循环经济时代垃圾渗滤液膜浓缩液综合利用技术研究

李自南　何如秋

摘要：循环经济背景之下综合利用垃圾渗滤液膜浓缩液污染物，是可持续发展与环保经济发展的重要目标之一，为此，研究一种循环经济时代垃圾渗滤液膜浓缩液综合利用技术。以达到排放标准的浓缩液作为污水处理碳源，试验分析两种回收物的发电情况与污水处理情况，改进垃圾渗滤液膜浓缩液综合利用技术。试验分析结果表明，垃圾渗滤液膜浓缩液回收的沼气能够实现高质量发电；达到排放标准的浓缩液与原有污水比例为0.08时，污水处理效果最好，能够高效处理污水中的TN、BOD5等污染物，且去除污染物效率较高。

关键词：循环经济；垃圾渗滤液；膜浓缩液；综合利用；回收沼气

中图分类号：X703.1 文献标志码：B

前言

填埋是一种成本低、效果好、技术完善的垃圾固体污染处理方式，然而，垃圾渗滤液的产生增加了处理难度，因为组成结构极为复杂，且浓度较高，是一种有毒有害的污染液体。中国早在2008年就针对垃圾渗滤液处理提出全新的污染排放控制标准，该标准中明确了垃圾填埋场所中污染物控制的数量，针对垃圾渗滤液之中的各项指标制定了更高要求。面对这一标准要求，中国相关部门使用膜滤法处理垃圾渗滤液污染物，通过物理转移原理，将垃圾渗滤液中的80%污染物向浓缩液富集，最终得到垃圾渗滤液膜浓缩液。不同垃圾类型、不同渗滤液处理装置以及不同膜过滤单元都会导致最终垃圾渗滤液膜浓缩液浓度存在差异，通常这类浓缩液多为棕黑色、浑浊、高盐的液体物质。浓缩液之中还含有大量重金属物质，难以降解不易处理，容易导致这种浓缩液对环境造成二次污染。在循环经济时代背景之下，坚持可持续发展战略，需要将垃圾渗滤液膜浓缩液的污染危害降至最低，并且尽量合理回收利用处理之后的产物，合理利用这些产物，降低其他活动的成本，实现生态环保与可持续发展。

文章从循环经济时代角度作出思考，处理垃圾渗滤液膜浓缩液，并且综合利用处理后的产物，降低生态环境二次污染概率。

1 垃圾渗滤液膜浓缩液污染物的综合利用

1.1 基于改进DTZ蒸发／结晶技术的垃圾渗滤液膜浓缩液处理

文章创新性地对此技术进行改进，使用DTNF和HPRO系统预处理垃圾渗滤液膜浓缩液，将该浓缩液之中的结晶物质分离为多价离子和易发泡结垢有机质，使得待进入蒸发器的浓缩液具有较高物料质量，这样即使后续DTZ蒸发／结晶流程中使用较为普通的蒸发器，仍旧能够实现垃圾渗滤液膜浓缩液的高效处理。

垃圾渗滤液膜浓缩液的处理流程见图1。

如图1所示，DTZ蒸发／结晶流程包含数个组成部分，DTNF负责实现垃圾渗滤液污染处理，通过激光管分离出结晶物质、有机物以及结垢多价离子的浓缩液。通过高级氧化功能模块分解和沉淀DTNF产生的有机物与结垢多价离子，产生可回收的沼气。经过碟管式纳滤的高压反渗透技术过滤剩余浓缩液；HPRO负责进一步浓缩垃圾渗滤液膜浓缩液的结晶物质，通过蒸发结晶器的蒸发作用，使得盐类结晶能够从结晶物质之中充分析出，剩余部分即为污染较小的垃圾渗滤液膜浓缩液清液。

1.2 回收产物综合利用

在循环经济时代背景之下，将具有污染性的垃圾渗滤液膜浓缩液处理后得到可以同收利用的气体和液体，并且实际应用于沼气发电、污水处理领域之中，各回收产物综合利用的具体技术如下。

