循環經濟時代垃圾滲濾液膜濃縮液綜合利用技術研究

李自南　何如秋

摘要：循環經濟背景之下綜合利用垃圾滲濾液膜濃縮液污染物，是可持續發展與環保經濟發展的重要目標之一，為此，研究一種循環經濟時代垃圾滲濾液膜濃縮液綜合利用技術。以達到排放標準的濃縮液作為污水處理碳源，試驗分析兩種回收物的發電情況與污水處理情況，改進垃圾滲濾液膜濃縮液綜合利用技術。試驗分析結果表明，垃圾滲濾液膜濃縮液回收的沼氣能夠實現高質量發電；達到排放標準的濃縮液與原有污水比例為0.08時，污水處理效果最好，能夠高效處理污水中的TN、BOD5等污染物，且去除污染物效率較高。

關鍵詞：循環經濟；垃圾滲濾液；膜濃縮液；綜合利用；回收沼氣

中圖分類號：X703.1 文獻標志碼：B

前言

填埋是一種成本低、效果好、技術完善的垃圾固體污染處理方式，然而，垃圾滲濾液的產生增加了處理難度，因為組成結構極為復雜，且濃度較高，是一種有毒有害的污染液體。中國早在2008年就針對垃圾滲濾液處理提出全新的污染排放控制標準，該標準中明確了垃圾填埋場所中污染物控制的數量，針對垃圾滲濾液之中的各項指標制定了更高要求。面對這一標準要求，中國相關部門使用膜濾法處理垃圾滲濾液污染物，通過物理轉移原理，將垃圾滲濾液中的80%污染物向濃縮液富集，最終得到垃圾滲濾液膜濃縮液。不同垃圾類型、不同滲濾液處理裝置以及不同膜過濾單元都會導致最終垃圾滲濾液膜濃縮液濃度存在差異，通常這類濃縮液多為棕黑色、渾濁、高鹽的液體物質。濃縮液之中還含有大量重金屬物質，難以降解不易處理，容易導致這種濃縮液對環境造成二次污染。在循環經濟時代背景之下，堅持可持續發展戰略，需要將垃圾滲濾液膜濃縮液的污染危害降至最低，并且盡量合理回收利用處理之后的產物，合理利用這些產物，降低其他活動的成本，實現生態環保與可持續發展。

文章從循環經濟時代角度作出思考，處理垃圾滲濾液膜濃縮液，并且綜合利用處理后的產物，降低生態環境二次污染概率。

1 垃圾滲濾液膜濃縮液污染物的綜合利用

1.1 基于改進DTZ蒸發／結晶技術的垃圾滲濾液膜濃縮液處理

文章創新性地對此技術進行改進，使用DTNF和HPRO系統預處理垃圾滲濾液膜濃縮液，將該濃縮液之中的結晶物質分離為多價離子和易發泡結垢有機質，使得待進入蒸發器的濃縮液具有較高物料質量，這樣即使后續DTZ蒸發／結晶流程中使用較為普通的蒸發器，仍舊能夠實現垃圾滲濾液膜濃縮液的高效處理。

垃圾滲濾液膜濃縮液的處理流程見圖1。

如圖1所示，DTZ蒸發／結晶流程包含數個組成部分，DTNF負責實現垃圾滲濾液污染處理，通過激光管分離出結晶物質、有機物以及結垢多價離子的濃縮液。通過高級氧化功能模塊分解和沉淀DTNF產生的有機物與結垢多價離子，產生可回收的沼氣。經過碟管式納濾的高壓反滲透技術過濾剩余濃縮液；HPRO負責進一步濃縮垃圾滲濾液膜濃縮液的結晶物質，通過蒸發結晶器的蒸發作用，使得鹽類結晶能夠從結晶物質之中充分析出，剩余部分即為污染較小的垃圾滲濾液膜濃縮液清液。

1.2 回收產物綜合利用

在循環經濟時代背景之下，將具有污染性的垃圾滲濾液膜濃縮液處理后得到可以同收利用的氣體和液體，并且實際應用于沼氣發電、污水處理領域之中，各回收產物綜合利用的具體技術如下。

