探究新時期垃圾滲濾液濃縮液處理技術

牧 蘭

（維爾利環保科技集團股份有限公司，江蘇 常州 213000）

垃圾滲濾液濃縮液處理是當前面臨的一個十分迫切的環境保護問題，在社會經濟的快速發展過程中，垃圾滲濾液處理不當將會對社會發展構成威脅。垃圾滲濾液處理會產生13%～30%比例的濃縮液，滲濾液濃縮液具有高污染性、低可生化性的特點，因此在加工處理不當的情況下會對環境帶來很大傷害，為此，相關人員需要加強對滲濾液濃縮液的處理工作。當前，社會范圍內對垃圾滲濾液濃縮液的處理方式包含回灌、濃縮和無害化處理三種方式，其中濃縮處理包括膜技術和蒸發技術；無害化處理包括電絮凝技術、吸附技術和高級氧化技術。本文結合社會垃圾產生和處理的實際情況，以《生活垃圾填埋場污染控制標準（征求意見稿）》內容為基本藍本，就垃圾滲濾液濃縮液的處理問題進行探究[1]。

1 垃圾滲濾液濃縮液特點分析

濃縮液中的主重要成分是甲苯、N、N－二甲基甲酰胺、三磷酸、鄰苯二甲酸環醚等，從成分構成來看，這些物質不能作為營養液源參與生化反應。結合國家常用反滲透工藝項目運行經驗來看，為了保證反滲透出水各項指標能夠達到規范的要求，需要采取積極措施控制濃縮液的COD濃度，即將濃縮液的COD濃度控制在1 000 mg/L～1 500 mg/L之間。結合反滲透截流性的基本特點，濃縮液中包含100%比例的二價以上無機鹽離子、85%～90%的一價鹽離子、30%左右的硝態氮、亞硝態氮。經過濃縮處理后，濃縮液的氯離子濃度會為被控制在10 000 mg/L～50 000 mg/L之間[2]。

2 新時期垃圾滲濾液濃縮液處理現狀分析

在城市化進程加快和居民生活水平提升的背景下，城市垃圾按照每年9%～10%的速度增長。垃圾填埋是現代垃圾處理的常見方式，且在垃圾處理的過程中會產生污染性較強的垃圾滲濾液。我國現階段城市生活垃圾填埋處理設施每天產生的滲濾液為6.4萬噸。垃圾滲濾液是一種成分復雜的高濃度有機廢水，如果處理不得當、不及時就會給水體、土壤、大氣等帶來嚴重污染。為了能夠防范污染，需要地區污染治理單位根據填埋場內滲濾液位和滲漏監測系統測定結果來對防滲襯層的完整性、滲濾液收集以及導排系統的有效性進行全面的監督控制，并按照監督控制結果對填埋場的后續管理進行優化[3]。

現階段垃圾滲濾液常見的處理方式包括合并處理法、回灌法、生物處理法、物理化學處理法等，每種方法所適合應用的濃縮液處理領域不同，其中，膜分離技術是處理濃縮液的常見水處理方式。

近幾年，在社會的發展進步下，膜分離技術處理垃圾滲濾液得到廣泛應用，常用的膜分離技術包括超濾膜技術、微濾技術、納濾技術、反滲透技術等[4]。反滲透技術是借助超過溶劑滲透壓的外界壓力作為跨膜的推動力量，借助膜的選擇透過性，最終將溶液中的混合物順利分離出來；納濾技術也是一種常見的壓力驅動型膜分離技術，從實際運行情況來看，在反滲透技術和納濾技術運行過程中都會產生一定量的黑色濃縮液，黑色濃縮液占據垃圾滲濾液水量的13%～30%，其中所含的無機鹽可生化性較差，水質中含有大量的重金屬，這些污染物會給地下水、土壤、地表水等帶來威脅。如何借助合理反滲透技術、納濾技術來處理垃圾中的污染物，成為相關人員需要思考和解決的問題[5]。

