曲 磊，楊曉超，陳 珊

(天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物工程學(xué)院，天 津 300350；2.西安灃東城建開(kāi)發(fā)有限公司，陜西 西安 710077)

環(huán)保與三廢利用

膜技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

曲 磊1，楊曉超2，陳 珊1

(天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物工程學(xué)院，天 津 300350；2.西安灃東城建開(kāi)發(fā)有限公司，陜西 西安 710077)

對(duì)我國(guó)垃圾填埋場(chǎng)的垃圾滲濾液的特點(diǎn)，膜技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用，膜技術(shù)在處理垃圾滲濾液中存在的問(wèn)題進(jìn)行了綜述，分析了膜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)并提出膜技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的發(fā)展趨勢(shì)。

垃圾滲濾液；膜技術(shù)；反滲透；納濾

垃圾滲濾液，又稱浸出液或滲瀝水，是垃圾填埋場(chǎng)中不可避免的二次污染物，是垃圾堆放過(guò)程中滲透出來(lái)的一種含有各種有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物的液體，不經(jīng)處理排放會(huì)污染地表和地下水，從而對(duì)人體和水生環(huán)境造成危害。由于垃圾種類、成分的多樣性，使產(chǎn)生的垃圾滲濾液成分復(fù)雜，同時(shí)垃圾滲濾液的水量受垃圾的性質(zhì)、填埋場(chǎng)的土質(zhì)、氣象和水文條件的影響，因此，垃圾滲濾液的處理一直是世界性的一個(gè)難題。

1 垃圾滲濾液來(lái)源和特征

1.1 垃圾滲濾液產(chǎn)生來(lái)源

垃圾填埋場(chǎng)滲濾液主要來(lái)自于三方面：一是外來(lái)水分，包括自然降水和地表徑流；二是垃圾自身含有水分；三是垃圾降解過(guò)程中大量的有機(jī)物在厭氧及兼氧微生物的作用下轉(zhuǎn)化后所釋放的內(nèi)源水[1]。

1.2 垃圾滲濾液的特征

滲濾液中污染物種類多、濃度高、濃度變化范圍大；水質(zhì)會(huì)隨著外界水文地質(zhì)、氣候、填埋規(guī)模、填埋工藝、填埋時(shí)間和垃圾成分變化而變化，另外一個(gè)影響垃圾滲濾液水質(zhì)的因素是人們的生活水平。加上水量變化，不同的月份其濃度可相差幾十倍，旱季和雨季其水量更相差數(shù)百倍。因此，垃圾滲濾液具有水質(zhì)、水量大幅度急變的特性。垃圾滲濾液水質(zhì)的具體特點(diǎn)如下。

1.2.1 水質(zhì)水量變化較大

滲濾液水質(zhì)在不同填埋時(shí)段差異很大。通常，填埋初期，滲濾液呈黑色，可生化性較好，易于處理，而隨著填埋時(shí)間的延長(zhǎng)，滲濾液逐漸呈褐色、可生化性變差，且氨氮濃度明顯增加，越來(lái)越難以處理。因此任何一個(gè)垃圾填埋場(chǎng)，其滲濾液處理工藝的選擇不僅要滿足近期滲濾液的水質(zhì)特征和處理要求，還要兼顧遠(yuǎn)期變化后的滲濾液水質(zhì)特征和處理要求，這使得滲濾液的處理工藝設(shè)計(jì)十分困難和復(fù)雜[2]。

1.2.2 CODCr和BOD5濃度高

垃圾滲濾液中CODCr最高達(dá)80000mg·L-1，BOD5最高達(dá)到35000mg·L-1，和城市污水相比，濃度相當(dāng)高。一般而言，CODCr、BOD5、BOD5/CODCr隨填埋場(chǎng)的“年齡”增長(zhǎng)而降低，堿度含量則升高。