1.2.1 沼氣回收利用發電

從垃圾滲濾液膜濃縮液中回收沼氣，用于發電，凈化單元與發電單元是沼氣回收的兩個關鍵單元，垃圾滲濾液膜濃縮液經過處理后產生沼氣，先經過儲罐，其中需要緊急處理的氣體會直接應急燃燒；其余氣體先后經過過濾塔、脫水塔、脫硫塔完成凈化；經過壓縮機除去水分，經發電單元處理之后完成回收利用。

沼氣的回收利用主要是將沼氣引入燃氣發動機之中，通過高壓點火、四沖程以及渦輪增壓等工序將沼氣由化學能向機械能轉換，完成轉換后再向電能轉換，該過程由計算機控制。該裝置在發電廠露天放置即可。

1.2.2 達標濃縮液回收利用下的污水處理

SBR好氧階段TN去除率使用硝化反硝化效率（R）描述，計算如式（1）所示：

其中，NH4+-N表示氨氮去除量，P（NH4+-N）是氨氮質量濃度，P（NH7+-N）與P（NH3-N）分別表示NH7+-N和NH3-N的質量濃度。

2 試驗分析

以某城市大型垃圾同收站為研究對象，該垃圾回收站每日約能處理60000m3垃圾，主要為各城鎮果蔬垃圾、多家餐飲企業的餐廚垃圾，含有大量有機物和高脂污染物。自2022年1月開始對該垃圾回收站的滲濾液膜濃縮液污染物開展處理，處理后回收循環利用垃圾滲濾液膜濃縮液污染物的各個產物。試驗儀器：5B-3COD檢測儀（蘇華科技）；ASAP 2020M型氮氣低溫吸脫附分析（麥克默瑞提克）；LH-BOD60IA型BOD分析儀（蘇華科技）。

2.1 垃圾滲濾液膜濃縮液有害污染物去除

COD反映了水樣中有機物被氧化分解的需氧量，是一種快速測定水質污染程度的指標，尤其適用于廢水處理過程中對有機污染物的監測。BOD5則是在5天內由細菌和其他微生物對有機物進行生化降解產生的需氧量，能更好地反映廢水中生物降解有機物的潛能。為了能夠直觀地反映廢水處理的效果，在符合相關的標準和規范條件下，統計自2022年1月至2022年12月使用文章垃圾滲濾液膜濃縮液處理方式后該垃圾處理廠之中有機化學需氧量（COD）的去除量以及生化需氧量（BOD5）的去除量，試驗結果見圖2。

如圖2所示，隨著時間推移，使用文章方法處理垃圾滲濾液膜濃縮液中有害物質取得較為可觀的效果，盡管該過程中，各種有害物質的清除量出現波動，但是整體保持上升趨勢，說明使用DTZ蒸發／結晶方法處理垃圾滲濾液膜濃縮液能夠取得良好效果。

2.2 沼氣回收效果驗證

采集處理垃圾滲濾液膜濃縮液之后的沼氣回收數據。隨著時間推移，文章所研究對象的垃圾回收站的沼氣產量與濃縮液產氣率均有所上升，沼氣產量從5189m3/d上升到10113m3/d，濃縮液產氣率從13m3/t上升到28m3/t，說明使用文章方法能夠從垃圾滲濾液膜濃縮液之中回收大量沼氣。資料顯示，中國城市污水平均產氣量約為10m/t，工業廢水平均沼氣產量約為3500m3/d，文章獲得的數值明顯高于該平均數值，證明文章方法具有實際應用有效性。

