1垃圾焚燒廠滲濾液處理現(xiàn)狀及存在問(wèn)題
1.1概述
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市用地日趨緊張，生活垃圾填埋處置方式由于占地面積大等原因而遭到棄用，取而代之的是垃圾焚燒處理，目前我國(guó)已經(jīng)建成或正在建設(shè)的生活垃圾焚燒廠達(dá)數(shù)百座以上。
生活垃圾焚燒廠運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的污染物主要有垃圾滲濾液和惡臭氣體，垃圾滲濾液具有污染成分復(fù)雜、污染物濃度高、污染物種類多等特點(diǎn)，其COD通常為20000～80000mg/L，氨氮為1000～2500mg/L。垃圾滲濾液如果處置不當(dāng)，會(huì)嚴(yán)重影響周圍的環(huán)境，垃圾滲濾液處理對(duì)垃圾焚燒廠的正常穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。
1.2垃圾焚燒廠滲濾液處理現(xiàn)狀
垃圾焚燒廠垃圾滲濾液經(jīng)過(guò)處理后一般有如下幾種處置方式：一，排入城市污水處理廠，執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB89748-1996）的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；第二，排入自然水體，執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，也有要求執(zhí)行《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》表2或表3標(biāo)準(zhǔn)；第三，按照當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求，執(zhí)行污水“*”要求，污水處理后回用，不許外排。
目前常用的垃圾滲濾液處理工藝是“生物處理+深度處理”，生物處理包括厭氧處理和好氧處理，而深度處理一般采用膜分離方式或催化氧化處理方式。厭氧+MBR工藝中，厭氧反應(yīng)器的目的是大幅去除有機(jī)污染物，其出水COD值可達(dá)4000～6000mg/L，并將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮；MBR由缺氧池、好氧池和超濾膜組成，通過(guò)碳氧化反應(yīng)進(jìn)一步去除有機(jī)污染物COD，并通過(guò)硝化反硝化反應(yīng)去除總氮。
1.3垃圾焚燒廠滲濾液處理存在問(wèn)題
1.3.1厭氧處理的優(yōu)勢(shì)難發(fā)揮
厭氧生物處理的原理是利用厭氧微生物的代謝過(guò)程，在不需要氧氣的條件下將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為大量的沼氣、水以及少量的細(xì)胞物質(zhì)。由于厭氧處理能耗低，特別適合于高濃度的垃圾滲濾液處理。
厭氧處理雖然去除有機(jī)物的數(shù)量與進(jìn)液濃度高，但其出水COD濃度高于好氧處理，原則上仍需后續(xù)的好氧處理才能達(dá)到較好的出水水質(zhì)。考慮到出水對(duì)總氮的要求，一般后續(xù)好氧處理常采用具有硝化反硝化功能的好氧處理工藝，而垃圾滲濾液氨氮含量較高，厭氧處理對(duì)氨氮無(wú)去除作用，因此進(jìn)入好氧處理階段的氨氮含量也較高。
雖然厭氧處理對(duì)COD可以達(dá)到較高的去除率，但考慮到后續(xù)好氧處理脫氮過(guò)程中對(duì)碳源的需求，在實(shí)際運(yùn)行中往往控制其出水COD維持較高的值。如垃圾滲濾液原液COD高達(dá)40000～80000mg/L，氨氮2000 mg/L，如果不考慮后續(xù)好氧處理對(duì)碳源需求的問(wèn)題，厭氧處理（必要時(shí)可以設(shè)置二級(jí)厭氧）出水COD可達(dá)3 000～4000mg/L，但實(shí)際運(yùn)行中，必須控制厭氧處理出水COD在10 000～15000 mg/L，由此可見，厭氧處理并未發(fā)揮出其應(yīng)有的優(yōu)勢(shì)。
