垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理技术综述与发展方向

张跃春，黄　军，李海渊，苏　舒，胡　萍，王恒路

(四川省地质工程勘察院环境工程中心，四川　成都　610068)



垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理技术综述与发展方向

张跃春，黄军，李海渊，苏舒，胡萍，王恒路

(四川省地质工程勘察院环境工程中心，四川成都610068)

垃圾渗滤液膜过滤浓缩液是垃圾渗滤液在经MBR处理后再经过NF、RO膜被截留的难处理的残留液，具有有机物浓度高，盐分和重金属含量高，组成成分复杂和可生物降解性差等特点，处理极为困难。目前常用的处理方法有回灌处理，蒸发技术，混凝沉淀技术，膜蒸馏技术，高级氧化和湿式氧化技术等。本文结合实际工程应用情况对垃圾浓缩液的处理技术进行分析和探讨，综合各项技术的主要优、缺点，给垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理技术的发展提供了参考方向。

浓缩液；处理方法；工程应用

随着我国经济的飞速发展，人们的生活质量不断提高，从而产生了大量的包括生活废弃物、工业固体废弃物和农业固体废弃物等固体废弃物，并且成分复杂，对环境造成了严重的影响[1]。为减少固体废物对生产生活的影响，目前其处理的方法主要有焚烧、堆肥和填埋等，而应用最多又最成熟处理方法是进行垃圾填埋。据统计，其中工业垃圾和生活垃圾的填埋处理量分别占95.00%和98.33%。但垃圾填埋后将产生大量垃圾渗滤液，这些渗滤液水质水量变化大、有机物浓度高、重金属及氨氮含量高，对周边环境及填埋场场底土层污染严重，因此垃圾渗滤液的处理被越来越多的人们所关注。为达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)渗滤液新排放标准，处理效果较为理想的MBR与NF、RO膜联用工艺技术越来越多的被用于垃圾填埋场渗滤液处理中[2-3]。

经过纳滤膜或反渗透膜处理后的垃圾渗滤液，出水水质相对于其他处理方法较好，并且操作简单，运行稳定。但同时也会产生膜滤浓缩液，处理极为困难。具有有机物浓度高，可生物降解性差，重金属离子和盐含量相对较高等特点，如果不妥善处理或者直接排放将会对环境和生态等造成严重污染。其有效处理成为人们关注的焦点。下面将依次逐步探讨浓缩液的各种处理方法。

1　浓缩液的处置方法

基于垃圾渗滤液膜滤浓缩液本身水质成分复杂等的特点，因此在对其深度处理上面临着巨大的困难和挑战。目前，浓缩液的经典处理方法包括回灌处理，蒸发技术，混凝沉淀技术，高级氧化和湿式氧化等，下面将逐一介绍。

1.1回灌技术

早期的回灌技术本身就是用于处理垃圾渗滤液，把垃圾填埋场当作一层以垃圾作为填料的生物滤床，渗滤液自上而下流经填埋层，通过过滤和微生物分解的作用来降低污染物浓度，具有工艺简单，操作方便，运行费用低廉等优势。但回灌技术存在一些不稳定因素，例如在1997年实施渗滤液回灌的哥伦比亚Dona Juana填埋场填埋体发生了一起失稳事故[4-5]，因而从此开始不得不重视垃圾填埋体的稳定性。因此在实施浓缩液回灌之前，必须对回灌对垃圾填埋体的稳定性进行评估。

1.2蒸发技术

分离溶液中挥发性组分和非挥发性组分的物理过程为蒸发技术，期间主要包括两个过程：加热溶液使其沸腾汽化后并不断分离出水蒸气。我国早在20世纪80年代末就开始研究低温蒸发技术，并逐步应用于浓缩液的处理。浓缩液在蒸发时，水分从渗滤液中蒸出之后，残留的是各种有机物、盐类和重金属等污染物质。蒸发处理工艺能将浓缩液浓缩到小于原液体积的2%～10%。虽然蒸发技术对浓缩液的处理拥有成熟的工艺设备，也有占地面积小，产水率高等优势，但该工艺耗能高且不环保，蒸发装置易结垢和易被腐蚀，因此投资和运行费用也相对较高。

1.3混凝沉淀技术

混凝沉淀法的原理是往浓缩液中投加混凝剂[6]，在混凝剂的作用下，通过压缩双电层、吸附架桥、吸附电中和以及沉淀网捕等作用下，浓缩液中的微小悬浮颗粒物和胶体物质得到去除。不但能去除废水中的SS，还能沉淀一部分金属离子和非溶解性有机物，通常和其它处理工艺串联作为整个系统的预处理部分。但混凝法投入的药剂会对水体产生一定程度污染(例如COD增大等)；其次水质不同，药剂的最佳投加量也必须经过实验才能确定；再者，该工艺占地面积较大；最后，沉淀污泥需先浓缩后脱水，处理相对较为麻烦。

1.4高级氧化技术

1894年法国化学家Fenton率先发现在Fe2+与H2O2组成的混合溶液中的有机物能被迅速氧化分解，可以将当时很多有机化合物(如醇、羧酸、酯类等)氧化为二氧化碳和水，氧化效果显著，并随即把这种体系称为标准Fenton试剂。芬顿试剂的反应过程是过氧化氢在亚铁离子的催化作用下所发生的一系列自由基反应，不断产生·OH，使得整个体系具有强氧化性[7]，·OH自由基通过电子转移等途径可使水中的有机污染物氧化为二氧化碳和水，从而达到降解有害物的目的。Fenton试剂从此揭开了高级氧化法的序幕。此后，通过20多年的不断努力研究，各种高级氧化法被人们所发现并迅速在水处理中展开应用。