1.2.1 沼气回收利用发电

从垃圾渗滤液膜浓缩液中回收沼气，用于发电，净化单元与发电单元是沼气回收的两个关键单元，垃圾渗滤液膜浓缩液经过处理后产生沼气，先经过储罐，其中需要紧急处理的气体会直接应急燃烧；其余气体先后经过过滤塔、脱水塔、脱硫塔完成净化；经过压缩机除去水分，经发电单元处理之后完成回收利用。

沼气的回收利用主要是将沼气引入燃气发动机之中，通过高压点火、四冲程以及涡轮增压等工序将沼气由化学能向机械能转换，完成转换后再向电能转换，该过程由计算机控制。该装置在发电厂露天放置即可。

1.2.2 达标浓缩液回收利用下的污水处理

SBR好氧阶段TN去除率使用硝化反硝化效率（R）描述，计算如式（1）所示：

其中，NH4+-N表示氨氮去除量，P（NH4+-N）是氨氮质量浓度，P（NH7+-N）与P（NH3-N）分别表示NH7+-N和NH3-N的质量浓度。

2 试验分析

以某城市大型垃圾同收站为研究对象，该垃圾回收站每日约能处理60000m3垃圾，主要为各城镇果蔬垃圾、多家餐饮企业的餐厨垃圾，含有大量有机物和高脂污染物。自2022年1月开始对该垃圾回收站的渗滤液膜浓缩液污染物开展处理，处理后回收循环利用垃圾渗滤液膜浓缩液污染物的各个产物。试验仪器：5B-3COD检测仪（苏华科技）；ASAP 2020M型氮气低温吸脱附分析（麦克默瑞提克）；LH-BOD60IA型BOD分析仪（苏华科技）。

2.1 垃圾渗滤液膜浓缩液有害污染物去除

COD反映了水样中有机物被氧化分解的需氧量，是一种快速测定水质污染程度的指标，尤其适用于废水处理过程中对有机污染物的监测。BOD5则是在5天内由细菌和其他微生物对有机物进行生化降解产生的需氧量，能更好地反映废水中生物降解有机物的潜能。为了能够直观地反映废水处理的效果，在符合相关的标准和规范条件下，统计自2022年1月至2022年12月使用文章垃圾渗滤液膜浓缩液处理方式后该垃圾处理厂之中有机化学需氧量（COD）的去除量以及生化需氧量（BOD5）的去除量，试验结果见图2。

如图2所示，随着时间推移，使用文章方法处理垃圾渗滤液膜浓缩液中有害物质取得较为可观的效果，尽管该过程中，各种有害物质的清除量出现波动，但是整体保持上升趋势，说明使用DTZ蒸发／结晶方法处理垃圾渗滤液膜浓缩液能够取得良好效果。

2.2 沼气回收效果验证

采集处理垃圾渗滤液膜浓缩液之后的沼气回收数据。随着时间推移，文章所研究对象的垃圾回收站的沼气产量与浓缩液产气率均有所上升，沼气产量从5189m3/d上升到10113m3/d，浓缩液产气率从13m3/t上升到28m3/t，说明使用文章方法能够从垃圾渗滤液膜浓缩液之中回收大量沼气。资料显示，中国城市污水平均产气量约为10m/t，工业废水平均沼气产量约为3500m3/d，文章获得的数值明显高于该平均数值，证明文章方法具有实际应用有效性。