1.3.2好氧處理部分能耗偏高
垃圾滲濾液經(jīng)過(guò)厭氧處理后進(jìn)入膜生物反應(yīng)器時(shí)，其氨氮通常為2000～2500mg/L，根據(jù)生物脫氮理論，在膜生物反應(yīng)器中脫氮時(shí)，應(yīng)保持C/N為6～8，以保證硝化、反硝化反應(yīng)的正常進(jìn)行。由此可以看出，進(jìn)入好氧處理的COD應(yīng)維持在12000～15000mg/L，如此高的COD需要由好氧生化處理去除掉，相比于厭氧處理，勢(shì)必會(huì)大幅增加處理系統(tǒng)的能耗。
另外，由于進(jìn)水氨氮濃度較高，為保證良好的脫氮效果，缺氧、好氧脫氮工藝需要較高的回流比，進(jìn)一步增加了運(yùn)行成本。
1.3.3滲濾液處理總運(yùn)行成本偏高
受進(jìn)水濃度高的影響，好氧處理系統(tǒng)的鼓風(fēng)曝氣通常采用射流曝氣，膜分離采用外置式膜，還需要設(shè)置污水冷卻系統(tǒng)等，這些措施不同程度地增加系統(tǒng)的能耗，使?jié)B濾液處理總成本大幅增加。
2二級(jí)厭氧+厭氧氨氧化+MBR組合工藝
2.1組合工藝內(nèi)容
由于垃圾滲濾液氨氮濃度高，為保證脫氮效果，實(shí)際運(yùn)行中通常控制好氧處理系統(tǒng)進(jìn)水COD濃度，使其維持在較高的水平，從而導(dǎo)致處理成本大幅增加。如前所述，導(dǎo)致運(yùn)行成本增加的主要原因是進(jìn)水氨氮濃度高，如果能在進(jìn)入好氧處理之前有效去除氨氮，一方面可以充分發(fā)揮厭氧處理的優(yōu)勢(shì)，另一方面也可以降低后續(xù)好氧處理的負(fù)荷，對(duì)降低運(yùn)行成本、提高處理效率、穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放具有重要意義。
目前常用的脫氮方式除傳統(tǒng)的硝化反硝化脫氮工藝外，還有氨吹脫和厭氧氨氧化工藝等，由于焚燒廠垃圾滲濾液COD*，氨吹脫工藝基本無(wú)法正常運(yùn)行。厭氧氨氧化工藝的原理是厭氧氨氧化菌在厭氧條件下，以亞硝酸鹽為電子受體將氨氮直接氧化成氮?dú)猓摴に嚥恍柩a(bǔ)充新鮮碳源，尤其適用于高氨氮、碳源不足的污水處理工程。
厭氧氨氧化工藝對(duì)氨氮具有良好的去除效果，但無(wú)法去除滲濾液中的有機(jī)污染物，而且該工藝要求進(jìn)水COD濃度越低越好。針對(duì)焚燒廠垃圾滲濾液的特點(diǎn)，采用厭氧+厭氧氨氧化+MBR組合處理工藝是可行的，不但能取得良好的處理效果，而且在技術(shù)上具有巨大的優(yōu)勢(shì)。
2.2工藝原理
利用二級(jí)（多級(jí)）厭氧、厭氧氨氧化和MBR等技術(shù)單元的組合工藝，解決傳統(tǒng)處理技術(shù)存在運(yùn)行能耗高、需要額外投加碳源、出水效果不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，以應(yīng)用于垃圾焚燒廠垃圾滲濾液的處理。
厭氧處理采用多級(jí)厭氧反應(yīng)器（兩級(jí)及以上），實(shí)現(xiàn)較高的氨化效率和COD去除率。一級(jí)厭氧反應(yīng)器維持較高的污泥濃度，在高負(fù)荷條件下運(yùn)行，將進(jìn)水中的COD降低70%～85%；二級(jí)厭氧反應(yīng)器污泥濃度、負(fù)荷較一級(jí)厭氧反應(yīng)器略低，進(jìn)一步降低COD，實(shí)現(xiàn)去除率60%～75%，使其滿足后續(xù)膜生物反應(yīng)器的有利運(yùn)行條件。當(dāng)進(jìn)水COD濃度過(guò)高，兩級(jí)厭氧反應(yīng)器不能滿足COD處理要求時(shí)，可以采用三級(jí)厭氧反應(yīng)器串聯(lián)的方式。在實(shí)際應(yīng)用中，通常選擇厭氧生物濾池、UASB、IC、EGSB等厭氧反應(yīng)器，也可以選擇其他厭氧反應(yīng)器。
