UASB和MBR組合工藝處理生活垃圾焚燒發電廠滲濾液的研究

摘要：上升式厭氧污泥床（Upward Anaerobic Sludge Bed，UASB）和膜生物反應器（Membrane Bio-Reactor，MBR）是目前較為流行的滲濾液處理技術，其組合工藝可有效處理滲濾液。生活垃圾焚燒發電廠可以綜合運用兩種技術，提升滲濾液處理能力，降低滲濾液對環境的危害。本文結合生活垃圾焚燒發電廠滲濾液產生量與設計進出水水質，設計滲濾液處理工藝，確定關鍵構筑物和設備參數，然后開展應用案例分析，驗證滲濾液處理效果。經現場測試，UASB和MBR組合工藝可有效降低滲濾液的氨氮濃度，明顯改善出水水質。

關鍵詞：上升式厭氧污泥床（UASB）；膜生物反應器（MBR）；組合工藝；生活垃圾焚燒發電廠；滲濾液；處理

中圖分類號：TU992 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）02-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.02.055

Research on the combined process of UASB and MBR for treating leachate from Domestic Waste incineration power plants

ZHANG Hao

（Dezhou Environmental Health Service Center， Dezhou 253032， China）

Abstract： Upward Anaerobic Sludge Bed （UASB） and Membrane Bio-Reactor （MBR） are currently popular leachate treatment technologies， and their combined processes can effectively treat leachate. Domestic waste incineration power plants can comprehensively utilize two technologies to enhance the treatment capacity of leachate and reduce the harm of leachate to the environment. Based on the production volume of leachate from domestic waste incineration power plants and the designed inlet and outlet water quality， this paper designs a leachate treatment process， determines key structural and equipment parameters， and then conducts application case analysis to verify the effectiveness of leachate treatment. Through on-site testing， the combination process of UASB and MBR can effectively reduce the ammonia nitrogen concentration of leachate and significantly improve the effluent quality.

Keywords： Upward Anaerobic Sludge Bed（UASB）; Membrane Bio-Reactor（MBR）; combination process; domestic waste incineration power plant; leachate; treatment

生活垃圾焚燒發電廠主要用于廢棄物處理，垃圾焚燒能有效處理污染物，同時產生能源。生活垃圾焚燒發電廠的工作原理是將收集的生活垃圾經過預處理后送入爐膛進行高溫焚燒，在焚燒過程中，垃圾中的有機物燃燒，產生熱能，熱能通過鍋爐轉化為蒸汽，然后驅動渦輪發電機產生電能[1]。但生活垃圾轉運至發電廠時，受存儲環境和存儲時間的影響，生活垃圾會產生大量滲濾液，滲濾液成分復雜，這些物質會通過滲濾液進入土壤和地下水，對環境造成污染。因此，生活垃圾滲濾液的處理十分重要[2]。

上升式厭氧污泥床（Upward Anaerobic Sludge Bed，UASB）與膜生物反應器（Membrane Bio-Reactor，

MBR）是目前較為流行的滲濾液處理技術。其中，UASB技術操作維護相對簡單，不需要頻繁攪拌和外部供氧等操作，減少人工投入和運行成本，同時UASB技術在處理過程中產生的污泥量較少；MBR技術具有較高的抗沖擊負荷能力，即在大量有機污染物、氮、磷等沖擊負荷條件下，仍能保持穩定的處理效果[3]。考慮各自應用優勢，本文將兩種技術結合，對生活垃圾焚燒發電廠滲濾液進行處理，從而減少滲濾液產生的污染。

1 滲濾液產生量與設計進出水水質

生活垃圾滲濾液主要與進廠垃圾成分、含水率以及存放天數有關，其產生量可通過式（1）進行計算。大多數情況下，滲濾液產生率保持在10%～40%，若當地氣候干燥，可取較低值，若氣候濕熱或雨量較大，可取高值[4]。結合區域氣候環境，入廠垃圾滲濾液產生率取29%，滲濾液設計處理量為180 m3/d。

Q=[C/（1-b）]×b+q（1）

式中：Q為滲濾液的日產生量；C為設計入爐垃圾量；b為入廠垃圾滲濾液產生率；q為卸料平臺沖洗廢水量。

為保障滲濾液處理效果，按照《城市污水再生利用 工業用水水質》（GB/T 19923—2005）規定的循環水補水水質，設計滲濾液處理項目的進出水水質，如表1

所示。主要監測指標有化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，CODCr）、五日生化需氧量（5th Biochemical Oxygen Demand，BOD5）、氨氮（NH3-H）、總氮（Total Nitrogen，TN）、懸浮物（Suspended Solid，SS）和pH[5]。

2 滲濾液處理工藝設計

生活垃圾焚燒發電廠可以采用UASB和MBR組合工藝處理滲濾液，設計工藝流程如圖1所示。運輸至發電廠的生活垃圾先存放于垃圾儲坑中，經過3～5 d

的存儲，瀝出垃圾滲濾液。之后，滲濾液會通過重力流入收集池，并進入預處理系統。預處理系統濾除大顆粒雜物后，滲濾液被泵入UASB反應池，反應后產生沼氣，沼氣應用于火炬燃燒。之后將滲濾液泵入調節池，調節水質水量，然后泵入混凝池，在混凝池中投入混凝劑，去除滲濾液中的懸浮物。之后經過沉淀池，沉淀后的上清液經重力回流提供給中間水池，而沉淀產生的污泥則通過污泥處理系統進行處理。中間水池出水通過UASB反應池與MBR系統進行深度處理，處理后的水可排入附近污水處理廠。

