生活垃圾焚烧厂渗滤液处理工程实例

何武卫

（广州中大环境治理工程有限公司，广州 510320）

随着社会的发展，人类产生的生活垃圾剧增，由于城市发展造成土地资源紧张，垃圾的处理以焚烧为主，可减少其90%的体积和75%～85%的质量，目前已成为城市垃圾主要的处理方式[1-4]。2022 年，我国垃圾焚烧处理量超1.6 亿t，采取焚烧处理方式的占全国垃圾处理超70%[5]。渗滤液处理站来水包括垃圾仓渗滤液、化验室排水、卸料大厅冲洗水、垃圾车道冲洗水及车辆冲洗排水，是垃圾焚烧厂最主要的二次污染物之一[6]。

垃圾渗滤液成分复杂，既有高质量浓度有机污染物，也有金属、无机盐类、细菌等有毒有害物质[7]；水量变化大，冬季旱季水量较少，污染物质量浓度较高；夏季雨季水量较多，污染物质量浓度较低；污染物质量浓度高，CODcr质量浓度在50 000～80 000 mg/L，BOD5质量浓度在30 000～50 000 mg/L，氨氮质量浓度高达2 000～3 000 mg/L，且色度较高达2 000～2 500 度，并通常带有恶臭，属于难处理高质量浓度废水[8-10]。目前主要处理工艺为生物法、物化法及物化生复杂组合工艺，主要分为预处理、厌氧处理、好氧处理、膜处理及深度处理等[11]，处理后水质达到GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》排放标准，或者达到回用标准后作为厂区内回用水。

1 工程概况

本次生活垃圾焚烧发电项目渗滤液处理站位于河北省黄骅市，其垃圾焚烧规模为600 t/d，渗滤液处理规模210 m3/d，本项目进水CODcr质量浓度高达60 000 mg/L，BOD5质量浓度高达30 000 mg/L，除此之外，还有大量金属、无机污染物。

1.1 进出水水质

本项目设计垃圾渗滤液进水水质见表1。

表1 设计进水水质表

其处理后出水要求在厂区回用，其出水水质应符合GB/T 19923—2005《城市污水再生利用工业用水水质》中的敞开式循环冷却水系统补充水用水水质标准。主要污染物排放限值见表2。

表2 设计出水水质表

为提高系统回收率，本项目纳滤及反渗透浓缩液分别通过预软化系统和高压反渗透DTRO 工艺进行减量，DTRO 的浓液混合后优先回用于垃圾焚烧主厂房烟气净化系统和飞灰固化系统，剩余部分回喷垃圾仓入炉焚烧。

1.2 工艺流程

为保证出水达到回用标准，本工程采用“格栅+预沉池+调节池+UASB+厌氧沉淀池+MBR（两级A/O+外置式UF）+NF+RO”工艺，其中，由于进水氨氮、TN含量极高，MBR生化处理部分选择两级A/O生物脱氮工艺。其流程图如图1所示。

图1 垃圾渗滤液处理工艺流程图

1.3 主要构筑物参数

1）调节池：2 座，1 用1 备，备用调节池兼事故池，结构型式为搪瓷拼装罐，单座尺寸（净空）为Φ14×16.8 m，有效水深为16.2 m，单座有效容积为2 500 m3，总有效容积为2 500 m3。

2）预沉池：处理规模210 m3/d，时变化系数取2，即最高时流量17.5 m3/h，数量为2 座，建筑形式为地上式，钢砼结构；表面负荷1.1 m3/（m2·h），单池表面积16 m2，水力停留时间4.6 h，有效水深5.0 m，单座建筑尺寸（净空）4.0 m×4.0 m×6.0 m，污泥产量21 m3，污泥含水率97%，池壁环氧煤沥青防水防腐。

3）厌氧系统：单座建筑尺寸（净空）Φ10×15.6 m，2 座，碳钢防腐结构，有效水深14.1 m，单座有效容积1 107 m3，总有效容积2 214 m3，停留时间10.5 d，设计进水CODcr为63 000 mg/L，设计出水CODcr为12 600 mg/L，设计CODcr去除率80%，容积负荷6.0，循环液回流比12，污泥质量浓度30 g/L，沼气产率0.35 m3/kgCOD，沼气产量3 704 m3/d，污泥产率0.03 kgMLSS/kgCOD，污泥产量10.6 m3/d，加热蒸汽量127.6 m3/h。

4）厌氧沉淀池：2 座，地上式，钢砼结构，表面负荷0.48 m3/（m2·h），有效水深5.0 m，停留时间10 h，单座建筑尺寸（净空）3.0 m×3.0 m×6.0 m，池壁环氧煤沥青防水防腐。

