滲濾液處理廠膜濃縮液處理技術研究與應用現狀*

劉淼鋆 黃富文 吳春山 鄭育毅 劉文偉

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滲濾液處理廠膜濃縮液處理技術研究與應用現狀*

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.福建師范大學環境科學與工程學院 2.福建師范大學環境科學研究所

大部分滲濾液處理廠采用納濾或反滲透技術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，但同時也留有一定的膜濃縮液。膜濃縮液中，有機物濃度高、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，并對其加以分析總結。

垃圾滲濾液 納濾 反滲透 膜濃縮液

1 概述

目前生活垃圾無害化處理方式主要有衛生填埋和焚燒。根據2016年《中國統計年鑒》，截至2015年底，全國已建城鎮生活垃圾衛生填埋場640座，實際衛生填埋量3.4×105t/d。垃圾衛生填埋場能使生活垃圾得到妥善的處理，但由此產生的垃圾滲濾液若處置不當，會對生活垃圾填埋場周邊環境產生影響。環保部發布的《生活垃圾填埋場滲濾液工程技術規范（試行）》中，把膜技術納濾(NF)工藝和反滲透（RO）工藝作為推薦的垃圾填埋場的垃圾滲濾液深度處理工藝，已在許多垃圾填埋場滲濾液處理廠得到采用。膜技術的應用能夠有效提高處理效率，優化出水水質。雖然膜技術能去除大部分的污染物，但是會產生大約20%～30%的膜濾濃縮液（以下簡稱“濃縮液”）。無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、蒸發法和焚燒法。

2.1 回灌法

回灌法是將濃縮液從填埋場表面或者填埋場內部回灌到垃圾填埋場中，利用填埋場的物理、化學、生物作用，對濃縮液中的有機污染物進行過濾、吸附、降解。

回灌法經濟性高，操作簡便，是國內外常見的濃縮液處理方式[3-4]。不同的回灌堆體對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于垃圾焚燒廠焚燒的垃圾爐渣[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，隨著回灌時間的增加，堆體對COD的去除率會有所上升，后期堆體出水COD的值趨于穩定，并且堆體對氨氮和鹽分的去除也起到一定效果[7-9]。

目前關于回灌法的操作并沒有相關的規范指導，因此在適當的范圍內執行回灌法是可行的，但長期進行回灌會對填埋場的污染物累積和滲濾液生化處理產生影響。

2.2 高級氧化法

高級氧化技術不僅能將大部分有機污染物分解為小分子，提高污水的可生化性，而且操作方便。目前研究的高級氧化技術包括Fenton氧化法、電化學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氧化法對濃縮液中的有機物降解明顯，楊振寧和Xu J等[10-11]的研究都表明Fenton對COD的去除率可達到60%以上。

采用摻硼金剛石（BDD）的電極陽極氧化技術不受中間產物生成、pH值變化等水質條件變化的影響，因此有較好的應用前景。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94%。Zhou等[13]的實驗結果表明，濃縮液的COD和氨氮的去除率分別達到87.5%和74.06%。

臭氧氧化法是一種高效的污水深度處理技術。鄭可等[14]研究采用臭氧氧化法處理反滲透濃縮液，在最佳反應條件下，COD、色度和腐殖酸的去除率都達到67%以上，濃縮液可生化性明顯提高。Wang等[15]通過連續臭氧反應一體化設備對反滲透膜濃縮液和納濾濃縮液進行處理。經過臭氧反應，兩種濃縮液中的有機碳和腐殖質都得到有效降解，兩種濃縮液中的高分子量有機物被分解為分子量＜10kDa的低分子量有機物。

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，Fenton反應可氧化污水中的膠體以及有機物，減小后續電解工藝負荷。脈沖電解反應可去除Fenton法不能消去的溶解性有機碳和色度，可高效降解污染物。污水中COD和氨氮等污染物在多級氧化反應中得到大幅度降解、色度有效去除、含鹽量顯著降低，處理后水質達到了污水排放一級標準。