1.4.1UV/O3

Prengle等[8]率先在实验中发现了UV/O3系统对有机物的降解速率有明显提高，这大大降低了处理水中COD和BOD。Prengle等认为辐射除了可诱发HO·产生外，还能产生在单一的臭氧氧化过程不会产生的其他激发态物质和自由基，从而加速链反应。Guittonneau等[9]提出由于光催化反应速率较慢，反应生成的H2O2会在酸性溶液中积累，而当pH大于7以后，H2O2快速与剩余的臭氧发生复杂的链式反应。

1.4.2UV/H2O2

过氧化氢是一种比氯气、二氧化氯和高锰酸钾还要强一种的氧化剂。在UV/H2O2体系中，通过紫外光使H2O2产生·OH的能力增大，对有机物的氧化能力随之增强。它的反应基本原理为：一定能量紫外光照射过氧化氢后被激发形成·OH自由基。影响UV/H2O2处理浓缩液的因素很多，主要有H2O2浓度、紫外光强度和频率、反应时间和温度、废水中有机物的种类和浓度、废水浊度、色度和pH等。实验表明UV/H2O2系统对有机污染物质量浓度的适用范围很宽。但从处理成本和效果来看，对于处理高浓度工业有机废水不适用。

1.4.3UV/O3/H2O2

Ince研究认为采用UV/O3或UV/H2O2的处理废水的效果不如UV/O3/H2O2联合作用时的处理效果[10]。但在处理过程中，紫外光需要长时间照射，能量损耗较大，处理成本相对较高，限制了其应用。因此，以后主要着重提高紫外光的利用率、降低子忘光能量损失的研究，从而降低UV/O3/H2O2在运行过程中的处理费用。

1.4.4湿式氧化技术

1944 年，美国科学家F J Zimmerman最先提出湿式氧化技术，湿式氧化(Wet Air Oxidation，简称WAO)是指在高温(130～320 ℃)、高压(0.5～20 MPa)的条件下，利用氧化剂将废水中的有机物氧化成小分子有机物或彻底氧化成二氧化碳和水，从而使污染物得到去除。20世纪70年代，人们发现在WAO工艺基础上添加一些适宜的催化剂，能降低了反应温度和压力，提高了有机物的氧化速率和效率，减少设备投资及操作费用，并将命名为催化湿式氧化法(Catalytic Wet Air Oxidation，简称CWAO)。

与常规方法相比，湿式氧化具有优势明显。如适用范围广，二次污染少，处理效率高，处理速率较快等特点，特别是在CWAO法的提出后，得到了全世界研究者的高度重视，都认为是一项有巨大发展潜力的废水处理方法。到目前为止，在石油化工废水的处理方面，湿式氧化处理装置得到了较好的应用。CWAO虽然在一定程度上克服了传统WAO的这些缺点，但还需要对高效催化剂、反应容器的材料和操作方式等进行大量的研究工作。

2　结　语

随着RO、NF膜在垃圾渗滤液处理中的应用越来越多，随之产生的膜滤浓缩液将越来越多。垃圾浓缩液的成分极为复杂，几乎没有生化性能，因此只能靠物理或化学的方法来处理。前面所提到的回灌、混凝、低温蒸发、膜蒸馏等技术基本是属于物理方法“治标不治本”，而在20 世纪80 年代兴起的高级氧化处理工艺处理废水的工艺能避免这一缺点。因此，高级氧化技术是一项非常有潜力的废水处理，随着各国科研工作者在高级氧化技术方面的进一步研究，使反应条件更加温和，投资和运行费用相对经济，有望将其在废水处理方面得到广泛的应用。

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[10]Nilsun H Ince.Light-enhanced chemical oxidation for teriary treatment of municipal landfill leachate[J]. Water Environ, Res.,1998, 70: 1161-1169.

Review of Concentration Liquid Treatment in Leachate Membrane Filtration and Development Direction

ZHANGYue-chun,HUANGJun,LIHai-yuan,SUShu,HUPing,WANGHeng-lu

(Geological Engineering Investigation Institute of Sichuan Environmental Engineering Center,Sichuan Chengdu 610068, China)

Landfill leachate membrane filtration concentrate is the raffinate treated by Membrane Biological Reactor (MBR), and then intercepted by reverse osmosis membrane or nanofiltration membrane. It is a difficult issue to deal with by its characteristics with the high concentrations of organic matter, salt and heavy metal, consist of multiple components and poor biodegradability. Recently, the significant progress has been obtained recirculation treatment, evaporation technique, coagulating sedimentation, membrane distillation, advanced oxidation and wet oxidation. The treatments of landfill leachate membrane filtration concentrate based on actual situation were analyzed and discussed, and advantages and disadvantages were synthesized, some lessons on the way forward for treatments of landfill leachate membrane filtration concentrate were offered.

membrane concentration; processing method; engineering applications

张跃春(1988-)，男，硕士。

王恒路。

X53

A

1001-9677(2016)07-0038-02