淺談膜分離技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用

蔡安明

摘要：垃圾滲濾液作為一種高污染有機(jī)廢水，如直接排放，將對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的威脅。因此在垃圾處理過程中，國(guó)家相關(guān)法律、法規(guī)及規(guī)范明確要求對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行科學(xué)有效的處理，出水水質(zhì)需執(zhí)行《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）標(biāo)準(zhǔn)并滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求。其中膜分離技術(shù)具有低能、高效、穩(wěn)定、出水水質(zhì)好等優(yōu)勢(shì)，日漸成為滲濾液處理技術(shù)的主要發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液；膜分離技術(shù)；降低膜污染

1 垃圾滲濾液的特點(diǎn)與特性

1.1 水質(zhì)成分復(fù)雜。由于地理位置、生活環(huán)境、垃圾來源等眾多因素影響，導(dǎo)致垃圾滲濾液的水質(zhì)成分非常復(fù)雜，既有高濃度有機(jī)污染物，也有金屬、無(wú)機(jī)鹽類、細(xì)菌等有毒有害物質(zhì)。

1.2 水量變化大。由于季節(jié)、填埋時(shí)間、運(yùn)行管理等因素的影響，垃圾滲濾液的水量變化很大。一般情況下，冬季旱季水量較少，污染物濃度較高；夏季雨季水量較多，污染物濃度較低。因此，要求滲濾液處理工藝抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。

1.3 污染物濃度高。進(jìn)入污水處理廠的滲濾液有機(jī)污染物濃度很高。一般情況下， COD 濃度在6000-21000mg/L，BOD 濃度在 3000-13000 mg/L。除此之外，還有大量其他的金屬、無(wú)機(jī)污染物。

1.4 營(yíng)養(yǎng)比例失調(diào)。對(duì)高濃度有機(jī)廢水一般采用的生化處理工藝而言，垃圾滲濾液中營(yíng)養(yǎng)比例失調(diào)，相對(duì)COD、BOD 含量，其磷含量偏低而氨氮含量偏高。

1.5 可生化性能不穩(wěn)定。對(duì)垃圾滲濾液而言，其 BOD/COD 的比率變化幅度較大，并不能籠統(tǒng)地認(rèn)為生活垃圾瀝出的滲濾液就一定具有較高的可生化性能。因此，要求滲濾液處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能對(duì)原污水具有相當(dāng)?shù)目箾_擊負(fù)荷能力，以保證滲濾液處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)穩(wěn)定。

2 膜分離技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用

2.1 微濾。微濾（MF）是以壓力差作為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)，其本質(zhì)屬于篩分過程，主要通過溶液中微粒粒徑不同從而實(shí)現(xiàn)分離目的。微濾膜孔徑較大，一般為 0.02-1.2？m，通常直接用平均孔徑表示其截留特性。在壓力差的作用下，粒徑小于膜孔的顆粒隨溶液通過微濾膜，粒徑較大的顆粒被截留，從而實(shí)現(xiàn)不同粒徑顆粒的分離。膜的截留方式主要包括：機(jī)械截留、吸附截留、架橋截留和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部截留。由于微濾膜的截留吸附特性，常被用于去除懸浮物、大的膠體和微生物等。微濾膜孔徑較大，只能有效地去除滲濾液中粒徑較大的膠體和懸浮物，而對(duì)其中的小粒徑污染物去除率較低。因此，在滲濾液處理中微濾膜一般不作為其深度處理工藝，而作為其他膜（UF、NF 和 RO）或者其他物理化學(xué)工藝的預(yù)處理工藝。總結(jié)了微濾膜的一些相關(guān)研究，其中一些研究將微濾膜作為反滲透膜的預(yù)處理工藝，結(jié)果表明微濾膜雖然對(duì)滲濾液中污染物去除率較低，但經(jīng)微濾膜預(yù)處理的水質(zhì)提高，達(dá)到反滲透膜進(jìn)水要求，減少了反滲透膜的污染，而且有效提高了整個(gè)膜系統(tǒng)的產(chǎn)水水質(zhì)和產(chǎn)水率。

2.2 超濾。超濾（UF）是介于微濾和納濾之間，以壓力為驅(qū)動(dòng)力的一種膜分離，膜孔徑在0.01-0.001？m 之間。在一定壓力下，超濾膜能截留部分大分子有機(jī)物、膠體和微粒，通常其截留相對(duì)分子質(zhì)量在 1000-300000。根據(jù)超濾膜孔徑對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行物理篩分作用，超濾去除滲濾液中的部分大分子物質(zhì)、膠體和微粒等，從而達(dá)到分離、濃縮和凈化的目的。超濾可有效地去除滲濾液中的部分大分子物質(zhì)、膠體和微粒等，但其對(duì)滲濾液的處理效果較差，難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，故較少作為滲濾液的深度處理工藝。近年來，超濾膜在滲濾液處理上應(yīng)用較多，超濾膜在滲濾液處理方面和微濾膜一樣，也通常作為納濾或反滲透的預(yù)處理工藝。