厭氧氨氧化反應(yīng)器依靠微生物的作用實(shí)現(xiàn)對(duì)氮的去除，包括厭氧氨氧化反應(yīng)、短程反硝化反應(yīng)等，其微生物主要包括厭氧氨氧化菌、自養(yǎng)型反硝化菌和異養(yǎng)型反硝化菌等；在不需要外加碳源的條件下，實(shí)現(xiàn)氨氮去除率大于85%，總氮去除率大于80%。厭氧氨氧化反應(yīng)器通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)提供氧氣，用于亞硝化反應(yīng)的進(jìn)行，如將氨氮氧化為亞硝氮等。
厭氧氨氧化反應(yīng)器的具體實(shí)施形式可以以活性污泥狀態(tài)、生物膜狀態(tài)實(shí)施，其池型可以是長(zhǎng)方形的推流式結(jié)構(gòu)，也可以是溝道式結(jié)構(gòu)，或可以采用同時(shí)進(jìn)出水的潷水器形式。厭氧氨氧化池采用主要控制溶解氧，參考控制氧化還原電位（ORP）的運(yùn)行方式，限制鼓風(fēng)機(jī)對(duì)池體中的供氧，創(chuàng)造厭氧氨氧化菌群的優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)條件，使亞硝化細(xì)菌可以將部分氨氮氧化為亞硝氮，亞硝氮又與其他氨氮在厭氧氨氧化細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓瑢?shí)現(xiàn)對(duì)總氮的去除。
MBR系統(tǒng)由缺氧池、好氧池和膜分離系統(tǒng)組成，通過(guò)兩級(jí)厭氧反應(yīng)器和厭氧氨氧化反應(yīng)器的處理后，使MBR系統(tǒng)進(jìn)水中C/N達(dá)到合適比例，滿足系統(tǒng)脫氮的要求，同時(shí)去除水中剩余的COD、氨氮等，穩(wěn)定達(dá)到出水排放標(biāo)準(zhǔn)。MBR處理系統(tǒng)中的膜組件，采用內(nèi)置式超濾膜。
2.3工藝流程說(shuō)明
厭氧+厭氧氨氧化+MBR組合工藝包括：一級(jí)厭氧反應(yīng)器、二級(jí)厭氧反應(yīng)器、厭氧氨氧化反應(yīng)器、沉淀池、缺氧池、好氧池、膜組件和鼓風(fēng)機(jī),見圖1。
（1）垃圾滲濾液首*入一級(jí)厭氧反應(yīng)器，垃圾滲濾液在一級(jí)厭氧處理反應(yīng)器中水力停留時(shí)間為8～12d，反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為8～12 g/L，一級(jí)厭氧反應(yīng)器中污泥停留時(shí)間為25～40 d。
（2）一級(jí)厭氧反應(yīng)器出水進(jìn)入二級(jí)厭氧反應(yīng)器，二級(jí)厭氧反應(yīng)器中水力停留時(shí)間為4～10d，反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為6～8 g/L，二級(jí)厭氧反應(yīng)器中污泥停留時(shí)間為18～35 d。
（3）二級(jí)厭氧反應(yīng)器出水進(jìn)入?yún)捬醢毖趸磻?yīng)器中，厭氧氨氧化反應(yīng)器中的污泥濃度為3～10g/L，厭氧氨氧化反應(yīng)器中污泥停留時(shí)間（SRT）為10～35 d，向厭氧氨氧化反應(yīng)器鼓入氧氣，使反應(yīng)器中的溶解氧（DO）保持在0.1～0.5mg/L，氧化還原電位（ORP）控制在-200～50 mV。
（4）厭氧氨氧化反應(yīng)器出水進(jìn)入沉淀池進(jìn)行固液分離，沉淀池水力停留時(shí)間為1.5~2.5h，沉淀池污泥回流至厭氧氨氧化反應(yīng)器中。
（5）沉淀池出水進(jìn)入缺氧池，缺氧池中水力停留時(shí)間為0.5~1h，缺氧池中的溶解氧（DO）控制在0.2～1.0 mg/L，污泥濃度為3～4.5 g/L。
（6）缺氧池出水進(jìn)入好氧池，好氧池中停留時(shí)間為10~24h，向好氧池中鼓入氧氣，使好氧池中的DO維持在2.5～4.0 mg/L，污泥濃度為3～5
g/L，好氧池末端混合液回流到缺氧池，回流比為200%~400%，在好氧池末端或后部設(shè)置超濾膜進(jìn)行固液分離，固液分離后的出水進(jìn)入后續(xù)深度處理工藝進(jìn)行處理。
