劉淼鋆 黃富文 吳春山 鄭育毅 劉文偉

?

滲濾液處理廠(chǎng)膜濃縮液處理技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀*

劉淼鋆1，2黃富文1，2吳春山1，2鄭育毅1，2劉文偉1，2

1.福建師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 2.福建師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)研究所

大部分滲濾液處理廠(chǎng)采用納濾或反滲透技術(shù)作為垃圾滲濾液處理工藝。雖然膜工藝可以有效去除大部分污染物，但同時(shí)也留有一定的膜濃縮液。膜濃縮液中，有機(jī)物濃度高、鹽度大、可生化性差，是屬于較難處理的高濃度有機(jī)廢水。該文討論了目前主要研究的幾種膜濃縮液處理工藝，并對(duì)其加以分析總結(jié)。

垃圾滲濾液 納濾 反滲透 膜濃縮液

1 概述

目前生活垃圾無(wú)害化處理方式主要有衛(wèi)生填埋和焚燒。根據(jù)2016年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》，截至2015年底，全國(guó)已建城鎮(zhèn)生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)640座，實(shí)際衛(wèi)生填埋量3.4×105t/d。垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)能使生活垃圾得到妥善的處理，但由此產(chǎn)生的垃圾滲濾液若處置不當(dāng)，會(huì)對(duì)生活垃圾填埋場(chǎng)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。環(huán)保部發(fā)布的《生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液工程技術(shù)規(guī)范（試行）》中，把膜技術(shù)納濾(NF)工藝和反滲透（RO）工藝作為推薦的垃圾填埋場(chǎng)的垃圾滲濾液深度處理工藝，已在許多垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理廠(chǎng)得到采用。膜技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提高處理效率，優(yōu)化出水水質(zhì)。雖然膜技術(shù)能去除大部分的污染物，但是會(huì)產(chǎn)生大約20%～30%的膜濾濃縮液（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“濃縮液”）。無(wú)論是納濾膜濃縮液或反滲透膜濃縮液，都具有較高的COD、氨氮和有機(jī)物濃度,色度大、可生化性差，且含有一定的重金屬[1-2]。

2 濃縮液處理方法

目前，濃縮液處理方法主要包括回灌法、氧化法、蒸發(fā)法和焚燒法。

2.1 回灌法

回灌法是將濃縮液從填埋場(chǎng)表面或者填埋場(chǎng)內(nèi)部回灌到垃圾填埋場(chǎng)中，利用填埋場(chǎng)的物理、化學(xué)、生物作用，對(duì)濃縮液中的有機(jī)污染物進(jìn)行過(guò)濾、吸附、降解。

回灌法經(jīng)濟(jì)性高，操作簡(jiǎn)便，是國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的濃縮液處理方式[3-4]。不同的回灌堆體對(duì)濃縮液污染物的處理效果差異較大，由一定堆齡垃圾組成的堆體處理效果優(yōu)于垃圾焚燒廠(chǎng)焚燒的垃圾爐渣[1, 5]，其中又以堆齡較老的垃圾堆體處理效果最佳[6-7]。回灌法同時(shí)影響其他污染物的變化。在回灌前期，回灌使堆體的出水COD值上升，隨著回灌時(shí)間的增加，堆體對(duì)COD的去除率會(huì)有所上升，后期堆體出水COD的值趨于穩(wěn)定，并且堆體對(duì)氨氮和鹽分的去除也起到一定效果[7-9]。

目前關(guān)于回灌法的操作并沒(méi)有相關(guān)的規(guī)范指導(dǎo)，因此在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)執(zhí)行回灌法是可行的，但長(zhǎng)期進(jìn)行回灌會(huì)對(duì)填埋場(chǎng)的污染物累積和滲濾液生化處理產(chǎn)生影響。

2.2 高級(jí)氧化法

高級(jí)氧化技術(shù)不僅能將大部分有機(jī)污染物分解為小分子，提高污水的可生化性，而且操作方便。目前研究的高級(jí)氧化技術(shù)包括Fenton氧化法、電化學(xué)氧化法和臭氧氧化法和組合氧化法等。

2.2.1 單一氧化法

Fenton氧化法對(duì)濃縮液中的有機(jī)物降解明顯，楊振寧和Xu J等[10-11]的研究都表明Fenton對(duì)COD的去除率可達(dá)到60%以上。

采用摻硼金剛石（BDD）的電極陽(yáng)極氧化技術(shù)不受中間產(chǎn)物生成、pH值變化等水質(zhì)條件變化的影響，因此有較好的應(yīng)用前景。李兆欣等[12]選用不銹鋼電極作為陰極，濃縮液的TOC去除率可達(dá)94%。Zhou等[13]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，濃縮液的COD和氨氮的去除率分別達(dá)到87.5%和74.06%。

