膜技術在生活垃圾滲濾液處理中的應用和展望

姚全勝 楊松坡 游偉

焦作市綠鑫城發有限公司 河南 焦作 454000

1 膜處理技術在生活垃圾滲濾液處理中的優勢和不足

膜技術因出水水質好、除污效率高、不改變分離物質的理化性質、沒有相變、操作簡便、出水穩定性高、可實現資源的回收利用等優點在生態循環靜脈產業園垃圾滲濾液處理系統中得到了廣泛的應用。

在膜技術中，微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透技術（RO）已經成為垃圾滲濾液處理的傳統常規工藝。針對生活垃圾滲濾液高COD、高鹽分、高氯離子含量等特性，反滲透技術（RO）進一步研發升級出耐高壓、抗污染性能好、大通量的碟管式反滲透（DTRO）和管網式反滲透（STRO）。

隨著膜技術的深入發展，膜處理中操作壓力大、價格高、膜易污染等問題一直沒有得到根本解決。并且伴隨著環保形勢日益嚴峻，膜處理中濃縮液的處理將會成為垃圾滲濾液處理中一個新的課題[1]。

2 深層次高度重視滲濾液的預處理工藝

目前，滲濾液預處理的方法主要有物理法、生物法、加藥絮凝法和高級氧化法。其中應用最為廣泛的為生化法包括A/O工藝和UASB工藝；高級氧化法主要有臭氧氧化、Fenton氧化和電極氧化等，因對滲濾液中COD去除效率高，目前高級氧化法已成為了一個重要的研究方向。

通過預處理，可有效去除滲濾液原液中的大量大分子有機物、膠體和固體懸浮物等污染因素，同時也有效的防止了膜的污染和避免了膜的頻繁清洗。針對不同地域和不同齡期的滲濾液，應選擇合適正確的預處理方法。預處理工藝的有效采用不僅可以提高滲濾液的去除率、降低膜污染，而且還可有效避免其逆效應產生。

在滲濾液處理系統中，微濾和超濾一般都作為后置膜的預處理工藝，不單獨作為深度處理工藝。微濾一般作為其他膜（UF、NF、STC和RO、DTRO）或者其他物理化學工藝的預處理工藝。超濾因膜放置位置不同主要分為外置式超濾和內置式超濾。外置式超濾因易于操作、檢修維護方便在垃圾滲濾液處理系統中得到了廣泛的應用。超濾通常作為后續NF或RO的預處理工藝。滲濾液經超濾預處理后COD降低，提高了RO膜的進水水質，減小了膜污染，提高了產水效率。

此外，研究表明采取將膜與預處理工藝相結合或膜組合工藝將有效地降低其操作壓力，減緩后續膜污染，增加膜的化學清洗周期，有利于膜通量的保持，而這些預處理工藝主要包括微濾或超濾預處理、UASB工藝、氨吹脫預處理、膜生物反應器預處理和MBR工藝等。

3 膜的污染與清洗

目前，雖然膜技術在生態循環靜脈產業園垃圾滲濾液處理領域得到廣泛應用，但在實際運行中膜污染問題仍嚴重阻礙了其進一步的發展和應用。通過選擇合適的膜材料、操作條件及采取正確的預處理方法，可在一定程度上降低膜的污染。但膜表面的凝膠層和膜孔堵塞等膜污染現象仍不能得到有效解決。

濃差極化和膜污染是影響膜通量的主要因素，其中濃差極化可通過優化設計條件、改變運行參數來消除。膜污染是溶液中顆粒物、膠體、無機物、有機物等雜質吸附在膜表面，導致膜孔徑逐漸變小導致的。膜污染問題將直接導致膜通量變小、膜操作壓力變大、運行處理成本增加、同時也降低了膜系統的處理效率。因此，膜污染問題的有效解決將會極大推進膜技術在垃圾滲濾液處理領域的發展[2]。目前，運行中解決膜污染的有效途徑為定期或不定期（根據膜的污染狀況）的對膜進行清洗。

物理清洗和化學清洗是目前常用的膜清洗方法。一般物理清洗對膜通量的恢復效果較差，其主要有空氣反吹洗、氣水反沖洗和超聲波清洗等。化學清洗是根據膜的污染情況，采用化學藥劑對膜系統進行清理。常用的化學藥劑為酸（檸檬酸、鹽酸、硫酸、草酸等）、氧化劑（NaClO、H2O2等）、堿（NaOH等）、絡合物以及酶等。化學清洗雖然能較好地去除膜污染物，但化學藥劑易造成二次污染。因此，膜清洗的最佳方法，是結合上述兩種方法綜合處理。在實際操作中，一般采用經濟實用、操作簡單的方法對膜污染進行處理，恢復膜通量。

