垃圾滲濾液膜過濾濃縮液處理方法

垃圾滲濾液膜過濾濃縮液處理方法近年來，隨著我國城市化程度的加快和居民生活消費水平的提高，我國城市生活垃圾的產(chǎn)生量以每年9%~10%左右的速度增長[1]。垃圾填埋是現(xiàn)階段我國垃圾處理的主要方式，然而采用填埋處置垃圾會產(chǎn)生大量污染性極強(qiáng)的垃圾滲濾液。目前我國城市生活垃圾填埋處理設(shè)施中產(chǎn)生滲濾液大約6.4萬t/d[2]。垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，如不妥善處理會對水體、土壤和大氣造成嚴(yán)重污染。目前垃圾滲濾液的常見處理方式主要有合并處理法、回灌法、生物處理法、物化處理法。物化處理技術(shù)主要包括吸附法、吹脫法、混凝沉淀法、化學(xué)沉淀法、高級氧化技術(shù)以及膜分離技術(shù)等[3,4]。膜分離技術(shù)是利用隔膜使溶劑同溶質(zhì)和微粒分離的一種水處理方法。近年來，利用新型的膜分離技術(shù)處理垃圾滲濾液已在歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。目前常用的膜分離技術(shù)主要包括微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)等，反滲透是以高于溶劑滲透壓的外界壓力作為跨膜推動力，利用膜的選擇透過性截留離子物質(zhì)，實現(xiàn)溶液中混合物分離的技術(shù)。納濾也是一種壓力驅(qū)動型膜分離技術(shù)[5]。反滲透和納濾在運行過程中都會不斷產(chǎn)生濃縮液，膜過濾濃縮液呈棕黑色，其體積約占垃圾滲濾液水量的13%~30%，并具有以下特征[6,7,8,9]：(1)有機(jī)污染物濃度特別高，成分復(fù)雜;(2)無機(jī)鹽組分含量高，可生化性差;(3)水質(zhì)水量隨時間變化較大;(4)重金屬含量高。這些含有大量污染物的膜過濾濃縮液對地表水、地下水、土壤環(huán)境等都存在嚴(yán)重威脅，不能直接排放到環(huán)境中，對其合理的處理處置也是應(yīng)用反滲透、納濾技術(shù)的垃圾滲濾液處理工程中必須解決的一個難題。

1膜過濾濃縮液的處理處置方式

目前垃圾滲濾液膜過濾濃縮液的處理處置方式可分為三種類型：一是轉(zhuǎn)移處置，包括外運和回灌;二是進(jìn)一步減量，包括納濾、高壓反滲透、蒸發(fā)、膜蒸餾等;三是無害化處理，包括混凝沉淀、電絮凝、高級氧化等技術(shù)和干燥、焚燒、固化/穩(wěn)定化等手段。

1.1外運

當(dāng)填埋場附近有能進(jìn)行危險廢液處置的焚燒廠時，可以將膜濃縮液輸送至焚燒廠焚燒處理[10]，這無疑是最便利的處置手段。但當(dāng)距離較遠(yuǎn)時，輸送成本會大大增加，這種方法將不具有經(jīng)濟(jì)性。

1.2回灌

回灌是滲濾液膜過濾濃縮液最普遍的處置方式，它是在滲濾液回灌的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，原理與滲濾液回灌一樣。將垃圾滲濾液膜過濾濃縮液回灌的方法是把填埋場作為一個以垃圾為填料的巨大生物濾床，通過生物降解、吸附、過濾等多重作用實現(xiàn)污染物的穩(wěn)定化或降解。在德國，從1986年開始，濃縮液回灌就作為反滲透法處理垃圾滲濾液的一個有機(jī)組成部分而被廣泛采用[11]。目前我國采用納濾/反滲透技術(shù)的垃圾填埋場也大多都采用回灌法處置濃縮液?；毓嘁泊嬖谝恍﹩栴}和風(fēng)險。A.H.Robinson[12]報道了1998年德國Wischhafen填埋場的無生化預(yù)處理的滲濾液RO處理系統(tǒng)的濃縮液回灌處置的影響，監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，對濃縮液進(jìn)行回灌后，滲濾液COD、NH3-N都有所升高，電導(dǎo)率則在幾個月內(nèi)發(fā)生急劇攀升，這直接影響了反滲透系統(tǒng)的處理效率。

1.3納濾和高壓反滲透技術(shù)

納濾分離技術(shù)可以實現(xiàn)對二價和高價離子的選擇性去除，可用于反滲透濃水的減量。李黎等[5]報道了成都市垃圾填埋場滲濾液處理中納濾的應(yīng)用。該處理工程采用兩級A/O式外置MBR+RO/NF工藝處理垃圾滲濾液，減少了濃縮液的處置(目前為回灌)規(guī)模;出水主要含NaCl，在沒有相關(guān)排放限值的情況下，可以直接排入水體。但是，報道未提及出水中是否含NO3-，其貢獻(xiàn)的總氮很可能使出水無法滿足最新排放標(biāo)準(zhǔn)。此外，納濾還可以與高壓反滲透(HPRO)聯(lián)合進(jìn)行濃水的進(jìn)一步減量。