1.2.3 垃圾滲濾液中有機(jī)物含量種類多

垃圾滲濾液中的污染物主要有高濃度的有機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)鹽，其中可檢測(cè)出有機(jī)污染物就有幾十種，如單環(huán)芳烴類、多環(huán)芳烴類、雜環(huán)類、烷烴、烯烴類、醇類、酚類、酮類、羧酸類、酯類、胺類等。

1.2.4 金屬含量高

垃圾滲濾液中含有10多種金屬離子，其中的重金屬離子會(huì)對(duì)生物處理過(guò)程產(chǎn)生嚴(yán)重抑制作用。1.2.5 微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)，氨氮含量高

由于影響垃圾滲濾液水質(zhì)的因素很多，其可生化性BOD5/CODCr和營(yíng)養(yǎng)素C/N 的比值也不是固定不變的，在不同場(chǎng)齡的垃圾滲濾液中，C/N的比值常出現(xiàn)失調(diào)的情況，BOD5/CODCr比值變化也大，常給生化處理帶來(lái)一定難度。隨著垃圾填埋場(chǎng)年限的增加，垃圾滲濾液中氨氮占的比例也相應(yīng)增加[3]。

2 膜技術(shù)處理的優(yōu)點(diǎn)

膜技術(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，根據(jù)溶質(zhì)或溶劑通過(guò)膜的推動(dòng)力的大小，膜分離法可以分成幾種，如微濾、超濾、納濾和反滲透法。

膜法水處理技術(shù)與傳統(tǒng)水處理技術(shù)相比，具有3個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)：第一，也是最重要的一項(xiàng)就是占地面積。膜工藝占地面積小，為用戶節(jié)省土地成本，在土地資源緊張的情況下是個(gè)很重要的優(yōu)點(diǎn)；第二，膜工藝有一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)的污水處理方法比較，它處理出來(lái)的水質(zhì)非常穩(wěn)定。第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是人工成本較低，可以做成高度自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)無(wú)人全自動(dòng)處理，人力成本非常節(jié)省。

滲濾液作為一種特殊廢水，其處理的投資、運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般城市、工業(yè)污水，這主要是由于滲濾液氨氮濃度很高，有機(jī)物濃度高，導(dǎo)致處理工藝復(fù)雜，設(shè)備繁多。近年來(lái)，為了盡可能減少水體污染程度，膜法也被應(yīng)用到了滲濾液的處理領(lǐng)域。

3 膜技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

如何將鹽分和重金屬離子從滲濾液中分離出來(lái)成為難以解決的問(wèn)題。 由于垃圾滲濾液中鹽分和重金屬離子在原則上是不能夠去除的，只能夠減少其污染面積，因此如何將鹽分和重金屬離子進(jìn)行富集收集，從水中分離出來(lái)成為現(xiàn)在的主要處理方法。自1953年由美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)的Reid等人最早提出反滲透海水淡化開(kāi)始，膜技術(shù)便逐漸得到推廣和應(yīng)用，用來(lái)實(shí)現(xiàn)鹽分的分離，而且應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。

近幾年國(guó)內(nèi)一些垃圾填埋場(chǎng)開(kāi)始采用膜工藝處理垃圾滲濾液。從目前應(yīng)用情況看，膜分離處理垃圾滲濾液能保證良好的出水水質(zhì)，噸水運(yùn)行成本一般在20元左右。處理工藝主要有RO、MBR、NF及組合工藝等，并根據(jù)各垃圾場(chǎng)滲濾液的特性和膜進(jìn)水水質(zhì)的要求，選擇必要的預(yù)處理工藝。

