城市生活垃圾處理已成為城市的一大難題，據統計，2005年全國設市城市生活垃圾產量約為 1.36~1.56億t，專家預計我國城市生活垃圾將于2030年達到4.09億t，2050年達到5.28億t〔1〕。垃圾滲濾液作為城市生活垃圾處理產生的二次污染物，其組成復雜，污染物濃度高、色度大、毒性強，水質水量波動大，含有大量有機污染物和各類重金屬污染物，是一種成分復雜的高濃度。滲濾液如未經無害化處理直接排放到環境中，將產生嚴重的生態破壞。

垃圾滲濾液處理設備選型活性炭過濾器

對于垃圾滲濾液的處理無論國內還是國外都集中在生物處理上，特別是厭氧-好氧組合工藝更成為處理垃圾滲濾液的工藝，如 UASB工藝、Anammox工藝、MBR 工藝、SBR 工藝等〔2, 3, 4〕。胡紀全等〔5〕采用厭氧（UASB）—氨吹脫—混凝沉淀—好氧（氧化溝）處理工藝處理垃圾滲濾液，在進水COD為4 040 mg/L、氨氮為231 mg/L時，COD和氨氮去除率分別達99.1%、75.6%，但該工藝采用全程硝化去除污染物，并沒有采用短程硝化，沒有實現垃圾滲濾液處理的節能降耗。J. H. Im等〔6〕采用UASB與好氧組合處理工藝，好氧出水回流到UASB同時發生厭氧和反硝化反應，厭氧反應器中zui大COD去除速率與好氧反應器中zui大氨氮去除速率分別為15.2 、0.84 kg/（m3·d）。高鋒等〔7〕采用厭氧消化與SBR組合工藝處理城市垃圾滲濾液，其出水氨氮可穩定在11 mg/L，氨氮去除率達到95%以上。生物處理工藝因處理效果穩定、成本相對較低往往用作主處理工藝，目前對垃圾滲濾液的處理主要以生物法為主。以某垃圾焚燒廠的垃圾滲濾液為研究對象，研究處理工藝對污染物的去除效果、工藝參數設計和組合工藝經濟性等，為垃圾滲濾液的節能高效處理提供參考。

1 工程概況及處理工藝
天津大港第二垃圾焚燒發電廠項目規劃處理總規模為2 000 m3/d，分兩期工程建設，一期工程規模為1 000 m3/d，垃圾滲濾液廢水量為300 m3/d，水質情況見表 1。

設計出水指標達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1997）三級標準：COD≤500 mg/L、BOD5≤300 mg/L、氨氮≤35 mg/L、SS≤400 mg/L。從垃圾焚燒廠的水質特征及經濟性考慮，采用IC厭氧反應器—短程硝化反硝化—A3/O3生物處理為主體工藝。生活垃圾堆積過程中產生的滲濾液經集液管進入沉淀池，去除部分大顆粒有機物和無機物，經過預沉淀后的廢水流入調節池，池內設置液壓攪拌裝置，調節水質水量后，通過水泵提升至IC厭氧反應器，再進入短程硝化反硝化反應池和A3/O3好氧池，zui后經過沉淀池及混凝處理后排放。沉淀池、厭氧反應器和好氧池的剩余污泥排至污泥濃縮池，壓濾后送入垃圾焚燒廠進行焚燒處理。處理工藝流程如圖 1所示。

圖 1 工藝流程

2 主要處理單元的設計參數

2.1 調節池
調節池是具有一定容積的水池，不同時間從垃圾倉來的滲濾液在調節池內停留數天，池體內設置攪拌機，充分混合，起到均衡水量、均化水質、預酸化和防止廢水中固體雜質沉積的作用。池體為半地下式鋼混結構，尺寸為12.0 m×12.0 m×5.5 m，有效水深5.0 m，停留時間為2.4 d。