3 新時期垃圾滲濾液濃縮液處理技術介紹

3.1 回灌技術

回灌是現階段應用十分廣泛的滲濾液濃縮液處理技術之一，和滲濾液回灌技術相似，滲濾液濃縮液回灌技術能夠在以往的基礎上進一步促進有機物的降解，在這個過程中還會導出水COD、電導率、NH4、CI-等富集。在回灌進行到接近吸附容量時，回灌滲濾液濃縮液處理技術會對滲濾液處理產生不利影響，嚴重情況下甚至會造成地下水污染。在綜合多個因素考慮之后，我們得出回灌不適合應用在濃縮液處理工作中的結論。在填埋場產生的填埋氣體無法被有效利用或者不滿足火炬燃燒要求的情況下，為了能夠減少甲烷氣體的產生，滲濾液導排管的設計需要滿足以下條件：①滲濾液導出管和填埋氣倒排豎管要緊密地連接在一切，并實現和大氣的互通互聯。②借助管閥來實現滲濾液倒排管和大氣的連接[6]。

3.2 膜技術

受驅動力不同的影響，膜技術可以劃分為壓力驅動、電勢驅動兩個類型，壓力驅動膜技術被人們廣泛地應用到垃圾滲濾液處理工作中，以北京地區為例，在當地的多個滲濾液處理設施中都引入了膜分離技術，膜分離技術在濃縮液的處理中主要體現在有機物分離和對無機鹽的濃度處理上。有機物分離的處理以超濾作為主要方式，無機鹽濃度處理則包括納濾、反滲透、電勢驅動膜技術。在具體加工中，濃縮液中的高濃度腐殖酸在和黃腐酸結合之后會出現不可逆的膜污染，另外，如果濃縮液的硬度較高，那么在膜濾的過程中也會出現污垢結晶的現象。在具體實施操作時，借助阻垢劑能夠降低結垢可能引起的風險，而阻垢劑的類型、劑量、使用效果深受濃縮液構成元素的影響，且在技術選擇應用不當的情況下還會對后續操作造成影響[7]。

3.3 蒸發技術

在垃圾滲濾液濃縮液處理工作中常用的蒸發技術包括浸沒燃燒蒸發、熱泵蒸發、閃退蒸發等技術形式。在先進技術的發展促進下，越來越多的膜蒸餾技術開始被人們廣泛地應用到垃圾滲濾液濃縮液處理中，但是在實際使用中也難免出現嚴重腐蝕的問題。為了防范腐蝕問題，可以在蒸發工作中引入負壓蒸發技術形式。不僅如此，濃縮液中高濃度腐殖質在和無機離子結合之后還會出現嚴重的結垢現象，結垢現象出現之后會降低換熱效率和蒸發能效比。對于膜蒸餾技術的應用來說，濃縮液中的有機物在和鹽分融合在一起后，會誘發更為嚴重的膜污染。另外，蒸發技術對能源沼氣的需求量較大，且多效蒸發、熱泵技術投資大、維護貴，這些因素制約了蒸發技術在滲濾液濃縮液處理上的應用。

3.4 無害化處理技術

結合原理的不同，無害化處理技術可以劃分為物理法、化學法兩個類型，其中，物理技術形式包括混凝技術、電絮凝技術、吸附技術等，化學技術形式主要涵蓋高級氧化技術[8]。

3.4.1 混凝土、電絮凝和吸附工藝

混凝土、電絮凝、吸附技術作為一種簡單、高效的處理技術，在混凝土技術的支持下能夠有效去除濃縮液中的可溶性有機物，且在這個過程中對TOC、COD、色度的去除率能夠達到81%、82%和97%，且在去除雜質的基礎上還能有效提升出水的可生化性。但是混凝劑、操作條件等因素都會影響混凝效果，有研究學者發現，酸堿值調控對滲透率COD的最大去除率能夠達到25%，硝酸亞鐵對滲透率COD的去除效果能夠達到40%[9]。不僅如此，混凝土不能去除濃縮液中的有機物，有學者研究發現，Fe3+以及PAM與PAC等凝聚劑對滲濾液濃縮液中的HA和FA無效，總體性能和混凝土的應用效果十分相似，在這期間，電絮凝能夠去除水體中的有機物，利用電絮凝處理垃圾滲濾液還能夠有效去除COD、色度，降低總磷含量等。

3.4.2 高級氧化工藝

在應用高級組合處理工藝時，常用的技術是生化－強化氧化－混凝土沉淀技術工藝，其中，氧化法是一種高級氧化技術形式，這類技術的使用原理是通過培養適合在高TDS下、去除效果良好，且能夠借助混凝土沉淀工藝來對出水SS進行去除的工藝。