通过发电单元，使用回收之后产生的沼气实现发电，2022年利用沼气实现的发电量情况如下：

1月份预计发电量为12453.25kW/h，实际发电量为11547.96kW/h；

2月份预计发电量为11356.18kW/h，实际发电量为10634.89kW/h；

3月份预计发电量为15691.85kW/h，实际发电量为16897.28kW/h；

4月份预计发电量为18645.28kW/h，实际发电量为19457.33kW/h；

5月份预计发电量为20674.95kW/h，实际发电量为19365.47kW/h；

6月份预计发电量为25769.34kW/h，实际发电量为24369.49kW/h；

7月份预计发电量为19654.84kW/h，实际发电量为18663.14kW/h；

8月份预计发电量为19241.78kW/h，实际发电量为18479.31kW/h；

9月份预计发电量为22369.47kW/h，实际发电量为23697.17kW/h；

10月份预计发电量为20354.33kW/h，实际发电量为21663.91kW/h；

11月份预计发电量为24683.11kW/h，实际发电量为23174.47kW/h；

12月份预计发电量为25496.37kW/h，实际发电量为24856.15kW/h。

从以上数据能够看出，使用沼气的实际发电量与预计发电量数值较为接近。由此可以看出，使用该方法从垃圾渗滤液膜浓缩液中M收沼气用于发电，能够获得较为理想的效果。

2.3 达标浓缩液回收利用效果

经过碟管式纳滤和蒸发结晶器处理后的垃圾渗滤液膜浓缩液，获得达到标准的浓缩液，将该达标液回收利用在污水处理之中，作为补充碳源处理污水。统计污水厂原始水体和达标液不同使用比例之下SBR曝气时间变化情况见图3。

从图3中能够看出，污水厂原始水体和达标液之间的比例越大，SBR曝气时间越长。当该比例为0.16时，曝气时间超过120min，超过SBR曝气时间标准。由此可以判断，污水厂原始水体和达标液之间的比例应该小于0.16。

从上述数据中能够看出，三种污染物都会随着污水厂原始水体和达标液增大而呈现出去除率上升趋势，且均在混合比例达到0.08以后，去除率不再发生明显变化。这种情况主要是由于比例达到0.08以后，达标液不再发生作用，各污染物的变化趋于稳定，继续增加比例，也不会再导致污染物发生反应。从数据中还能够看出，相比于另两种污染物，TN的去除率明显更低，这种情况也是由于在污水之中，TN较为难消除，且该污染物与污水厂原始水体和达标液之间不会发生剧烈反应，因此去除率明显低于另两种物质。结合去除率试验结果确定，原始水体和达标液比例为0.08时，处理污水的效果更好。

污水厂同样自2022年1月起使用文章所研究垃圾同收站渗滤液膜浓缩液综合处理技术，同收出的达标液作为碳源以0.08的比例处理污水。随着时间推移，污水处理变化情况见表1。

从表1中能够看出，各种污染物的含量随季节变化会呈现出较为明显的波动，但是整体来看，添加达标液之后，各污染物的去除率呈现出上升趋势。添加达标液之前，在2022年年底BOD5去除率和TN去除率分别为32.95%和23.69%，添加达标液之后，2022年年底BOD5去除率和TN去除率分别为90.52%和80.24%，添加达标液之后，污水中的污染物得到有效去除，能够符合地表水环境质量标准（CB3838-2002）中的第五类标准值。

3 结束语

循环经济的核心是循环利用与资源高效利用，遵循的原则为资源化、减量化、再利用，基本特征表现为效率高、排放低、消耗少，适合目前可持续发展战略经济增长模式，同时也是改变污染物大量增长模式的方法之一，而垃圾渗滤液膜浓缩液是一种降解难度大、有机物含量高、结构较为复杂的物质，需要经过处理后才能降低对环境的污染，因此文章研究循环经济时代垃圾渗滤液膜浓缩液综合利用技术。使用高浓度有机盐废水零排放处理技术处理垃圾渗滤液膜浓缩液，得到沼气与达到排放标准的浓缩液，将沼气用于发电，达标液作为污水处理的碳源，实现回收再利用，且处理垃圾渗滤液膜浓缩液时成本较低，保证是一种效率高、成本低的高效处理技术。