焚烧已成为目前国内生活垃圾处理技术的主流，生活垃圾在垃圾坑储存发酵过程中会产生10%~30%的渗沥液，这部分渗沥液有机物、氨氮、盐含量高，B/C比值达到0.45，可生化性较好，同时水质、水量季节性波动大，若得不到及时有效处理，则会对环境产生较大影响。鉴于焚烧厂渗沥液COD浓度较高、可生化性较好，采用生物处理是首选，一般选用厌氧+好氧的组合处理工艺。为了保证出水水质达标，常用膜处理作为生化出水的深度处理。目前，焚烧厂渗沥液多数采用厌氧+MBR+膜组合处理工艺。
1、设计水质
南京江北生活垃圾焚烧厂渗沥液处理系统设计处理规模为800m3/d，出水达到《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923—2005）中敞开式循环冷却水系统补充水的水质标准（非铜质换热器）。设计进、出水水质见表1。
2、工艺流程与工艺设计
2.1 主工艺流程
考虑项目出水需要回用，对氨氮、COD和盐分均有较高要求，参照类似项目的运行经验、结合项目焚烧与烟气处理工艺特点，渗沥液处理采用“预处理+中温UBF+两级A/O-MBR+NF+RO”工艺（见图1）。
来自垃圾坑的渗沥液通过水泵提升至调节池顶端的网孔格栅机，去除粒径>1.8mm的固体杂物后自动流入初沉池进一步去除剩余的SS，初沉池出水溢流进入调节池进行水量、水质的均衡以满足厌氧系统的进水条件，再通过厌氧进水泵将调节池中的渗沥液提升至UBF厌氧反应器，渗沥液中的COD得到大幅降解并产生沼气，其经除湿、稳压预处理后喷入焚烧炉掺烧发电，实现了能源回收。厌氧出水流入后续两级A/O池进行COD降解和脱氮处理。为防止厌氧出水C/N比失调，设计中考虑部分经格栅过滤和初沉分离后的渗沥液超越厌氧反应器直接进入两级A/O池，以保证反硝化所需的碳源，从而保持AO系统必要的反硝化率及pH的稳定。A/O末段混合液通过外置超滤膜进行泥水分离，超滤清液经加酸调节水质后依次进入NF和RO系统进行深度处理，RO膜脱盐率达到99%以上，且对有机物去除率达到98%，可确保出水达标，最终RO出水直接进入冷却塔循环水池，实现了工艺出水的循环再利用。
渗沥液处理过程产生的剩余活性污泥采用离心脱水机脱水到含水率80%左右后泵入焚烧炉进行焚烧处理，上清液回流至MBR池的一级反硝化池处理。NF浓缩液经两级物料膜减量处理后回喷至焚烧炉焚烧处理，RO浓缩液经软化和STRO减量处理后用于烟气旋转喷雾半干法石灰制浆。格栅机、初沉池、调节池、反硝化池与污泥脱水间的臭气收集后送入垃圾坑作为焚烧炉的一次风进行焚烧处理。
2.2 预处理系统
预处理目的是针对性除渣和进行水质、水量调节，设施主要包括网孔格栅、初沉池、调节池、搅拌器等。通过网孔格栅机和初沉池的联合作用去除渗沥液中大部分SS以降低进入厌氧系统的SS，保证厌氧系统的正常运转。调节池内设置潜水搅拌器，在防止SS沉积的同时有效均衡水质。水池采用加盖钢筋混凝土结构，有效容积分别为220、4200m3，对应的水力停留时间分别为6.6、126h。主要设备：网孔格栅机1台，Q=100m3/h，N=1.5kW，孔隙1.8mm；潜水搅拌机3台，N=7.5kW；初沉池排泥泵2台，Q=15m3/h，N=3kW；厌氧进水泵3台，Q=25m3/h，N=7.5kW；超越水泵1台，Q=15m3/h，N=3kW。
2.3 厌氧系统
采用复合式中温UBF厌氧反应器，冬天利用焚烧厂余热蒸汽作为加热源。反应器采用下进上出的方式，下层为上流式污泥床，约占反应器体积的45%，中层为装有软性带状填料厌氧滤池、约占反应器体积的30%，上层为澄清出水区，顶部为沼气区，厌氧部分出水回流以缓冲进水的冲击负荷。在反应器内部，渗沥液中大部分COD在厌氧微生物作用下分解为CH4、CO2和H2O等，同时部分难生化降解的COD在厌氧条件下被水解酸化，有利于后续MBR处理。
