垃圾滲濾液膜過濾濃縮液處置方式的探討

楊雨桐

工藝與裝備

垃圾滲濾液膜過濾濃縮液處置方式的探討

楊雨桐

（沈陽建筑大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110168）

在我們國(guó)家填埋仍是處理垃圾的主要方式，但是填埋會(huì)產(chǎn)生大量難處理的垃圾滲濾液，現(xiàn)階段的研究表明，對(duì)于垃圾滲濾液的處理方法主要有微濾、超濾、納濾、反滲透等膜技術(shù)。但是應(yīng)用這類技術(shù)時(shí)，在分離的過程中會(huì)產(chǎn)生高度污染的濃縮液。敘述了垃圾滲濾液膜過濾濃縮液的特點(diǎn)，并介紹了膜過濾濃縮液的幾種處置方式，其中著重介紹混凝沉淀、高級(jí)氧化和生化這幾種方法。

垃圾滲濾液；膜處理；混凝沉淀；高級(jí)氧化；濃縮液

采用微濾、納濾、超濾和反滲透通常可以對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行處理，但長(zhǎng)期使用后會(huì)產(chǎn)生垃圾滲濾液膜過濾濃縮液。因?yàn)闈饪s液中含有許多難以降解的有機(jī)和無機(jī)污染物，如果直接排放可能會(huì)污染地表水、土壤、海洋等[3]，若排入市政污水處理系統(tǒng)，活性污泥中溶解度過高的固體對(duì)其生長(zhǎng)也不利[4]，而且運(yùn)輸膜過濾濃縮液成本也比較高。因此進(jìn)一步降低濃縮液的產(chǎn)量、研究濃縮液的后續(xù)處理問題是十分重要的，目前的一個(gè)熱點(diǎn)問題就是開發(fā)和研究相關(guān)的技術(shù)。外運(yùn)、高級(jí)氧化、回灌、膜蒸餾、焚燒、混凝沉淀與電絮凝等為膜濾濃縮液的處理方法，本文將著重介紹混凝沉淀、高級(jí)氧化和生化等相關(guān)技術(shù)，為以后的實(shí)驗(yàn)研究提供新思路。

1 垃圾滲濾液膜過濾濃縮液特點(diǎn)

1.1 膜濃縮液來源

現(xiàn)階段的膜分離技術(shù)主要包括微濾（MF）、納濾（NF）、超濾（UF）和反滲透（RO）[3]。它采用壓力驅(qū)動(dòng)膜，通過物質(zhì)選擇透過膜的原理，來截留物質(zhì)，從而進(jìn)行溶液和溶劑的分離[3]。垃圾填埋場(chǎng)處理垃圾滲濾液膜過濾濃縮液時(shí)大量應(yīng)用膜過濾技術(shù)，從而產(chǎn)生了大量難處理的膜濾濃縮液。

1.2 水質(zhì)特點(diǎn)

膜過濾濃縮液呈褐色或棕色，含有大量的有機(jī)污染物、腐殖質(zhì)、重金屬、微生物代謝產(chǎn)物、鹽離子等[27]。其體積約占垃圾滲濾液水量的13%～30%，并具有以下特征：可生化性差，B/C低，有機(jī)物濃度高[3]；含無機(jī)鹽的組分高；隨著時(shí)間的變化，水質(zhì)水量變化大；色度高、硬度大；含重金屬的濃度高[21]。

2 膜過濾濃縮液的處理處置方式

2.1 外運(yùn)

當(dāng)填埋場(chǎng)附近有焚燒廠或者污水處理場(chǎng)時(shí)，可以利用污水處理廠或者焚燒廠來處理膜過濾濃縮液，這無疑是最便捷的處置方式，還能使各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。但當(dāng)運(yùn)送距離較遠(yuǎn)的時(shí)候，其成本會(huì)增加，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增大，這種方法將不具有經(jīng)濟(jì)性和可操作性。

