膜技术在垃圾渗滤液处理中的应用现状及存在问题

曲 磊，杨晓超，陈 珊

(天津现代职业技术学院生物工程学院，天 津 300350；2.西安沣东城建开发有限公司，陕西 西安 710077)

环保与三废利用

膜技术在垃圾渗滤液处理中的应用现状及存在问题

曲 磊1，杨晓超2，陈 珊1

(天津现代职业技术学院生物工程学院，天 津 300350；2.西安沣东城建开发有限公司，陕西 西安 710077)

对我国垃圾填埋场的垃圾渗滤液的特点，膜技术在垃圾渗滤液处理中的应用，膜技术在处理垃圾渗滤液中存在的问题进行了综述，分析了膜技术的优势并提出膜技术在垃圾渗滤液处理中的发展趋势。

垃圾渗滤液；膜技术；反渗透；纳滤

垃圾渗滤液，又称浸出液或渗沥水，是垃圾填埋场中不可避免的二次污染物，是垃圾堆放过程中渗透出来的一种含有各种有机和无机污染物的液体，不经处理排放会污染地表和地下水，从而对人体和水生环境造成危害。由于垃圾种类、成分的多样性，使产生的垃圾渗滤液成分复杂，同时垃圾渗滤液的水量受垃圾的性质、填埋场的土质、气象和水文条件的影响，因此，垃圾渗滤液的处理一直是世界性的一个难题。

1 垃圾渗滤液来源和特征

1.1 垃圾渗滤液产生来源

垃圾填埋场渗滤液主要来自于三方面：一是外来水分，包括自然降水和地表径流；二是垃圾自身含有水分；三是垃圾降解过程中大量的有机物在厌氧及兼氧微生物的作用下转化后所释放的内源水[1]。

1.2 垃圾渗滤液的特征

渗滤液中污染物种类多、浓度高、浓度变化范围大；水质会随着外界水文地质、气候、填埋规模、填埋工艺、填埋时间和垃圾成分变化而变化，另外一个影响垃圾渗滤液水质的因素是人们的生活水平。加上水量变化，不同的月份其浓度可相差几十倍，旱季和雨季其水量更相差数百倍。因此，垃圾渗滤液具有水质、水量大幅度急变的特性。垃圾渗滤液水质的具体特点如下。

1.2.1 水质水量变化较大

渗滤液水质在不同填埋时段差异很大。通常，填埋初期，渗滤液呈黑色，可生化性较好，易于处理，而随着填埋时间的延长，渗滤液逐渐呈褐色、可生化性变差，且氨氮浓度明显增加，越来越难以处理。因此任何一个垃圾填埋场，其渗滤液处理工艺的选择不仅要满足近期渗滤液的水质特征和处理要求，还要兼顾远期变化后的渗滤液水质特征和处理要求，这使得渗滤液的处理工艺设计十分困难和复杂[2]。

1.2.2 CODCr和BOD5浓度高

垃圾渗滤液中CODCr最高达80000mg·L-1，BOD5最高达到35000mg·L-1，和城市污水相比，浓度相当高。一般而言，CODCr、BOD5、BOD5/CODCr随填埋场的“年龄”增长而降低，碱度含量则升高。

1.2.3 垃圾渗滤液中有机物含量种类多

垃圾渗滤液中的污染物主要有高浓度的有机物质和无机盐，其中可检测出有机污染物就有几十种，如单环芳烃类、多环芳烃类、杂环类、烷烃、烯烃类、醇类、酚类、酮类、羧酸类、酯类、胺类等。

1.2.4 金属含量高

垃圾渗滤液中含有10多种金属离子，其中的重金属离子会对生物处理过程产生严重抑制作用。1.2.5 微生物营养元素比例失调，氨氮含量高

由于影响垃圾渗滤液水质的因素很多，其可生化性BOD5/CODCr和营养素C/N 的比值也不是固定不变的，在不同场龄的垃圾渗滤液中，C/N的比值常出现失调的情况，BOD5/CODCr比值变化也大，常给生化处理带来一定难度。随着垃圾填埋场年限的增加，垃圾渗滤液中氨氮占的比例也相应增加[3]。

