中国市政工程华北设计研究总院有限公司教授级高工杜昱，从事垃圾渗滤液处理工程设计工作近二十年，作为业内资深专家在垃圾渗滤液工程设计及现场运行方面积累了丰富的实践经验，为分享多年经验，他多有著述，为大家传经送宝，以推动行业发展，相信工程师们会受益匪浅。

作者简介：杜昱(1964—)，男，辽宁义县人，大学本科，中国市政工程华北设计研究总院教授级高工，主要从事城市污水处理和垃圾渗滤液处理的研究与设计工作，多次获得国家及省部级优秀勘察设计奖项。

垃圾渗滤液MBR处理系统设计要点

无论是垃圾填埋场还是垃圾焚烧厂，渗滤液的特点是水量水质受季节、气候等因素的影响大，成分复杂、污染物浓度高、可生化性差，渗滤液处理工艺大多采用“预处理+生化+深度处理”工艺，其中生化处理普遍采用MBR工艺，是整个渗滤液处理系统的核心，是出水能否达标排放的重要保障。

垃圾渗滤液MBR处理系统设计要点如下：

MBR生化处理系统的设计应以COD进行计算;

规模较小时可以采用一条线，规模较大时需设置二条线;

渗滤液处理出水对总氮无要求时采用单级生物脱氮，出水对总氮有要求时采用二级生物脱氮;

合理选取水温、泥龄、污泥浓度、剩余污泥产率及单位耗氧量等设计参数，通过计算确定混合液回流比;

外加碳源可以采用甲醇、乙酸钠、葡萄糖等，分别投加在缺氧池和后置反硝化池;

通过控制生物池内水的流态、利用空气管道控制曝气区域、控制膜分离和污水冷却系统回流位置等技术措施，可以取得良好的处理效果。

1 用COD进行设计计算

大部分的生化处理系计是按BOD进行设计计算的，但对垃圾渗滤液而言，COD浓度远远高于BOD浓度，二者的比值COD/BOD>2.2，此种情况下如果仍按BOD进行设计，会存在较大误差，严重影响处理效果，因此垃圾渗滤液MBR生化处理系统应以COD进行设计计算，实际运行结果证明，这种计算方式是符合实际情况的、是合理的。

2 一条线和二条线的设定原则设置

许多垃圾渗滤液处理工程，生化处理部分往往只设置一条线，检修、维护时整个系统必须停止运行，对整个渗滤液处理系统影响很大，而且恢复运行难度也很大。因此为保证渗滤液处理系统能够连续稳定运行，同时考虑到渗滤液处理规模大小不一，原则上规模较小时可考虑设置一条线，规模较大时可应采用二条线，使系统的运行更加可靠、灵活和合理，把由于检修维护的影响降到最低。

根据渗滤液处理工程的特点，工程规模Q≤200m3/d的渗滤液处理工程可以按一条线进行设计，工程规模Q<400m3/d的渗滤液处理工程，优先考虑采用二条线，如果现场条件不允许也可采用一条线，工程规模Q≥400m3/d的渗滤液处理工程应采用二条线。

3 单级生物脱氮和二级生物脱氮的适用条件

所谓单级生物脱氮系统，就是在系统内设置缺氧池和好氧池，利用微生物的硝化和反硝化反应达到去除总氮的目的，对于进水氨氮浓度较低或排放标准对总氮没有要求的项目，采用单级生物脱氮即可满足要求。

事实上经过单级生物脱氮处理后，出水中仍会含有一定量的硝酸盐，尤其是进水氨氮浓度高的情况下，出水中硝酸盐的含量会更高，总氮也相应偏高。在出水对总氮有严格要求的地区，为保证出水总氮达标，在单级生物脱氮后再增设后置反硝化池和后曝气池，亦即二级生物脱氮系统，通过投加外加碳源，利用微生物的硝化和反硝化反应进一步去除剩余的硝酸盐，进而达到提高总氮去除率的目的。

垃圾渗滤液原液中氨氮浓度很高，一般介于2000mg/L~3000mg/L之间，也有高达3000mg/L~4000mg/L，一些排放标准要求出水总氮低于40mg/L，总氮去除率高达98%以上，如此高的去除率对MBR系统提出了更高的要求，单级生物脱氮系统很难达标，必须采用二级生物脱氮方能满足要求。

对于垃圾渗滤液而言，排放标准对总氮没有要求的项目，生化处理系统采用单级生物脱氮，如果排放标准对总氮有严格的要求，应采用二级生物脱氮处理系统，通过控制硝化和反硝化反应的完全程度来控制出水中的总氮。