3.1 MBR+RO/NF

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)MBR工藝處理垃圾滲濾液發(fā)展較快。由于MBR對(duì)垃圾滲濾液中的有機(jī)物進(jìn)行了生化降解，不存在濃縮液需要進(jìn)一步處理的問(wèn)題，單一的MBR工藝出水不能達(dá)到國(guó)家二級(jí)以上的排放標(biāo)準(zhǔn)，往往需要配合NF、RO、活性炭等后續(xù)處理工藝以滿足新的滲濾液排放標(biāo)準(zhǔn)。目前青島小澗西垃圾填埋場(chǎng)、北京北神樹(shù)垃圾填埋場(chǎng)、佛山高明白石坳填埋場(chǎng)、哈爾濱西南垃圾填埋場(chǎng)等多家垃圾處理廠采用MBR+NF或MBR+NF/RO系統(tǒng)處理垃圾滲濾液，并取得了良好的處理效果，其中處理規(guī)模最大的為佛山高明白石坳填埋場(chǎng)，處理規(guī)模達(dá)到860t·d-1[4]。常見(jiàn)MBR+RO/NF處理工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 MBR+RO/NF處理工藝流程

3.2 RO處理工藝

在德國(guó)的Damsdorf 垃圾填埋場(chǎng)，用反滲透裝置來(lái)處理生化水得到了成功的運(yùn)行[5]，荷蘭、瑞士的幾個(gè)滲濾液處理廠也先后使用了膜分離技術(shù)。據(jù)調(diào)查和相關(guān)報(bào)道，目前國(guó)內(nèi)采用膜技術(shù)處理垃圾滲濾液的工程實(shí)例中，RO工藝采用的膜裝置主要是碟管式反滲透系統(tǒng)( DT-RO)。DT-RO處理工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 DT-RO處理工藝流程

重慶市長(zhǎng)生橋垃圾填埋場(chǎng)、北京阿蘇衛(wèi)垃圾填埋場(chǎng)和安定填埋場(chǎng)的滲濾液處理均采用RO技術(shù)。碟管式反滲透系統(tǒng)的水回收率一般在70%～80%，膜壽命為3年左右，噸水投資4萬(wàn)～7萬(wàn)人民幣。蔣寶軍等對(duì)重慶長(zhǎng)生橋垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理系統(tǒng)的運(yùn)行成本進(jìn)行了分析，碟管式反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行成本(包括電費(fèi)、膜片更換費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工費(fèi))為每噸水15～20元。

3.3 組合工藝

將膜技術(shù)與其他常規(guī)分離技術(shù)(如化學(xué)處理、吸附處理、生化處理)結(jié)合也可以得到很好的處理效果。四川省資陽(yáng)市簡(jiǎn)陽(yáng)垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生滲濾液90m3·d-1，選用氨吹脫+生物處理（A+O）+混凝沉淀+砂濾+超濾+納濾組合工藝處理，出水達(dá)到生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB 16889-2008），沉淀池污泥、超濾濃水及納濾濃水回灌垃圾填埋場(chǎng)。深圳平湖垃圾焚燒發(fā)電廠采用生化+MBR+UF+NF處理該廠滲濾液，處理規(guī)模150t·d-1。出水水質(zhì)優(yōu)于國(guó)家雜用水標(biāo)準(zhǔn)。天津?yàn)I海新區(qū)垃圾填埋場(chǎng)采用“氧化溝+臭氧氧化+活性炭+CMF+二級(jí)RO”工藝處理垃圾滲濾液，實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，CMF出水完全能達(dá)到國(guó)家雜用水標(biāo)準(zhǔn)，二級(jí)反滲透出水可以用于垃圾處理場(chǎng)除飲用以外的生活雜用，直接運(yùn)行成本為17～22元·t-1。北京市六里屯垃圾填埋場(chǎng)采用上流式厭氧污泥床+吹脫+氧化溝+NF+RO處理工藝處理垃圾滲濾液，廣州市興豐垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理工藝為預(yù)處理（勻質(zhì)）+厭氧（UASB）+序批（SBR）+連續(xù)微濾（CMF）+反滲透（RO），均取得了較好的處理效果。