厌氧系统设计参数：设2座UBF，单座处理量400m3/d、进水COD为75g/L、运行温度为32~35℃，pH为6.8~7.8，容积负荷为8kgCOD/（m3·d），COD去除率按75%设计（考虑后续MBR反硝化所需的碳氮平衡），上升流速为0.8m/h，产气率为0.45m3/kgCOD，水力停留时间为7d。主要设备：2座钢制厌氧反应器，单座尺寸Ø15.2m×17.6m，有效容积2800m3；循环泵3台，Q=150m3/h，N=15kW；排泥泵2台，Q=15m3/h，N=3kW。
2.4 沼气系统
沼气系统主要对沼气进行储存、除湿、稳压、增压后送入焚烧炉掺烧，应急状态下利用火炬燃烧排放，主要包括双膜储柜、沼气除湿脱水装置、沼气燃烧器、应急火炬、增压风机等。在设计负荷下，厌氧沼气产量约750m3/h，甲烷含量为65%~75%。主要设备：双膜储柜1座，内膜有效容积400m3；沼气预处理与火炬各1套，处理能力800m3/h；沼气燃烧器3台，Q=250m3/h，火焰长度1.2m，出力调节比1∶5。
2.5 两级AO-MBR系统
膜生物反应器由两级AO池和外置式UF系统组成，通过氧化、硝化、反硝化等作用去除水中有机物、氨氮和总氮，氨氮去除率达到99.5%，总氮去除率达到95%。外置式UF系统完成泥水分离和污泥回流，为后续膜深度处理系统的正常运行创造有利条件。采用充氧效率高的射流曝气器和节能的空气悬浮风机组合曝气，相比常规曝气，降低电耗约32%。由于进入反应器的有机物和氨氮含量较高，生化反应放热量较大，同时曝气与搅拌过程中也会产生较多的热能，因此设置了冷却系统对池内混合液进行间接换热以确保生化系统运行温度控制在35℃以下。两级AO系统设计参数：处理量为800m3/d、污泥浓度为15g/L、水温为25~35℃、脱氮速率为0.05~0.09kgNO3--N/（kgMLSS·d）、硝化速率为0.03~0.05kgNH3-N/（kgMLSS·d）、污泥负荷为0.07~0.15kgCOD/（kgMLSS·d）、污泥产率为0.15~0.30kgMLSS/kgCOD、总回流比为25、射流气水比为4∶1、总停留时间为10.4d。UF设计参数：设2套UF，单套处理量为400m3/d，设计膜通量为67L/（m2·h）。选用8英寸（1英寸=2.54cm）3m长管式膜，PFDF材质，孔径为30nm，膜面积为27.2m2，最大操作温度为60℃。共配置20根管式膜，总膜面积为544m2。
主要构筑物：一级A池1座，净尺寸（L×B×H）为21m×9.5m×9m，停留时间为1.95d；一级O池2座，净尺寸（L×B×H）为21m×16.5m×9m，停留时间为6.76d；两级A池1座，净尺寸（L×B×H）为9.4m×12m×7m，停留时间为0.85d；两级O池1座，净尺寸（L×B×H）为9.4m×12m×7m，停留时间为0.85d。
主要设备：反硝化液下搅拌机5台，N=3kW；冷却系统2套，Q=600m3/h，N=110kW；硝酸盐回流泵1台，Q=400m3/h，H=130kPa，N=30kW；消泡循环泵2台，Q=100m3/h，H=300kPa，N=15kW；空气悬浮风机3台，2用1备，Q=135m3/min，H=80kPa，N=185kW；1级射流泵6台，Q=560m3/h，H=130kPa，N=37kW；2级射流泵1台，Q=270m3/h，H=130kPa，N=15kW；16路射流曝气器13套；UF进水泵2台，Q=350m3/h，H=160kPa，N=22kW；双环路UF集成装置2套，Q=470m3/d，N=110kW；超滤清洗集成设备1套，N=11kW。
2.6 膜深度处理系统
