垃圾焚烧厂渗滤液处理技术分析

翟树达

(同济大学 环境科学与工程学院，上海 200092)

0 引言

随着人民生活水平的提升，生活垃圾产生量也随之增加，生活垃圾的处理成为了当下解决的热点问题，其中生活垃圾焚烧是除了填埋、堆肥外另一重要的垃圾处理方式。垃圾焚烧处理对于垃圾的热值要求较高，然而由于垃圾分类制度实施未到位，加上人们的饮食习惯，使得中国(大陆地区)的城市垃圾中的餐厨废物比较高，垃圾的热值相对较低(仅为40%)。因此，中国的生活垃圾焚烧时需要在燃烧前进行3～7天时间堆放以降低垃圾的含水量，从而提高燃烧热值，提高燃烧的效率。但在垃圾堆积的过程中，会产生大量的渗滤液，该液体含有大量的氨氮、重金属等有机盐或无机污染物，这些污染物浓度高、成分复杂、难处理。因此，在将渗滤液排放到自然环境之前，需要采用合理的处理技术降低渗滤液的污染物的含量，并用各种手段进行毒性分析确认垃圾渗滤液已达到排放标准才可排入自然环境中。

目前国内外的处理技术主要有土地处理、物化处理、生物处理等。其中土地处理技术处理难度较大，占地面积较广；物化技术包括主要包括絮凝技术、吸附法、电解氧化、膜分离等，是一种对渗滤液预处理的技术，处理的成本相对较高；生化技术是一种深度处理的技术，能够有效地将渗滤液中的有害物进行降解成无害物，是一种必不可少的处理技术。本文以某垃圾焚烧发电厂的渗滤液处理工程为例，对该渗滤液处理工艺流程进行分析，同时对各处理单元的污染物(COD、氨氮)进行监测，分析该渗滤液处理工艺的效果，旨在解决类似垃圾渗滤液的处理问题在系统设计运行方面提供一定参考。

1 渗滤液处理工艺流程

图1为该垃圾焚烧厂渗滤液处理工艺流程，采用的处理工艺为“预处理”+“前期处理”+“深度处理”。

预处理主要是以“初沉池+调节池”为主，预处理工艺中渗滤液首先进入初沉池，在初沉池中部分固体杂物会沉淀下去，接着渗滤液进入到调节池中，在调节池中酸碱物质会得到充分地混合，同时加入氢氧化钠和石灰使水质变得均匀。从调节池流出的渗滤液会进入到初沉池中，在初沉池中主要是去除液体中的泥，经过预处理，渗滤液中的固体杂物可以得到有效地去除。

预处理后进入前期处理，前期处理主要是“UASB+硝化反硝化+MBR”，主要是去除渗滤液中的有机物、氨氮等。

图1 渗滤液处理工艺流程图

(1)USAB：UASB反应器的全称为上流式厌氧污泥床反应器，反应器主要包括反应区和三相分离区域。反应器处于一种厌氧环境，在厌氧的环境中渗滤液中的有机物大分子进行厌氧处理从而将有机物的大分子降解成小分子的化合物，达到了去除渗滤液高浓度有机物的目的。同时，渗滤液从反应器的底部进入与污水的进入方向相反，两者之间形成了一种逆差。在污水上升的过程中会产生大量的气体，气体起到了良好的搅拌作用从而使得反应器的上方形成了一种稀薄的污泥悬浮区。

(2)反硝化硝化：反硝化硝化工艺简称A/O工艺，A/O工艺在厌氧生物工艺前加入一段好氧生物处理工序，主要是使得渗滤液中的BOD5得到有效分解。在反硝化硝化工序中主要是在硝化反应中将渗滤液中的氨氮和有机氮转化为硝化氮，在缺氧阶段利用反硝化细菌的作用进行反硝化反应，达到脱氮的效果。

(3)MBR：MBR反应器的全称为流化床生物膜反应器，MBR工艺基于悬浮的多孔聚合物载体的使用，该载体在曝气池中保持连续运动，而活性生物质则在其表面上以生物膜的形式生长。与传统的悬浮生长工艺相比，该方法的主要优点是：更高的生物质浓度，污泥沉降期长，对有毒物质的敏感性较低以及对有机物质和氨氮去除率高。此外，使用颗粒状活性炭(GAC)作为多孔材料可提供合适的表面来吸附有机物，并为增强生物降解提供了最佳条件，在吸附和生物降解之间建立了稳态平衡，达到更好的处理效果。

