垃圾滲濾液膜濾濃縮液處理技術綜述與發展方向

張躍春，黃　軍，李海淵，蘇　舒，胡　萍，王恒路

(四川省地質工程勘察院環境工程中心，四川　成都　610068)

?

垃圾滲濾液膜濾濃縮液處理技術綜述與發展方向

張躍春，黃軍，李海淵，蘇舒，胡萍，王恒路

(四川省地質工程勘察院環境工程中心，四川成都610068)

垃圾滲濾液膜過濾濃縮液是垃圾滲濾液在經MBR處理后再經過NF、RO膜被截留的難處理的殘留液，具有有機物濃度高，鹽分和重金屬含量高，組成成分復雜和可生物降解性差等特點，處理極為困難。目前常用的處理方法有回灌處理，蒸發技術，混凝沉淀技術，膜蒸餾技術，高級氧化和濕式氧化技術等。本文結合實際工程應用情況對垃圾濃縮液的處理技術進行分析和探討，綜合各項技術的主要優、缺點，給垃圾滲濾液膜濾濃縮液處理技術的發展提供了參考方向。

濃縮液；處理方法；工程應用

隨著我國經濟的飛速發展，人們的生活質量不斷提高，從而產生了大量的包括生活廢棄物、工業固體廢棄物和農業固體廢棄物等固體廢棄物，并且成分復雜，對環境造成了嚴重的影響[1]。為減少固體廢物對生產生活的影響，目前其處理的方法主要有焚燒、堆肥和填埋等，而應用最多又最成熟處理方法是進行垃圾填埋。據統計，其中工業垃圾和生活垃圾的填埋處理量分別占95.00%和98.33%。但垃圾填埋后將產生大量垃圾滲濾液，這些滲濾液水質水量變化大、有機物濃度高、重金屬及氨氮含量高，對周邊環境及填埋場場底土層污染嚴重，因此垃圾滲濾液的處理被越來越多的人們所關注。為達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)滲濾液新排放標準，處理效果較為理想的MBR與NF、RO膜聯用工藝技術越來越多的被用于垃圾填埋場滲濾液處理中[2-3]。

經過納濾膜或反滲透膜處理后的垃圾滲濾液，出水水質相對于其他處理方法較好，并且操作簡單，運行穩定。但同時也會產生膜濾濃縮液，處理極為困難。具有有機物濃度高，可生物降解性差，重金屬離子和鹽含量相對較高等特點，如果不妥善處理或者直接排放將會對環境和生態等造成嚴重污染。其有效處理成為人們關注的焦點。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成分復雜等的特點，因此在對其深度處理上面臨著巨大的困難和挑戰。目前，濃縮液的經典處理方法包括回灌處理，蒸發技術，混凝沉淀技術，高級氧化和濕式氧化等，下面將逐一介紹。

1.1回灌技術

早期的回灌技術本身就是用于處理垃圾滲濾液，把垃圾填埋場當作一層以垃圾作為填料的生物濾床，滲濾液自上而下流經填埋層，通過過濾和微生物分解的作用來降低污染物濃度，具有工藝簡單，操作方便，運行費用低廉等優勢。但回灌技術存在一些不穩定因素，例如在1997年實施滲濾液回灌的哥倫比亞Dona Juana填埋場填埋體發生了一起失穩事故[4-5]，因而從此開始不得不重視垃圾填埋體的穩定性。因此在實施濃縮液回灌之前，必須對回灌對垃圾填埋體的穩定性進行評估。

1.2蒸發技術

分離溶液中揮發性組分和非揮發性組分的物理過程為蒸發技術，期間主要包括兩個過程：加熱溶液使其沸騰汽化后并不斷分離出水蒸氣。我國早在20世紀80年代末就開始研究低溫蒸發技術，并逐步應用于濃縮液的處理。濃縮液在蒸發時，水分從滲濾液中蒸出之后，殘留的是各種有機物、鹽類和重金屬等污染物質。蒸發處理工藝能將濃縮液濃縮到小于原液體積的2%～10%。雖然蒸發技術對濃縮液的處理擁有成熟的工藝設備，也有占地面積小，產水率高等優勢，但該工藝耗能高且不環保，蒸發裝置易結垢和易被腐蝕，因此投資和運行費用也相對較高。

1.3混凝沉淀技術

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捕等作用下，濃縮液中的微小懸浮顆粒物和膠體物質得到去除。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物，通常和其它處理工藝串聯作為整個系統的預處理部分。但混凝法投入的藥劑會對水體產生一定程度污染(例如COD增大等)；其次水質不同，藥劑的最佳投加量也必須經過實驗才能確定；再者，該工藝占地面積較大；最后，沉淀污泥需先濃縮后脫水，處理相對較為麻煩。

