探究新時期垃圾滲濾液濃縮液處理技術(shù)

牧 蘭

（維爾利環(huán)?？萍技瘓F(tuán)股份有限公司，江蘇 常州 213000）

垃圾滲濾液濃縮液處理是當(dāng)前面臨的一個十分迫切的環(huán)境保護(hù)問題，在社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展過程中，垃圾滲濾液處理不當(dāng)將會對社會發(fā)展構(gòu)成威脅。垃圾滲濾液處理會產(chǎn)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(diǎn)，因此在加工處理不當(dāng)?shù)那闆r下會對環(huán)境帶來很大傷害，為此，相關(guān)人員需要加強(qiáng)對滲濾液濃縮液的處理工作。當(dāng)前，社會范圍內(nèi)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(shù)和蒸發(fā)技術(shù)；無害化處理包括電絮凝技術(shù)、吸附技術(shù)和高級氧化技術(shù)。本文結(jié)合社會垃圾產(chǎn)生和處理的實(shí)際情況，以《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》內(nèi)容為基本藍(lán)本，就垃圾滲濾液濃縮液的處理問題進(jìn)行探究[1]。

1 垃圾滲濾液濃縮液特點(diǎn)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(huán)醚等，從成分構(gòu)成來看，這些物質(zhì)不能作為營養(yǎng)液源參與生化反應(yīng)。結(jié)合國家常用反滲透工藝項目運(yùn)行經(jīng)驗來看，為了保證反滲透出水各項指標(biāo)能夠達(dá)到規(guī)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(jié)合反滲透截流性的基本特點(diǎn)，濃縮液中包含100%比例的二價以上無機(jī)鹽離子、85%～90%的一價鹽離子、30%左右的硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮。經(jīng)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(xiàn)狀分析

在城市化進(jìn)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(xiàn)代垃圾處理的常見方式，且在垃圾處理的過程中會產(chǎn)生污染性較強(qiáng)的垃圾滲濾液。我國現(xiàn)階段城市生活垃圾填埋處理設(shè)施每天產(chǎn)生的滲濾液為6.4萬噸。垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，如果處理不得當(dāng)、不及時就會給水體、土壤、大氣等帶來嚴(yán)重污染。為了能夠防范污染，需要地區(qū)污染治理單位根據(jù)填埋場內(nèi)滲濾液位和滲漏監(jiān)測系統(tǒng)測定結(jié)果來對防滲襯層的完整性、滲濾液收集以及導(dǎo)排系統(tǒng)的有效性進(jìn)行全面的監(jiān)督控制，并按照監(jiān)督控制結(jié)果對填埋場的后續(xù)管理進(jìn)行優(yōu)化[3]。

現(xiàn)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(xué)處理法等，每種方法所適合應(yīng)用的濃縮液處理領(lǐng)域不同，其中，膜分離技術(shù)是處理濃縮液的常見水處理方式。

近幾年，在社會的發(fā)展進(jìn)步下，膜分離技術(shù)處理垃圾滲濾液得到廣泛應(yīng)用，常用的膜分離技術(shù)包括超濾膜技術(shù)、微濾技術(shù)、納濾技術(shù)、反滲透技術(shù)等[4]。反滲透技術(shù)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(shù)也是一種常見的壓力驅(qū)動型膜分離技術(shù)，從實(shí)際運(yùn)行情況來看，在反滲透技術(shù)和納濾技術(shù)運(yùn)行過程中都會產(chǎn)生一定量的黑色濃縮液，黑色濃縮液占據(jù)垃圾滲濾液水量的13%～30%，其中所含的無機(jī)鹽可生化性較差，水質(zhì)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(shù)、納濾技術(shù)來處理垃圾中的污染物，成為相關(guān)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(shù)介紹

3.1 回灌技術(shù)