垃圾滲濾液處理設備選型活性炭過濾器

2.2 IC厭氧反應器
IC厭氧反應器屬第3代厭氧反應器，具有高效的厭氧生物降解作用，將高濃度有機物降解為甲烷和二氧化碳，產生的沼氣在反應器內部形成內循環，使廢水與微生物獲得良好的傳質條件；反應器采用豎高的鋼筒結構（內壁玻璃鋼防腐），可以充分利用空間，減少占地面積；反應器進水采用切線布水，可有效防止反應器布水的堵塞和死角問題；增設外循環回流裝置，可使反應器內水流保持較高的上升速度，提供良好的水力條件。厭氧反應器尺寸為8.0 m×25.0 m，有效容積為1 020 m3，水力停留時間3.4 d，COD容積負荷率17.0 kg/（m3·d），外循環罐尺寸為3.5 m×8.0 m，有效容積70 m3，停留時間5 h。反應器進水管道設置有流量計，反應器內部設置溫度計和pH計，便于實時監控厭氧反應器的運行狀況。

2.3 亞硝化-反硝化池
亞硝化-反硝化池屬于該系統的一級好氧池，采用短程硝化反硝化生物脫氮工藝，通過控制亞硝化-反硝化池內的溶解氧濃度和水體溫度，實現氨氮降解為亞硝態氮，再轉化為氮氣的目的。溶解氧濃度通過風機變頻控制，溫度通過冷卻塔和板式換熱器控制，由于池體采用全封閉式結構，不利于熱量的散失，風機曝氣產生的熱量、微生物降解產生的熱量和太陽照射池體傳遞的熱量將使好氧池內廢水溫度不斷升高，甚至超過40 ℃以上，對好氧系統產生很大影響。通過冷卻塔和板式換熱器對池體內部的廢水進行降溫處理，維持溫度在35 ℃以下。

池體采用半地下式鋼混結構，亞硝化池尺寸為18.0 m×12.0 m×6.0 m，有效容積1 188 m3，水力停留時間3.96 d，污泥質量濃度5 000 mg/L，污泥負荷0.13 kg/（kg·d）；反硝化池尺寸為10.0 m×8.0 m×6.0 m，有效容積440 m3，水力停留時間1.5 d。

2.4 A3/O3池
A3/O3池屬于該系統的二級好氧池，采用三級串聯AO對一級好氧處理后的廢水進行深度脫碳和除氮，廢水以推流方式運行，池體內部設置氣提循環，控制缺氧好氧交替運行，利用兼氧菌和好氧菌實現同步硝化反硝化，在處理中低濃度有機廢水COD的同時，提高了脫氮效率。池體采用半地下式鋼混結構，尺寸為20.0 m×14.0 m×5.0 m，有效容積為1 260 m3，水力停留時間4.2 d，其中反硝化池與硝化池的容積比為1∶4，硝化池的COD容積負荷率為0.29 kg/（m3·d），有機負荷為0.027 kg /（kg·d）。

3 工藝運行效果
IC厭氧反應器、亞硝化-反硝化池和A3/O3池是利用厭氧微生物、好氧微生物降解COD、氨氮的生物反應過程，這3個單元的優化組合是整個工藝穩定運行的關鍵。經過1 a的運行，結果表明該工藝十分平穩，各設計單元達到預期的處理效果，出水水質均達到設計要求，處理效果如表 2、表 3所示。

3.1 IC厭氧反應器
IC厭氧反應器的接種污泥為晉江市某制藥廠廢水處理工程UASB反應器中的厭氧消化污泥，總接種量為300 t，污泥含水率為80%（經帶式壓濾機脫水），接種的污泥中混合液揮發性懸浮固體（MLVSS）與混合液懸浮固體（MLSS）的比例為78%，具有較高的活性。

厭氧反應器負荷的提高根據COD去除率和揮發性脂肪酸（VFA）的量而定。厭氧反應器初始進水量為70 m3/d，起始COD負荷為3.43 kg/（m3·d），同時開啟蒸汽，經換熱器加熱廢水，升溫過程中每天維持1～2 ℃的變化量，當COD去除率穩定在80% 以上、VFA在2 000 mg/L以下時進一步提高水量，每次提高水量10 m3/d，增加的COD負荷約為0.5 kg/（m3·d），經過60 d的運行厭氧反應器的水量增加至300 m3/d的設計量，進水COD容積負荷達到15 kg/（m3·d），出水COD＜5 000 mg/L，COD去除率穩定在85 %以上。