膜深度处理系统采用NF+RO组合工艺，通过膜的截留，重点去除水中残留的有机物、总氮及TDS等，确保出水满足回用要求。为延缓膜的结垢和膜通量衰减、增加膜装置的稳定性，设置在线加酸水质调节、在线阻垢与清洗装置。
膜系统设计参数：NF、RO系统各2套，单套处理量为400m3/d，考虑10%富余系数。NF设计膜通量为15L/（m2·h），清液产率为80%，总膜面积为2040m2；RO设计膜通量为11.5L/（m2·h），清液产率为75%，总膜面积为2368m2。主要设备：NF进水泵3台（2用1备），Q=20m3/h，H=400kPa，N=5.5kW；RO进水泵3台（2用1备），Q=20m3/h，H=300kPa，N=4kW；集成模块化纳滤装置2套，一级三环路，Q=440m3/d，N=38kW；集成模块化反渗透装置2套，一级三环路，Q=400m3/d，N=59kW。
2.7 纳滤浓缩液处理系统
纳滤浓缩液量约160m3/d，采用两级物料膜进行减量化处理。通常二级膜的浓缩液回流至生化系统继续循环处理，为减少长期回流对生化系统的影响，该项目结合焚烧炉的特点采用回喷焚烧炉直接处理，最终120m3/d清液进入反渗透继续处理，8m3/d一级二段膜的浓缩液（腐殖酸）与32m3/d二级膜的浓缩液混合后回喷至焚烧炉焚烧处理。主要设备：两级物料膜系统1套，Q=180m3/d，N=45kW；浓缩液回喷泵2台（1用1备），Q=10m3/h，H=600kPa，N=4kW；二流体型喷嘴20个，Q=1~15L/min，喷雾直径≤550μm。
2.8 反渗透浓缩液处理系统
反渗透浓缩液量约190m3/d，采用混凝反应+高密度沉淀池+石英砂过滤+高压STRO+石灰制浆组合工艺。反渗透浓水通过加药反应、沉淀、过滤实现除硬软化和除硅，满足后续高压膜系统的正常运行。软化过滤后的浓水经加酸调节后进入高压STRO膜系统进一步浓缩减量，STRO清液（95m3/d）与RO出水混合后回用，STRO浓液（95m3/d）通过螺杆泵提升至烟气石灰制浆水箱作为部分石灰制浆补充用水。
STRO设计参数：按2套设计，单套处理量为100m3/d，考虑10%富余系数，设计膜通量为8L/（h·m2），清液产率为50%，总膜面积为600m2。主要设备：一体化反应高密度沉淀池1套，Q=20m3/h；石英砂过滤器1套，Q=20m3/h；集成STRO装置2套，Q=5m3/h，回收率50%，操作压力5.5MPa，N=25kW；浓缩液制浆提升泵2台（1用1备），Q=10m3/min，H=1MPa，N=5.5kW。
2.9 污泥处理系统
生化系统产生的剩余污泥采用离心脱水机进行脱水，脱水污泥量约32t/d（含水率80%），脱水污泥通过高压泵送入焚烧炉焚烧处理，实现污泥处理的无害化与减量化。主要设备：离心脱水机2台，Q=5~12m3/h，N=（22+5.5）kW；三厢式一体化絮凝剂制备装置1套，Q=5~8m3/h，N=5kW。
2.10 除臭系统
为便于臭气收集与控制，所有构筑物均采用一体化钢筋混凝土盖板，并对格栅机房、污泥池、调节池、AO池、浓缩液池和污泥脱水间进行臭气收集，收集后的臭气送入焚烧厂垃圾坑负压区作为焚烧炉的一次风进入焚烧炉焚烧处理，实现臭气的全量无害化处理。与其他项目单独配置末端除臭系统相比，该项目除臭成本较低，仅为除臭风机的电耗。主要设备：离心风机2台，Q=20000m3/h，H=2.6kPa，N=30kW。
3、实际运行效果
①项目建成投产后，运行稳定，出水水质较好。2021年渗沥液处理系统平均进、出水水质和各工艺段平均去除率分别见表2和图2~4。
从表2可以看出，出水COD99.9%；出水NH3-N99.9%；出水TN99.3%，出水水质优于《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923—2005）中敞开式循环冷却水系统补充水的水质标准。
