垃圾滲濾液膜濾濃縮液處理技術(shù)綜述與發(fā)展方向

張躍春，黃　軍，李海淵，蘇　舒，胡　萍，王恒路

(四川省地質(zhì)工程勘察院環(huán)境工程中心，四川　成都　610068)

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垃圾滲濾液膜濾濃縮液處理技術(shù)綜述與發(fā)展方向

張躍春，黃軍，李海淵，蘇舒，胡萍，王恒路

(四川省地質(zhì)工程勘察院環(huán)境工程中心，四川成都610068)

垃圾滲濾液膜過濾濃縮液是垃圾滲濾液在經(jīng)MBR處理后再經(jīng)過NF、RO膜被截留的難處理的殘留液，具有有機(jī)物濃度高，鹽分和重金屬含量高，組成成分復(fù)雜和可生物降解性差等特點(diǎn)，處理極為困難。目前常用的處理方法有回灌處理，蒸發(fā)技術(shù)，混凝沉淀技術(shù)，膜蒸餾技術(shù)，高級(jí)氧化和濕式氧化技術(shù)等。本文結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用情況對(duì)垃圾濃縮液的處理技術(shù)進(jìn)行分析和探討，綜合各項(xiàng)技術(shù)的主要優(yōu)、缺點(diǎn)，給垃圾滲濾液膜濾濃縮液處理技術(shù)的發(fā)展提供了參考方向。

濃縮液；處理方法；工程應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量不斷提高，從而產(chǎn)生了大量的包括生活廢棄物、工業(yè)固體廢棄物和農(nóng)業(yè)固體廢棄物等固體廢棄物，并且成分復(fù)雜，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響[1]。為減少固體廢物對(duì)生產(chǎn)生活的影響，目前其處理的方法主要有焚燒、堆肥和填埋等，而應(yīng)用最多又最成熟處理方法是進(jìn)行垃圾填埋。據(jù)統(tǒng)計(jì)，其中工業(yè)垃圾和生活垃圾的填埋處理量分別占95.00%和98.33%。但垃圾填埋后將產(chǎn)生大量垃圾滲濾液，這些滲濾液水質(zhì)水量變化大、有機(jī)物濃度高、重金屬及氨氮含量高，對(duì)周邊環(huán)境及填埋場(chǎng)場(chǎng)底土層污染嚴(yán)重，因此垃圾滲濾液的處理被越來越多的人們所關(guān)注。為達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008)滲濾液新排放標(biāo)準(zhǔn)，處理效果較為理想的MBR與NF、RO膜聯(lián)用工藝技術(shù)越來越多的被用于垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理中[2-3]。

經(jīng)過納濾膜或反滲透膜處理后的垃圾滲濾液，出水水質(zhì)相對(duì)于其他處理方法較好，并且操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定。但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生膜濾濃縮液，處理極為困難。具有有機(jī)物濃度高，可生物降解性差，重金屬離子和鹽含量相對(duì)較高等特點(diǎn)，如果不妥善處理或者直接排放將會(huì)對(duì)環(huán)境和生態(tài)等造成嚴(yán)重污染。其有效處理成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。下面將依次逐步探討濃縮液的各種處理方法。

1　濃縮液的處置方法

基于垃圾滲濾液膜濾濃縮液本身水質(zhì)成分復(fù)雜等的特點(diǎn)，因此在對(duì)其深度處理上面臨著巨大的困難和挑戰(zhàn)。目前，濃縮液的經(jīng)典處理方法包括回灌處理，蒸發(fā)技術(shù)，混凝沉淀技術(shù)，高級(jí)氧化和濕式氧化等，下面將逐一介紹。

1.1回灌技術(shù)

早期的回灌技術(shù)本身就是用于處理垃圾滲濾液，把垃圾填埋場(chǎng)當(dāng)作一層以垃圾作為填料的生物濾床，滲濾液自上而下流經(jīng)填埋層，通過過濾和微生物分解的作用來降低污染物濃度，具有工藝簡(jiǎn)單，操作方便，運(yùn)行費(fèi)用低廉等優(yōu)勢(shì)。但回灌技術(shù)存在一些不穩(wěn)定因素，例如在1997年實(shí)施滲濾液回灌的哥倫比亞Dona Juana填埋場(chǎng)填埋體發(fā)生了一起失穩(wěn)事故[4-5]，因而從此開始不得不重視垃圾填埋體的穩(wěn)定性。因此在實(shí)施濃縮液回灌之前，必須對(duì)回灌對(duì)垃圾填埋體的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。