反應器的產氣率隨溫度的升高逐漸增加（見圖 2），每階段提高負荷時沼氣產量會有所波動。溫度低于35 ℃時，每噸水平均產氣量為17.2 m3，沼氣產率為0.34 m3/kg，當溫度升高至35 ℃時沼氣產量增加，平均每噸水的產氣量為19.5 m3，沼氣產率為0.39 m3/kg，沼氣中甲烷含量高于65%。 

圖 2 進水量與沼氣量變化情況

3.2 亞硝化-反硝化池
亞硝化-反硝化池的接種污泥取自城市生活污水處理廠的好氧剩余污泥，污泥含水率85%。接種污泥中MLVSS與MLSS的比例為82%，接種污泥量20 t。亞硝化-反硝化主要是針對廢水中的高氨氮采取的工藝單元，可低耗高效地完成氨氮降解。運行過程中控制溶解氧＜1.0 mg/L，污泥質量濃度5 000 mg/L，pH在7.5～8.5，溫度25～35 ℃，COD去除率可達62.2%，氨氮去除率可達61.7%。

運行過程中發現，低溶解氧條件對COD的去除沒有顯著影響。溫度對氨氮降解和COD去除的影響較大，當溫度＞35 ℃時，亞硝化池的出水氨氮和pH均呈現升高趨勢，pHzui高達到8.9；pH＞8.5后微生物活性降低，總氮和COD去除率明顯降低。溫度升高時，尤其是夏季溫度較高時需定時開啟冷卻塔控制溫度。

3.3 A3/O3池
A3/O3池的接種污泥同樣取自城市污水處理廠的好氧剩余污泥，接種污泥量20 t。經IC反應器和亞硝化-反硝化過程處理后，A3/O3進一步硝化去除殘余氨氮，通過反硝化去除產生的亞硝態氮和硝態氮。運行過程控制缺氧區溶解氧＜0.5 mg/L，污泥質量濃度2 000 mg/L，好氧區溶解氧1.5～2.5 mg/L，溫度25～35 ℃，COD去除率可達到61.8%，氨氮平均去除率可達到97.8%。

運行過程中發現，有機碳源經過IC反應器和亞硝化-反硝化降解后，COD去除率高達96%，大部分有機碳源被降解。而A3/O3在反硝化過程中需要碳源，當碳源不足時反硝化將受到抑制，硝化過程產酸積累將導致pH降低（甚至低于6.5），同時抑制 COD的降解，出現惡性循環，影響系統運行的穩定性，所以在系統運行過程中應根據pH變化情況及時補充無機碳源或利用厭氧反應器出水補充碳源。

4 經濟性分析
天津大港第二垃圾焚燒廠垃圾滲濾液工程占地面積3 000 m2，安裝總功率392.65 kW，連續運行功率204.93 kW，總投資為2 000萬元，其中設備投資1 000萬元，土建投資1 000萬元。工藝運行電費10.66元/t，工業用水費用0.133元/t，PAC、PAM用量費用1.25元/t，人工及設備維修等其他費用4.85元/t，總共每噸水的處理費用為16.893元，運行費用清單見表 4～表 7。

5 結論
（1）IC-N/D-A3/O3工藝運行實踐表明，該工藝適于垃圾焚燒廠垃圾滲濾液的處理，具有較強的抗緩沖性和穩定的處理能力，IC厭氧反應器的進水COD容積負荷可達到15 kg/（m3·d），COD去除率＞85%；亞硝化-反硝化池COD去除率可達到62.2%，氨氮去除率可達到61.7%；A3/O3池COD去除率可達到61.8%，氨氮平均去除率可達到97.8%。整個工藝的出水水質達到《污水綜合排放標準》（GB 8978— 1997） 的三級標準要求，對COD、氨氮的去除率分別可達99.2%、99.6%。

（2）整個工藝的運行成本為16.893元/t，IC厭氧反應器產生的沼氣用于鍋爐燃燒，可節省大量能源。