城市生活垃圾渗滤液全量化处理技术及应用

同济大学，维尔利环保科技集团股份有限公司

作者：赵振振，张红亮，黄慧敏，杨虎君，江桂红，邮箱：zhanghongliang@wellegroup.com

依托江苏省科技成果转化项目（项目编号：BA2009050）、国家科技重大专项水专项（项目编号：2018ZX07208010）等科技项目，维尔利环保科技集团股份有限公司自2009 年开始，在外置式膜生物反应器（MBR）基础上进行创新，自主研发了“内循环（IC）厌氧处理+高效好氧环流喷射膜反应器（CJMBR）+ 膜深度处理+ 浓缩液全量处理”垃圾渗滤液全量处理技术工艺，解决了垃圾渗滤液处理技术装备稳定性差、二次污染严重、浓缩液处理不彻底等难题，并探索出适合我国垃圾渗滤液无害化、全量化处理的技术工艺路线及运维管理模式。相应技术已在我国300 余个项目上得到推广应用（典型项目见图1），成功入选“2020 年国家工信部绿色制造系统解决方案供应商”，并荣获2022 年度中国城市环境卫生协会科技进步奖一等奖。

图1 常州市生活废弃物处理中心渗滤液应急处理项目Figure 1 Leachate emergency treatment project of Changzhou Household Waste Treatment Center

【技术/案例原理及技术路线】

垃圾渗滤液首先通过IC 厌氧反应器，除去部分COD、BOD5、NH4+-N、TSS 等污染物，降低渗滤液的生物毒性，同时通过微生物的氨化过程完成有机氮向无机氮的转化。因有着较高的氧传递效率和污泥浓度，高效好氧环流喷射膜生物反应系统随后被用于厌氧预处理出水的高效脱氮。同时，通过采用膜深度处理技术，截留生化尾水中的无机盐及其他难降解污染物，实现渗滤液的达标排放。而经过膜深度处理产生的约20%～30%的浓缩液，根据不同排放标准，采用相应的浓缩液全量化处理技术。

本技术包括厌氧产沼、生物高效脱氮、膜深度处理、浓缩液全量处理等，技术路线如图2 所示。

图2 渗滤液全量处理工艺流程示意Figure 2 Full quantization treatment technological flow schematic of leachate

（1）厌氧预处理系统：新型IC 厌氧反应器可提升微生物反应过程中的传质效率及反应器抗冲击能力，反应器内垃圾渗滤液中有机氮的无机转移率≥90%，反应器COD 容积负荷≥12 kg/（m3·d）。

（2）高效脱氮系统：将高效好氧环流喷射（CJR）与MBR 技术耦合，形成高效好氧环流喷射膜生物反应技术及装备（CJMBR），使反应器内污泥的质量浓度达15～30 g/L，大幅提高反应器COD 容积负荷（2.0～4.0 kg·m-3·d-1）。

（3）深度膜处理系统：利用不同级段的纳滤+反渗透组合工艺，保障生化出水达到相关排放标准，本单元的系统总得率达到85%以上。

（4）纳滤浓缩液全量化处理系统：以多级多段、不同物料膜组合的模式（多级物料膜分离，CSM），对纳滤膜浓缩液进行再浓缩，有效减少浓缩液总量，可实现出水COD 去除率达到95%，清液得率达到75%以上，最终出水清液COD 为100～200 mg/L，显著降低后续处理难度及成本。再通过腐植酸、富里酸两级矿化技术，氧化各种有毒和难降解有机化合物，使得浓缩液B/C 从0.03 提高至0.30 以上，总COD 去除率达到95%以上，实现浓缩液的无害化全量处理。

（5）反渗透浓缩液全量化处理系统：反渗透浓缩液通过高压反渗透单元后进入低温蒸发器，将反渗透浓缩液进行液液分离，得到蒸发超浓缩液及蒸发清液，90%以上的蒸发清液达到外排或中水回用标准，蒸发超浓缩液经过深度干燥系统处理形成盐泥，进行无害化填埋。

【技术/案例特点】

（1）处理效果好，出水水质优质稳定。通过膜的高效分离作用，使微生物被完全截留在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不仅提高了反应装置对污染物的整体去除效率、保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷。

（2）连续稳定运行能力强。本集成设备在调试运行过程中仅需要控制进水流量、反应温度、反应pH、加药量，连续运行能力强且稳定性好。

（3）难降解污染物高效去除，无二次污染。由于微生物被完全截留在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物的截留生长。同时，可延长一些难降解有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。

（4）反应器高效集成，占地面积小，不受设置场合限制。生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，极大程度节省了占地面积；该工艺流程简单、结构紧凑，不受设置场所限制，适合于任何场合，可做成地面式、半地下式。

（5）操作管理方便，易于实现自动控制。该工艺实现了水力停留时间与污泥停留时间的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。该工艺主要控制集中在集成设备，集成设备可做到一键启停，并且自控程序设计了各工艺点保护及停机清洗。

（6）运营成本低。一般的浓缩液处理工艺运营成本约100 元/t，采用本工艺处理浓缩液，所有运营成本仅包括用电、阻垢剂、改性剂及酸成本，运营费用大幅降低。

【长效运行模式与机制】

（1）运行模式：该技术以技术上可行、环境上安全、经济上可持续以及社会可接受为基础，通过招投标方式由企业进行渗滤液全量化处理设施建设及日常运营维护，业主方（城管局、环卫局或受政府委托的国企）负责日常监管考核。

（2）运行机制：本技术结合渗滤液项目全生命周期管理大数据平台，可实现渗滤液处理厂项目全生命周期的数字化应用与管理（图3）。同时，大数据平台通过对生产过程数据的再加工处理，可显著降低渗滤液处理的人工成本、提高系统管理水平、保障处理质量。

图3 大数据平台工艺控制界面Figure 3 Process control interface of big data platform

【经济、环境及社会效益】

（1）经济效益：该技术近3 年在全国多处垃圾渗滤液处理工程中得到推广应用，实现相关技术装备销售收入35 亿元，新增利税总额超3 亿元。

（2）环境效益：本技术从2009 年起在垃圾渗滤液处理领域得到推广应用并在实践中不断优化改进，已在国内外拥有成功案例超过300 项，总处理规模超过5.0×107t/a，COD 年减排超过4.0×105t，氨氮年减排量超过1.0×105t，推动城乡人居环境改善和环境污染防治水平提高。

（3）社会效益：本技术的推广应用一方面解决了垃圾渗滤液对城市周边水体环境污染问题，践行了“两山理论”；另一方面以常州市渗滤液处理项目为代表的工程吸引国内外上百家单位参观学习，起到带头和示范作用，推动了垃圾渗滤液处理行业产业结构调整和行业技术升级。