城市生活垃圾滲濾液全量化處理技術及應用

同濟大學，維爾利環保科技集團股份有限公司

作者：趙振振，張紅亮，黃慧敏，楊虎君，江桂紅，郵箱：zhanghongliang@wellegroup.com

依托江蘇省科技成果轉化項目（項目編號：BA2009050）、國家科技重大專項水專項（項目編號：2018ZX07208010）等科技項目，維爾利環保科技集團股份有限公司自2009 年開始，在外置式膜生物反應器（MBR）基礎上進行創新，自主研發了“內循環（IC）厭氧處理+高效好氧環流噴射膜反應器（CJMBR）+ 膜深度處理+ 濃縮液全量處理”垃圾滲濾液全量處理技術工藝，解決了垃圾滲濾液處理技術裝備穩定性差、二次污染嚴重、濃縮液處理不徹底等難題，并探索出適合我國垃圾滲濾液無害化、全量化處理的技術工藝路線及運維管理模式。相應技術已在我國300 余個項目上得到推廣應用（典型項目見圖1），成功入選“2020 年國家工信部綠色制造系統解決方案供應商”，并榮獲2022 年度中國城市環境衛生協會科技進步獎一等獎。

圖1 常州市生活廢棄物處理中心滲濾液應急處理項目Figure 1 Leachate emergency treatment project of Changzhou Household Waste Treatment Center

【技術/案例原理及技術路線】

垃圾滲濾液首先通過IC 厭氧反應器，除去部分COD、BOD5、NH4+-N、TSS 等污染物，降低滲濾液的生物毒性，同時通過微生物的氨化過程完成有機氮向無機氮的轉化。因有著較高的氧傳遞效率和污泥濃度，高效好氧環流噴射膜生物反應系統隨后被用于厭氧預處理出水的高效脫氮。同時，通過采用膜深度處理技術，截留生化尾水中的無機鹽及其他難降解污染物，實現滲濾液的達標排放。而經過膜深度處理產生的約20%～30%的濃縮液，根據不同排放標準，采用相應的濃縮液全量化處理技術。

本技術包括厭氧產沼、生物高效脫氮、膜深度處理、濃縮液全量處理等，技術路線如圖2 所示。

圖2 滲濾液全量處理工藝流程示意Figure 2 Full quantization treatment technological flow schematic of leachate

（1）厭氧預處理系統：新型IC 厭氧反應器可提升微生物反應過程中的傳質效率及反應器抗沖擊能力，反應器內垃圾滲濾液中有機氮的無機轉移率≥90%，反應器COD 容積負荷≥12 kg/（m3·d）。

（2）高效脫氮系統：將高效好氧環流噴射（CJR）與MBR 技術耦合，形成高效好氧環流噴射膜生物反應技術及裝備（CJMBR），使反應器內污泥的質量濃度達15～30 g/L，大幅提高反應器COD 容積負荷（2.0～4.0 kg·m-3·d-1）。

（3）深度膜處理系統：利用不同級段的納濾+反滲透組合工藝，保障生化出水達到相關排放標準，本單元的系統總得率達到85%以上。

（4）納濾濃縮液全量化處理系統：以多級多段、不同物料膜組合的模式（多級物料膜分離，CSM），對納濾膜濃縮液進行再濃縮，有效減少濃縮液總量，可實現出水COD 去除率達到95%，清液得率達到75%以上，最終出水清液COD 為100～200 mg/L，顯著降低后續處理難度及成本。再通過腐植酸、富里酸兩級礦化技術，氧化各種有毒和難降解有機化合物，使得濃縮液B/C 從0.03 提高至0.30 以上，總COD 去除率達到95%以上，實現濃縮液的無害化全量處理。

（5）反滲透濃縮液全量化處理系統：反滲透濃縮液通過高壓反滲透單元后進入低溫蒸發器，將反滲透濃縮液進行液液分離，得到蒸發超濃縮液及蒸發清液，90%以上的蒸發清液達到外排或中水回用標準，蒸發超濃縮液經過深度干燥系統處理形成鹽泥，進行無害化填埋。

【技術/案例特點】

（1）處理效果好，出水水質優質穩定。通過膜的高效分離作用，使微生物被完全截留在生物反應器內，使得系統內能夠維持較高的微生物濃度，不僅提高了反應裝置對污染物的整體去除效率、保證了良好的出水水質，同時反應器對進水負荷（水質及水量）的各種變化具有很好的適應性，耐沖擊負荷。

（2）連續穩定運行能力強。本集成設備在調試運行過程中僅需要控制進水流量、反應溫度、反應pH、加藥量，連續運行能力強且穩定性好。

（3）難降解污染物高效去除，無二次污染。由于微生物被完全截留在生物反應器內，從而有利于增殖緩慢的微生物的截留生長。同時，可延長一些難降解有機物在系統中的水力停留時間，有利于難降解有機物降解效率的提高。

（4）反應器高效集成，占地面積小，不受設置場合限制。生物反應器內能維持高濃度的微生物量，處理裝置容積負荷高，極大程度節省了占地面積；該工藝流程簡單、結構緊湊，不受設置場所限制，適合于任何場合，可做成地面式、半地下式。

（5）操作管理方便，易于實現自動控制。該工藝實現了水力停留時間與污泥停留時間的完全分離，運行控制更加靈活穩定，是污水處理中容易實現裝備化的新技術，可實現微機自動控制，從而使操作管理更為方便。該工藝主要控制集中在集成設備，集成設備可做到一鍵啟停，并且自控程序設計了各工藝點保護及停機清洗。

（6）運營成本低。一般的濃縮液處理工藝運營成本約100 元/t，采用本工藝處理濃縮液，所有運營成本僅包括用電、阻垢劑、改性劑及酸成本，運營費用大幅降低。

【長效運行模式與機制】

（1）運行模式：該技術以技術上可行、環境上安全、經濟上可持續以及社會可接受為基礎，通過招投標方式由企業進行滲濾液全量化處理設施建設及日常運營維護，業主方（城管局、環衛局或受政府委托的國企）負責日常監管考核。

（2）運行機制：本技術結合滲濾液項目全生命周期管理大數據平臺，可實現滲濾液處理廠項目全生命周期的數字化應用與管理（圖3）。同時，大數據平臺通過對生產過程數據的再加工處理，可顯著降低滲濾液處理的人工成本、提高系統管理水平、保障處理質量。

圖3 大數據平臺工藝控制界面Figure 3 Process control interface of big data platform

【經濟、環境及社會效益】

（1）經濟效益：該技術近3 年在全國多處垃圾滲濾液處理工程中得到推廣應用，實現相關技術裝備銷售收入35 億元，新增利稅總額超3 億元。

（2）環境效益：本技術從2009 年起在垃圾滲濾液處理領域得到推廣應用并在實踐中不斷優化改進，已在國內外擁有成功案例超過300 項，總處理規模超過5.0×107t/a，COD 年減排超過4.0×105t，氨氮年減排量超過1.0×105t，推動城鄉人居環境改善和環境污染防治水平提高。

（3）社會效益：本技術的推廣應用一方面解決了垃圾滲濾液對城市周邊水體環境污染問題，踐行了“兩山理論”；另一方面以常州市滲濾液處理項目為代表的工程吸引國內外上百家單位參觀學習，起到帶頭和示范作用，推動了垃圾滲濾液處理行業產業結構調整和行業技術升級。