好氧膜生物反应器工艺(MBR)是垃圾焚烧厂渗滤液处理常用工艺之一[1]，上海某生活垃圾焚烧厂也使用该工艺处理渗滤液，该厂是我国首座千吨级现代化垃圾焚烧厂，设计垃圾处理能力为1 500 t/d，其垃圾渗滤液一期工程处理设施设计规模为400 m3/d，设计进出水水质如表1所示，处理达标后尾水就近排入城市污水管网，进入下游污水厂进一步处理。
表1 设计进出水主要指标
该厂渗滤液处理采用预处理-膜生物反应器(MBR)组合工艺，由预处理系统、膜生化反应器MBR处理系统两部分组成，详见图1所示。生化系统剩余污泥经离心脱水，与生活垃圾混合后协同焚烧处置。
图1 垃圾渗滤液处理工艺流程图
1、问题描述
1.1 整体运行效果
该厂垃圾渗滤液处理设施自2006年底正式运行以来，实际处理水量约250~300 m3/d，从整体运行效果上看，运行情况基本可满足处理要求[2]，能有效去除CODCr、氨氮、SS等污染物，出水达到且优于设计标准，该垃圾渗滤液处理设施某年生产数据如表2所示。
表2生产数据统计
注：以上数据为某年1~12月日平均值，括号内为变化区间
1.2 制约处理量的关键问题
从实际运行效果证明该垃圾渗滤处理工艺对高浓度的垃圾焚烧厂垃圾渗滤液有较强的处理能力，但该设施实际处理量一直低于设计处理量，超滤膜通量大幅下降可能是制约处理量的关键问题[3]。MBR工艺活性污泥浓度较高，对后序的膜过滤工序运行影响较大，易发生膜管污堵，膜通量迅速下降问题，导致系统处理量下降。虽通过膜清洗可以缓解，但长期运行后，清洗效果不断降低，导致原设计一用一备的超滤膜组件，现两组超滤膜满负荷运行也无法达到设计处理能力。可见，超滤膜污堵导致膜通量下降是制约整个系统处理水量的关键问题。
2、运行优化研究
2.1 方案可行性分析
活性污泥污水处理系统处理后的水必须通过有效的固液分离过程才可完成清液排放的目的，超滤膜过滤是一种高效过滤固液分离方式，其它常见的固液分离方式还有重力沉淀、离心、渗透等。在本系统中剩余污泥的离心脱水也是一种固液分离方式，离心滤液若可满足排放要求，也可作为渗滤液处理系统一种新的出水排放方式。
根据图1工艺示意图所示，MBR工艺排放的剩余污泥是生化系统的反应池混合液，通过离心脱水机实现泥水分离目的。因渗滤液的主要污染物经微生物的处理后，剩余污染物大多是可溶成份，超滤对这部分污染物去除作用已不明显，可见离心出水方式的水质在理论上与超滤出水方式相差不大，存在作为一种新的出水方式的可能。
垃圾渗滤液MBR处理系统污泥产率约为0.4~0.5 kg SS/kg CODCr[2]，高于一般活性污泥法，加之进水浓度远高于一般市政污水，因此该类系统剩余污泥排放量也较高。根据工艺需要，该厂剩余污泥排放量约为400~450 m3/d，含水率约97%，通过离心脱水机脱水后外运处置。经过计算产生的离心滤液约340~380 m3/d。若将原系统仅依靠单一超滤出水方式，改进为超滤出水+部分离心出水的组合出水方式，可明显提高整个系统的处理水量。
2.2 试验验证
离心出水方式，是通过剩余污泥离心脱水排放上清液达到出水排放的目的，出水水质与剩余污泥的排放方式紧密相关，根据不同的排泥方式，监测剩余污泥离心脱水滤液水质如表3所示。
表3 剩余污泥离心滤液水质监测数据
硝化池末端排泥，反应池混合液经过完整的反硝化和硝化反应，其中的污染物降解较充分，试验结果证实其离心脱水滤液CODCr、NH4-N均不会超标，但滤液SS虽仍满足设计排放标准，但却高于原超滤系统出水。其它三种排泥方式的离心脱水滤液水质不能满足排放要求。后续多次生产性试验也得出了相似的结论，即在生化系统运行稳定的前提下，离心脱水清液CODCr、NH4-N均满足排放标准，离心脱水清夜SS数据虽有波动但能符合原设计排放标准，若要进一步确保出水水质稳定，需增设过滤设施。
3、应用分析
3.1 优化运行模式
原系统增加离心出水方式，即从硝化池末端排放剩余污泥，剩余污泥离心滤液直接排出系统，具体运行模式，有两种组合，可根据实际生产需要选择：(1)在现有全部超滤出水排放方式的基础上，增加离心滤液出水方式，可明显提高整个系统的处理量，且能降低超滤膜组件使用率，延长超滤膜使用寿命。(2)当一组超滤膜组件检修时，可采取组合方式出水，既不会影响产量，也不会造成出水超标排放。
3.2 节能减排效果
该垃圾焚烧厂产生渗滤液约350 m3/d，但现有渗滤液处理系统在常规运行模式下，最大产能不足300 m3/d，剩余未经处理的渗滤液外运附近城市污水处理厂处置，若原系统增加离心滤液出水方式，可明显提高整个系统的处理量，从而增加整个系统的污染物消减能力，按日处理量增加50 m3/d计，全年CODCr的削减量可增加约1 260t/年，NH4-N削减量可增加约19 t/年，CODCr、氨氮的削减量量比原系统常规运行模式相比增加了约16%。
组合出水方式还具有明显的节能效果。总日处理按300 m3计，仅采用超滤出水为唯一出水方式，超滤系统及污泥脱水系统产生的日总电耗约为3 900 kW•h，单位单耗为13 kW•h /m3渗滤液。采用组合方式出水，即超滤出水+离心滤液出水，超滤出水及离心滤液出水各占总量50%，仅运行一组超滤膜即可，超滤系统及污泥脱水系统累计日总电耗约为2 500 kW•h，单位单耗为8.3 kW•h /m3渗滤液，同比下降了约35%。可见，采用组合出水方式出水，可在不降低产量的前提下明显节约能耗。而组合出水方式，还可减少超滤膜的使用率，增加超滤膜的使用寿命，降低因更换膜组件导致的维修费用。新建类似的垃圾渗滤液处理实施时，可考虑采用组合方式出水，可适当减少超滤膜组件的使用，与仅设计超滤出水方式相比，还可减少项目总投资。
4、结论
通过试验研究，采用组合出水方式，即超滤出水与离心机滤液出水组合出水排放方式，不仅可以满足工艺运行的需求，还可以增加系统产能，减少检修费用，具有较明显节能减排效能，实际生产运行中具有一定的实用价值。若新建类似MBR垃圾渗滤液处理设施，在同等出水标准情况下，可考虑采用组合出水方式替代单一超滤的出水方式，不仅可以节约工程投资，还有利于节省运行和检修成本。
