垃圾滲濾液處理中膜分離技術的應用

魯 波

（重慶市環衛集團有限公司 重慶 401120）

引言

在垃圾處理工藝中我國主要使用的方式是垃圾填埋處理，這種方式可以長期處理不可回收固體垃圾。但是垃圾在填埋之后混合在環境中，土層水、雨水、地下水等不斷滲透到垃圾內導致垃圾的腐蝕與分解，這部分垃圾分解之后產生一定的水，與垃圾中的有害物質混合在一起，形成比較復雜、污染性極強的垃圾滲濾液。現階段的垃圾滲濾液很難達到理想的處理效果與排放標準。在這種情況下，尤其是西方積極推行膜分離技術的背景下，我國也對膜分離技術進行積極的研究，且取得理想的效果。

1 相關概述

1.1 垃圾滲濾液

垃圾滲濾液來源非常復雜，大量垃圾本身含有水分，經過運輸、搬運之后進入到填埋場之內，而填埋場之內有雨水、雪、地下水等物質的混合，除卻垃圾與覆土層的飽和持水量這一類液體之外，垃圾層與覆土層之間還會形成高濃度有機廢水物質。在垃圾堆積過程中，部分要進行焚燒的垃圾也會滲透水分。垃圾滲濾液的性質會隨著時間的增加，而不斷發酵產生變化，這種變化由垃圾的類型、特征等來決定，一共經歷五個階段。

（1）初始調節階段，垃圾進入填埋場之后即進入初始階段，在初始階段之內的垃圾易降解組分迅速與垃圾中所夾帶的氧氣發生反應，產生二氧化碳、水，并產生熱量，之后進入第二個階段。

（2）過渡階段，被過濾之后幾乎沒有氧氣，填埋場逐漸形成厭氧條件，垃圾降解從好氧、兼性厭氧過渡，這個階段內垃圾中的硝酸鹽、硫酸鹽物質被分別還原成氨氣、硫化氫等物質，滲濾液內的pH 數值降低[1]。

（3）酸化階段，填埋場內垃圾持續產生氫氣的時候填埋場就進入了酸化階段，這個階段內降解垃圾的微生物主要是兼性、專性厭氧菌，填埋氣的成分中的二氧化碳、滲濾液COD、金屬離子濃度不斷上升到最大值，隨后下降；pH 數值持續下降到最低，此后再上升。

（4）甲烷發酵，當填埋場內氨氣含量下降到最低點，填埋場內甲烷開始發酵；甲烷菌將有機酸與氨氣轉化為甲烷；在有機物濃度、金屬離子與電導率、生化性下降的情況下pH 值反而上升。

（5）成熟階段，填埋場內的垃圾產生易生物降解組分，被降解之后的垃圾填埋場進入成熟階段。在這個階段內，垃圾的營養物質已經被滲濾液排出，剩余少量難降解物質，此時的pH 數值偏向堿性狀態，滲濾的液可生化性下降，此時的垃圾滲濾液濃度已經降低很大幅度。對于垃圾滲濾液來講，有機物濃度含量高，碳氨比例不平衡，內部含有重金屬，處理難度大，對處理技術提出了很高要求[2]。

1.2 膜分離技術

膜分離技術是根據混合物分子不同粒徑分子通過半透膜可以實現選擇性分離的技術，因此也被稱為分離膜、濾膜技術。作為一項新興技術，膜分離能夠實現分離、濃縮、提純物質。膜分離在常溫下進行，被分離物質可以保持原有的性質，在實際使用過程中選擇性強，操作簡單適用性廣，因此可以廣泛運用在不同行業內。膜是具備選擇性分離功能的材料，比如無機膜等得到廣泛運用。

膜分離技術的實際運用原理是利用膜兩側的滲透壓力差，即膜管內部的壓力大于膜管外部壓力的滲透壓作用下將水排除在管道之外。管道內殘留的懸浮物再經過反復沖洗、運輸、去除操作之后凈化垃圾滲濾液，該技術在垃圾場中的運用不僅僅保證了濾膜的清潔，同時也避免了對膜管造成的堵塞。