臭氧氧化法是一種高效的污水深度處理技術(shù)。鄭可等[14]研究采用臭氧氧化法處理反滲透濃縮液，在最佳反應(yīng)條件下，COD、色度和腐殖酸的去除率都達(dá)到67%以上，濃縮液可生化性明顯提高。Wang等[15]通過(guò)連續(xù)臭氧反應(yīng)一體化設(shè)備對(duì)反滲透膜濃縮液和納濾濃縮液進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)臭氧反應(yīng)，兩種濃縮液中的有機(jī)碳和腐殖質(zhì)都得到有效降解，兩種濃縮液中的高分子量有機(jī)物被分解為分子量＜10kDa的低分子量有機(jī)物。

2.2.2 組合氧化工藝

李凱原等[16]采用Fenton+脈沖電解組合處理濃縮液，F(xiàn)enton反應(yīng)可氧化污水中的膠體以及有機(jī)物，減小后續(xù)電解工藝負(fù)荷。脈沖電解反應(yīng)可去除Fenton法不能消去的溶解性有機(jī)碳和色度，可高效降解污染物。污水中COD和氨氮等污染物在多級(jí)氧化反應(yīng)中得到大幅度降解、色度有效去除、含鹽量顯著降低，處理后水質(zhì)達(dá)到了污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

張愛(ài)平等[17]研究O3-H2O2體系降解濃縮液中有機(jī)物的效果與特點(diǎn)。O3-H2O2組合體系較O3單獨(dú)氧化時(shí)，對(duì)色度、腐殖酸和COD的去除率分別提高23.05%、18.91%、19.55%，可生化性明顯提高。

上述的研究表明，單一的氧化法只去除濃縮液中的一部分污染物，且可生化性也得到提高，但處理后的濃縮液仍無(wú)法達(dá)標(biāo)排放，因此采用組合氧化工藝或輔以其他處理工藝是高級(jí)氧化法的選擇。

2.3 蒸發(fā)法

蒸發(fā)法是利用高溫高壓迫使?jié)饪s液中的水份分離出來(lái)，具有減量化、占地面積小和析出可再利用的結(jié)晶鹽類(lèi)等優(yōu)點(diǎn)[18-19]。蒸發(fā)法并無(wú)法徹底使?jié)饪s液中的污染物去除，因此蒸發(fā)法只能作為一種預(yù)處理手段，必須結(jié)合其他的工藝方法才能使?jié)饪s液處理達(dá)標(biāo)。

孫輝躍等[20]、康立剛[21]以廈門(mén)東部填埋場(chǎng)滲濾液處理站濃縮液為處理對(duì)象，采用蒸發(fā)試驗(yàn)裝置，開(kāi)展?jié)饪s液的中試試驗(yàn)。濃縮液的蒸餾出水水質(zhì)穩(wěn)定、良好，出水均符合《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16889—2008)。但是結(jié)垢是蒸發(fā)應(yīng)用于該混合濃縮液處理工藝的主要缺陷，蒸發(fā)污垢的清洗如果不及時(shí)，將會(huì)影響蒸發(fā)設(shè)備的運(yùn)行，這需要增加額外的維護(hù)費(fèi)用。

2.4 焚燒法

管錫珺等[22]研究濃縮液回噴至焚燒爐進(jìn)行焚燒的處理工藝。將濃縮液回噴至隔路建設(shè)的垃圾焚燒廠(chǎng)焚燒爐中，結(jié)合附近垃圾焚燒廠(chǎng)中焚燒爐的性能參數(shù)，研究了濃縮液的最大回噴比和回噴燃燒廢氣對(duì)大氣環(huán)境的影響。在不影響焚燒爐正常運(yùn)行的前提下，實(shí)驗(yàn)將最優(yōu)回噴比控制在3.96%以?xún)?nèi)以及結(jié)合對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行影響分析，焚燒產(chǎn)生的污染物排放量和濃度均滿(mǎn)足DB37/1996-2001中的要求。因此，在控制好回噴比的前提下，采用焚燒法工藝處理濃縮液具有可行性。

3 結(jié)論與展望

垃圾滲濾液膜濃縮液是一種較為特殊的高濃度有機(jī)廢水，如何將其進(jìn)行高效且經(jīng)濟(jì)的處理一直是環(huán)保行業(yè)的研究熱點(diǎn)。通過(guò)以上幾種處理方法研究現(xiàn)狀的介紹，對(duì)于濃縮液處理的研究與應(yīng)用，本文提出以下幾點(diǎn)建議：

（1）高級(jí)氧化法以高效的氧化效率、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，被眾多學(xué)者應(yīng)用于濃縮液的處理，也在一些實(shí)際工程當(dāng)中得到應(yīng)用，其中的臭氧工藝已在多個(gè)垃圾填埋場(chǎng)滲濾液污水處理廠(chǎng)得到應(yīng)用。對(duì)于高級(jí)氧化法，仍有待進(jìn)一步研究更為簡(jiǎn)便高效的處理工藝。

（2）單一的處理工藝無(wú)法使?jié)饪s液處理出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)?？梢酝ㄟ^(guò)“預(yù)處理+氧化處理+深度處理”三步法對(duì)濃縮液進(jìn)行處理。

（3）濃縮液回灌仍然應(yīng)用于許多填埋場(chǎng)，經(jīng)濟(jì)、高效和簡(jiǎn)便仍舊是選擇濃縮液處理工藝的主要因素。

[1]王慶國(guó), 張懷玉, 伏培飛, 等. 納濾濃縮液回灌影響因素研究[J]. 環(huán)境工程, 2014(S1):172-174.