回灌是現(xiàn)階段應(yīng)用十分廣泛的滲濾液濃縮液處理技術(shù)之一，和滲濾液回灌技術(shù)相似，滲濾液濃縮液回灌技術(shù)能夠在以往的基礎(chǔ)上進(jìn)一步促進(jìn)有機(jī)物的降解，在這個過程中還會導(dǎo)出水COD、電導(dǎo)率、NH4、CI-等富集。在回灌進(jìn)行到接近吸附容量時，回灌滲濾液濃縮液處理技術(shù)會對滲濾液處理產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重情況下甚至?xí)斐傻叵滤廴尽Ｔ诰C合多個因素考慮之后，我們得出回灌不適合應(yīng)用在濃縮液處理工作中的結(jié)論。在填埋場產(chǎn)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(chǎn)生，滲濾液導(dǎo)排管的設(shè)計需要滿足以下條件：①滲濾液導(dǎo)出管和填埋氣倒排豎管要緊密地連接在一切，并實(shí)現(xiàn)和大氣的互通互聯(lián)。②借助管閥來實(shí)現(xiàn)滲濾液倒排管和大氣的連接[6]。

3.2 膜技術(shù)

受驅(qū)動力不同的影響，膜技術(shù)可以劃分為壓力驅(qū)動、電勢驅(qū)動兩個類型，壓力驅(qū)動膜技術(shù)被人們廣泛地應(yīng)用到垃圾滲濾液處理工作中，以北京地區(qū)為例，在當(dāng)?shù)氐亩鄠€滲濾液處理設(shè)施中都引入了膜分離技術(shù)，膜分離技術(shù)在濃縮液的處理中主要體現(xiàn)在有機(jī)物分離和對無機(jī)鹽的濃度處理上。有機(jī)物分離的處理以超濾作為主要方式，無機(jī)鹽濃度處理則包括納濾、反滲透、電勢驅(qū)動膜技術(shù)。在具體加工中，濃縮液中的高濃度腐殖酸在和黃腐酸結(jié)合之后會出現(xiàn)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(xiàn)污垢結(jié)晶的現(xiàn)象。在具體實(shí)施操作時，借助阻垢劑能夠降低結(jié)垢可能引起的風(fēng)險，而阻垢劑的類型、劑量、使用效果深受濃縮液構(gòu)成元素的影響，且在技術(shù)選擇應(yīng)用不當(dāng)?shù)那闆r下還會對后續(xù)操作造成影響[7]。

3.3 蒸發(fā)技術(shù)

在垃圾滲濾液濃縮液處理工作中常用的蒸發(fā)技術(shù)包括浸沒燃燒蒸發(fā)、熱泵蒸發(fā)、閃退蒸發(fā)等技術(shù)形式。在先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)下，越來越多的膜蒸餾技術(shù)開始被人們廣泛地應(yīng)用到垃圾滲濾液濃縮液處理中，但是在實(shí)際使用中也難免出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕的問題。為了防范腐蝕問題，可以在蒸發(fā)工作中引入負(fù)壓蒸發(fā)技術(shù)形式。不僅如此，濃縮液中高濃度腐殖質(zhì)在和無機(jī)離子結(jié)合之后還會出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象，結(jié)垢現(xiàn)象出現(xiàn)之后會降低換熱效率和蒸發(fā)能效比。對于膜蒸餾技術(shù)的應(yīng)用來說，濃縮液中的有機(jī)物在和鹽分融合在一起后，會誘發(fā)更為嚴(yán)重的膜污染。另外，蒸發(fā)技術(shù)對能源沼氣的需求量較大，且多效蒸發(fā)、熱泵技術(shù)投資大、維護(hù)貴，這些因素制約了蒸發(fā)技術(shù)在滲濾液濃縮液處理上的應(yīng)用。

3.4 無害化處理技術(shù)

結(jié)合原理的不同，無害化處理技術(shù)可以劃分為物理法、化學(xué)法兩個類型，其中，物理技術(shù)形式包括混凝技術(shù)、電絮凝技術(shù)、吸附技術(shù)等，化學(xué)技術(shù)形式主要涵蓋高級氧化技術(shù)[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(shù)作為一種簡單、高效的處理技術(shù)，在混凝土技術(shù)的支持下能夠有效去除濃縮液中的可溶性有機(jī)物，且在這個過程中對TOC、COD、色度的去除率能夠達(dá)到81%、82%和97%，且在去除雜質(zhì)的基礎(chǔ)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(xué)者發(fā)現(xiàn)，酸堿值調(diào)控對滲透率COD的最大去除率能夠達(dá)到25%，硝酸亞鐵對滲透率COD的去除效果能夠達(dá)到40%[9]。不僅如此，混凝土不能去除濃縮液中的有機(jī)物，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e3+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(yīng)用效果十分相似，在這期間，電絮凝能夠去除水體中的有機(jī)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(yīng)用高級組合處理工藝時，常用的技術(shù)是生化－強(qiáng)化氧化－混凝土沉淀技術(shù)工藝，其中，氧化法是一種高級氧化技術(shù)形式，這類技術(shù)的使用原理是通過培養(yǎng)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(jìn)行去除的工藝。