高壓反滲透工藝通常是指進(jìn)料端操作壓強(qiáng)大于10MPa的反滲透工藝[13]。為提高回收率而發(fā)展起來的基于碟管式反滲透(DTRO)的高壓反滲透工藝可以在10~20MPa下運行，可使反滲透處理垃圾滲濾液的回收率從80%提高到90%以上，處理后的濃縮液可以省去蒸發(fā)濃縮步驟，直接進(jìn)行干化或焚燒[10]。在HPRO處理過程中，常與納濾工藝聯(lián)合。在2~5MPa操作壓強(qiáng)的條件下，NF將RO的濃縮液分離成兩部分，一部分是主要含二價無機(jī)物(如CaSO4)和有機(jī)物的截留液，另一部分是主要含有氯化物的出水，進(jìn)而再由HPRO處理，這樣可大大降低膜結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生[14]。該組合工藝被稱為RO-NF/晶化-HPRO組合膜工藝，除特殊設(shè)計的HPRO膜之外，其關(guān)鍵還在于把NF和晶化單元組裝成一個循環(huán)系統(tǒng)，因此，納濾才能在高濃度有機(jī)物和CaSO4超飽和的狀態(tài)下連續(xù)運行[13,14]。HPRO工藝在有害物質(zhì)的排放、結(jié)焦結(jié)渣以及爐體腐蝕等亟待解決的問題[41]。由于焚燒法投資大、成本高，單獨為濃縮液處置建設(shè)焚燒設(shè)施的可能性不大，但當(dāng)垃圾填埋場附近有配套液體焚燒設(shè)施的垃圾焚燒廠時，濃縮液通?？蛇M(jìn)行焚燒處置。

1.9固化/穩(wěn)定化技術(shù)

固化/穩(wěn)定化技術(shù)處理廢液是利用一定的化學(xué)添加劑(固化劑)使其失穩(wěn)脫水最終成為不可逆的常態(tài)固體[42]。目前固化/穩(wěn)定化技術(shù)已成為危險廢棄物的重要處置手段[43]，同時也在放射性廢液、含重金屬廢液等危險廢液的處置中有較多的研究和應(yīng)用[44,45]。S.Y.Hunce等[46]采用該法進(jìn)行了垃圾滲濾液反滲透濃縮液的處理研究，結(jié)果顯示，水泥與不同集料的組合均取得了良好的處理效果，浸出液中TOC、氨氮、重金屬均得到有效去除，浸出液水質(zhì)達(dá)到歐盟相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。固化產(chǎn)物(混凝土類似物)在未來有可能作為一種建材產(chǎn)品，具體性能還有待進(jìn)一步研究，相關(guān)行業(yè)規(guī)范也需要盡快建立。

2結(jié)論

近年來，隨著垃圾滲濾液產(chǎn)生量的增長，垃圾滲濾液膜過濾濃縮液的處理成為威脅環(huán)境安全的重要問題。雖然處理垃圾滲濾液膜過濾濃縮液的方法有很多，但是目前我國垃圾滲濾液膜過濾濃縮液的處置手段仍主要以回灌為主，長期的回灌可能會導(dǎo)致滲濾液出水含鹽量升高，影響處理工藝的穩(wěn)定性，還可能會對垃圾填埋體生物系統(tǒng)造成不利影響;此外，大量流體的回灌會提高垃圾堆體水位，影響垃圾堆體的穩(wěn)定性，帶來安全隱患。焚燒處理可以實現(xiàn)廢水的直接固化，但一般僅限毗鄰含液體焚燒設(shè)施的垃圾焚燒廠的情形，當(dāng)需要長距離外運時會增加運營成本;由于焚燒法投資大、成本高，單獨為濃縮液處置建設(shè)焚燒設(shè)施的可能性不大。納濾和高壓反滲透工藝可實現(xiàn)垃圾滲濾液膜過濾濃縮液的進(jìn)一步減量，但反應(yīng)條件要求較高;蒸發(fā)工藝處理垃圾滲濾液膜過濾濃縮液存在著能耗高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重的問題;混凝沉淀法和電絮凝法、高級氧化工藝對膜過濾濃縮液都有一定凈化效果，但其單獨處理的效果很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，它們可以作為一種垃圾滲濾液膜過濾濃縮液的預(yù)處理工藝;固化/穩(wěn)定化技術(shù)的應(yīng)用還需要進(jìn)一步的研究。以上工藝，不論是濃縮減量處理，還是無害化處置，均很難依賴單一的技術(shù)實現(xiàn)滲濾液膜過濾濃縮液的穩(wěn)定高效處理和達(dá)標(biāo)排放，未來垃圾滲濾液膜過濾濃縮液的妥善處置可能需要通過幾種不同方法的組合來實現(xiàn)。膜蒸餾工藝作為