焚燒已成為目前國內(nèi)生活垃圾處理技術(shù)的主流，生活垃圾在垃圾坑儲存發(fā)酵過程中會產(chǎn)生10%~30%的滲瀝液，這部分滲瀝液有機物、氨氮、鹽含量高，B/C比值達到0.45，可生化性較好，同時水質(zhì)、水量季節(jié)性波動大，若得不到及時有效處理，則會對環(huán)境產(chǎn)生較大影響。鑒于焚燒廠滲瀝液COD濃度較高、可生化性較好，采用生物處理是首選，一般選用厭氧+好氧的組合處理工藝。為了保證出水水質(zhì)達標，常用膜處理作為生化出水的深度處理。目前，焚燒廠滲瀝液多數(shù)采用厭氧+MBR+膜組合處理工藝。
1、設(shè)計水質(zhì)
南京江北生活垃圾焚燒廠滲瀝液處理系統(tǒng)設(shè)計處理規(guī)模為800m3/d，出水達到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923—2005）中敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水的水質(zhì)標準（非銅質(zhì)換熱器）。設(shè)計進、出水水質(zhì)見表1。
2、工藝流程與工藝設(shè)計
2.1 主工藝流程
考慮項目出水需要回用，對氨氮、COD和鹽分均有較高要求，參照類似項目的運行經(jīng)驗、結(jié)合項目焚燒與煙氣處理工藝特點，滲瀝液處理采用“預(yù)處理+中溫UBF+兩級A/O-MBR+NF+RO”工藝（見圖1）。
來自垃圾坑的滲瀝液通過水泵提升至調(diào)節(jié)池頂端的網(wǎng)孔格柵機，去除粒徑>1.8mm的固體雜物后自動流入初沉池進一步去除剩余的SS，初沉池出水溢流進入調(diào)節(jié)池進行水量、水質(zhì)的均衡以滿足厭氧系統(tǒng)的進水條件，再通過厭氧進水泵將調(diào)節(jié)池中的滲瀝液提升至UBF厭氧反應(yīng)器，滲瀝液中的COD得到大幅降解并產(chǎn)生沼氣，其經(jīng)除濕、穩(wěn)壓預(yù)處理后噴入焚燒爐摻燒發(fā)電，實現(xiàn)了能源回收。厭氧出水流入后續(xù)兩級A/O池進行COD降解和脫氮處理。為防止厭氧出水C/N比失調(diào)，設(shè)計中考慮部分經(jīng)格柵過濾和初沉分離后的滲瀝液超越厭氧反應(yīng)器直接進入兩級A/O池，以保證反硝化所需的碳源，從而保持AO系統(tǒng)必要的反硝化率及pH的穩(wěn)定。A/O末段混合液通過外置超濾膜進行泥水分離，超濾清液經(jīng)加酸調(diào)節(jié)水質(zhì)后依次進入NF和RO系統(tǒng)進行深度處理，RO膜脫鹽率達到99%以上，且對有機物去除率達到98%，可確保出水達標，最終RO出水直接進入冷卻塔循環(huán)水池，實現(xiàn)了工藝出水的循環(huán)再利用。
滲瀝液處理過程產(chǎn)生的剩余活性污泥采用離心脫水機脫水到含水率80%左右后泵入焚燒爐進行焚燒處理，上清液回流至MBR池的一級反硝化池處理。NF濃縮液經(jīng)兩級物料膜減量處理后回噴至焚燒爐焚燒處理，RO濃縮液經(jīng)軟化和STRO減量處理后用于煙氣旋轉(zhuǎn)噴霧半干法石灰制漿。格柵機、初沉池、調(diào)節(jié)池、反硝化池與污泥脫水間的臭氣收集后送入垃圾坑作為焚燒爐的一次風進行焚燒處理。
2.2 預(yù)處理系統(tǒng)