2 膜分離技術的具體運用

2.1 RO處理工藝

從當前的實際運用來看，國內的膜分離技術運用在垃圾滲濾液處理中，RO 膜的運用主要是使用在碟管式反滲透系統內——DT-RO。2003 年后，重慶、上海、北京、沈陽等多地垃圾處理廠建設碟管式反滲透系統，在實際運行中取得理想效果，處理規模極大，達到67～500t/d。工藝處理中使用二級RO，水的回收率達到70～80%。這種方式的處理效率很高，而且有利于環保功能的發揮，實現資源節省和環境保護，也實現了水資源的高效回收[3]。現實生活中，回灌處理、蒸發、場外處理方式也都被廣泛使用。尤其是重慶長生橋垃圾填埋場的處理規模達到500t/d。選擇該工藝之后，必須選擇合適的預處理工藝才可以正常運行。預處理方式主要以生化法為主，垃圾滲濾液典型的RO處理流程如圖1：

圖1 RO處理流程

據研究，碟管式反滲透系統水回收率為70%～80%之間，膜的壽命為三年，具備良好的環保性能，在膜壽命使用期間內可以回收大量水資源，節省水資源的使用率，實現了環境保護。而且顯著展示了該技術在實際使用過程中的價值，凸顯了膜回收技術的經濟效益、社會效益[4]。

2.2 MBR+NF處理工藝

現階段，國內的MBR 工藝處理垃圾滲濾液的發展比較快，而且凸顯出比較明顯的價值。在處理效果方面，MBR 對垃圾滲濾液中的有機物進行生化降解，就完成了分離。避免了傳統的濃縮液進一步處理的問題。但是需要注意，如果使用單一的MBR 工藝出水，則質量無法達到國家的二級排放標準，因此在使用該技術的時候要配合NF、RO、活性炭等，配合其他技術得到的出水COD 一般小于100mg/L。近年來國內開始將MBR 運用在垃圾滲濾液的處理當中，大部分使用MBR+NF、MBR+NF/RO，極少部分使用除渣預處理+MBR 處理技術。與DT-RO 工藝相比NF 在截留難降解有機物的同時，無法截留鹽分，鹽分被排出而減少了鹽分富集的可能，MBR+NF 的處理工藝水回收率高達85%～90%，需要進一步處理的濃縮液量大大減少。國內也有運用一體式MBR 處理工藝的實例，如松江垃圾填埋場就使用了厭氧酸化→A/O→浸沒式MBR 工藝，運用SMBR150 型膜組件系統，去掉各項成本之后，運行費用為12 元/t 水。使用該技術有效提升垃圾滲濾液的水質，減少反滲透膜的污染，產水水質的質量顯著提升。具體使用過程中對細菌、病菌的去除方面有顯著效果。在實際的使用過程中精簡流程、優化工藝，實現了環境保護，降低了污染，實現了生態環保的同時，也維持了城市生態的美觀性。

2.3 組合工藝

組合工藝是指“氧化溝+臭氧氧化+活性炭+CMF+二級RO”工藝，目前該技術在天津濱海新區垃圾填埋場得以廣泛使用，并取得理想的回收效益，二級反滲透出水的水質除了不可飲用之外，可以廣泛運用在生活中。該處理工藝的成本為17～22 元/t；深圳某焚燒發電廠使用的處理工藝，儲水質量優于國家標準，噸水投資量為5 萬元，噸水運行成本約為16 元。

北京市六里屯使用上流式厭氧污泥床+吹脫+氧化溝+NF+RO 處理工藝也取得了理想效果，本身成本低廉、低能耗，實際操作方便，能夠凈化空氣，與我國推行的綠色環保政策相關聯，在各種組合工藝的使用下可以取得理想的效果，有效保護環境，避免城市生態惡化，減少了城市、城鎮垃圾對生態的污染。在垃圾處理的過程中，既實現了水資源的二次利用，同時也實現了生態的修復。

3 防治膜污染的幾點建議

在現實生活中常見的膜污染防治技術有物理方式、化學方式兩種。物理方式有物理清洗、優化操作條件等。化學方式包括原料液預處理、膜改良、化學清洗的方式[5]。在這兩種方式中化學方式是提高反滲透膜元件各項性能的有效方式。

3.1 物理方式

首先，物理清洗，使用機械處理手段清除膜表面的污染物，比如低壓高流速清洗、反壓清洗等。這些手段的實際運用比較復雜，清洗效果并不良好。人們也提出使用超聲波清洗，利用超聲空化生產的微射流去除或者是削弱膜的邊界污染情況，增加攪拌作用來降低污染物微粒在膜表面的附著，讓其隨著水而去。這種方式在目前沒有被推廣使用，但是在將來必然得到廣泛運用。其次，優化操作條件，在操作中控制時間、溫度、膜面流速等，這是避免膜污染的最主要因素。一般膜過濾使用低壓、恒通量等方式來控制壓差避免膜污染。在運行中運行周期長短需要根據水質情況和膜清洗情況來確定。在這個過程中適當提高原料液的分子活性增大擴散系統來加速分子的擴散[1]，提高膜通量。