德國柏林某污水廠在三級出水經納濾后，用臭氧得到納濾濃縮液，結果證實臭氧氧化能夠有效破壞濃縮液中有色集團的大分子有機物，不足是其降低總有機物含量的速度較慢。初步研究發現，臭氧投配量在55 mg/L時，會取得最好效果的濃縮液可生化降解性。

還有學者在以往的基礎上進一步研究了混凝沉淀、樹脂吸附等多個工藝融合在一起的垃圾滲濾膜技術形式，在經過一系列的處理之后，納濾膜濃縮液的氧化水平得到提升，膜濾濃縮液的COD降至120 mg/L，COD去除率達到98.0%。經過一系列的實踐研究證明，高效率的膜過濾濃縮液處理方式能夠以最少的消耗來達到最理想化的填埋場垃圾處理成效，因而該技術形式可以在社會范圍內廣泛推廣[10]。

3.5 納濾和高壓反滲透技術

在納濾分離技術和高壓反滲透技術的配合下能夠實現對二價和高價離子的選擇性去除，由此減少反滲透濃水。比如在某地區垃圾填埋場滲濾液中融入納濾，然后使用兩級A/O形式處理垃圾滲濾液，能夠減少濃縮液的處置規模，在沒有關聯排放數值限制的情況下，能夠直接排入水體，但是關于水體中的NO3－含量，在水體數值中并沒有給出明確的規定。

高壓反滲透工藝是指進料端的操作壓強超過10 MPa的反滲透工藝技術形式。為了能夠提升材料的回收率，在原本技術的基礎上提出了碟管式反滲透的高壓反滲透工藝。在這個技術的支持下，反滲透處理垃圾滲濾液的回收率大約在80%～90%之間，且在濃縮液處理的過程中會節省蒸發濃縮的步驟，簡化操作。在HPRO處理的過程中，這項技術還會和納濾技術結合在一起，在2 MPa～5 MPa操作壓強作用下，NF還會將RO濃縮液劃分為兩個部分，其中一部分含有比較多的二價無機物和一部分的有機物殘留物，另外一部分則含有比較多的出水氧化物，這些出水氧化物能夠由HPRO組合膜工藝進行處理，之后會將NF和晶華單元組合在一起，形成一個循環系統。經過一系列處理，納濾能夠在高濃度有機物和CaSO4超飽和狀態下持續運行，最后會獲得較高的水回收率。

3.6 混凝沉淀和電絮凝技術

混凝沉淀方法是水、污水的常見處理技術，這種技術會通過電性中和、壓縮雙電層、吸附架橋和網捕等作用方式去除水體中的污染物和一些懸浮顆粒物、無機污染物。基于這樣的原理，有學者使用膜蒸餾方法開展了垃圾滲濾液反滲透濃水處理研究，試驗所應用的水質滿足生活垃圾填埋污染防控的基本標準。在技術的支持下，膜蒸發技術處于一個快速發展階段，但是綜合多方面來看，這類技術形式還處于應用初期的階段，膜蒸餾法處理垃圾滲濾液的技術應用范圍和領域，還需要學者和相關人員做進一步的研究。

3.7 膜蒸餾技術

膜蒸餾是一種以疏水性微孔膜兩側壓差作為基本驅動力，使兩側蒸汽分子能夠穿過膜孔，并在穿越膜孔之后在冷側面富集，實現溶液分離、濃縮、提純等多個形式的膜分離。膜蒸餾技術是與膜處理技術融合在一起的技術形式，能夠在常態化壓力環境下運行，且試驗應用設備簡單、操作起來十分方便。膜蒸餾技術的適合操作溫度與傳統意義上的蒸餾工藝技術相比，具有設備體積小的基本特點，因而被人們廣泛應用在海水、高含鹽廢水處理領域。膜蒸餾方法也被認為是回收減量反滲透濃縮液的常用方式，有學者使用膜蒸餾方法開展了垃圾滲濾液反滲透濃縮液回收減量研究，還有學者借助膜蒸餾法開展了垃圾滲濾液反滲透濃水處理實驗研究，最終所獲得的實驗研究結果滿足生活垃圾填埋污染控制標準。