1.4高級氧化技術

1894年法國化學家Fenton率先發現在Fe2+與H2O2組成的混合溶液中的有機物能被迅速氧化分解，可以將當時很多有機化合物(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準Fenton試劑。芬頓試劑的反應過程是過氧化氫在亞鐵離子的催化作用下所發生的一系列自由基反應，不斷產生·OH，使得整個體系具有強氧化性[7]，·OH自由基通過電子轉移等途徑可使水中的有機污染物氧化為二氧化碳和水，從而達到降解有害物的目的。Fenton試劑從此揭開了高級氧化法的序幕。此后，通過20多年的不斷努力研究，各種高級氧化法被人們所發現并迅速在水處理中展開應用。

1.4.1UV/O3

Prengle等[8]率先在實驗中發現了UV/O3系統對有機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等認為輻射除了可誘發HO·產生外，還能產生在單一的臭氧氧化過程不會產生的其他激發態物質和自由基，從而加速鏈反應。Guittonneau等[9]提出由于光催化反應速率較慢，反應生成的H2O2會在酸性溶液中積累，而當pH大于7以后，H2O2快速與剩余的臭氧發生復雜的鏈式反應。

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一種的氧化劑。在UV/H2O2體系中，通過紫外光使H2O2產生·OH的能力增大，對有機物的氧化能力隨之增強。它的反應基本原理為：一定能量紫外光照射過氧化氫后被激發形成·OH自由基。影響UV/H2O2處理濃縮液的因素很多，主要有H2O2濃度、紫外光強度和頻率、反應時間和溫度、廢水中有機物的種類和濃度、廢水濁度、色度和pH等。實驗表明UV/H2O2系統對有機污染物質量濃度的適用范圍很寬。但從處理成本和效果來看，對于處理高濃度工業有機廢水不適用。

1.4.3UV/O3/H2O2

Ince研究認為采用UV/O3或UV/H2O2的處理廢水的效果不如UV/O3/H2O2聯合作用時的處理效果[10]。但在處理過程中，紫外光需要長時間照射，能量損耗較大，處理成本相對較高，限制了其應用。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在運行過程中的處理費用。

1.4.4濕式氧化技術

1944 年，美國科學家F J Zimmerman最先提出濕式氧化技術，濕式氧化(Wet Air Oxidation，簡稱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物氧化成小分子有機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70年代，人們發現在WAO工藝基礎上添加一些適宜的催化劑，能降低了反應溫度和壓力，提高了有機物的氧化速率和效率，減少設備投資及操作費用，并將命名為催化濕式氧化法(Catalytic Wet Air Oxidation，簡稱CWAO)。

與常規方法相比，濕式氧化具有優勢明顯。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，特別是在CWAO法的提出后，得到了全世界研究者的高度重視，都認為是一項有巨大發展潛力的廢水處理方法。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用。CWAO雖然在一定程度上克服了傳統WAO的這些缺點，但還需要對高效催化劑、反應容器的材料和操作方式等進行大量的研究工作。

2　結　語

隨著RO、NF膜在垃圾滲濾液處理中的應用越來越多，隨之產生的膜濾濃縮液將越來越多。垃圾濃縮液的成分極為復雜，幾乎沒有生化性能，因此只能靠物理或化學的方法來處理。前面所提到的回灌、混凝、低溫蒸發、膜蒸餾等技術基本是屬于物理方法“治標不治本”，而在20 世紀80 年代興起的高級氧化處理工藝處理廢水的工藝能避免這一缺點。因此，高級氧化技術是一項非常有潛力的廢水處理，隨著各國科研工作者在高級氧化技術方面的進一步研究，使反應條件更加溫和，投資和運行費用相對經濟，有望將其在廢水處理方面得到廣泛的應用。

[1]王俊起，王友斌，李筱翠, 等. 鄉鎮生活垃圾與生活污水排放及處理現狀[J]．中國工程衛生學, 2004, 3(4): 203-205．

[2]查爾. 垃圾滲濾液深度處理技術研究[D].上海交通大學學報,2010(11).

[3]蔡濤,王丹,宋志祥,等. 垃圾滲濾液的處理技術及其國內研究進展[J].化工中間體,2010(1):1-6.

[4]BLIGHT G. Slope failures in municipal solid waste dumps and landfills: a review [J]. Waste management & Research, 2008, 26(5):448

[5]KOERNER R M, SOONG T Y. Leachate in landfills: the stability issues [J]. Geotextiles and Geomembranes, 2000, 18(5):293-303.

[6]王湖坤, 熊玲, 龔文琪. 復合混凝劑的制備及處理垃圾滲濾液的研究[J]. 武漢理工大學學報, 2008, 30(04): 69-72.

[7]Harkwick T J. The free radical mechanism in the reactions of Hydrogen Peroxide [J]. Can. J. Chem., 1957, 35(3): 428.

[8]Glaze W H, Kang J K, Chapin D H. The chemistry of water treatment processes involving ozone, Hydrogen Peroxide and Ultraviolet Radiation [J]. Ozone Sci., 1989, 219(2):639.

[9]Guittonneau S. The Chain reaction of Ozone and Hydrogen Peroxide [J]. Ozone Sci.&Eng., 1990, 21(3):895.

[10]Nilsun H Ince.Light-enhanced chemical oxidation for teriary treatment of municipal landfill leachate[J]. Water Environ, Res.,1998, 70: 1161-1169.

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