2.2 回灌

回灌也是我國(guó)現(xiàn)階段處理垃圾滲濾液膜過濾濃縮液的重要方式之一[5]，因?yàn)槠渚哂薪?jīng)濟(jì)性，成本低，其處理原理與垃圾滲濾液的回灌相似。將垃圾填埋場(chǎng)看作一個(gè)巨大的生物濾床，回灌的濃縮液從上到下穿過填埋層，通過生物降解、吸附、過濾等多重作用來降解和穩(wěn)定污染物[2]，實(shí)現(xiàn)無害化和穩(wěn)定化處理。但同時(shí)回灌也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，主要是會(huì)增加污染物的濃度，提高濃縮液中無機(jī)鹽離子和難降解物質(zhì)的濃度，影響處理效率。

2.3 膜蒸餾

膜蒸餾技術(shù)是利用疏水性微孔膜來對(duì)膜過濾濃縮液進(jìn)行處理，疏水性微孔膜兩側(cè)有壓力差，使熱側(cè)的分子通過膜微孔在冷側(cè)凝聚，從而實(shí)現(xiàn)分離的目的[22]。與其他技術(shù)相比，膜蒸餾有很多優(yōu)點(diǎn)：條件溫和，操作溫度低，設(shè)備也比較簡(jiǎn)單。目前經(jīng)常應(yīng)用在海水和苦咸水淡化、超純水制備、高鹽廢水等領(lǐng)域中。與傳統(tǒng)蒸餾法相比，膜蒸餾技術(shù)速度比較快，占用的蒸餾空間也比較小。但是膜蒸餾技術(shù)成本較高，并且尚處于研究階段。

2.4 混凝沉淀

處理污水另一個(gè)比較常見的技術(shù)為混凝沉淀，通過向廢液中投加混凝劑或者助凝劑來完成，通過水解電離的方式與水中的膠體物質(zhì)結(jié)合，其主要原理通過電性中和、壓縮雙電層、吸附架橋、網(wǎng)捕卷掃等作用形成大的容易沉降的膠體顆粒，最后通過泥水分離進(jìn)行去除。但混凝沉淀無法處理高濃度的廢水，通常作為預(yù)處理技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)合使用。

王云海[12]等采用了混凝沉淀的方法研究了上海老港生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)產(chǎn)生的垃圾滲濾液納濾濃縮液，探究其初始pH值、投加混凝劑的數(shù)量、混凝沉淀效果中PAM和混凝劑的種類的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，混凝劑FeCl3在酸性條件下對(duì)垃圾滲濾液納濾濃縮液的處理效果比中性和堿性都要好[12]。實(shí)驗(yàn)采用的幾種混凝劑中FeCl3和Fe2(SO4)3的混凝效果較好，在最佳反應(yīng)條件下，其COD和CN值的去除率分別為70.8%和92.6%[12]。由此可見，混凝沉淀對(duì)膜過濾濃縮液的處理有一定的效果，可作為預(yù)處理工藝與其他工藝聯(lián)合使用[3]。

2.5 高級(jí)氧化法

高級(jí)氧化法是利用光、電、催化劑、輻射等產(chǎn)生的羥基自由基等強(qiáng)氧化性物質(zhì)[5]將水中有機(jī)物降解的方法。按照其反應(yīng)條件、氧化劑和催化劑的差異可將高級(jí)氧化分為Fenton氧化法、電化學(xué)氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化法、濕式催化氧化法等[5]。高級(jí)氧化法適用于處置高濃度難生物降解的廢水，得到了很多研究人員的關(guān)注。

覃芳慧[14]等采用Fenton法處理廣州市某衛(wèi)生填埋場(chǎng)的反滲透濃縮滲濾液，比較了滲濾液中COD和腐殖酸經(jīng)Fenton處置后的處理效果，得到以下結(jié)果：在最優(yōu)條件時(shí)，采用Fenton法來處理膜脫濃縮液，DOMs的去除率為60.78%，其中HA去除率為71.06%、HyI去除率為21.1%、FA去除率為65.14%，而COD的去除率為50.61%[14]，說明Fenton法處理膜脫濃縮液具有比較好的效果。

李旭東[15]等對(duì)垃圾滲濾液膜脫濃縮液采用電化學(xué)氧化法進(jìn)行處理，得到在最佳條件下時(shí)，CODCr的去除率為35.7%；在脈沖強(qiáng)化電化學(xué)氧化的最佳反應(yīng)條件下，CODCr的去除率為41%[15]。

