渗滤液处理厂膜浓缩液处理技术研究与应用现状*

刘淼鋆 黄富文 吴春山 郑育毅 刘文伟



渗滤液处理厂膜浓缩液处理技术研究与应用现状*

刘淼鋆1，2黄富文1，2吴春山1，2郑育毅1，2刘文伟1，2

1.福建师范大学环境科学与工程学院 2.福建师范大学环境科学研究所

大部分渗滤液处理厂采用纳滤或反渗透技术作为垃圾渗滤液处理工艺。虽然膜工艺可以有效去除大部分污染物，但同时也留有一定的膜浓缩液。膜浓缩液中，有机物浓度高、盐度大、可生化性差，是属于较难处理的高浓度有机废水。该文讨论了目前主要研究的几种膜浓缩液处理工艺，并对其加以分析总结。

垃圾渗滤液 纳滤 反渗透 膜浓缩液

1 概述

目前生活垃圾无害化处理方式主要有卫生填埋和焚烧。根据2016年《中国统计年鉴》，截至2015年底，全国已建城镇生活垃圾卫生填埋场640座，实际卫生填埋量3.4×105t/d。垃圾卫生填埋场能使生活垃圾得到妥善的处理，但由此产生的垃圾渗滤液若处置不当，会对生活垃圾填埋场周边环境产生影响。环保部发布的《生活垃圾填埋场渗滤液工程技术规范（试行）》中，把膜技术纳滤(NF)工艺和反渗透（RO）工艺作为推荐的垃圾填埋场的垃圾渗滤液深度处理工艺，已在许多垃圾填埋场渗滤液处理厂得到采用。膜技术的应用能够有效提高处理效率，优化出水水质。虽然膜技术能去除大部分的污染物，但是会产生大约20%～30%的膜滤浓缩液（以下简称“浓缩液”）。无论是纳滤膜浓缩液或反渗透膜浓缩液，都具有较高的COD、氨氮和有机物浓度,色度大、可生化性差，且含有一定的重金属[1-2]。

2 浓缩液处理方法

目前，浓缩液处理方法主要包括回灌法、氧化法、蒸发法和焚烧法。

2.1 回灌法

回灌法是将浓缩液从填埋场表面或者填埋场内部回灌到垃圾填埋场中，利用填埋场的物理、化学、生物作用，对浓缩液中的有机污染物进行过滤、吸附、降解。

回灌法经济性高，操作简便，是国内外常见的浓缩液处理方式[3-4]。不同的回灌堆体对浓缩液污染物的处理效果差异较大，由一定堆龄垃圾组成的堆体处理效果优于垃圾焚烧厂焚烧的垃圾炉渣[1, 5]，其中又以堆龄较老的垃圾堆体处理效果最佳[6-7]。回灌法同时影响其他污染物的变化。在回灌前期，回灌使堆体的出水COD值上升，随着回灌时间的增加，堆体对COD的去除率会有所上升，后期堆体出水COD的值趋于稳定，并且堆体对氨氮和盐分的去除也起到一定效果[7-9]。

目前关于回灌法的操作并没有相关的规范指导，因此在适当的范围内执行回灌法是可行的，但长期进行回灌会对填埋场的污染物累积和渗滤液生化处理产生影响。

2.2 高级氧化法

高级氧化技术不仅能将大部分有机污染物分解为小分子，提高污水的可生化性，而且操作方便。目前研究的高级氧化技术包括Fenton氧化法、电化学氧化法和臭氧氧化法和组合氧化法等。

2.2.1 单一氧化法

Fenton氧化法对浓缩液中的有机物降解明显，杨振宁和Xu J等[10-11]的研究都表明Fenton对COD的去除率可达到60%以上。

采用掺硼金刚石（BDD）的电极阳极氧化技术不受中间产物生成、pH值变化等水质条件变化的影响，因此有较好的应用前景。李兆欣等[12]选用不锈钢电极作为阴极，浓缩液的TOC去除率可达94%。Zhou等[13]的实验结果表明，浓缩液的COD和氨氮的去除率分别达到87.5%和74.06%。