3二級(jí)厭氧+厭氧氨氧化+MBR組合工藝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
（1）系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。
組合工藝充分結(jié)合厭氧反應(yīng)器去除COD、厭氧氨氧化技術(shù)去除總氮、膜生物反應(yīng)器分離的優(yōu)勢(shì)，將多級(jí)厭氧反應(yīng)器、厭氧氨氧化技術(shù)、膜生物反應(yīng)器技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，具有不需外加碳源、脫氮效率高、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、剩余污泥產(chǎn)量低等優(yōu)點(diǎn)。
（2）充分發(fā)揮厭氧處理的優(yōu)勢(shì)。
垃圾滲濾液處理系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置多級(jí)厭氧反應(yīng)器，可以有效地降低垃圾滲濾液中的COD濃度，為后續(xù)的厭氧氨氧化單元?jiǎng)?chuàng)造有利進(jìn)水條件。由于整個(gè)厭氧處理過(guò)程不需要供氧，因此能源消耗非常低，可以有效降低處理成本，同時(shí)也可減少很多操作上的維修問(wèn)題。
（3）充分實(shí)現(xiàn)污水資源化。
由于要盡可能發(fā)揮厭氧反應(yīng)的作用，有機(jī)污染物在厭氧條件下充分降解，產(chǎn)生的沼氣作為有效的能源重復(fù)利用，可以充分實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的資源化利用。
（4）良好的脫氮效果。
厭氧氨氧化單元可以大幅去除系統(tǒng)的氨氮、總氮，將后續(xù)膜生物反應(yīng)器的負(fù)荷降低至正常水平，可以充分地發(fā)揮出膜生物反應(yīng)器處理效率高、固液分離效果好、脫氮穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，使其出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
（5）有效降低好氧處理的能耗。
利用厭氧反應(yīng)器去除COD、利用厭氧氨氧化技術(shù)進(jìn)行脫氮，相比傳統(tǒng)工藝中好氧去除COD、硝化反硝化脫氮，極大地降低了鼓風(fēng)曝氣、混合液回流等能耗，總體電耗降低50%～60%。
（6）不需外加碳源。對(duì)于傳統(tǒng)的硝化反硝化脫氮工藝，為保證脫氮效果，通常采用二級(jí)硝化反硝化，需要在二級(jí)反硝化池內(nèi)投加碳源。厭氧+厭氧氨氧化+MBR組合工藝采用厭氧氨氧化，大幅去除氨氮，只需設(shè)計(jì)一級(jí)硝化反硝化即可，不需要額外投加碳源，是一種穩(wěn)定可持續(xù)的生物處理技術(shù)。
4主要設(shè)計(jì)參數(shù)
厭氧處理的主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1，厭氧氨氧化的主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表2，MBR的主要技術(shù)參數(shù)見表3。
5結(jié)論
（1）“厭氧+厭氧氨氧化+MBR”組合工藝可以充分發(fā)揮厭氧反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，利用厭氧反應(yīng)器充分去除更多有機(jī)污染物，同時(shí)可以充分實(shí)現(xiàn)污水資源化。
（2）厭氧氨氧化工藝在不需碳源、低溶解氧的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氮和總氮的去除，不但可以降低運(yùn)行成本，同時(shí)降低后續(xù)處理的氨氮負(fù)荷。
（3）MBR工藝進(jìn)水COD和氨氮大幅降低，使好氧處理效果更趨穩(wěn)定，能耗大幅降低。
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