2.3 納濾。納濾（NF）是介于超濾與反滲透之間的一種特殊的膜分離技術(shù)。納濾膜在分離的過程中表現(xiàn)出兩個(gè)特征：一是 NF 膜孔徑較小，為 0.001-0.0001？m，對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量數(shù)百的小分子也有較好的分離效果，其截留相對(duì)分子質(zhì)量在 200-1000；二是膜表面帶有電荷對(duì)不同電荷和價(jià)態(tài)的陰離子存在不同的電位效應(yīng)。根據(jù)納濾膜的分離特性，對(duì)不同價(jià)態(tài)離子表現(xiàn)出不同的截留能力，對(duì)于高價(jià)金屬離子的去除率高達(dá) 98%以上，對(duì)于二價(jià)金屬離子的去除率也高達(dá)95%以上?；诩{濾膜分離技術(shù)有高透水性以及對(duì)有機(jī)物、金屬鹽和膠體粒子的高截留性，納濾技術(shù)已廣泛應(yīng)用于制藥、化工、食品工業(yè)，尤其是污水以及滲濾液處理領(lǐng)域?；诩{濾膜技術(shù)特殊的分離性質(zhì)，在滲濾液處理中可高效地去除其中的膠體、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物以及微生物等污染物，因此在滲濾液處理中納濾一般作為深度處理工藝。

2.4 反滲透。反滲透（RO）指與溶液自然滲透反方向的滲透，即溶劑從高濃度向低濃度溶液滲透的過程。反滲透膜孔徑一般小于 1nm，以膜兩側(cè)靜壓差（1～10MPa）為驅(qū)動(dòng)力。反滲透膜能截留幾乎全部離子和小分子物質(zhì)，只允許溶劑（一般是水）通過，其截留相對(duì)分子質(zhì)量一般小于200。反滲透膜對(duì)有機(jī)物、金屬鹽、膠體粒子和固體微粒等有很高的截留性，目前主要應(yīng)用于純水生產(chǎn)、海水淡化、污水處理等領(lǐng)域。反滲透膜可高效截留滲濾液中有機(jī)物、金屬鹽、膠體粒子和固體微粒，很多實(shí)驗(yàn)性和工業(yè)規(guī)模的研究都表明反滲透膜對(duì)滲濾液中各種污染的去除率都高達(dá) 90%以上。

3 膜的污染及防止

3.1 膜材料改性。消除膜污染最根本途徑是開發(fā)研究新的膜材料，膜材料決定了其耐污性能、膜通量以及化學(xué)穩(wěn)定性。在實(shí)際運(yùn)用中由于原液成分差異大，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際水質(zhì)特性及處理要求選出符合要求的膜材料。因此應(yīng)加強(qiáng)膜材料的改性研究，開發(fā)復(fù)合材料，提高膜的抗污染性、耐壓性以及化學(xué)穩(wěn)定性等，以推廣膜分離技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用。

3.2 強(qiáng)化滲濾液的預(yù)處理。膜污染的主要原因是原液中含有大量的大分子有機(jī)物、膠體和固體顆粒等未經(jīng)過預(yù)處理或預(yù)處理不充分就直接進(jìn)行膜分離，因此對(duì)滲濾液進(jìn)行有效的預(yù)處理是防止膜污染和避免頻繁清洗的最有效途徑。目前，預(yù)處理方法有高級(jí)氧化、絮凝以及生物法等，針對(duì)不同地方和年齡的滲濾液應(yīng)選擇合適的預(yù)處理方法，避免其逆效應(yīng)產(chǎn)生。

3.3 優(yōu)化膜分離操作條件。膜分離操作條件對(duì)膜污染防止也尤為重要，其中主要操作條件有滲濾液的 pH 值、操作壓力、滲濾液流動(dòng)方式以及運(yùn)行溫度等。滲濾液的 pH 值將影響滲濾液的電位值，當(dāng)滲濾液的電位值和膜組件的電位值相同時(shí)，易發(fā)生吸附污染，因此可通過調(diào)節(jié) pH 值來調(diào)節(jié)滲濾液的電位值，使兩者的電位值不同，從而減少吸附降低污染。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，垃圾滲濾液具有水質(zhì)變化大、成分復(fù)雜降解難、污染物濃度高等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的生物、化學(xué)或者物理方法很難達(dá)到有效的處理效果，而膜分離技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、高效節(jié)能等特點(diǎn)，保證了垃圾滲濾液處理的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]曲磊，楊曉超，陳珊.膜技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2017，12：42-44.

[2]羅丹，晏云鵬，全學(xué)軍.膜分離技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用[J].化工進(jìn)展，2017，08：3133-3141.

[3]何麗，李家鵬，李耕宇，何曉曉，張星.膜分離技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用[J].西安文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，03：66-69.

（作者單位：江蘇維爾利環(huán)保科技有限公司）