[2]許玉東, 范良鑫, 黃友福. Fenton法處理垃圾滲濾液MBR-NF濃縮液[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2014(9):3711-3717.

[3]宋延冬, 左俊芳, 朱正賢. 滲濾液的反滲透濃縮液回灌技術(shù)應(yīng)用[J]. 環(huán)境工程, 2012(2):33-36.

[4]王東梅, 劉丹, 陶麗霞, 等. 滲濾液濃縮液回灌出水鹽分對(duì)回灌參數(shù)的敏感性研究[J]. 環(huán)境工程, 2015(2):100-104.

[5]史東曉, 張懷玉, 華建敏, 等. 不同回灌堆體和回灌方式對(duì)納濾濃縮液回灌效果的影響[J]. 環(huán)境衛(wèi)生工程, 2012(5):11-14.

[6]王東梅, 劉丹, 劉慶梅, 等. 滲濾液反滲透濃縮液回灌出水水質(zhì)變化規(guī)律的研究[J]. 環(huán)境科學(xué), 2014(7):2822-2828.

[7] Talalaj I A. Mineral and organic compounds in leachate from landfill with concentrate recirculation.[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2015,22(4):2622-2633.

[8] Calabrò P S, Sbaffoni S, Orsi S, et al. The landfill reinjection of concentrated leachate: findings from a monitoring study at an Italian site[J]. Journal of Hazardous Materials, 2010,181(1/2/3):962-968.

[9]王東梅, 劉丹, 李智, 等. 滲濾液反滲透濃縮液回灌系統(tǒng)中鹽分的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2017(2):927-932.

[10] Xu J, Long Y, Shen D, et al. Optimization of Fenton treatment process for degradation of refractory organics in pre-coagulated leachate membrane concentrates[J]. Journal of Hazardous Materials, 2017,323(B):674-680.

[11]楊振寧, 衛(wèi)威. UV-Fenton、Fenton和O3氧化法處理垃圾滲濾液反滲透膜濃縮液的對(duì)比研究[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2016(7):3853-3858.

[12]李兆欣, 甄麗敏, 李新洋, 等. BDD電極陽(yáng)極氧化垃圾滲濾液納濾濃縮液[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2014(11):4662-4668.

[13] Zhou B, Yu Z, Wei Q, et al. Electrochemical oxidation of biological pretreated and membrane separated landfill leachate concentrates on boron doped diamond anode[J]. Applied Surface Science, 2016,377:406-415.

[14]鄭可, 周少奇, 楊梅梅. H2O2/O3體系處理反滲透濃縮垃圾滲濾液[J]. 化工進(jìn)展, 2011(11):2540-2544.

[15] Wang H, Wang Y, Li X, et al. Removal of humic substances from reverse osmosis (RO) and nanofiltration (NF) concentrated leachate using continuously ozone generation-reaction treatment equipment[J]. Waste Management, 2016(56):271-279.

[16]李凱原, 王服群, 張智良, 等. 多級(jí)氧化技術(shù)處理膜法濃縮液的研究[J]. 工業(yè)安全與環(huán)保, 2014(8):64-66.

[17]張愛(ài)平, 陳煒鳴, 李民, 等. O3-H2O2體系降解垃圾濃縮液中有機(jī)物實(shí)驗(yàn)研究[J]. 水處理技術(shù), 2016(8):87-92.

[18] Marks A L, Luthy R G, Diwekar U M. Semi-continuous evaporation model for leachate treatment process evaluation[J]. Environmental Progress, 1994,13(4):278-289.

[19]許玉東, 聶永豐, 岳東北. 垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的蒸發(fā)處理工藝[J]. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備, 2005(1):68-72.

[20]孫輝躍, 李林曦, 莊秋惠, 等. 蒸發(fā)法處理膜濾濃縮液的中試研究[J]. 能源與節(jié)能, 2015(4):163-165.

[21]康立剛. 蒸發(fā)技術(shù)在膜過(guò)濾濃縮液處理中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè), 2016(1):44-46.

[22]管錫珺, 趙亞鵬, 智雪嬌, 等. 垃圾填埋場(chǎng)反滲透濃縮液回噴至附近垃圾焚燒廠(chǎng)焚燒研究[J]. 環(huán)境工程, 2016(5):123-125.

基金項(xiàng)目：福建省科技廳重大專(zhuān)項(xiàng)（2014YZ0002-1）；福建省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015R0099）；福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2015J01187，2016J05115,2016J05096）。