全量化處理垃圾滲濾液膜濃縮液新工藝研究

中圖分類號：X703 文獻標志碼：A文章編號：1004-0935（2025）07-01166-04

目前國內外針對垃圾滲濾液膜濾濃縮液處理技術的相關研究報道較少，主要的處理技術有回灌法、高級氧化法和蒸發法等[1-4]。LAZHAR等[5]研究了反滲透濃縮液的回灌技術，結果表明，反滲透濃縮液的回灌會導致垃圾滲濾液 pH 、電導率、COD和NH₃..N 的上升，也會導致可生化性下降。AMMAR等采用電Fenton氧化法處理垃圾滲濾液反滲透濃縮液，結果表明在最佳實驗條件下（初始 pH=3 、 Fe²⁺ 投加量 16mg^.L^-1 、電流密度 0.3A?m^-2 和反應時間8h ），COD、DOC、NH4和TN去除率分別為 60% 、53% 、 33% 和 22% 。張晨等[7]采用微氣泡臭氧處理納濾和反滲透濃縮液，結果表明經過微氣泡臭氧處理后，濃縮液中的大部分胡敏酸和富里酸被去除或氧化為小分子物質，腐殖化程度大大降低，有利于后續生物處理。HE等[8采用Fenton氧化法處理納濾濃縮液，研究結果表明，Fenton氧化法可以明顯提高納濾濃縮液的可生化性，Fenton過程可以通過分解濃滲濾液中的HA和FA來影響DOM中污染物的分布及其生物毒性，將大分子腐殖質類物質分解為小分子的親水性有機物，而濃縮液中的重金屬離子是濃縮液生物毒性的主要原因。李月中等采用蒸發-固化工藝處理垃圾滲濾液反滲透濃縮液，采用水泥和石灰混合料對蒸發殘留液進行固化，混合料最佳水泥與石灰質量比約為 1：2 ，最佳投加量為每100mL 蒸發殘留液 50g 。固化后，固體抗壓強度高于 1.0MPa ，含水率小于 40% ，適合填埋處置。樹脂吸附之所以區別于其他吸附，是因為它不僅僅是簡單的物理吸附作用，而且具有選擇吸附性，過程中摻雜著吸附動力學、熱力學等一些物化性質。

樹脂吸附作為一種操作簡單、成本低的方法，對苯胺類物質有較好的去除效果。肖吉敏等[10]合成了一種新型的酚醛羥基改性的水相容性微孔和介孔超交聯樹脂GQ-03，與XDA-4樹脂對水溶液中的苯胺進行比較，結果表明GQ-03對苯胺和甲酚都具有良好的吸附效果。而 ΔpH 會在一定程度上影響XDA-4對苯胺的吸附效果。吸附等溫線與Freundlich模型具有相關性，GQ-03的 K_F 和 n 值均高于XDA-4。GQ-03和XDA-4的穿透能力和總吸附能力分別高達47.2、 28.3mg?mL^-1 和 271.7、 115.6mg?mL^-1 。方玲等[11]利用樹脂吸附法處理含有3-硝基-4-甲氧基乙酰苯胺的廢水，實驗結果表明NDA-150樹脂能夠很好地吸附去除3-硝基-4-甲氧基乙酰苯胺，并且樹脂可以多次再生，循環使用。基于上述研究，樹脂吸附可以作為AMA生產廢水的預處理環節，且處理后染料中間體分子結構沒有被破壞，可以對吸附物質進行回收再利用，吸附劑經過再生后也可重復使用。現有研究結果表明，XDA、D、LSD、LSA、HP 等系列樹脂可廣泛用于水處理技術當中。

高級氧化后污染物經過一系列反應生成小分子的羧酸或者甚至可能礦化成 CO₂ 和 H₂O ，降解過程中的中間產物為開環產物、長鏈酸和短鏈酸。小分子的羧酸使用電解或者臭氧技術使用成本高，或者利用生化處理高級氧化出水時出水鹽分高、COD低導致微生物活性差，因此根據廢水的特性選取針對性的樹脂進行濃縮液高級氧化后的保障工藝，旨在探究出一條成本低、操作方便的深度礦化路線。