預(yù)處理目的是針對性除渣和進行水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)，設(shè)施主要包括網(wǎng)孔格柵、初沉池、調(diào)節(jié)池、攪拌器等。通過網(wǎng)孔格柵機和初沉池的聯(lián)合作用去除滲瀝液中大部分SS以降低進入?yún)捬跸到y(tǒng)的SS，保證厭氧系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置潛水攪拌器，在防止SS沉積的同時有效均衡水質(zhì)。水池采用加蓋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積分別為220、4200m3，對應(yīng)的水力停留時間分別為6.6、126h。主要設(shè)備：網(wǎng)孔格柵機1臺，Q=100m3/h，N=1.5kW，孔隙1.8mm；潛水攪拌機3臺，N=7.5kW；初沉池排泥泵2臺，Q=15m3/h，N=3kW；厭氧進水泵3臺，Q=25m3/h，N=7.5kW；超越水泵1臺，Q=15m3/h，N=3kW。
2.3 厭氧系統(tǒng)
采用復(fù)合式中溫UBF厭氧反應(yīng)器，冬天利用焚燒廠余熱蒸汽作為加熱源。反應(yīng)器采用下進上出的方式，下層為上流式污泥床，約占反應(yīng)器體積的45%，中層為裝有軟性帶狀填料厭氧濾池、約占反應(yīng)器體積的30%，上層為澄清出水區(qū)，頂部為沼氣區(qū)，厭氧部分出水回流以緩沖進水的沖擊負荷。在反應(yīng)器內(nèi)部，滲瀝液中大部分COD在厭氧微生物作用下分解為CH4、CO2和H2O等，同時部分難生化降解的COD在厭氧條件下被水解酸化，有利于后續(xù)MBR處理。
厭氧系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)：設(shè)2座UBF，單座處理量400m3/d、進水COD為75g/L、運行溫度為32~35℃，pH為6.8~7.8，容積負荷為8kgCOD/（m3·d），COD去除率按75%設(shè)計（考慮后續(xù)MBR反硝化所需的碳氮平衡），上升流速為0.8m/h，產(chǎn)氣率為0.45m3/kgCOD，水力停留時間為7d。主要設(shè)備：2座鋼制厭氧反應(yīng)器，單座尺寸Ø15.2m×17.6m，有效容積2800m3；循環(huán)泵3臺，Q=150m3/h，N=15kW；排泥泵2臺，Q=15m3/h，N=3kW。
2.4 沼氣系統(tǒng)
沼氣系統(tǒng)主要對沼氣進行儲存、除濕、穩(wěn)壓、增壓后送入焚燒爐摻燒，應(yīng)急狀態(tài)下利用火炬燃燒排放，主要包括雙膜儲柜、沼氣除濕脫水裝置、沼氣燃燒器、應(yīng)急火炬、增壓風機等。在設(shè)計負荷下，厭氧沼氣產(chǎn)量約750m3/h，甲烷含量為65%~75%。主要設(shè)備：雙膜儲柜1座，內(nèi)膜有效容積400m3；沼氣預(yù)處理與火炬各1套，處理能力800m3/h；沼氣燃燒器3臺，Q=250m3/h，火焰長度1.2m，出力調(diào)節(jié)比1∶5。
2.5 兩級AO-MBR系統(tǒng)
膜生物反應(yīng)器由兩級AO池和外置式UF系統(tǒng)組成，通過氧化、硝化、反硝化等作用去除水中有機物、氨氮和總氮，氨氮去除率達到99.5%，總氮去除率達到95%。外置式UF系統(tǒng)完成泥水分離和污泥回流，為后續(xù)膜深度處理系統(tǒng)的正常運行創(chuàng)造有利條件。采用充氧效率高的射流曝氣器和節(jié)能的空氣懸浮風機組合曝氣，相比常規(guī)曝氣，降低電耗約32%。由于進入反應(yīng)器的有機物和氨氮含量較高，生化反應(yīng)放熱量較大，同時曝氣與攪拌過程中也會產(chǎn)生較多的熱能，因此設(shè)置了冷卻系統(tǒng)對池內(nèi)混合液進行間接換熱以確保生化系統(tǒng)運行溫度控制在35℃以下。