4 存在問(wèn)題

4.1 污染問(wèn)題

相比較傳統(tǒng)的水處理技術(shù)，膜由于技術(shù)流程的問(wèn)題，在壓力下不可避免地會(huì)被栓塞，會(huì)被污染，會(huì)斷絲，必須定期舒塞、清潔、檢查，后期運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)較高，且容易造成二次污染。膜處理前，需要良好的預(yù)處理，減少膜處理負(fù)荷，否則膜極容易被污染和堵塞，處理效率急劇下降，同時(shí)必須對(duì)膜進(jìn)行定期清洗。反滲透運(yùn)行需要很高的運(yùn)行壓力，運(yùn)行費(fèi)用較高，膜污染較為嚴(yán)重。納濾克服了反滲透運(yùn)行壓力高的缺點(diǎn)，但是脫鹽率較低。膜技術(shù)由于其極高的費(fèi)用，現(xiàn)階段我國(guó)還不可能將其廣泛地應(yīng)用于垃圾滲濾液的處理[6]。

4.2 投資、成本問(wèn)題

雖然生化處理技術(shù)與膜技術(shù)相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)垃圾滲濾液達(dá)標(biāo)排放，但由于工程投資大、運(yùn)行成本高，很難在實(shí)際工程建設(shè)中廣泛應(yīng)用。我國(guó)膜分離技術(shù)發(fā)展至今已50年歷史，但與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大差距，目前國(guó)內(nèi)用于垃圾滲濾液處理中的膜產(chǎn)品基本依賴國(guó)外進(jìn)口，如國(guó)內(nèi)工程應(yīng)用最多的DT-RO和MBR均為國(guó)外膜產(chǎn)品和技術(shù)，造成國(guó)內(nèi)膜技術(shù)處理垃圾滲濾液的初期投資費(fèi)用高。同時(shí)，與生化法相比膜技術(shù)還存在運(yùn)行費(fèi)用高以及濃縮液需要進(jìn)一步處理的問(wèn)題。

5 結(jié)論與展望

垃圾滲濾液具有成分復(fù)雜、水質(zhì)水量變化巨大、有機(jī)物和氨氮濃度高、微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)等特點(diǎn)，因此在選擇垃圾滲濾液生物處理工藝時(shí)，必須詳細(xì)測(cè)定垃圾滲濾液的各種成分并分析其特點(diǎn)，以便采取相應(yīng)的對(duì)策。

膜分離技術(shù)在垃圾滲濾液處理領(lǐng)域中具有受原水水質(zhì)影響小、出水水質(zhì)穩(wěn)定和占地面積小等明顯優(yōu)勢(shì)而越來(lái)越被廣泛應(yīng)用。膜法工藝集成了高效生化反應(yīng)和高效物理分離技術(shù)優(yōu)勢(shì)，處理單元具有較強(qiáng)的功能互補(bǔ)性，整體處理效果優(yōu)異。膜技術(shù)工藝不僅為我國(guó)垃圾滲濾液的深度處理提供了一項(xiàng)高效可靠的技術(shù)路線， 在其他高濃度廢水的處理方面也具有極佳的推廣前景。

[1] 王寶貞，王琳.城市固體廢物滲濾液的處理與處置[M].北京：化學(xué)工業(yè)出社，2005：19-31

[2] 蔣海濤，周恭明，高廷耀.城市 垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的水質(zhì)特性[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2002，28（6）：11-13.

[3] 楊霞，張朝暉，等.城市 生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理工藝的研究[J].環(huán)境工程，2000(5)：12-14.

[4] 陸繼來(lái)，黃娟，等. MBR-NF工藝在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用[J].中國(guó)工程科學(xué)，2008(10)：61-63.

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

[6] 倪晉仁，邵世云，葉正芳.垃圾滲濾液特點(diǎn)與處理技術(shù)比較[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)，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，天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物工程學(xué)院講師，聯(lián)系方式：天津市津南區(qū)海河教育園雅觀路3號(hào)，電話：13622011713

2014-10-20