德國柏林某污水廠在三級出水經(jīng)納濾后，用臭氧得到納濾濃縮液，結(jié)果證實(shí)臭氧氧化能夠有效破壞濃縮液中有色集團(tuán)的大分子有機(jī)物，不足是其降低總有機(jī)物含量的速度較慢。初步研究發(fā)現(xiàn)，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(xué)者在以往的基礎(chǔ)上進(jìn)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(shù)形式，在經(jīng)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(dá)到98.0%。經(jīng)過一系列的實(shí)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(dá)到最理想化的填埋場垃圾處理成效，因而該技術(shù)形式可以在社會范圍內(nèi)廣泛推廣[10]。

3.5 納濾和高壓反滲透技術(shù)

在納濾分離技術(shù)和高壓反滲透技術(shù)的配合下能夠?qū)崿F(xiàn)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(qū)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(guī)模，在沒有關(guān)聯(lián)排放數(shù)值限制的情況下，能夠直接排入水體，但是關(guān)于水體中的NO3－含量，在水體數(shù)值中并沒有給出明確的規(guī)定。

高壓反滲透工藝是指進(jìn)料端的操作壓強(qiáng)超過10 MPa的反滲透工藝技術(shù)形式。為了能夠提升材料的回收率，在原本技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了碟管式反滲透的高壓反滲透工藝。在這個技術(shù)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(jié)省蒸發(fā)濃縮的步驟，簡化操作。在HPRO處理的過程中，這項技術(shù)還會和納濾技術(shù)結(jié)合在一起，在2 MPa～5 MPa操作壓強(qiáng)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(jī)物和一部分的有機(jī)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(jìn)行處理，之后會將NF和晶華單元組合在一起，形成一個循環(huán)系統(tǒng)。經(jīng)過一系列處理，納濾能夠在高濃度有機(jī)物和CaSO4超飽和狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)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(shù)

混凝沉淀方法是水、污水的常見處理技術(shù)，這種技術(shù)會通過電性中和、壓縮雙電層、吸附架橋和網(wǎng)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(jī)污染物?；谶@樣的原理，有學(xué)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(yīng)用的水質(zhì)滿足生活垃圾填埋污染防控的基本標(biāo)準(zhǔn)。在技術(shù)的支持下，膜蒸發(fā)技術(shù)處于一個快速發(fā)展階段，但是綜合多方面來看，這類技術(shù)形式還處于應(yīng)用初期的階段，膜蒸餾法處理垃圾滲濾液的技術(shù)應(yīng)用范圍和領(lǐng)域，還需要學(xué)者和相關(guān)人員做進(jìn)一步的研究。

3.7 膜蒸餾技術(shù)

膜蒸餾是一種以疏水性微孔膜兩側(cè)壓差作為基本驅(qū)動力，使兩側(cè)蒸汽分子能夠穿過膜孔，并在穿越膜孔之后在冷側(cè)面富集，實(shí)現(xiàn)溶液分離、濃縮、提純等多個形式的膜分離。膜蒸餾技術(shù)是與膜處理技術(shù)融合在一起的技術(shù)形式，能夠在常態(tài)化壓力環(huán)境下運(yùn)行，且試驗應(yīng)用設(shè)備簡單、操作起來十分方便。膜蒸餾技術(shù)的適合操作溫度與傳統(tǒng)意義上的蒸餾工藝技術(shù)相比，具有設(shè)備體積小的基本特點(diǎn)，因而被人們廣泛應(yīng)用在海水、高含鹽廢水處理領(lǐng)域。膜蒸餾方法也被認(rèn)為是回收減量反滲透濃縮液的常用方式，有學(xué)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(xué)者借助膜蒸餾法開展了垃圾滲濾液反滲透濃水處理實(shí)驗研究，最終所獲得的實(shí)驗研究結(jié)果滿足生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)。