2 膜技术处理的优点

膜技术是利用隔膜使溶剂同溶质和微粒分离的一种水处理方法，根据溶质或溶剂通过膜的推动力的大小，膜分离法可以分成几种，如微滤、超滤、纳滤和反渗透法。

膜法水处理技术与传统水处理技术相比，具有3个明显的优点：第一，也是最重要的一项就是占地面积。膜工艺占地面积小，为用户节省土地成本，在土地资源紧张的情况下是个很重要的优点；第二，膜工艺有一个重要的优势，与传统的污水处理方法比较，它处理出来的水质非常稳定。第三个优点就是人工成本较低，可以做成高度自动化，实现无人全自动处理，人力成本非常节省。

渗滤液作为一种特殊废水，其处理的投资、运行成本远远高于一般城市、工业污水，这主要是由于渗滤液氨氮浓度很高，有机物浓度高，导致处理工艺复杂，设备繁多。近年来，为了尽可能减少水体污染程度，膜法也被应用到了渗滤液的处理领域。

3 膜技术的应用现状

如何将盐分和重金属离子从渗滤液中分离出来成为难以解决的问题。 由于垃圾渗滤液中盐分和重金属离子在原则上是不能够去除的，只能够减少其污染面积，因此如何将盐分和重金属离子进行富集收集，从水中分离出来成为现在的主要处理方法。自1953年由美国佛罗里达大学的Reid等人最早提出反渗透海水淡化开始，膜技术便逐渐得到推广和应用，用来实现盐分的分离，而且应用范围越来越广。

近几年国内一些垃圾填埋场开始采用膜工艺处理垃圾渗滤液。从目前应用情况看，膜分离处理垃圾渗滤液能保证良好的出水水质，吨水运行成本一般在20元左右。处理工艺主要有RO、MBR、NF及组合工艺等，并根据各垃圾场渗滤液的特性和膜进水水质的要求，选择必要的预处理工艺。

3.1 MBR+RO/NF

近年来，国内MBR工艺处理垃圾渗滤液发展较快。由于MBR对垃圾渗滤液中的有机物进行了生化降解，不存在浓缩液需要进一步处理的问题，单一的MBR工艺出水不能达到国家二级以上的排放标准，往往需要配合NF、RO、活性炭等后续处理工艺以满足新的渗滤液排放标准。目前青岛小涧西垃圾填埋场、北京北神树垃圾填埋场、佛山高明白石坳填埋场、哈尔滨西南垃圾填埋场等多家垃圾处理厂采用MBR+NF或MBR+NF/RO系统处理垃圾渗滤液，并取得了良好的处理效果，其中处理规模最大的为佛山高明白石坳填埋场，处理规模达到860t·d-1[4]。常见MBR+RO/NF处理工艺流程见图1。

图1 MBR+RO/NF处理工艺流程

3.2 RO处理工艺

在德国的Damsdorf 垃圾填埋场，用反渗透装置来处理生化水得到了成功的运行[5]，荷兰、瑞士的几个渗滤液处理厂也先后使用了膜分离技术。据调查和相关报道，目前国内采用膜技术处理垃圾渗滤液的工程实例中，RO工艺采用的膜装置主要是碟管式反渗透系统( DT-RO)。DT-RO处理工艺流程见图2。

图2 DT-RO处理工艺流程

重庆市长生桥垃圾填埋场、北京阿苏卫垃圾填埋场和安定填埋场的渗滤液处理均采用RO技术。碟管式反渗透系统的水回收率一般在70%～80%，膜寿命为3年左右，吨水投资4万～7万人民币。蒋宝军等对重庆长生桥垃圾填埋场渗滤液处理系统的运行成本进行了分析，碟管式反渗透系统的运行成本(包括电费、膜片更换费、药剂费、人工费)为每吨水15～20元。

3.3 组合工艺

将膜技术与其他常规分离技术(如化学处理、吸附处理、生化处理)结合也可以得到很好的处理效果。四川省资阳市简阳垃圾填埋场产生渗滤液90m3·d-1，选用氨吹脱+生物处理（A+O）+混凝沉淀+砂滤+超滤+纳滤组合工艺处理，出水达到生活垃圾填埋污染控制标准（GB 16889-2008），沉淀池污泥、超滤浓水及纳滤浓水回灌垃圾填埋场。深圳平湖垃圾焚烧发电厂采用生化+MBR+UF+NF处理该厂渗滤液，处理规模150t·d-1。出水水质优于国家杂用水标准。天津滨海新区垃圾填埋场采用“氧化沟+臭氧氧化+活性炭+CMF+二级RO”工艺处理垃圾渗滤液，实际运行数据表明，CMF出水完全能达到国家杂用水标准，二级反渗透出水可以用于垃圾处理场除饮用以外的生活杂用，直接运行成本为17～22元·t-1。北京市六里屯垃圾填埋场采用上流式厌氧污泥床+吹脱+氧化沟+NF+RO处理工艺处理垃圾渗滤液，广州市兴丰垃圾填埋场渗滤液处理工艺为预处理（匀质）+厌氧（UASB）+序批（SBR）+连续微滤（CMF）+反渗透（RO），均取得了较好的处理效果。