3.2 化學方式

其一，原料預處理方式，在原料液過濾之前進行預絮凝、過濾等操作來改變溶液、pH 值等，原料的性質、溶液發生改變，從而可以去除一些與膜[2]發生反應的物質，提高過濾通量。

其二，膜改良，當前的防污膜改性材料主要以聚合物為主，由于機械性能優異和化學性能穩定，因此在膜材料內被廣泛使用。但是材料疏水性限制了使用，因此材料改性非常有必要。

其三，化學清洗，運用化學試劑改變污染層表面的化學性質、污染物等來消除膜污染。這種清洗既可以原位清洗，也可以在膜組件分離后的清洗，是目前使用最有效的方式。

4 垃圾滲濾液處理中膜分離技術的環保效益

4.1 減少生活垃圾對城市生態造成影響

通過運用膜分離技術可以實現環境保護，與當前我國貫徹政策理念相吻合，從而實現環境保護效益。立足當前城市發展現狀，城市發展內容越發復雜，生活節奏加快，而大量垃圾的產生讓城市發展不堪重負。在不斷發展中垃圾量越來越多，每一個城市每一天都要處理大量生活垃圾，這些垃圾如何處理才可以保證效益值得深思。在垃圾處理上國內人們做出了很多探索，比如填埋、焚燒等，每一種方式都會環境造成污染，甚至產生比較嚴重的負面影響。膜分離技術是一項比較先進技術，而且這一項技術也可以不斷創新改進，將垃圾降解分解分離，最終變廢為寶成為對人們生活有利的部分，這種方式提高了環保效益，實現了環境保護，也維護了城市生態。在現實生活中大量垃圾處理不當，因此招來蛇鼠蒼蠅，垃圾腐爛發出的惡臭物質，會隨著水進入到水中污染城市水質，污染水源威脅人們的健康。從各方面出發，做好垃圾處理都有很大的必要性。

我們需要立足城市發展現狀，分析目前可以使用技術，綜合各方面解決垃圾所帶來的負面問題。減少城市垃圾對環境造成污染，也可以打造專門的城市文化，讓河流變得清澈，城市干凈整潔，代表了一個城市的文明，也體現出這個城市各個部門工作的務實體現。改善城市環境，提高人們的生活質量，是利國利民的好事。

4.2 有利于恢復城市生態

在新時期使用膜分離技術，這一項技術的運用可以節省大量水資源，減少垃圾占用土地，減少對城市造成的污染。在城市發展當中，無論是城市決策者還是工程技術人員，都受到城市環境影響。結合膜分離技術，合理運用生態技術來解決垃圾問題，從而與城市發展相結合。一個現代化城市，城市綠化、基礎設施、文明建設各方面均是優異的，只有通過不斷解決實際問題，才可以讓城市的生活更美好。要給人們提供一個和諧、健康的生活環境，垃圾處理工作非常有必要。垃圾滲濾液的處理技術運用可以改善當前城市生態情況，營造良好城市生活環境。

現階段人們針對垃圾提出各種處理方式和手段，比如城市垃圾分類、城市垃圾處理系統等，可以看出人們對環保方面的重視。垃圾會降低人們的生活質量，同時給人們的生活帶來負面影響，導致樹木生長不良、河水污染，無法形成健康循環的生態系統。垃圾滲濾液的處理技術的運用可以運用現代化手段處理城市垃圾，提高城市建設質量。隨著社會經濟的不斷發展，城市生活垃圾的產量不斷增長，但是在堆存方面存在的問題引發大眾思考。如何在保證環保的基礎上解決垃圾，這是技術不斷發展背景下需要研究、深入分析并且解決的問題，還人們更好的生存環境。

結語

綜上，在新時期人們紛紛對垃圾滲濾液的處理技術進行深入研究，MBR 技術是國內研究最多的垃圾滲濾液膜處理工藝。研究方向在于如何合理運用垃圾滲濾液膜處理工藝改善環境，起到保護環境的作用。膜分離處理垃圾滲濾液操作方式的運用可以回收大量水資源，節省水資源避免對水源地消耗。但是在技術的使用中，根據不同的需要合理選擇處理工藝才可以真正發揮價值。