張愛平等[17]研究O3-H2O2體系降解濃縮液中有機物的效果與特點。O3-H2O2組合體系較O3單獨氧化時，對色度、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法達標排放，因此采用組合氧化工藝或輔以其他處理工藝是高級氧化法的選擇。

2.3 蒸發法

蒸發法是利用高溫高壓迫使濃縮液中的水份分離出來，具有減量化、占地面積小和析出可再利用的結晶鹽類等優點[18-19]。蒸發法并無法徹底使濃縮液中的污染物去除，因此蒸發法只能作為一種預處理手段，必須結合其他的工藝方法才能使濃縮液處理達標。

孫輝躍等[20]、康立剛[21]以廈門東部填埋場滲濾液處理站濃縮液為處理對象，采用蒸發試驗裝置，開展濃縮液的中試試驗。濃縮液的蒸餾出水水質穩定、良好，出水均符合《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889—2008)。但是結垢是蒸發應用于該混合濃縮液處理工藝的主要缺陷，蒸發污垢的清洗如果不及時，將會影響蒸發設備的運行，這需要增加額外的維護費用。

2.4 焚燒法

管錫珺等[22]研究濃縮液回噴至焚燒爐進行焚燒的處理工藝。將濃縮液回噴至隔路建設的垃圾焚燒廠焚燒爐中，結合附近垃圾焚燒廠中焚燒爐的性能參數，研究了濃縮液的最大回噴比和回噴燃燒廢氣對大氣環境的影響。在不影響焚燒爐正常運行的前提下，實驗將最優回噴比控制在3.96%以內以及結合對大氣環境進行影響分析，焚燒產生的污染物排放量和濃度均滿足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廢水，如何將其進行高效且經濟的處理一直是環保行業的研究熱點。通過以上幾種處理方法研究現狀的介紹，對于濃縮液處理的研究與應用，本文提出以下幾點建議：

（1）高級氧化法以高效的氧化效率、操作方便等優點，被眾多學者應用于濃縮液的處理，也在一些實際工程當中得到應用，其中的臭氧工藝已在多個垃圾填埋場滲濾液污水處理廠得到應用。對于高級氧化法，仍有待進一步研究更為簡便高效的處理工藝。

（2）單一的處理工藝無法使濃縮液處理出水達到排放標準。可以通過“預處理+氧化處理+深度處理”三步法對濃縮液進行處理。

（3）濃縮液回灌仍然應用于許多填埋場，經濟、高效和簡便仍舊是選擇濃縮液處理工藝的主要因素。

[1]王慶國, 張懷玉, 伏培飛, 等. 納濾濃縮液回灌影響因素研究[J]. 環境工程, 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]. 環境工程學報, 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應用[J]. 環境工程, 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回灌參數的敏感性研究[J]. 環境工程, 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納濾濃縮液回灌效果的影響[J]. 環境衛生工程, 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變化規律的研究[J]. 環境科學, 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中鹽分的遷移轉化規律[J]. 環境工程學報, 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比研究[J]. 環境工程學報, 2016(7):3853-3858.

[12]李兆欣, 甄麗敏, 李新洋, 等. BDD電極陽極氧化垃圾滲濾液納濾濃縮液[J]. 環境工程學報, 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. 多級氧化技術處理膜法濃縮液的研究[J]. 工業安全與環保, 2014(8):64-66.

[17]張愛平, 陳煒鳴, 李民, 等. O3-H2O2體系降解垃圾濃縮液中有機物實驗研究[J]. 水處理技術, 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. 垃圾填埋場滲濾液的蒸發處理工藝[J]. 環境污染治理技術與設備, 2005(1):68-72.

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

[21]康立剛. 蒸發技術在膜過濾濃縮液處理中的應用[J]. 中國環保產業, 2016(1):44-46.

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

基金項目：福建省科技廳重大專項（2014YZ0002-1）；福建省科技計劃項目（2015R0099）；福建省自然科學基金項目（2015J01187，2016J05115,2016J05096）。