5）MBR 池：一级反硝化段尺寸为7 m×6.2 m×9.5 m，2 座，容积为694 m3；一级硝化段尺寸为7 m×12.6 m×9.5 m，2 座，容积为1 411 m3；二级反硝化段尺寸为5 m×3.3 m×9.5 m，2 座，容积为264 m3；二级硝化段尺寸为5 m×3.3 m×9.5 m，2 座，容积为264 m3；设计污泥质量浓度15 g/L；水力停留时间一级反硝化段3.3 d、一级硝化段6.3 d、二级反硝化段1.32 d 和二级硝化段1.32 d；一级A/O 污泥负荷为0.07 kgCOD/kgMLSS·d，二级A/O设计污泥负荷为0.01 kgCOD/kgMLSS·d；曝气量为2 983 m3/min，曝气形式为射流曝气，污泥量32.1 m3/d，含水率98.5%，回流量为250 m3/h，回流比为28。

6）NF 系统：进水量210 m3/d，设计回收率85%，设计清液产量178.5 m3/d，设计运行时间22 h，设计清液产量8.11 m3/h，膜材质为有机复合膜，膜组件长度1 016 mm，单支膜组件面积30.7 m2，设计膜通量16 LMH，需要膜面积507 m2，单个组件面积30.7 m2，需要膜组件数量18 支，总膜面积552.6 m2，正常运行压力7～18 bar，装机功率Pt=26 kW。

7）RO 系统：设计处理量Qd=180 m3/d，设计富裕系数1.0，设计回收率80%，设计清液产量142.8 m3/d，设计运行时间22 h，设计清液产量6.5 m3/h；膜材质为有机复合膜，截留率98%，膜组件直径20.32 cm，膜组件长度1 016 mm，单支膜组件面积37 m2；设计膜通量12 MH，需要膜面积540.9 m2，单个组件面积37 m2，需要膜组件数量18 支，总膜面积666 m2，进水流量20 m3/h，正常运行压力50～60 bar，总装机功率28 kW。

8）NF、RO 浓缩液池：地上式，钢筋砼，2 座，建筑尺寸（净空）3.5 m×2.5 m×9.5 m，有效水深9.0 m，有效容积78.8 m3，水力停留时间2.5 d，池壁为环氧煤沥青，防水防腐。

9）DTRO 系统：设计处理量70 m3/d，设计回收率50%，运行时间22 h，清液产量35 m3/d，有机复合膜，脱盐率98%，膜组件直径20.32 cm，膜组件长度1 400 mm，设计膜通量11 MH，需要膜面积145 m2，单个组件面积9.405 m2，需要膜组件数量17 支，总膜面积159.9 m2，正常运行压力60～80 bar，装机功率45 kW/套。

10）清水池：地上式，钢筋砼，1 座，建筑尺寸（净空）3.5 m×2.3 m×9.5 m，有效水深9.0 m，有效容积72.5 m3，水力停留时间8.1 h，池壁为环氧煤沥青，防水防腐。

2 工程运行情况

2.1 出水效果

垃圾渗滤液处理设施稳定运行3 个月，其进水水质CODcr质量浓度稳定在65 000～70 000 mg/L 之间，氨氮稳定在2 000～2 500 mg/L 之间，TN 稳定在2 500～3 000 mg/L 之间，SS 稳定在10 000～15 000 mg/L 之间。经过预处理、UASB 和两级A/O 及MBR 处理后，出水CODcr质量浓度稳定在500 mg/L，氨氮稳定在20 mg/L，TN 稳定在100 mg/L，SS 稳定在0～10 mg/L。后续经过纳滤、超滤处理后，其出水指标如图2 所示，稳定达到回用水标准。

图2 处理设施运行3 个月出水指标

2.2 运行成本分析

统计项目实际运行中的直接运行成本，包括电费、药剂及耗材、水费及蒸汽费、人工费、膜更换费及污泥和沼气处置费用。其结果如下。

1）电费：主要设备总耗电费21.13 元/m3。

2）药剂和耗材：药剂耗材包括系统投加的药剂及实验室检测等的花费，每日5.31 元/m3。

3）水费和蒸汽费经计算分别为0.08元/m3、1.46元/m3。

4）人工费：人员以6 人计，包括1 名技术人员，4名操作人员，1 名化验员，处理成本为5.6 元/m3。

5）超滤、纳滤、反渗透和高压反渗透膜更换费用，经计算为6.88 元/m3。

6）污泥处置和沼气处置费用分别为0.08 元/m3、0.15 元/m3。

将垃圾渗滤液处理达到回用水标准，其处理成本为40.69 元/m3

3 结论

采用“格栅+预沉池+调节池+UASB+厌氧沉淀池+MBR（两级A/O+外置式UF）+NF+RO”工艺处理垃圾焚烧电厂渗滤液，处理出水能够达到GB/T 19923—2005《城市污水再生利用工业用水水质标准》中的敞开式循环冷却水系统补充水用水水质标准。

本案例处理设施中，各污染物能够得到有效去除，CODcr、BOD5、氨氮、总氮及SS 的去除率均达到99.9%以上，系统运行效果稳定、有较强的耐冲击负荷能力，出水水质满足日常生产回用。

实际运行中，将垃圾渗滤液处理达到回用水标准的直接运行成本为40.69 元/m3，包括电费、药剂及耗材、水费及蒸汽费、人工费、膜更换费及污泥和沼气处置费用等。