3.8 焚燒技術(shù)

焚燒法是一種重要的垃圾減量化、無害化處理技術(shù)，這類技術(shù)形式在處理高濃度有機(jī)廢液、放射性廢液等方面發(fā)揮出十分重要的作用，也是當(dāng)前處理滲濾液膜過濾濃縮液的主要技術(shù)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(zhuǎn)窯焚燒爐等類型，它們在具體焚燒操作中體現(xiàn)出了處理速度快、污染小、可回收再利用等特點(diǎn)，但是焚燒方法在使用中也體現(xiàn)了前期投資大、操作過程復(fù)雜、操作水平要求高的特點(diǎn)，這些局限限制了焚燒方法在國內(nèi)的推廣速度。在焚燒操作的過程中還會出現(xiàn)一些有毒、有害物質(zhì)以及結(jié)焦、結(jié)渣、爐體腐蝕等問題，這些問題是焚燒技術(shù)在未來推廣應(yīng)用過程中需要思考和解決的問題。

3.9 固化、穩(wěn)定化技術(shù)

固化、穩(wěn)定化技術(shù)處理廢液是利用一定化學(xué)添加劑、固化劑來使得廢液失穩(wěn)脫水，成為一種常態(tài)化的固體。當(dāng)前，固化、穩(wěn)定化技術(shù)成為危險廢棄物的主要處置手段，被人們廣泛地應(yīng)用在放射性廢棄物、含有重金屬的危險液的處置中，有學(xué)者應(yīng)用自己所掌握的知識就垃圾非反滲透濃縮液處理技術(shù)進(jìn)行了深入研究，研究結(jié)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(dá)到歐盟相關(guān)污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)。

焚燒能夠?qū)崿F(xiàn)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(yùn)的時候，會無形中增加運(yùn)行成本，且焚燒方法在實(shí)際實(shí)施操作中還有投資大、成本高、技術(shù)應(yīng)用依賴性較強(qiáng)的基本特點(diǎn)，很難作為單獨(dú)的濃縮液處置方法存在；納濾和高壓反滲透工藝雖然能夠?qū)崿F(xiàn)垃圾滲濾液膜過濾濃縮液的減量化處理，但是在實(shí)際應(yīng)用操作中對反應(yīng)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(chǎn)生一定的過濾和凈化效果，但是這些方法在單獨(dú)使用的時候會消耗較多的介質(zhì)和材料，對反應(yīng)條件也會提出更高的要求；蒸發(fā)處理工藝在使用的過程中會出現(xiàn)能耗高、腐蝕嚴(yán)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(chǎn)生一定的凈化效果，但是在單獨(dú)使用的過程中，這類技術(shù)形式也無法達(dá)到理想的凈化應(yīng)用效果；固化或者穩(wěn)定化技術(shù)的應(yīng)用范圍和應(yīng)用方向，在未來還需要做出更深入的探討。

由此可以總結(jié)出，不管是使用濃縮減量處理技術(shù)，還是進(jìn)行無害化處理，都無法達(dá)到單一技術(shù)實(shí)現(xiàn)對滲濾液膜過濾濃縮液穩(wěn)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(shù)形式來達(dá)到理想的應(yīng)用效果，只有綜合多種技術(shù)形式，才能更好地在社會范圍內(nèi)廣泛推廣。膜蒸餾技術(shù)作為一種高效率的膜分離處理技術(shù)，具備操作方法簡單、不限制操作溫度及設(shè)備體積的特點(diǎn)，在現(xiàn)代化技術(shù)的支持下，這種分離方式也將迎來更加廣闊的應(yīng)用空間和應(yīng)用前景。

4 結(jié)語

綜上所述，在垃圾滲濾液產(chǎn)量不斷增長的背景下，垃圾滲濾液膜過濾濃縮液的不當(dāng)處理，成為威脅環(huán)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(dāng)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(tǒng)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(shù)，這項技術(shù)被人們廣泛地應(yīng)用到廢水處理工作中，并在廢水處理領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)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(yīng)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(jī)污染物的處理中，取得了理想的應(yīng)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(xù)被人們廣泛地應(yīng)用在滲濾液濃縮液處理中。