4 主要设计参数

4.1主要设计参数的选取

生化处理系统设计参数取值见表1。

4.2混合液回流比的计算

垃圾渗滤液进水氨氮浓度高，排放标准对氨氮和总氮的要求非常严格，混合液回流比对总氮的去除率影响较大，混合液回流比增大，TN去除率也增大，合理确定混合液回流比，才能达到良好的脱氮效果。实际工程设计中，许多工程设计混合液回流比不能满足脱氮要求，出水总氮超标现象非常普遍。

反硝化所需的硝酸盐由污泥回流和混合液回流提供，反硝化率用回流比控制，它们之间的关系为：

反硝化率fde按下式计算：

需硝化的氨氮量按下式计算：

(4)Nht=24Q[N-0.05(S0-Se)]×10-3(kg/d)

MBR系统采用外置式超滤膜，出水SS接近于零,其含氮量亦按零考虑。

反硝化的硝酸盐量按下式计算：

(5) NOt=24QNO×10-3(kg/d)

式中需反硝化的硝态氮浓度NO按下式计算：

(6) NO=N-0.05(S0-Se)-Ne

5 外部碳源投加系统

5.1外部碳源的种类

目前普遍使用的外部碳源有甲醇、乙烷、乙酸、乙酸钠、葡萄糖等，各种碳源各有优缺点，合理选择外部碳源对脱氮效果、运行成本等影响很大。

不同碳源类型对系统的脱氮性能影响存在差异，在实际工程应用中应根据工程的具体情况合理选用外部碳源，综合分析并参考以往的工程经验，外部碳源宜优先考虑采用葡萄糖。

5.2外部碳源投加位置

渗滤液原液碳源极度缺失的情况下，如果不投加外部碳源，会导致生化处理系统内硝酸盐过度积累、碱度缺失，轻则抑制微生物的活性，重则导致系统崩溃，此种情况下为确保系统稳定运行，应在缺氧池和后置反硝化池都投加外部碳源。

如果碳源不是很缺乏，硝酸盐积累现象也不是很严重，系统内能维持正常的硝化反硝化反应，此时宜在后置反硝化池内投加外部碳源，可以节省投加量，从而达到降低运行成本的目的。

国内大部分渗滤液处理工程，在后置反硝化池投加新鲜渗滤液，确实可以达到节省运行成本的目的;但由于渗滤液原液含有高浓度的氨氮，而后曝气池未设置内回流系统，导致出水总氮增加，因此在后置反硝化池应投加甲醇或乙酸钠等不含“氮”的外部碳源，而不应投加新鲜渗滤液。

5.3外加碳源对生化处理系统的影响

如果渗滤液进水C/N比严重失调，生化处理系统长期靠投加外部碳源维持运行，这种情况与单纯处理垃圾渗滤液有很大不同。无论采用何种碳源，其反应速度均远远高于渗滤液原液，水力停留时间也相应很短，因此池容积也较小。

如果池容积过大、水力停留时间过长，异养好氧反硝化菌得不到足够的营养物质.因而利用自身体内的原生物质进行内源呼吸，进而降低活性污泥的活性，影响处理效果。因此在靠投加外部碳源维持运行的渗滤液生化处理系统，其生物反应池容积不能过大，应通过计算合理确定。

6 工程设计技术措施

6.1水流形态的控制

许多生物池的设计对水的流态缺少控制，极易发生短流，减少实际水力停留时间，降低整个系统的处理效果。垃圾渗滤液处理生物池内的混合液悬浮固体浓度一般控制住12g/L~15g/L，实际运行过程中有时高达20g/L~30g/L，如此高的污泥浓度，在水流发生短流的情况下，极易发生污泥沉积，从而降低活性污泥的活性，导致处理效率下降。在工程设计中，尤其是大规模的渗滤液处理工程，应在生物池内采取必要措施，控制生物池内水的流态，避免污泥沉积并提高处理效率。

6.2污水冷却系统回流管的设置

由于高浓度污水在生化反应过程中会释放出大量的热能，同时由于部分电能转化成热能的缘故，垃圾渗滤液处理生物池内会保持较高的温度，过高的水温会抑制微生物的活性，严重时会使生化处理系统瘫痪。因此垃圾渗滤液生化处理均设有污水冷却系统，用污水泵抽取生物池内的混合液进入换热器，与冷却水在换热器内进行热交换，降温后混合液再回到生物池内，从而达到降低生物池内水温的目的。

对于设有污水冷却设施的生化系统，由好氧池末端取水，将冷却后的污水回流到缺氧池进水端，可以同时起到混合液回流的作用，提高脱氮效果，也可以取代内回流泵节省能耗，但实际操作中要考虑冷却系统间歇运行的影响。