4 存在问题

4.1 污染问题

相比较传统的水处理技术，膜由于技术流程的问题，在压力下不可避免地会被栓塞，会被污染，会断丝，必须定期舒塞、清洁、检查，后期运营成本相对较高，且容易造成二次污染。膜处理前，需要良好的预处理，减少膜处理负荷，否则膜极容易被污染和堵塞，处理效率急剧下降，同时必须对膜进行定期清洗。反渗透运行需要很高的运行压力，运行费用较高，膜污染较为严重。纳滤克服了反渗透运行压力高的缺点，但是脱盐率较低。膜技术由于其极高的费用，现阶段我国还不可能将其广泛地应用于垃圾渗滤液的处理[6]。

4.2 投资、成本问题

虽然生化处理技术与膜技术相结合可实现垃圾渗滤液达标排放，但由于工程投资大、运行成本高，很难在实际工程建设中广泛应用。我国膜分离技术发展至今已50年历史，但与世界发达国家相比还有较大差距，目前国内用于垃圾渗滤液处理中的膜产品基本依赖国外进口，如国内工程应用最多的DT-RO和MBR均为国外膜产品和技术，造成国内膜技术处理垃圾渗滤液的初期投资费用高。同时，与生化法相比膜技术还存在运行费用高以及浓缩液需要进一步处理的问题。

5 结论与展望

垃圾渗滤液具有成分复杂、水质水量变化巨大、有机物和氨氮浓度高、微生物营养元素比例失调等特点，因此在选择垃圾渗滤液生物处理工艺时，必须详细测定垃圾渗滤液的各种成分并分析其特点，以便采取相应的对策。

膜分离技术在垃圾渗滤液处理领域中具有受原水水质影响小、出水水质稳定和占地面积小等明显优势而越来越被广泛应用。膜法工艺集成了高效生化反应和高效物理分离技术优势，处理单元具有较强的功能互补性，整体处理效果优异。膜技术工艺不仅为我国垃圾渗滤液的深度处理提供了一项高效可靠的技术路线， 在其他高浓度废水的处理方面也具有极佳的推广前景。

[1] 王宝贞，王琳.城市固体废物渗滤液的处理与处置[M].北京：化学工业出社，2005：19-31

[2] 蒋海涛，周恭明，高廷耀.城市 垃圾填埋场渗滤液的水质特性[J].环境保护科学，2002，28（6）：11-13.

[3] 杨霞，张朝晖，等.城市 生活垃圾填埋场渗滤液处理工艺的研究[J].环境工程，2000(5)：12-14.

[4] 陆继来，黄娟，等. MBR-NF工艺在垃圾渗滤液处理中的应用[J].中国工程科学，2008(10)：61-63.

[5] Fergal Cauaghan. Membranes tippeol as leachate somtion[J]. Water Services, 1993(3): 30-31.

[6] 倪晋仁，邵世云，叶正芳.垃圾渗滤液特点与处理技术比较[J].应用基础与工程科学学报，2004(2)：148-160.

Application Status of Membrane Technologie in Landfill Leachate Treatment and Existing Problems

QU Lei, YANG Xiao-chao, CHEN Shan
(College of Bioengineering, Tianjing Modern Vocational Technology College, Tianjin 300350, China)

The characteristic of landf ll leachate, the application of membrane technology in land f ll leachate treatment and the existing problems, were summarized. The advantages of membrane technology was analyzed and the development tendency of membrane technology in landf ll leachate treatment was prospect.

landf ll leachate; membrane technology; reverse osmosis; nanof ltration

X 705

B

1671-9905(2014)12-0042-03

曲磊，天津现代职业技术学院生物工程学院讲师，联系方式：天津市津南区海河教育园雅观路3号，电话：13622011713

2014-10-20