1.2蒸發(fā)技術(shù)

分離溶液中揮發(fā)性組分和非揮發(fā)性組分的物理過程為蒸發(fā)技術(shù)，期間主要包括兩個(gè)過程：加熱溶液使其沸騰汽化后并不斷分離出水蒸氣。我國(guó)早在20世紀(jì)80年代末就開始研究低溫蒸發(fā)技術(shù)，并逐步應(yīng)用于濃縮液的處理。濃縮液在蒸發(fā)時(shí)，水分從滲濾液中蒸出之后，殘留的是各種有機(jī)物、鹽類和重金屬等污染物質(zhì)。蒸發(fā)處理工藝能將濃縮液濃縮到小于原液體積的2%～10%。雖然蒸發(fā)技術(shù)對(duì)濃縮液的處理擁有成熟的工藝設(shè)備，也有占地面積小，產(chǎn)水率高等優(yōu)勢(shì)，但該工藝耗能高且不環(huán)保，蒸發(fā)裝置易結(jié)垢和易被腐蝕，因此投資和運(yùn)行費(fèi)用也相對(duì)較高。

1.3混凝沉淀技術(shù)

混凝沉淀法的原理是往濃縮液中投加混凝劑[6]，在混凝劑的作用下，通過壓縮雙電層、吸附架橋、吸附電中和以及沉淀網(wǎng)捕等作用下，濃縮液中的微小懸浮顆粒物和膠體物質(zhì)得到去除。不但能去除廢水中的SS，還能沉淀一部分金屬離子和非溶解性有機(jī)物，通常和其它處理工藝串聯(lián)作為整個(gè)系統(tǒng)的預(yù)處理部分。但混凝法投入的藥劑會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生一定程度污染(例如COD增大等)；其次水質(zhì)不同，藥劑的最佳投加量也必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)才能確定；再者，該工藝占地面積較大；最后，沉淀污泥需先濃縮后脫水，處理相對(duì)較為麻煩。

1.4高級(jí)氧化技術(shù)

1894年法國(guó)化學(xué)家Fenton率先發(fā)現(xiàn)在Fe2+與H2O2組成的混合溶液中的有機(jī)物能被迅速氧化分解，可以將當(dāng)時(shí)很多有機(jī)化合物(如醇、羧酸、酯類等)氧化為二氧化碳和水，氧化效果顯著，并隨即把這種體系稱為標(biāo)準(zhǔn)Fenton試劑。芬頓試劑的反應(yīng)過程是過氧化氫在亞鐵離子的催化作用下所發(fā)生的一系列自由基反應(yīng)，不斷產(chǎn)生·OH，使得整個(gè)體系具有強(qiáng)氧化性[7]，·OH自由基通過電子轉(zhuǎn)移等途徑可使水中的有機(jī)污染物氧化為二氧化碳和水，從而達(dá)到降解有害物的目的。Fenton試劑從此揭開了高級(jí)氧化法的序幕。此后，通過20多年的不斷努力研究，各種高級(jí)氧化法被人們所發(fā)現(xiàn)并迅速在水處理中展開應(yīng)用。

1.4.1UV/O3

Prengle等[8]率先在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了UV/O3系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物的降解速率有明顯提高，這大大降低了處理水中COD和BOD。Prengle等認(rèn)為輻射除了可誘發(fā)HO·產(chǎn)生外，還能產(chǎn)生在單一的臭氧氧化過程不會(huì)產(chǎn)生的其他激發(fā)態(tài)物質(zhì)和自由基，從而加速鏈反應(yīng)。Guittonneau等[9]提出由于光催化反應(yīng)速率較慢，反應(yīng)生成的H2O2會(huì)在酸性溶液中積累，而當(dāng)pH大于7以后，H2O2快速與剩余的臭氧發(fā)生復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

1.4.2UV/H2O2

過氧化氫是一種比氯氣、二氧化氯和高錳酸鉀還要強(qiáng)一種的氧化劑。在UV/H2O2體系中，通過紫外光使H2O2產(chǎn)生·OH的能力增大，對(duì)有機(jī)物的氧化能力隨之增強(qiáng)。它的反應(yīng)基本原理為：一定能量紫外光照射過氧化氫后被激發(fā)形成·OH自由基。影響UV/H2O2處理濃縮液的因素很多，主要有H2O2濃度、紫外光強(qiáng)度和頻率、反應(yīng)時(shí)間和溫度、廢水中有機(jī)物的種類和濃度、廢水濁度、色度和pH等。實(shí)驗(yàn)表明UV/H2O2系統(tǒng)對(duì)有機(jī)污染物質(zhì)量濃度的適用范圍很寬。但從處理成本和效果來看，對(duì)于處理高濃度工業(yè)有機(jī)廢水不適用。