3 關鍵構筑物和設備參數設計

3.1 預處理系統設計

滲濾液的預處理系統通常采用沉淀、混凝沉淀等方式，為有效實現滲濾液的預處理，采用自清洗過濾器、調節池以及豎流式沉淀池，構建預處理系統。其中，自清洗過濾器共設計2套，一用一備。預處理系統可以篩除直徑大于1 mm的無機物顆粒，有效實現水質均衡，降低后續滲濾液處理系統的處理難度。

3.2 UASB反應池設計

UASB反應池采用半地下式鋼筋混凝土防腐結構，共設計2座，其中包含厭氧循環泵、汽水混合器、厭氧潛水攪拌機等設備，而厭氧沉淀池則設計生化進水泵2臺、污泥泵1臺，同時，在反應池內部設計隔板或層板，以增加液固分離的效果。可以使用中空圓柱或方形蜂窩結構，促進氣流的分布和液體的上升。UASB反應池設計參數如表2所示。按照表2的工藝參數，對UASB反應池進行設計，保障滲濾液處理安全穩定。

3.3 外置式MBR系統設計

外置式MBR系統由超濾系統、硝化池和反硝化池構成，其中，硝化-反硝化系統設計參數如表3所示。按照表3指標構建MBR系統，濾除滲濾液中的懸浮物，提高滲濾液水質。

3.4 污泥處理系統設計

當滲濾液處理的不同模塊產生污泥后，污泥經收集進入污泥池，應用螺桿泵將污泥傳輸至污泥脫水機。為保障污泥處理效果，采用旋轉擠壓脫水機作為污泥處理系統的關鍵設備，設計處理量為20 m3/h。設備對污泥進行脫水處理后，產生的清液回流至預處理系統，而污泥則經過沉淀池繼續沉淀，最終沉淀產生的污泥則通過高壓泵輸送至焚燒爐焚燒處理。

3.5 臭氣處理系統設計

在構建臭氣處理系統時，要考慮空氣凈化效率、能耗、投資成本等因素，以確保臭氣治理效果。為此，滲濾液處理工藝設計一套臭氣處理系統。該系統共應用2臺除臭離心風機，一用一備，將各單元產生的臭氣收集后經過離心風機輸送至焚燒單元，從而解決垃圾滲濾液產生的臭氣問題。

4 應用案例分析

將設計的滲濾液處理工藝應用于生活垃圾焚燒發電廠，進行為期60 d的使用效果測試，驗證這一滲濾液處理方式是否具有良好的應用效果。滲濾液處理系統投運后，檢測不同時期的進水與出水水質，分析不同日期進出水的氨氮濃度變化，以評估滲濾液處理效果。進出水氨氮濃度變化如圖2所示。在不同采樣日期，進水氨氮濃度基本保持在1 200 mg/L左右，經過設計的滲濾液處理方法處理后，出水氨氮濃度保持在4～6 mg/L，符合出水標準。由此可見，氨氮濃度明顯下降，該方法具有較強的滲濾液處理能力。

分析滲濾液處理時不同時間進水與出水的CODCr濃度，明確CODCr去除率變化，可以驗證組合工藝對滲濾液的處理能力。CODCr是污水處理中較為常見的監測指標，是指在特定試驗條件下有機物被化學氧化所需的氧氣量。CODCr越高，說明水體中的有機物含量越高，污染程度越嚴重。具體測試結果如表4所示。在不同采樣日期，進水CODCr含量均保持在5 400 mg/L

以上，保持在較高水平，說明垃圾滲濾液污染較為嚴重。經過設計的滲濾液處理方法處理后，每日出水CODCr均得到明顯的降低，其中，CODCr去除率最高達到68.9%，污染物去除效果較好。由此可見，該方法可以保持良好的應用效果。

測試不同日期垃圾滲濾液處理時的電導率變化，電導率越低，說明水質越高，分析結果如表5所示。不同日期的采樣結果顯示，每天的進水電導率均處于37～39 mS/cm，處于較高水平，說明垃圾滲濾液不易合成氧氣，更容易產生污染氣體。經過設計工藝處理后，出水電導率明顯下降，該方法具有一定的環保效果。

5 結論

生活垃圾焚燒發電廠滲濾液可以采用UASB和MBR組合工藝進行處理，該組合工藝可以有效提高污染物的去除率，改善滲濾液的出水水質。未來可繼續進行優化設計，使這一滲濾液處理方法能夠更好地應用于生活垃圾焚燒發電廠，節約滲濾液處理費用，提高經濟性。

參考文獻

1 王怡然，李 江，李彥澄，等.貴陽某垃圾焚燒發電廠滲濾液處理回用工程設計[J].中國給水排水，2021（6）：91-95.

2 高 波，張 磊，郭修智.UASB+A/O+MBR+兩級RO處理垃圾焚燒發電廠滲濾液[J].中國給水排水，2021（4）：67-70.

3 孫愛華，陳 波，劉 慎.IOC-A/O-UF/NF/RO組合工藝處理垃圾焚燒滲濾液[J].中國給水排水，2021（16）：112-118.

4 羅威威，孫廷岳，黃春華.預處理/厭氧/MBR/RO工藝處理垃圾焚燒滲濾液[J].工業水處理，2021（7）：148-151.

5 丁西明，康建邨，閔海華，等.IC+兩級A/O+

UF+NF+RO工藝處理垃圾焚燒廠滲濾液[J].工業水處理，2022（9）：185-189.