高級(jí)氧化法可以對(duì)垃圾滲濾液膜濾濃縮液中難降解有機(jī)物進(jìn)行去除，但是單一的方法很難將濃縮液處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此研究高級(jí)氧化工藝與其他方法聯(lián)合以及低成本的高級(jí)氧化法是目前的研究重點(diǎn)與方向。

2.6 生物處理法

生物處理法就是微生物經(jīng)過不斷的繁殖和生長(zhǎng)代謝，使水中的有機(jī)物進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化進(jìn)一步使污水凈化[26]。生物處理是目前較為普遍的處理方式，其主要包括厭氧-好氧耦合生物處理法、好氧處理法、厭氧處理法[24]。

黃芳芳[13]等利用BAF反應(yīng)器處理Fenton氧化處理后的出水，以生活污水處理廠好氧工藝的污泥為接種污泥，與生物污水混合后進(jìn)行馴化培養(yǎng)，控制溫度、進(jìn)水流量、氣水比、pH，經(jīng)過22天連續(xù)馴化，COD的去除率可達(dá)78.5%，且去除率穩(wěn)定，視為掛膜成功。完成馴化后，逐漸提高進(jìn)水中經(jīng)Fenton氧化處理后的出水，最后COD、TN和NH3-N的出水質(zhì)量濃度分別為182.89 mg·L-1、19.22 mg·L-1和10.94 mg·L-1。此外經(jīng)生物處理后，廢水B/C也得到提高，可生化性得到改善。

但目前采用生物技術(shù)處理垃圾滲濾液還存在很多不足，滲濾液可生化性差，水質(zhì)變化大，處理工藝和效果難以有長(zhǎng)期的保證；氨氮比例較高，營(yíng)養(yǎng)元素比例失去平衡，好氧處理過程中的硝化作用將被抑制，也會(huì)給后續(xù)處理帶來困難，所以經(jīng)常將生化技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)合使用。

3 結(jié)束語

近年來，隨著人口增多，垃圾數(shù)量增多，垃圾滲濾液產(chǎn)量也逐漸增多，其帶來的環(huán)境及各方面的問題將十分嚴(yán)重。膜技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得膜濃縮液的處理將成為十分重要的環(huán)境問題。由于其成分復(fù)雜，各類污染物質(zhì)濃度高，處理工藝也很復(fù)雜，因此探討膜濾濃縮液的處置問題具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。但隨著垃圾滲濾液膜濃縮液的數(shù)量的急劇增多，單一的處置方式將很難進(jìn)行有效的處理，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要結(jié)合不同工藝的優(yōu)點(diǎn)組合使用。混凝預(yù)處理之后采用高級(jí)氧化技術(shù)和生化技術(shù)聯(lián)合處理膜脫濃縮液，可以盡可能地實(shí)現(xiàn)末端的無害化，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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Discussion on the Treatment Method of Membrane Filtration Concentrate of Landfill Leachate

（School of Municipal and Environmental Engineering, Shenyang Jianzhu University, Shenyang Liaoning 110168, China）

In our country, landfill is still the main way to treat wastes, but the landfill will produce a large amount of difficult-to-treat landfill leachate. The current research shows that the main methods for the treatment of landfill leachate include microfiltration, ultrafiltration, and nanofiltration. However, in applying this kind of technology, a highly contaminated concentrate will be produced during the separation process. in this article, the characteristics of membrane filtration concentrate of landfill leachate were described, and several disposal methods of membrane filtration concentrate were introduced, including coagulation sedimentation, advanced oxidation and biochemical methods.

Landfill leachate; Membrane treatment; Coagulation precipitation; Advanced oxidation; Concentrate

遼寧省高校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃（項(xiàng)目編號(hào)：LNIRT）。

2021-06-02

楊雨桐（1998-），女，遼寧省遼陽市人，2016年畢業(yè)于沈陽建筑大學(xué)給排水科學(xué)與工程專業(yè)，研究方向：污水處理。

X703

A

1004-0935（2021）12-1884-03