1 實驗部分

1.1水樣

實驗水樣來源于貴陽和營口某垃圾填埋場滲濾液處理工程的膜濃縮液處理單元的膜濃縮液經過混凝預處理、芬頓高級氧化后的出水，芬頓出水1、2水質特征如表1所示。

1.2 材料及方法

現有市面上針對小分子COD污染因子而開發出來的樹脂技術也有較好的處理效果，樹脂吸附出水滿足排放標準，脫附液也可以回流至主生化系統，而不會產生較大影響。因此購買了市面上不同廠家的吸附劑材料，對二級芬頓出水進行實驗，探究樹脂吸附技術對二級芬頓出水的吸附效果，考察其吸附后的出水能否滿足排放標準。

樹脂材料分別選用E-38、E-268、E-72、ADS500、ADS600、XDA-1G、LX-111、LX-300C進行實驗，實驗步驟為靜態吸附實驗、攪拌吸附實驗、徑流及循環吸附、多種材料串聯吸附及樹脂脫附。靜置及攪拌吸附效果如圖1所示，循環吸附流程如圖2所示，多種材料串聯吸附流程如圖3所示。

1.3 檢測方法

COD采用快速消解分光光度法測定（HACHTNTplus8000型快速消解儀 + 紫外分光光度計DR6000）。

2 結果與討論

2.1 動態吸附

取HP388吸附材料和芬頓水樣1置于 250mL 燒杯1中，分別為 125mL 樹脂材料 +125mL 水樣0 Φ_1：1 ）、 80mL 樹脂材料 +160mL 水樣（ 1：2 ）50mL 樹脂材料 +200mL 水樣 （1：4 ，靜置3、^18h 后分析其對COD的去除效果，結果如表2所示。

由表2可以看出，樹脂材料越多，其吸附效果越好。

取靜置實驗中 1：1 的體積比進行攪拌實驗，450mL 樹脂材料 +450mL 水樣1（ 1：1 ）。攪拌0.5h 后過濾清液COD為 252mg?L^-1 ，攪拌 1.5h 后過濾清液COD為 206mg^.L^-1 ，結果表明流動性吸附效果遠大于靜置實驗。

經過靜態吸附及攪拌吸附對比后，初步判斷樹脂對芬頓出水吸附處理具有效果且流動態效果優于靜置，因此通過考察吸附材料及吸附比等因素推斷出最佳吸附條件。

分別采用XDA-1G、LX-111、LX-300C、HP388、ADS500、ADS600樹脂材料對水樣1進行單次吸附，分別準確量取 50mL 裝填于樹脂柱中，料液分別以2BV?h^-1 流速正向過柱，檢測最終出水COD，對比處理效果，結果如圖4所示。

由圖4可以看出，6種樹脂中ADS500效果較好，但無法達到 COD?100mg?L^-1 的要求，1BV條件可以處理至 200mg^-L^-1 以下，但是超過2BV后效果不佳。

再次分別采用XDA-1G、LX-111、LX-300C、HP388、ADS500、ADS600樹脂材料對水樣2進行單次吸附，分別準確量取 50mL 裝填于樹脂柱中，料液分別以 2BV?h^-1 流速正向過柱，檢測最終出水COD，對比處理效果，結果如圖5所示。

由圖5可以看出，6種樹脂中HP388、ADS500效果較好，達到 COD?100mg?L^-1 的要求，且2BV條件可以處理至 200mg^-L^-1 以下，但是超過2BV后效果不佳。

2.2 循環吸附

水泵控制流量為 180mL?h^-1 ，柱中樹脂（HP388）體積為 120mL ，水樣1總體積為 240mL ，分別于0.5、1.0、 1.5h 時取樣分析，發現COD數據相差不大，為414、421、 456mg?L^-1 ，結果表明單次過柱樹脂吸附效果COD只能從 510mg^-L^-1 降至 410mg?L^-1 左右。此時進行出水循環，循環總時間 180min ，分別于0.5、1.0、 1.5h 時進行取樣分析，水樣無色透明，結果分別為340、240、 210mg^-L^-1 ，表明出水進行循環吸附可以提高COD處理效果。

因HP388材料吸附效果較差，改用ADS600樹脂，在水樣體積為 240mL 、樹脂體積為 120mL 的條件下做徑流實驗及2次循環實驗，原水為水樣2，COD為 270mg?L^-1 ，徑流出水COD為 190mg^.L^-1 一次循環出水 COD 為 130mg^.L^-1 ，二次循環出水COD為 120mg^-L^-1 ，可見ADS600對芬頓出水2有一定的吸附效果，但是二次循環后基本上效果降低。