3.8 焚燒技術

焚燒法是一種重要的垃圾減量化、無害化處理技術，這類技術形式在處理高濃度有機廢液、放射性廢液等方面發揮出十分重要的作用，也是當前處理滲濾液膜過濾濃縮液的主要技術手段。

處理廢棄液的常用焚燒爐包括液體噴射型焚燒爐、理化床焚燒爐、回轉窯焚燒爐等類型，它們在具體焚燒操作中體現出了處理速度快、污染小、可回收再利用等特點，但是焚燒方法在使用中也體現了前期投資大、操作過程復雜、操作水平要求高的特點，這些局限限制了焚燒方法在國內的推廣速度。在焚燒操作的過程中還會出現一些有毒、有害物質以及結焦、結渣、爐體腐蝕等問題，這些問題是焚燒技術在未來推廣應用過程中需要思考和解決的問題。

3.9 固化、穩定化技術

固化、穩定化技術處理廢液是利用一定化學添加劑、固化劑來使得廢液失穩脫水，成為一種常態化的固體。當前，固化、穩定化技術成為危險廢棄物的主要處置手段，被人們廣泛地應用在放射性廢棄物、含有重金屬的危險液的處置中，有學者應用自己所掌握的知識就垃圾非反滲透濃縮液處理技術進行了深入研究，研究結果證明，在水泥和不同集料融合之后能夠取得理想的處理效果，能夠去除液體中的重金屬、氨氮、浸出液TOC，且浸出的液體能夠達到歐盟相關污染物的排放標準。

焚燒能夠實現對廢水的固化處理，但是在具體處理工作中對距離有一定要求，在需要長距離外運的時候，會無形中增加運行成本，且焚燒方法在實際實施操作中還有投資大、成本高、技術應用依賴性較強的基本特點，很難作為單獨的濃縮液處置方法存在；納濾和高壓反滲透工藝雖然能夠實現垃圾滲濾液膜過濾濃縮液的減量化處理，但是在實際應用操作中對反應條件有著較高的要求；混凝土沉淀方法、電絮凝方法、高級氧化處理工藝雖然會對膜過濾濃縮液產生一定的過濾和凈化效果，但是這些方法在單獨使用的時候會消耗較多的介質和材料，對反應條件也會提出更高的要求；蒸發處理工藝在使用的過程中會出現能耗高、腐蝕嚴重的問題；混凝沉淀方法、電絮凝法、高級氧化工藝會對膜過濾濃縮液產生一定的凈化效果，但是在單獨使用的過程中，這類技術形式也無法達到理想的凈化應用效果；固化或者穩定化技術的應用范圍和應用方向，在未來還需要做出更深入的探討。

由此可以總結出，不管是使用濃縮減量處理技術，還是進行無害化處理，都無法達到單一技術實現對滲濾液膜過濾濃縮液穩定、高效的處理效果。在未來，垃圾滲濾液膜過濾濃縮液的處理可以通過整合以上多種技術形式來達到理想的應用效果，只有綜合多種技術形式，才能更好地在社會范圍內廣泛推廣。膜蒸餾技術作為一種高效率的膜分離處理技術，具備操作方法簡單、不限制操作溫度及設備體積的特點，在現代化技術的支持下，這種分離方式也將迎來更加廣闊的應用空間和應用前景。

4 結語

綜上所述，在垃圾滲濾液產量不斷增長的背景下，垃圾滲濾液膜過濾濃縮液的不當處理，成為威脅環境安全的一個重要問題。雖然處理垃圾滲濾液過濾濃縮液的方法有很多，但是回灌法仍然是當前常用的處理方法，長期性的回灌處理會使得滲濾液中的出水鹽分含量提升，最終影響處理效果，甚至還會對垃圾填埋體的生物系統帶來不利的影響。生化＋高級氧化＋混凝沉淀組合工藝也是垃圾滲濾液濃縮液常用處理技術，這項技術被人們廣泛地應用到廢水處理工作中，并在廢水處理領域獲得了廣泛的應用前景，生化＋高級氧化＋混凝沉淀組合工藝在和其他工藝融合應用后，被拓展到對垃圾滲濾液濃縮液中難降解的持久性有機污染物的處理中，取得了理想的應用效果。相信在未來，生化＋高級氧化＋混凝沉淀組合工藝將會繼續被人們廣泛地應用在滲濾液濃縮液處理中。