通過發電單元，使用回收之后產生的沼氣實現發電，2022年利用沼氣實現的發電量情況如下：

1月份預計發電量為12453.25kW/h，實際發電量為11547.96kW/h；

2月份預計發電量為11356.18kW/h，實際發電量為10634.89kW/h；

3月份預計發電量為15691.85kW/h，實際發電量為16897.28kW/h；

4月份預計發電量為18645.28kW/h，實際發電量為19457.33kW/h；

5月份預計發電量為20674.95kW/h，實際發電量為19365.47kW/h；

6月份預計發電量為25769.34kW/h，實際發電量為24369.49kW/h；

7月份預計發電量為19654.84kW/h，實際發電量為18663.14kW/h；

8月份預計發電量為19241.78kW/h，實際發電量為18479.31kW/h；

9月份預計發電量為22369.47kW/h，實際發電量為23697.17kW/h；

10月份預計發電量為20354.33kW/h，實際發電量為21663.91kW/h；

11月份預計發電量為24683.11kW/h，實際發電量為23174.47kW/h；

12月份預計發電量為25496.37kW/h，實際發電量為24856.15kW/h。

從以上數據能夠看出，使用沼氣的實際發電量與預計發電量數值較為接近。由此可以看出，使用該方法從垃圾滲濾液膜濃縮液中M收沼氣用于發電，能夠獲得較為理想的效果。

2.3 達標濃縮液回收利用效果

經過碟管式納濾和蒸發結晶器處理后的垃圾滲濾液膜濃縮液，獲得達到標準的濃縮液，將該達標液回收利用在污水處理之中，作為補充碳源處理污水。統計污水廠原始水體和達標液不同使用比例之下SBR曝氣時間變化情況見圖3。

從圖3中能夠看出，污水廠原始水體和達標液之間的比例越大，SBR曝氣時間越長。當該比例為0.16時，曝氣時間超過120min，超過SBR曝氣時間標準。由此可以判斷，污水廠原始水體和達標液之間的比例應該小于0.16。

從上述數據中能夠看出，三種污染物都會隨著污水廠原始水體和達標液增大而呈現出去除率上升趨勢，且均在混合比例達到0.08以后，去除率不再發生明顯變化。這種情況主要是由于比例達到0.08以后，達標液不再發生作用，各污染物的變化趨于穩定，繼續增加比例，也不會再導致污染物發生反應。從數據中還能夠看出，相比于另兩種污染物，TN的去除率明顯更低，這種情況也是由于在污水之中，TN較為難消除，且該污染物與污水廠原始水體和達標液之間不會發生劇烈反應，因此去除率明顯低于另兩種物質。結合去除率試驗結果確定，原始水體和達標液比例為0.08時，處理污水的效果更好。

污水廠同樣自2022年1月起使用文章所研究垃圾同收站滲濾液膜濃縮液綜合處理技術，同收出的達標液作為碳源以0.08的比例處理污水。隨著時間推移，污水處理變化情況見表1。

從表1中能夠看出，各種污染物的含量隨季節變化會呈現出較為明顯的波動，但是整體來看，添加達標液之后，各污染物的去除率呈現出上升趨勢。添加達標液之前，在2022年年底BOD5去除率和TN去除率分別為32.95%和23.69%，添加達標液之后，2022年年底BOD5去除率和TN去除率分別為90.52%和80.24%，添加達標液之后，污水中的污染物得到有效去除，能夠符合地表水環境質量標準（CB3838-2002）中的第五類標準值。

3 結束語

循環經濟的核心是循環利用與資源高效利用，遵循的原則為資源化、減量化、再利用，基本特征表現為效率高、排放低、消耗少，適合目前可持續發展戰略經濟增長模式，同時也是改變污染物大量增長模式的方法之一，而垃圾滲濾液膜濃縮液是一種降解難度大、有機物含量高、結構較為復雜的物質，需要經過處理后才能降低對環境的污染，因此文章研究循環經濟時代垃圾滲濾液膜濃縮液綜合利用技術。使用高濃度有機鹽廢水零排放處理技術處理垃圾滲濾液膜濃縮液，得到沼氣與達到排放標準的濃縮液，將沼氣用于發電，達標液作為污水處理的碳源，實現回收再利用，且處理垃圾滲濾液膜濃縮液時成本較低，保證是一種效率高、成本低的高效處理技術。