兩級AO系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)：處理量為800m3/d、污泥濃度為15g/L、水溫為25~35℃、脫氮速率為0.05~0.09kgNO3--N/（kgMLSS·d）、硝化速率為0.03~0.05kgNH3-N/（kgMLSS·d）、污泥負荷為0.07~0.15kgCOD/（kgMLSS·d）、污泥產(chǎn)率為0.15~0.30kgMLSS/kgCOD、總回流比為25、射流氣水比為4∶1、總停留時間為10.4d。UF設(shè)計參數(shù)：設(shè)2套UF，單套處理量為400m3/d，設(shè)計膜通量為67L/（m2·h）。選用8英寸（1英寸=2.54cm）3m長管式膜，PFDF材質(zhì)，孔徑為30nm，膜面積為27.2m2，最大操作溫度為60℃。共配置20根管式膜，總膜面積為544m2。
主要構(gòu)筑物：一級A池1座，凈尺寸（L×B×H）為21m×9.5m×9m，停留時間為1.95d；一級O池2座，凈尺寸（L×B×H）為21m×16.5m×9m，停留時間為6.76d；兩級A池1座，凈尺寸（L×B×H）為9.4m×12m×7m，停留時間為0.85d；兩級O池1座，凈尺寸（L×B×H）為9.4m×12m×7m，停留時間為0.85d。
主要設(shè)備：反硝化液下攪拌機5臺，N=3kW；冷卻系統(tǒng)2套，Q=600m3/h，N=110kW；硝酸鹽回流泵1臺，Q=400m3/h，H=130kPa，N=30kW；消泡循環(huán)泵2臺，Q=100m3/h，H=300kPa，N=15kW；空氣懸浮風機3臺，2用1備，Q=135m3/min，H=80kPa，N=185kW；1級射流泵6臺，Q=560m3/h，H=130kPa，N=37kW；2級射流泵1臺，Q=270m3/h，H=130kPa，N=15kW；16路射流曝氣器13套；UF進水泵2臺，Q=350m3/h，H=160kPa，N=22kW；雙環(huán)路UF集成裝置2套，Q=470m3/d，N=110kW；超濾清洗集成設(shè)備1套，N=11kW。
2.6 膜深度處理系統(tǒng)
膜深度處理系統(tǒng)采用NF+RO組合工藝，通過膜的截留，重點去除水中殘留的有機物、總氮及TDS等，確保出水滿足回用要求。為延緩膜的結(jié)垢和膜通量衰減、增加膜裝置的穩(wěn)定性，設(shè)置在線加酸水質(zhì)調(diào)節(jié)、在線阻垢與清洗裝置。
膜系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)：NF、RO系統(tǒng)各2套，單套處理量為400m3/d，考慮10%富余系數(shù)。NF設(shè)計膜通量為15L/（m2·h），清液產(chǎn)率為80%，總膜面積為2040m2；RO設(shè)計膜通量為11.5L/（m2·h），清液產(chǎn)率為75%，總膜面積為2368m2。主要設(shè)備：NF進水泵3臺（2用1備），Q=20m3/h，H=400kPa，N=5.5kW；RO進水泵3臺（2用1備），Q=20m3/h，H=300kPa，N=4kW；集成模塊化納濾裝置2套，一級三環(huán)路，Q=440m3/d，N=38kW；集成模塊化反滲透裝置2套，一級三環(huán)路，Q=400m3/d，N=59kW。
2.7 納濾濃縮液處理系統(tǒng)
納濾濃縮液量約160m3/d，采用兩級物料膜進行減量化處理。通常二級膜的濃縮液回流至生化系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)處理，為減少長期回流對生化系統(tǒng)的影響，該項目結(jié)合焚燒爐的特點采用回噴焚燒爐直接處理，最終120m3/d清液進入反滲透繼續(xù)處理，8m3/d一級二段膜的濃縮液（腐殖酸）與32m3/d二級膜的濃縮液混合后回噴至焚燒爐焚燒處理。主要設(shè)備：兩級物料膜系統(tǒng)1套，Q=180m3/d，N=45kW；濃縮液回噴泵2臺（1用1備），Q=10m3/h，H=600kPa，N=4kW；二流體型噴嘴20個，Q=1~15L/min，噴霧直徑≤550μm。