从图2~4可以看出，UBF反应器COD平均去除率为74.1%，MBR对COD、NH3-N、TN的平均去除率分别为97.9%、99.9%、96.1%，膜系统对COD、TN的平均去除率分别为97.9%、89.2%。
②图2、3表明，进水TN高于2500mg/L时会对厌氧产生抑制作用，导致处理效率降低，MBR对COD和NH3-N的去除效果比较稳定，基本不受进水COD、NH3-N波动的影响；当MBR进水C/N达到8~9时，MBR出水TN可低于70mg/L，当C/N降至约6.5时，MBR出水TN将升至约120mg/L。
③经物料膜减量后约40m3/d（折合1.7t/h）的纳滤浓缩液回喷焚烧炉焚烧处理，运行实践表明，当单台焚烧炉浓缩液回喷量控制在0.5~1.0t/h、最大不超过2t/h时，对焚烧工况没有影响。该项目设有4台500t/d往复式炉排炉，理论上可接纳96m3/d浓缩液。
④系统产生约32m3/d（折合1.3t/h）含水率80%的脱水污泥，送至焚烧炉焚烧处理。当单炉脱水污泥投加量控制在入炉垃圾量的7%即1.5t/h时，对焚烧工况基本没有影响。
4、技术经济分析
渗沥液处理直接运行成本约56.2元/m3，其中固定成本18.2元/m3，包括人工费、化验检测费、膜更换费；可变成本38.0元/m3，包括水费、电费、药剂费、维护保养费等，其中盐酸、PAM的投加量分别为0.45%、0.01%。在实际运行中，渗沥液处理电耗约32kW·h/m3，沼气产量约22.5m3/m3渗沥液，单位沼气入炉掺烧发电量约1.56kW·h，折合吨渗沥液发电量为35.1kW·h，沼气掺烧发电量可满足渗沥液处理自身用电需要，并有结余（3.1kW·h/m3）。
浓缩液回喷焚烧炉能降低焚烧炉出口NOx含量和烟气脱硝剂使用量，渗沥液处理出水回用节约用水量为24.2×104m3/a，STRO浓液石灰制浆节约用水量为3.5×104m3/a，沼气掺烧发电量为1024.9×104kW·h/a，具有较好的环境效益和经济效益。
5、管理要点
①关注厌氧出水的C/N比，适时超越部分除渣后的渗沥液作为碳源补充进入AO池，使得AO池C/N保持在8以上，确保反硝化脱氮效果。
②注意生化系统活性污泥性能控制，活性污泥性能好，可减少消泡剂、絮凝剂的用量，提升超滤膜的通量，从而降低用电量，达到节约成本的目的。
③关注膜系统运行压力和通量的变化，控制回收率，及时有效清洗以延缓膜的结垢、延长使用寿命。
④每天监控厌氧反应器pH、AO池DO及出水NH3-N，变化明显时应及时调整运行参数，确保生化处理的稳定性。
6、结论
①采用预处理+UBF+两级A/O-MBR+NF+RO组合工艺处理焚烧厂渗沥液，运行稳定，出水直接回用作焚烧厂循环冷却水补水，NF浓缩液经物料膜减量后回喷焚烧炉焚烧处理，RO浓缩液经“软化+STRO减量”后进行石灰制浆，实现了渗沥液的全量处理和废水零排放。
②“生物处理+膜”组合工艺对焚烧发电厂渗沥液的COD、NH3-N、TN有较高的去除率，整体去除率达到99.3%以上。
③纳滤系统配置物料膜减量装置后，纳滤系统的回收率达到95.0%，反渗透系统配置软化和STRO减量装置后，反渗透系统的回收率达到87.5%，项目整体回收率达到83.0%。
④运行表明，单台焚烧炉纳滤浓缩液和脱水污泥回喷量分别控制在1.0t/h和1.5t/h时，对焚烧工况基本没有影响。
⑤出水循环利用和沼气掺烧发电，实现了废水资源回收利用和碳减排，其中沼气入炉掺烧发电量能满足渗沥液处理系统自身用电量需求，可降低渗沥液将近1/2的运行成本，具有较好的环境效益与经济效益。
⑥产生的臭气经收集后作为焚烧炉一次风送入焚烧炉焚烧处理，脱水后的剩余污泥泵入焚烧炉焚烧处理，有效避免了二次污染的产生。（来源：上海环境卫生工程设计院有限公司）