6.3膜分离系统回流管的设置

在许多垃圾渗滤液处理工程中，MBR系统采用管式膜超滤分离系统，超滤进水泵由好氧池末端取水，进入管式膜浓缩又回流到生物池内。将含有硝酸盐的超滤回流管接至缺氧池进水端，同样可以起到混合液内回流的作用，提高脱氮效率、节省能耗。

信息来源：中国给水排水 作者：杜昱

编辑整理：无忧固废网

【学员问题】垃圾渗滤液脱氮处理工艺特点？

【解答】废水处理系统由氨吹脱预处理、一级生化处理、臭氧氧化、二级生化处理、混凝沉淀处理和污泥处理等组成，其工艺特点为：

（1）预处理脱氨技术采用穿孔管曝气吹脱技术。废水经氨吹脱预处理后，不仅脱掉了大量的游离氨和固定铵，而且还去除了部分苯酚、氰化物、硫化物及其它难生化的、对生化有抑制作用的、毒性大的挥发性物质，为后续生化处理创造了极为有利的条件。

（2）兼氧生物滤池是一种将过滤和固定膜生物转化过程相结合的系统。垃圾渗滤液流过纤维填料束，废水中的悬浮物被捕集、积累，最终依靠重力的作用沉降到池底；纤维填料束的表面生长着大量的细菌及较高级的微生物，形成生物膜。生物膜在填料表面的形成及生长是有机物在水相中多种生物化学作用的过程，水相中有机物分子与微生物首先转输、粘附或吸附在填料表面；再则细菌附着在填料表面，第一步细菌的细胞在静电力及范德华引力作用下，很快接近填料表面；第二步由聚合架桥及空间分子的相互作用，细胞膜开始粘附在填料表面，这个过程比较慢。生物膜的逐渐成长是微生物新陈代谢的过程，老化的生物膜可以自动脱落，可以在水流的剪力作用下分离。

（3）SBR工艺是一种间歇运行的污水处理工艺。去除污染物的机理与传统活性污泥法相比，只是运行方式不同。SBR工艺采用间歇运行方式，污水间歇进入处理系统并间歇排出。系统内只设一个处理单元，该单元在不同时间发挥不同的作用，污水进入该单元后按顺序进行不同的处理，最后完成总的处理被排出。SBR的一个运行周期包括进水、反应、沉淀、排水和闲置5个阶段。它具备以下特点：①工艺简单，投资省，占地小；②耐冲击负荷，处理能力强；③运行方式灵活，脱氮效果好；④能防止污泥膨胀。

（4）臭氧氧化系统。由于部分大分子难降解的有机物经生化处理仍无法去除，利用臭氧的强氧化性，CODcr浓度和NH3-N可下降10%～30%，更主要是把难生化的大分子有机物转化为可生化的小分子有机物，大大增加了废水可生化性，从而提高了二级接触氧化的处理效果。

（5）好氧处理采用接触氧化法。接触氧化工艺具有以下优点：①体积负荷高，处理时间短；②生物活性高，且有较高的微生物浓度，污泥产量低，不需污泥回流；③动力消耗低，出水水质好而稳定；④挂膜方便，可间歇运行，不存在污泥膨胀问题。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。

垃圾渗滤液性质变化：

垃圾渗滤液的性质变化，随着填埋场的运行时间的不同而不同，这主要是由填埋场中垃圾的稳定化过程所决定的。垃圾填埋场的稳定化过程通常分为五个阶段，即初始化调整阶段（Initialadjustmentphase）、过渡阶段（Transitionphase）、酸化阶段（Acidphase）、甲烷发酵阶段（Methanefermentationphase）和成熟阶段（Maturationphase）。 1初始调节阶段：垃圾填入填埋场内，填埋场稳定化阶段即进入初始调节阶段。此阶段内垃圾中易降解组分迅速与垃圾中所夹带的氧气发生好氧生物降解反应，生成二氧化碳（CO2）和水，同时释放一定的热量。 2过渡阶段：此阶段填埋场内氧气被消耗尽，填埋场内开始形成厌氧条件，垃圾降解由好氧降解过渡到兼性厌氧降解。此阶段垃圾中的硝酸盐和硫酸盐分别被还原成氮气（N2）和硫化氢（H2S），渗滤液pH开始下降。3酸化阶段：当填埋场中持续产生氢气（H2）时，意味着填埋场稳定化进入酸化阶段。在此阶段对垃圾降解起主要作用的微生物是兼性和转性厌氧细菌，填埋气的主要成分是二氧化碳（CO2），渗滤液COD．VFA和金属离子浓度继续上升至中期达到最大值，此后逐渐下降；PH继续下降到达最低值，此后逐渐上升。4甲烷发酵阶段：当填埋场H2含量下降达到最低点时，填埋场进入甲烷发酵。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。