1.4.3UV/O3/H2O2

Ince研究認(rèn)為采用UV/O3或UV/H2O2的處理廢水的效果不如UV/O3/H2O2聯(lián)合作用時(shí)的處理效果[10]。但在處理過程中，紫外光需要長(zhǎng)時(shí)間照射，能量損耗較大，處理成本相對(duì)較高，限制了其應(yīng)用。因此，以后主要著重提高紫外光的利用率、降低子忘光能量損失的研究，從而降低UV/O3/H2O2在運(yùn)行過程中的處理費(fèi)用。

1.4.4濕式氧化技術(shù)

1944 年，美國(guó)科學(xué)家F J Zimmerman最先提出濕式氧化技術(shù)，濕式氧化(Wet Air Oxidation，簡(jiǎn)稱WAO)是指在高溫(130～320 ℃)、高壓(0.5～20 MPa)的條件下，利用氧化劑將廢水中的有機(jī)物氧化成小分子有機(jī)物或徹底氧化成二氧化碳和水，從而使污染物得到去除。20世紀(jì)70年代，人們發(fā)現(xiàn)在WAO工藝基礎(chǔ)上添加一些適宜的催化劑，能降低了反應(yīng)溫度和壓力，提高了有機(jī)物的氧化速率和效率，減少設(shè)備投資及操作費(fèi)用，并將命名為催化濕式氧化法(Catalytic Wet Air Oxidation，簡(jiǎn)稱CWAO)。

與常規(guī)方法相比，濕式氧化具有優(yōu)勢(shì)明顯。如適用范圍廣，二次污染少，處理效率高，處理速率較快等特點(diǎn)，特別是在CWAO法的提出后，得到了全世界研究者的高度重視，都認(rèn)為是一項(xiàng)有巨大發(fā)展?jié)摿Φ膹U水處理方法。到目前為止，在石油化工廢水的處理方面，濕式氧化處理裝置得到了較好的應(yīng)用。CWAO雖然在一定程度上克服了傳統(tǒng)WAO的這些缺點(diǎn)，但還需要對(duì)高效催化劑、反應(yīng)容器的材料和操作方式等進(jìn)行大量的研究工作。

2　結(jié)　語

隨著RO、NF膜在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用越來越多，隨之產(chǎn)生的膜濾濃縮液將越來越多。垃圾濃縮液的成分極為復(fù)雜，幾乎沒有生化性能，因此只能靠物理或化學(xué)的方法來處理。前面所提到的回灌、混凝、低溫蒸發(fā)、膜蒸餾等技術(shù)基本是屬于物理方法“治標(biāo)不治本”，而在20 世紀(jì)80 年代興起的高級(jí)氧化處理工藝處理廢水的工藝能避免這一缺點(diǎn)。因此，高級(jí)氧化技術(shù)是一項(xiàng)非常有潛力的廢水處理，隨著各國(guó)科研工作者在高級(jí)氧化技術(shù)方面的進(jìn)一步研究，使反應(yīng)條件更加溫和，投資和運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)經(jīng)濟(jì)，有望將其在廢水處理方面得到廣泛的應(yīng)用。

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Review of Concentration Liquid Treatment in Leachate Membrane Filtration and Development Direction

ZHANGYue-chun,HUANGJun,LIHai-yuan,SUShu,HUPing,WANGHeng-lu

(Geological Engineering Investigation Institute of Sichuan Environmental Engineering Center,Sichuan Chengdu 610068, China)

Landfill leachate membrane filtration concentrate is the raffinate treated by Membrane Biological Reactor (MBR), and then intercepted by reverse osmosis membrane or nanofiltration membrane. It is a difficult issue to deal with by its characteristics with the high concentrations of organic matter, salt and heavy metal, consist of multiple components and poor biodegradability. Recently, the significant progress has been obtained recirculation treatment, evaporation technique, coagulating sedimentation, membrane distillation, advanced oxidation and wet oxidation. The treatments of landfill leachate membrane filtration concentrate based on actual situation were analyzed and discussed, and advantages and disadvantages were synthesized, some lessons on the way forward for treatments of landfill leachate membrane filtration concentrate were offered.

membrane concentration; processing method; engineering applications

張躍春(1988-)，男，碩士。

王恒路。

X53

A

1001-9677(2016)07-0038-02