2.3 多級吸附

單種材料多級吸附只是增加了吸附的停留時間對于不可吸附小分子的吸附效果有可能與納濾截留機理類似，同一種吸附材料可能對于吸附不了的分子直接下沉，即使增加了停留時間一樣吸附不了。為了篩選出可以用于混合的材料，選用HP388和ADS500、600分別進行攪拌實驗，樹脂體積 100mL 水樣體積 100mL ，水樣為芬頓水樣1，COD為510mg?L^-1 ，置于燒杯放在攪拌機上 200r?min^-1 攪拌30min 后過濾取清液進行測試，結果如表3所示。

根據表3結果，選用 ADS500+600 樹脂，水樣240mL ，樹脂 120mL （ADS600） +60mL （ADS500）做徑流實驗。水樣經過ADS600吸附之后COD約200mg^.L^-1 ，再經過ADS500吸附之后，二級吸附出水COD約 90mg^.L^-1 ，后再添加水樣進行4BV實驗后，二級吸附徑流出水COD為 290mg^.L^-1 ，效果降低。

2.4 樹脂脫附實驗

由于樹脂具有一定的比表面積，芬頓水徑流后有機污染物會被樹脂吸附在其表面上，樹脂的重復性利用需要清除吸附在其表面的有機污染物，利用相似相溶原理，通過配制 5% 乙醇溶液采用徑流的方式對吸附后的樹脂進行洗滌，脫附液記為A，固液體積比也設置為 1：1 ，后以固液體積比為 2：1 添加純水進行徑流洗滌，脫附液記為B，待測 cosΩ 。以固液體積比為 1：1 添加營口芬頓出水進行徑流吸附，確定 5% 乙醇溶液洗滌樹脂后其吸附性能。通過測定，脫附液A的COD為 5030mg^-L^-1 ，脫附液B的COD為 1 690mg?L^-1 ，芬頓水徑流后COD為1550mg^-L^-1 ，明顯高于其芬頓水COD，這可能是由于乙醇在洗滌樹脂的過程中殘留在樹脂上，導致芬頓水徑流時溶于其中，引起COD的升高，因此通過利用相似相溶原理配制有機溶劑清洗樹脂，需要加大量的超純水進行清洗，才能將吸附在樹脂上的有機溶劑脫附，故會增加成本。 5% 乙醇洗滌樹脂的出水如圖6所示。

采用 5%NaOH 溶液進行脫附，固液體積比為1：1 ，結果如圖7所示。由圖7可以看出，脫附液徑流后有乳白色沉淀物，推測 NaOH 同金屬鹽反應生成沉淀物，通過以 1：1 的水清洗后發現徑流液依舊有少量白色沉淀，因此 5%NaOH 溶液脫附樹脂，可能會加深出水的濁度，影響排放。

3結論

1）采用市面上不同廠家的吸附劑材料，單獨對二級芬頓出水進行實驗，當芬頓出水COD高時，其吸附后的出水并不能滿足排放標準；當芬頓出水COD低時，其吸附出水可以滿足排放標準。

2）若采用樹脂聯用后，COD最低只能降低到80～100mg?L^-1 。

3）樹脂吸附結果受進水水質影響，進水COD越高，出水COD越高，因此當用這個技術的時候，對芬頓出水的要求較高。

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Study on a New Process for Fully Quantified Treatment of Landfill Leachate Membrane Concentrate

HE Chenggang1，HE Changwei2，WU Chuangang1， SUN Dehua1，DENG Zhenkun2 （1.Jiangyin City Environmental Health Management Center， Jiangyin Jiangsu 2144oo， China; 2.WELLE Environmental Group Co.，Ltd.， Changzhou Jiangsu 213ooo，China）

Abstract：Inordertosolvetheproblemsoflong-termrechargeofnanofiltrationmembraneconcentrateafterbiochemical + membrane treatment of landfill leachate in China，anew fully quantified combined treatment process， namely \"coagulation + secondary Fenton + salt-resistant biochemical + resin adsorption\"，was proposed. The operation results showed that COD，ammonia nitrogen mass concentrationand TN massconcentration of the efluent after treatment of the concentrated liquid were less than 100mg?L^-1 25mg?L^-1 and 40mg?L^-1 ，respectively，and the final effluent met the pollutant discharge standard stipulated in Pollution Control Standard of Domestic Waste Landfill Site （GB16889-2008）.

Keywords：Membrane concentrated liquid; Coagulation; Fenton; Resin adsorption