圖2 膜表面結垢污染和膜孔堵塞污染

4 RO膜的升級改造

針對生活垃圾滲濾液處理，目前應用最為廣泛的是由美國Nanostone公司生產研發的RO膜升級品—DTRO和STRO。

生活垃圾發電廠滲濾液處理DTRO膜組采用獨特的流體力學設計，是專門用來處理高濁度、高COD、高SDI、高鹽、高難度廢水的膜組件。進入DTRO膜系統的污水SDI值可以大于5，不會造成膜污堵，較低的化學清洗頻率，膜組的開放式流道的設計，使DTRO系統易于操作和維護。同時，DTRO膜系統產水水質穩定，不受可生化性能、碳氮比等因素的影響；操作靈活，可連續或間歇運行，自動化程度高，對操作人員的素質和經驗沒有過高的要求；回收率高，適應性強，能夠適應不同季節滲濾液成分的波動。垃圾滲濾液處理采用低能耗DTRO膜組件可有效減輕膜污染，減緩膜的結垢，進一步延長反滲透膜的使用壽命。

STRO擁有卷式的膜組件和開放式寬流道的設計理念，使得其具備無阻礙、無湍流式的進水系統。該技術的應用克服了其常見的污堵和結垢問題，且具有較大膜面積，使STRO具備了耐高CODCr和濃縮高濃鹽水的性能。

STRO系統膜組件鹽分通過率低，膜污染低，填充密度高；同時具備能夠實現內置標準清洗和維護的優勢。并且STRO系統具有反滲透單元、系統安裝簡單、拆卸便捷、維修方便、設備占地小、可采用移動集裝箱集中安置等特點。目前，采用STRO工藝處理垃圾滲濾液，系統運行效能高且穩定，氨氮去除率≥99.2%，COD去除率≥99.5%，電導率去除率≥92%-95%；出水中未檢測出SS，結合濃縮液回灌，在一定程度上實現了污染物零排放。

納入標準：①經術前各種檢查、臨床表現及腫瘤切除術后病理診斷均提示直腸癌；②首次確診為直腸癌且暫未接受任何治療；③家屬及患者本人均簽訂知情同意書；④依從性良好。排除標準：①手術絕對禁忌癥；②術前及術中證實有遠處轉移者；③合并其它原發腫瘤的患者；④年齡大于75歲的患者；⑤精神病患者或有精神病史的患者。

5 垃圾滲濾液的濃縮液處理

反滲透是通過滲透壓為驅動力，原液經膜處理過程分成清液和濃縮液。經濃縮后的濃液屬于危廢的范疇，其污染物濃度含量高、成分非常復雜。

目前，針對濃縮液常用的處理方法是回灌，即將濃縮液噴灑到原垃圾堆體上，利用分層堆砌的垃圾截留一部分污染物，最后濃縮液經稀釋后再次進入滲濾液處理系統，周而復始。這種方法會使污染物不斷進行積累，濃縮液濃度會越來越高、鹽分進行富集，最終會給系統帶來不可逆轉的損害。同時滲濾液的濃縮液還在運行過程中添加了硫酸、化學清洗劑和阻垢劑等。隨著DTRO膜的使用，產生濃水無法處理，且濃度隨時間推移越積越高[3]。

隨著環保管控的升級，反滲透濃縮液勢必會朝著不得回灌生活垃圾填埋場和進入城市污水處理廠，單獨處置的方向發展。因此，滲濾液濃縮液的處理工藝還需進一步研究完善。目前，反滲透濃縮液的處理是垃圾滲濾液處理中最大的難題。

日前，隨著固廢處理力度的加大，各市、縣靜脈產業園也陸續迅速的建立起來，滲濾液從垃圾填埋場開始向生活垃圾焚燒發電項目中轉移。生活垃圾焚燒發電項目中滲濾液處理已成為了項目的重要配套設施。

在生活垃圾焚燒發電項目中，大多配套建設滲濾液及其濃液減量化處理設備；其濃液減量化設備90%以上采用DTRO或STRO。滲濾液及其濃液減量化處理后的水質達到《城市污水再生利用工業用水水質》(GB/T19923-2005)后，作為敞開式循環冷卻水系統補充水[4]。

滲濾液處理系統的納濾濃縮液采用納濾濃液減量設備處理，清液進入反滲透系統進一步處理，減量化處理后的納濾濃縮液回噴焚燒爐；反滲透濃縮液經減量化設備處理后，用于煙氣尾氣處理中石灰漿液的制備，清液進入循環水補水系統。

6 前景展望

圖3 生活垃圾焚燒發電項目中滲濾液及其濃縮液處理工藝原理圖

膜技術具有設備簡單、操作方便以及高效節能等優點，在生活垃圾滲濾液處理方面得到了廣泛的應用，并取得了可觀的社會效益、經濟效益和環境效益。

在生活垃圾滲濾液處理中，DTRO和STRO抗污染膜的研發，雖然在一定程度上減輕了膜污染問題，但膜污染的控制仍是未來的重點研究對象之一。研發新的膜材料、選擇正確的原液預處理工藝、優化膜分離及膜清洗工藝才能源頭上解決膜污染問題。

目前，垃圾滲濾液的濃縮液處理在生活垃圾焚燒發電項目中已得到了較為妥善的回用，但在生活垃圾填埋場中，濃縮液的一直沒有得到有效的處理。隨著環保管控的日益加劇，“零排放”的呼聲越來越高，垃圾滲濾液的濃縮液處理將會成為一個新的研究課題。只有膜污染和濃縮液處理上述兩方面問題都得以解決，膜技術在生態循環靜脈產業園滲濾液及其他高有機物、高含鹽量廢水領域才能得到更加廣泛的應用。