2.8 反滲透濃縮液處理系統(tǒng)
反滲透濃縮液量約190m3/d，采用混凝反應(yīng)+高密度沉淀池+石英砂過濾+高壓STRO+石灰制漿組合工藝。反滲透濃水通過加藥反應(yīng)、沉淀、過濾實現(xiàn)除硬軟化和除硅，滿足后續(xù)高壓膜系統(tǒng)的正常運行。軟化過濾后的濃水經(jīng)加酸調(diào)節(jié)后進入高壓STRO膜系統(tǒng)進一步濃縮減量，STRO清液（95m3/d）與RO出水混合后回用，STRO濃液（95m3/d）通過螺桿泵提升至煙氣石灰制漿水箱作為部分石灰制漿補充用水。
STRO設(shè)計參數(shù)：按2套設(shè)計，單套處理量為100m3/d，考慮10%富余系數(shù)，設(shè)計膜通量為8L/（h·m2），清液產(chǎn)率為50%，總膜面積為600m2。主要設(shè)備：一體化反應(yīng)高密度沉淀池1套，Q=20m3/h；石英砂過濾器1套，Q=20m3/h；集成STRO裝置2套，Q=5m3/h，回收率50%，操作壓力5.5MPa，N=25kW；濃縮液制漿提升泵2臺（1用1備），Q=10m3/min，H=1MPa，N=5.5kW。
2.9 污泥處理系統(tǒng)
生化系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥采用離心脫水機進行脫水，脫水污泥量約32t/d（含水率80%），脫水污泥通過高壓泵送入焚燒爐焚燒處理，實現(xiàn)污泥處理的無害化與減量化。主要設(shè)備：離心脫水機2臺，Q=5~12m3/h，N=（22+5.5）kW；三廂式一體化絮凝劑制備裝置1套，Q=5~8m3/h，N=5kW。
2.10 除臭系統(tǒng)
為便于臭氣收集與控制，所有構(gòu)筑物均采用一體化鋼筋混凝土蓋板，并對格柵機房、污泥池、調(diào)節(jié)池、AO池、濃縮液池和污泥脫水間進行臭氣收集，收集后的臭氣送入焚燒廠垃圾坑負壓區(qū)作為焚燒爐的一次風進入焚燒爐焚燒處理，實現(xiàn)臭氣的全量無害化處理。與其他項目單獨配置末端除臭系統(tǒng)相比，該項目除臭成本較低，僅為除臭風機的電耗。主要設(shè)備：離心風機2臺，Q=20000m3/h，H=2.6kPa，N=30kW。
3、實際運行效果
①項目建成投產(chǎn)后，運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)較好。2021年滲瀝液處理系統(tǒng)平均進、出水水質(zhì)和各工藝段平均去除率分別見表2和圖2~4。
從表2可以看出，出水COD99.9%；出水NH3-N99.9%；出水TN99.3%，出水水質(zhì)優(yōu)于《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923—2005）中敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水的水質(zhì)標準。
從圖2~4可以看出，UBF反應(yīng)器COD平均去除率為74.1%，MBR對COD、NH3-N、TN的平均去除率分別為97.9%、99.9%、96.1%，膜系統(tǒng)對COD、TN的平均去除率分別為97.9%、89.2%。
②圖2、3表明，進水TN高于2500mg/L時會對厭氧產(chǎn)生抑制作用，導(dǎo)致處理效率降低，MBR對COD和NH3-N的去除效果比較穩(wěn)定，基本不受進水COD、NH3-N波動的影響；當MBR進水C/N達到8~9時，MBR出水TN可低于70mg/L，當C/N降至約6.5時，MBR出水TN將升至約120mg/L。
