淺論膜技術在垃圾滲濾液處理中的應用

摘要本文主要介紹了垃圾滲濾液的來源及成分，針對垃圾滲濾液中含有大量的無機鹽份和重金屬離子的特殊情況，介紹了現在采用膜技術對無機鹽分和重金屬進行分離的優缺點，本文還介紹了現在經過納濾分離后的濃縮液的國內外主要處理方法。

關鍵詞垃圾滲濾液 膜技術 納濾 濃縮液

中圖分類號:X32文獻標識碼:A

1 垃圾滲濾液的來源和產生量

隨著城市建設的飛速發展和城鎮人口數量的增長，城市垃圾已經成為全球性環境污染的主要因素之一。它們在堆放、填埋處理過程中會產生多種代謝產物和水分，形成滲濾液，破壞周圍土壤的生態平衡，降低土壤活力，造成土壤或水源污染。垃圾滲濾液的產生受諸多因素影響，不僅水量變化大，而且變化無規律性。其主要來自以下五個方面:①降水的滲入。②外部地表水的流入。③地下水的滲入。④垃圾本身含有的水份。⑤微生物厭氧分解產生的水。所以降水量、蒸發量、地面流失、地下水流入、垃圾的特性、地下層結構、表面覆土和下層面排水設施情況對滲濾液的產生量都有影響。雖然滲濾液產生量波動較大，但對于同一地區填埋場，其單位面積的年平均產生量是在一定范圍內變化的。

2 垃圾滲濾液的成分和特性

垃圾滲濾液除了水量變化以外，成份也很復雜。其主要特點是:(1)COD和BOD濃度高。COD最高可接近十萬，而BOD一般也有數千;(2)金屬含量較高。垃圾滲濾液中含有十幾種金屬離子，常見的有Fe、Cu、Pt、Ca等，其中鐵的濃度可達到2050mg/L，鉛的濃度可到12.3 mg/L，鈣的濃度甚至達到4300mg/L;(3)垃圾滲濾液中氨氮的含量較高。廢水中氨氮濃度很高(一般達到數千mg/L)，尤其是中老填填埋場滲濾液中的氨氮含量更高;(4)水質復雜、水量變化大。垃圾滲濾液的成分與垃圾的組成有一定的相關性，由于垃圾種類、成分的多樣性，使產生的垃圾滲濾液成分復雜，同時垃圾滲濾液的水量受垃圾的性質、填埋場的土質、氣象和水文條件的影響。

3 垃圾滲濾液的處理

垃圾滲濾液的處理一直是世界性的一個難題，目前國內尚沒有較成熟的處理技術。國內對垃圾滲濾液的處理一般是采用回灌法、物化法和生化法。循環回灌是一種非徹底的處理方法，而且處理能力有限，操作環境差，不適于年降水量大的南方。物化法處理成本一般較高，不適于大水量垃圾滲濾液的處理。生物處理法包括厭氧生物處理、好氧生物處理和兩者相結合的方法，但實際運行中，生物菌常無法適應垃圾滲濾液水量、水質和COD 劇烈的變化，經常發生生物菌被抑制甚至死亡的現象，在實踐中無法達到處理的目的。

自1953年由美國佛羅里達大學的Reid等人最早提出反滲透海水淡化開始，膜技術便逐漸在垃圾滲濾液的處理中應用，而且應用范圍越來越廣。泉州市室仔前垃圾填埋場是國內首批采用膜處理技術的填埋場。根據膜的分離特性，由德國維爾利設計的MBR+NF工藝開始應用于垃圾滲濾液處理， MBR+NF，即傳統的微生物技術和目前先進分離技術的結合，經處理后的出水完全達到GB16889-2007規定的一級排放標準，整個系統可以分為生化系統以及膜分離系統。

(1)生化系統:整個系統的核心部分，利用微生物作用將BOD和氨氮分別轉化為無污染的二氧化碳和氮氣直接排放到大氣中。由于采用了MBR反應器，超濾膜可以100%的分離微生物，返回到生化系統，使生化反應器內的污泥濃度從3-5 g/L提高到20-30g/L，大大的提高了生化系統的反應效率。

(2)膜分離系統:實現物理分離，根據膜分離系統直徑的不同，又將分離系統分為超濾(UF)和納濾(NF)部分。

超濾(UF)部分:超濾是將粒徑大于0.02m的顆粒懸浮物(主要是指微生物)以及大分子的有機物從中分離出來，作用相當于傳統的沉淀池，出水清澈，主要是含有大量的鹽分和重金屬離子，由于超濾的眾多優點現在正在逐漸取代傳統的鋼筋混凝土結構的沉淀池。

納濾(NF)部分:超濾出水由超濾清水罐經預處理進入納濾系統，在此系統，將重金屬離子，糖類等小分子的有機物，以及大于等于二價的鹽分進行分離，分離后的出水分為兩部分:出水和截流液。出水占納濾總進水的85%，完全達到GB16889-2007規定的一級排放標準。截流液一般占納濾進水的15%，水量少但是幾乎包含了整個原水的鹽分和重金屬離子，以及在生化系統中難以被微生物降解的有機物，因此濃縮液成為最終的污染物。

目前對于濃縮液的處理主要有以下四種:

(1)回灌填埋場。這種方法是一種較為方便的處理方式，利用填埋后的固體垃圾對鹽份重金屬離子進行吸附截留，在短期內效果較好，截留率可以達到80%-90%，但是并不能從根本上解決這些鹽分、礦物質、重金屬的影響，在雨水的沖刷，淋洗下，隨著時間的推移，截流效果越來越差，這些物質將再一次出現在調節池中，在調節池中進行富集，最終影響生化系統的處理效果，降低出水的水質，因此該方式只能作為應急的處理方法。

(2)混凝沉淀法。向濃縮液中投加混凝劑，使濃縮液中的鹽份重金屬離子沉淀出來，達到分離的目的，進一步減少污染體積。現在應用較多的是三氯化鐵混凝劑，混凝效果也是不錯的，可以得到較好的出水，但是相對而言，沉淀時間較長，而且投加量較多，也阻礙了這種方式在工程中的應用，也僅僅在實驗室得到了驗證。

(3)活性炭吸附。利用活性炭的吸附性對這些物質進行吸附，從濃縮液中分離出來，處理效果較好，這種方式在歐洲國家得到了廣泛的應用，但是又由于它的處理費用較高，而且活性炭不容易再生，還會在使用后變成粉末造成二次污染，因此在我們中國并沒有得到廣泛的推廣。

(4)樹脂吸附。樹脂吸附原理同活性炭一樣，利用它的多孔性，比表面積大的特征，對要分離的物質進行吸附，使其從濃縮液中分離出來，同活性炭相比，樹脂又有它特有的性質，樹脂是人工合成的，可以反復使用，更新不像活性炭那樣頻繁，而且使用過后不會變成粉末，因此，樹脂吸附正取代活性炭成為濃縮液中鹽粉分離的主要方法。

經過上述方法的處理，殘留在濃縮液中的鹽分和重金屬離子又進行了一次收集，根據出水水質的不同，經處理后的濃縮液可以直接排放，或者返回到調節池。

綜上所述傳統生化處理方式和先進的膜技術的組合正在得到廣泛的推廣，不僅解決了垃圾滲濾液的原水中有機物和氨氮含量較高問題，而且成功解決了垃圾滲濾液中的鹽分和重金屬離子問題，因此該方法逐漸成為垃圾滲濾液處理的主導工藝。

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