垃圾焚烧具有减量化、无害化与资源化等优点，目前已成为我国城市垃圾处理首选方式^〔1-3〕。我国“十二五”已提出大力兴建垃圾焚烧厂，2010年—2019年，垃圾焚烧厂从104座迅速扩增至389座^〔4-5〕。为了降低垃圾含水率并提高其热值，垃圾在入炉焚烧前需在贮坑中堆放5~7 d，堆放过程因重力、发酵等作用产生的废水即为垃圾渗滤液^〔6-8〕。

目前，焚烧厂渗滤液主要采用“预处理+生化+深度处理”组合工艺进行处理，如“UASB+MBR+ NF”^〔9〕、“外置式MBR+NF/RO”^〔10〕与“预处理/UASB/MBR/NF/RO”^〔11〕等工艺。这些工程实例主要介绍了处理工艺流程及设备的设计参数，并简要分析了运行情况与处理成本等。笔者以福州市某垃圾焚烧厂渗滤液为研究对象，分析渗滤液中COD、BOD₅、NH₃-N与TN等污染物在“预处理/厌氧/外置式MBR/RO”处理工艺中的脱除过程。

福州市某垃圾焚烧厂共有三台型号为SLC300-4.1/400的垃圾焚烧锅炉，垃圾日处理量约为1 200 t。厂区内建有专门的污水处理站，将垃圾贮坑中产生的垃圾渗滤液、雨水、地面冲洗及车辆冲洗、生活污水汇集后进入污水站进行处理。

污水处理站设计水量为250 m³/d。出水经处理达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)三级标准与《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)排放限值后纳入市政污水管网集中处理。部分进出水水质设计值见表 1。

由进水水质可知，该厂渗滤液属于含高浓度悬浮物、有机物与NH₃-N的废水。首先考虑去除废水中的固体悬浮物，采用格栅机去除大于1 mm的固体颗粒后，并通过混凝沉淀去除水中的悬浮物。为防止高浓度有机物与NH₃-N对生物脱氮工艺造成冲击与抑制，废水需经过厌氧工艺去除大部分的有机物，从而降低有机物含量。经厌氧处理后，废水再经由反硝化池、硝化池与超滤组成的MBR系统进行处理，通过生物脱氮的方式去除大部分的有机物、NH₃-N与TN。而在MBR系统不能去除的难降解有机物、盐分、重金属等污染物，则利用RO进行深度处理，最终达标排放。因此工程采用“预处理/厌氧/外置式MBR/反渗透(RO)”组合工艺处理渗滤液及其他废水。图 1为垃圾渗滤液处理系统的工艺流程。

渗滤液首先经过格栅机去除大颗粒固体，在进入初沉池前投加氯化铁混凝剂，经初沉池除渣后，进入调节池均化水质水量，防止进水水质水量波动冲击后续生物系统。调节池出水分成两部分：一部分进入中温厌氧池水解酸化，降低渗滤液中有机物浓度并提高生化性，同时将有机氮水解成为NH₃-N，厌氧产生的沼气经收集后进入火炬系统燃烧处理；另一部分超越进水直接进入MBR系统，目的是提供充足的反硝化碳源。MBR系统由反硝化池(A池)、硝化池(O池)与超滤所组成，废水经MBR系统去除大部分可降解有机物、NH₃-N与TN；超滤起到二沉池泥水分离的作用，浓缩污泥一部分回流至MBR前端，剩余污泥经离心机脱水形成含水率为80%的泥饼进入垃圾炉焚烧，脱水上清液回流至调节池。超滤出水进入RO深度处理，截留废水中的难降解有机物及盐分，出水水质达标后排放至污水管网，RO浓液则回喷至焚烧炉。

调节池。采用环氧砂浆防腐结构，尺寸为10 m×10 m×7 m，有效容积700 m³，设计停留时间为67.2 h，可有效均化进水水质水量。

厌氧池。采用环氧砂浆防腐结构，尺寸为8.5 m×8.5 m×12.5 m，有效容积903 m³。采用中温厌氧处理，温度在30~35 ℃，pH在6.5~7.3。为了有效降低有机物负荷，厌氧池污泥质量浓度保持在40~50 g/L。

反硝化池。采用混凝土防腐结构，尺寸为3.5 m×7.5 m×10 m，有效容积262.5 m³，设计停留时间25.2 h，pH为6.5~7.3，水温为30~35 ℃，溶解氧(DO)保持在0.2~0.5 mg/L，污泥质量浓度(MLSS)为8~12 g/L。

硝化池。采用混凝土防腐结构，尺寸为8.5 m×7.5 m×10 m，有效容积637.5 m³，设计停留时间61.2 h，pH为6.5~8.2，DO保持在1.0~3.0 mg/L，MLSS为8~12 g/L。

超滤。使用材质为聚偏氟乙烯(PVDF)，运行压力0.45~0.51 MPa，循环流量220~260 m³/d，污泥回流流量150 m³/d。

RO。错流过滤，清液产率75%~80%。

该工程自2010年投入运行以来长期运行稳定。图 2为运行30 d的部分监测数据。

由图 2可知，工程进水水量为(196±19.3) m³/d，进水COD、BOD₅、NH₃-N分别为(21 230±3 576)、(7 983±1 591)、(1 037.9±141.9) mg/L；出水COD、BOD₅、NH₃-N分别为(47.7±18.5)、(14.6±6.1)、(0.70± 0.22) mg/L，系统平均去除率分别为99.77%、99.81%、99.93%。虽然进水污染物浓度很高且波动较大，但工程依然保持稳定良好的处理效果。