③經(jīng)物料膜減量后約40m3/d（折合1.7t/h）的納濾濃縮液回噴焚燒爐焚燒處理，運行實踐表明，當單臺焚燒爐濃縮液回噴量控制在0.5~1.0t/h、最大不超過2t/h時，對焚燒工況沒有影響。該項目設(shè)有4臺500t/d往復(fù)式爐排爐，理論上可接納96m3/d濃縮液。
④系統(tǒng)產(chǎn)生約32m3/d（折合1.3t/h）含水率80%的脫水污泥，送至焚燒爐焚燒處理。當單爐脫水污泥投加量控制在入爐垃圾量的7%即1.5t/h時，對焚燒工況基本沒有影響。
4、技術(shù)經(jīng)濟分析
滲瀝液處理直接運行成本約56.2元/m3，其中固定成本18.2元/m3，包括人工費、化驗檢測費、膜更換費；可變成本38.0元/m3，包括水費、電費、藥劑費、維護保養(yǎng)費等，其中鹽酸、PAM的投加量分別為0.45%、0.01%。在實際運行中，滲瀝液處理電耗約32kW·h/m3，沼氣產(chǎn)量約22.5m3/m3滲瀝液，單位沼氣入爐摻燒發(fā)電量約1.56kW·h，折合噸滲瀝液發(fā)電量為35.1kW·h，沼氣摻燒發(fā)電量可滿足滲瀝液處理自身用電需要，并有結(jié)余（3.1kW·h/m3）。
濃縮液回噴焚燒爐能降低焚燒爐出口NOx含量和煙氣脫硝劑使用量，滲瀝液處理出水回用節(jié)約用水量為24.2×104m3/a，STRO濃液石灰制漿節(jié)約用水量為3.5×104m3/a，沼氣摻燒發(fā)電量為1024.9×104kW·h/a，具有較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。
5、管理要點
①關(guān)注厭氧出水的C/N比，適時超越部分除渣后的滲瀝液作為碳源補充進入AO池，使得AO池C/N保持在8以上，確保反硝化脫氮效果。
②注意生化系統(tǒng)活性污泥性能控制，活性污泥性能好，可減少消泡劑、絮凝劑的用量，提升超濾膜的通量，從而降低用電量，達到節(jié)約成本的目的。
③關(guān)注膜系統(tǒng)運行壓力和通量的變化，控制回收率，及時有效清洗以延緩膜的結(jié)垢、延長使用壽命。
④每天監(jiān)控厭氧反應(yīng)器pH、AO池DO及出水NH3-N，變化明顯時應(yīng)及時調(diào)整運行參數(shù)，確保生化處理的穩(wěn)定性。
6、結(jié)論
①采用預(yù)處理+UBF+兩級A/O-MBR+NF+RO組合工藝處理焚燒廠滲瀝液，運行穩(wěn)定，出水直接回用作焚燒廠循環(huán)冷卻水補水，NF濃縮液經(jīng)物料膜減量后回噴焚燒爐焚燒處理，RO濃縮液經(jīng)“軟化+STRO減量”后進行石灰制漿，實現(xiàn)了滲瀝液的全量處理和廢水零排放。
②“生物處理+膜”組合工藝對焚燒發(fā)電廠滲瀝液的COD、NH3-N、TN有較高的去除率，整體去除率達到99.3%以上。
③納濾系統(tǒng)配置物料膜減量裝置后，納濾系統(tǒng)的回收率達到95.0%，反滲透系統(tǒng)配置軟化和STRO減量裝置后，反滲透系統(tǒng)的回收率達到87.5%，項目整體回收率達到83.0%。
④運行表明，單臺焚燒爐納濾濃縮液和脫水污泥回噴量分別控制在1.0t/h和1.5t/h時，對焚燒工況基本沒有影響。
⑤出水循環(huán)利用和沼氣摻燒發(fā)電，實現(xiàn)了廢水資源回收利用和碳減排，其中沼氣入爐摻燒發(fā)電量能滿足滲瀝液處理系統(tǒng)自身用電量需求，可降低滲瀝液將近1/2的運行成本，具有較好的環(huán)境效益與經(jīng)濟效益。
⑥產(chǎn)生的臭氣經(jīng)收集后作為焚燒爐一次風送入焚燒爐焚燒處理，脫水后的剩余污泥泵入焚燒爐焚燒處理，有效避免了二次污染的產(chǎn)生。（來源：上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計院有限公司）
