相分离器可有效截留污泥，提高反应器容积负荷；MBR系统采用液态氧供氧，溶解氧易控制、污泥活性强、泡沫少、噪音小、运行环境好。采用内置PTFE帘式膜，能耗低、故障少、操作简单、使用寿命周期长；采用化学软化替代纳滤系统作为深度处理步骤，通过投加石灰，并利用厌氧产生的过量碳酸根，可与水中的钙离子和镁离子以及大部分的金属离子反应生成沉淀，反应后混合液经过管式微滤膜分离，硬度去除98%以上，大大减少二价离子在反渗透膜浓缩液端结垢的倾向；RO运行环境大为改善，出水水质以及回收率大幅提高；RO膜浓缩液采用DTRO进一步浓缩，系统清水回收率≥85%，浓缩液大幅降低，膜浓缩液品质好，有利于回用。