该厂渗滤液具有以下特点：

(1) 进水BOD₅/COD为0.29~0.53，表明渗滤液具有良好的可生化性，为后续生化系统的高效处理提供了有利条件^〔11-12〕。(2)焚烧厂渗滤液相对“新鲜”，废水中有机物含量高，进水COD/NH₃-N高达15~ 30，无需外加碳源即可为生物脱氮提供充足的反硝化碳源；相比之下，填埋场渗滤液属于“中老龄渗滤液”，有机物浓度低，为了维持处理系统的可生化性并提高渗滤液的C/N，常常需要投加外加碳源^〔13〕。

为了研究主要污染物在“预处理/厌氧/外置式MBR/RO”工艺中的降解过程，分别在调节池(1^#)、厌氧池(2^#)、超滤(3^#，即MBR系统出水)、RO(4^#)中设置采样点，测定各取样点上清液中COD、BOD₅、NH₃-N，TN、NO₃-N与NO₂-N的浓度，分析处理工艺流程中除碳与脱氮过程。取样期间，进水流量为188 m³/d，其中进入厌氧池流量为63 m³/d，调节池超越进MBR系统的流量为125 m³/d。图 3显示了COD、BOD₅与TN等主要污染物的降解过程。

在厌氧池中，COD与BOD₅分别由28 968 mg/L与9 656 mg/L降至4 316 mg/L与1 523 mg/L，去除率分别为85.09%与84.23%，表明厌氧池可降解大部分的有机物；BOD₅/COD从0.33升至0.42，说明厌氧提高了渗滤液的可生化性。TN由1 538 mg/L降至1 310 mg/L，去除率仅为14.8%，推测是厌氧菌降解有机物合成细胞所需的氮源。NH₃-N从1 098 mg/L升高至1 219 mg/L，原因可能是原水中含有相当浓度的有机氮，在厌氧条件下水解生成NH₃-N，导致NH₃-N浓度变高；王涛等^〔12〕采用IC-N/D-A³/O₃工艺处理垃圾渗滤液时也发现了NH₃-N升高的现象，渗滤液经IC厌氧反应器后，NH₃^--N由1 320 mg/L上升至1 460 mg/L。厌氧池NO₂^--N与NO₃^--N浓度较低，均在5 mg/L以下。

MBR系统进水有两部分组成，一部分是厌氧池出水，另一部分是调节池超越进水。根据分流水量及水质可计算出，MBR进水COD、BOD₅、TN、NH₃-N分别为20 750、6 945、1 462、1 138 mg/L；超滤出水COD、BOD₅、TN、NH₃-N分别为381、137、208、5.2 mg/L，各污染物去除率分别为98.2%、98.0%、85.8%、99.5%。在MBR系统中，COD、BOD₅、NH₃-N、TN均被高效去除。其中MBR进水COD/TN高达14.2，为生物脱氮提供充足的反硝化碳源，是MBR高效脱氮的关键因素之一。

超滤出水进入RO系统进一步去除污染物，最终出水COD、BOD₅、TN、NH₃-N分别为32.9、7.3、27.4、1.2 mg/L，满足污水处理站设计出水水质要求。

考虑到流量分流的影响，表 2总结了COD、BOD₅、TN、NH₃-N分别在各处理单元的脱除比例。

由表 2可知，COD与BOD₅在厌氧池与MBR中的总去除率分别为98.7%与98.6%，说明COD与BOD₅主要在厌氧池与MBR被去除。TN与NH₃-N在MBR的去除率分别达到了81.5%与103.2%，说明TN与NH₃-N去除主要发生在MBR系统中。

药剂费，包括氯化铁、膜清洗剂、还原剂、阻垢剂、PAM等，平均30万元/a。

每年用电130万kW·h，电价0.65元/(kW·h)，电费84.5万元。

设备维修费，包括膜更换费、日常维护及耗材更换费，共90万元/a。其中超滤膜5 a更换1次，每次费用25万元，每年费用5万元；反渗透膜2~3年更换1次，以2.5 a计，每次费用36万元，每年14.4万元。

每年的运行总费用约为204.5万元。若以每天平均进水水量196 m³计，则运行费用为28.6元/m³。

在实际工程中采用“预处理/厌氧/外置式MBR/RO工艺”处理垃圾焚烧厂渗滤液，取得良好的处理效果，COD、BOD₅与NH₃-N的去除率均保持在99%以上，出水水质可稳定达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》与《污水综合排放标准》等排放限值。污染物降解过程分析可知，COD与BOD₅主要在厌氧池与MBR被去除，TN与NH₃-N去除主要发生在MBR。研究结果明确了COD与NH₃-N等主要污染物在工艺流程中的脱除过程，为垃圾焚烧厂渗滤液处理工程的提标改造提供技术参考。