臭氧氧化法是一种高效的污水深度处理技术。郑可等[14]研究采用臭氧氧化法处理反渗透浓缩液，在最佳反应条件下，COD、色度和腐殖酸的去除率都达到67%以上，浓缩液可生化性明显提高。Wang等[15]通过连续臭氧反应一体化设备对反渗透膜浓缩液和纳滤浓缩液进行处理。经过臭氧反应，两种浓缩液中的有机碳和腐殖质都得到有效降解，两种浓缩液中的高分子量有机物被分解为分子量＜10kDa的低分子量有机物。

2.2.2 组合氧化工艺

李凯原等[16]采用Fenton+脉冲电解组合处理浓缩液，Fenton反应可氧化污水中的胶体以及有机物，减小后续电解工艺负荷。脉冲电解反应可去除Fenton法不能消去的溶解性有机碳和色度，可高效降解污染物。污水中COD和氨氮等污染物在多级氧化反应中得到大幅度降解、色度有效去除、含盐量显著降低，处理后水质达到了污水排放一级标准。

张爱平等[17]研究O3-H2O2体系降解浓缩液中有机物的效果与特点。O3-H2O2组合体系较O3单独氧化时，对色度、腐殖酸和COD的去除率分别提高23.05%、18.91%、19.55%，可生化性明显提高。

上述的研究表明，单一的氧化法只去除浓缩液中的一部分污染物，且可生化性也得到提高，但处理后的浓缩液仍无法达标排放，因此采用组合氧化工艺或辅以其他处理工艺是高级氧化法的选择。

2.3 蒸发法

蒸发法是利用高温高压迫使浓缩液中的水份分离出来，具有减量化、占地面积小和析出可再利用的结晶盐类等优点[18-19]。蒸发法并无法彻底使浓缩液中的污染物去除，因此蒸发法只能作为一种预处理手段，必须结合其他的工艺方法才能使浓缩液处理达标。

孙辉跃等[20]、康立刚[21]以厦门东部填埋场渗滤液处理站浓缩液为处理对象，采用蒸发试验装置，开展浓缩液的中试试验。浓缩液的蒸馏出水水质稳定、良好，出水均符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)。但是结垢是蒸发应用于该混合浓缩液处理工艺的主要缺陷，蒸发污垢的清洗如果不及时，将会影响蒸发设备的运行，这需要增加额外的维护费用。

2.4 焚烧法

管锡珺等[22]研究浓缩液回喷至焚烧炉进行焚烧的处理工艺。将浓缩液回喷至隔路建设的垃圾焚烧厂焚烧炉中，结合附近垃圾焚烧厂中焚烧炉的性能参数，研究了浓缩液的最大回喷比和回喷燃烧废气对大气环境的影响。在不影响焚烧炉正常运行的前提下，实验将最优回喷比控制在3.96%以内以及结合对大气环境进行影响分析，焚烧产生的污染物排放量和浓度均满足DB37/1996-2001中的要求。因此，在控制好回喷比的前提下，采用焚烧法工艺处理浓缩液具有可行性。

3 结论与展望

垃圾渗滤液膜浓缩液是一种较为特殊的高浓度有机废水，如何将其进行高效且经济的处理一直是环保行业的研究热点。通过以上几种处理方法研究现状的介绍，对于浓缩液处理的研究与应用，本文提出以下几点建议：

（1）高级氧化法以高效的氧化效率、操作方便等优点，被众多学者应用于浓缩液的处理，也在一些实际工程当中得到应用，其中的臭氧工艺已在多个垃圾填埋场渗滤液污水处理厂得到应用。对于高级氧化法，仍有待进一步研究更为简便高效的处理工艺。

（2）单一的处理工艺无法使浓缩液处理出水达到排放标准。可以通过“预处理+氧化处理+深度处理”三步法对浓缩液进行处理。

（3）浓缩液回灌仍然应用于许多填埋场，经济、高效和简便仍旧是选择浓缩液处理工艺的主要因素。

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基金项目：福建省科技厅重大专项（2014YZ0002-1）；福建省科技计划项目（2015R0099）；福建省自然科学基金项目（2015J01187，2016J05115,2016J05096）。