从前期处理阶段出来的废水再经深度处理达到排放标准。深度处理主要采用的是“超滤工艺和纳滤工艺”相结合的处理技术，其中超滤膜的直接范围在0.002～0.1μm之间，能够有效去除渗滤液中的微生物、胶体等；纳滤又被称为“低压反渗透”，是一种利用废水两侧的压力差作为动力的膜分离技术，该膜分离过程主要介于反渗透和超滤之间。纳滤工艺是该处理工序中的最后一道工艺。

上述工艺的串联可以使渗滤液中的污染物、色度、异味得到有效去除，同时设置了污泥回流系统减少了污泥的流失，出厂水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准。

图2 预处理前后COD 的浓度及去除效率 图3 预处理前后氨氮的浓度及去除效率

2 各单元处理

2.1 渗滤液预处理

图2和图3分别为2019年1-12月经过预处理前后渗滤液中COD以及氨氮的浓度变化。从图中可以看出，从1月到12月，经过预处理后，渗滤液中COD的去除效率为38.65%，氨氮的去除率为25.55%(冬季对污染物的去除效果要高于夏季)。在预处理过程中,调节池设置的水力停留时间为10天，同时加上酸碱物质充分地混合，因此会发生厌氧反应，使得部分污染物可以得到去除。

2.2 渗滤液前期处理

预处理后进入前期处理，前期处理主要是“UASB+硝化反硝化+MBR”。图4和图5表示渗滤液经过UASB反应器前后COD及NH3的浓度变化。从图中国可以看出，1月-12月，经过UASB反应器后，渗滤液中COD的浓度在18 000～33 000 mg/L，平均为28 555 mg/L。氨氮浓度的变化范围在1 600～2 300 mg/L，平均值为1 852.1 mg/L。对COD的去除率年均为31.15%，对氨氮的去除率年均为7.09%。从对渗滤液中COD以及氨氮的监测结果可以看出，UASB对渗滤液中的氨氮的去除效果不明显，10月出现了增加的趋势。

图4 UASB前后COD的浓度及去除效率 图5 UASB前后COD的浓度及去除效率

图4和图5同时表示渗滤液污水经过反硝化系统处理后COD及氨氮浓度的变化。在反硝化硝化工艺处理后，渗滤液中绝大部分的COD和氨氮已去除，出水COD的浓度为340～840 mg/L，平均值为658 mg/L，COD的去除率达到96.62%。氨氮的出水浓度为12～50 mg/L，平均值为25 mg/L，平均去除率达到了98.52%。该工艺对COD的去除率同初始浓度、温度并无明显关系，同季节变化有关系，去除率最高值出现在5月份，冬季和秋季去除率较低。氨氮的去除率也只是同季节变化有关系，去除率最高值出现在5月份，冬季相对较低。

图6 UASB前后COD的浓度及去除效率 图7 UASB前后COD的浓度及去除效率

图6和图7表示经过MBR工艺处理后渗滤液中COD及氨氮的浓度变化。从图中可以看出，通过MBR工艺处理后出水的COD平均去除率为42.34%，出水氨氮平均去除率为55.15%，氨氮去除率全年都高于COD去除率，两者变化趋势相似，都是在4，5，6月份去除率较低。

图8 UASB前后COD的浓度及去除效率 图9 MBR系统前后氨氮的浓度及去除效率

渗滤液的深度处理目的是为进一步降低污水色度、味道和有机污染物的浓度等，使得处理后出水水质各指标达到排放要求。本文研究的是超滤和纳滤两个深度处理工艺。

图10表示结果：超滤工艺出水的COD浓度全年平均值为115 mg/L，出水氨氮浓度的平均值为4.02 mg/L，COD的进水浓度：200～300 mg/L，超滤膜对COD的平均去除率为54.53%。当氨氮浓度小于10mg/L时，对氨氮的平均去除率为47.99%，效果良好。

图10 2019年超滤工艺氨氮、COD去除率 图11 2019年纳滤工艺氨氮、COD去除率

图11表示结果：纳滤工艺的出水中COD浓度<50 mg/L；氨氮浓度<5 mg/L；纳滤工艺对COD的平均去除率为68.23%，对氨氮的平均去除率为55.13%。COD和氨氮全年的去除率浮动并不大，且同初始浓度、温度、pH值关系并不明显。

3 结论

本文对某垃圾焚烧发电厂的渗滤液处理组合工艺进行了评价对比和分析。研究结果表明：采用“UASB+硝化反硝化+MBR、超滤+纳滤”工艺处理垃圾渗液，最后出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准。生活垃圾渗滤液处理工艺的选择要根据垃圾种类、填埋年份、当地降雨情况等。渗滤液的影响COD、氨氮等特定参数有助于选择合适的处理工艺以达到良好的处理效果。