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.西安灃東城建開發(fā)有限公司，陜西 西安 710077)

對我國垃圾填埋場的垃圾滲濾液的特點，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題進(jìn)行了綜述，分析了膜技術(shù)的優(yōu)勢并提出膜技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的發(fā)展趨勢。

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，是垃圾填埋場中不可避免的二次污染物，是垃圾堆放過程中滲透出來的一種含有各種有機和無機污染物的液體，不經(jīng)處理排放會污染地表和地下水，從而對人體和水生環(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，同時垃圾滲濾液的水量受垃圾的性質(zhì)、填埋場的土質(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難題。

1 垃圾滲濾液來源和特征

1.1 垃圾滲濾液產(chǎn)生來源

垃圾填埋場滲濾液主要來自于三方面：一是外來水分，包括自然降水和地表徑流；二是垃圾自身含有水分；三是垃圾降解過程中大量的有機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)會隨著外界水文地質(zhì)、氣候、填埋規(guī)模、填埋工藝、填埋時間和垃圾成分變化而變化，另外一個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，而隨著填埋時間的延長，滲濾液逐漸呈褐色、可生化性變差，且氨氮濃度明顯增加，越來越難以處理。因此任何一個垃圾填埋場，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隨填埋場的“年齡”增長而降低，堿度含量則升高。

1.2.3 垃圾滲濾液中有機物含量種類多

垃圾滲濾液中的污染物主要有高濃度的有機物質(zhì)和無機鹽，其中可檢測出有機污染物就有幾十種，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對生物處理過程產(chǎn)生嚴(yán)重抑制作用。1.2.5 微生物營養(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和營養(yǎng)素C/N 的比值也不是固定不變的，在不同場齡的垃圾滲濾液中，C/N的比值常出現(xiàn)失調(diào)的情況，BOD5/CODCr比值變化也大，常給生化處理帶來一定難度。隨著垃圾填埋場年限的增加，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

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)或溶劑通過膜的推動力的大小，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個明顯的優(yōu)點：第一，也是最重要的一項就是占地面積。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很重要的優(yōu)點；第二，膜工藝有一個重要的優(yōu)勢，與傳統(tǒng)的污水處理方法比較，它處理出來的水質(zhì)非常穩(wěn)定。第三個優(yōu)點就是人工成本較低，可以做成高度自動化，實現(xiàn)無人全自動處理，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，有機物濃度高，導(dǎo)致處理工藝復(fù)雜，設(shè)備繁多。近年來，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成為難以解決的問題。 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，從水中分離出來成為現(xiàn)在的主要處理方法。自1953年由美國佛羅里達(dá)大學(xué)的Reid等人最早提出反滲透海水淡化開始，膜技術(shù)便逐漸得到推廣和應(yīng)用，用來實現(xiàn)鹽分的分離，而且應(yīng)用范圍越來越廣。

近幾年國內(nèi)一些垃圾填埋場開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，國內(nèi)MBR工藝處理垃圾滲濾液發(fā)展較快。由于MBR對垃圾滲濾液中的有機物進(jìn)行了生化降解，不存在濃縮液需要進(jìn)一步處理的問題，單一的MBR工藝出水不能達(dá)到國家二級以上的排放標(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、北京北神樹垃圾填埋場、佛山高明白石坳填埋場、哈爾濱西南垃圾填埋場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，處理規(guī)模達(dá)到860t·d-1[4]。常見MBR+RO/NF處理工藝流程見圖1。

圖1 MBR+RO/NF處理工藝流程

3.2 RO處理工藝

在德國的Damsdorf 垃圾填埋場，用反滲透裝置來處理生化水得到了成功的運行[5]，荷蘭、瑞士的幾個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)報道，目前國內(nèi)采用膜技術(shù)處理垃圾滲濾液的工程實例中，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處理工藝流程見圖2。

圖2 DT-RO處理工藝流程

重慶市長生橋垃圾填埋場、北京阿蘇衛(wèi)垃圾填埋場和安定填埋場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4萬～7萬人民幣。蔣寶軍等對重慶長生橋垃圾填埋場滲濾液處理系統(tǒng)的運行成本進(jìn)行了分析，碟管式反滲透系統(tǒng)的運行成本(包括電費、膜片更換費、藥劑費、人工費)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。四川省資陽市簡陽垃圾填埋場產(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。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)于國家雜用水標(biāo)準(zhǔn)。天津濱海新區(qū)垃圾填埋場采用“氧化溝+臭氧氧化+活性炭+CMF+二級RO”工藝處理垃圾滲濾液，實際運行數(shù)據(jù)表明，CMF出水完全能達(dá)到國家雜用水標(biāo)準(zhǔn)，二級反滲透出水可以用于垃圾處理場除飲用以外的生活雜用，直接運行成本為17～22元·t-1。北京市六里屯垃圾填埋場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 存在問題

4.1 污染問題

相比較傳統(tǒng)的水處理技術(shù)，膜由于技術(shù)流程的問題，在壓力下不可避免地會被栓塞，會被污染，會斷絲，必須定期舒塞、清潔、檢查，后期運營成本相對較高，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，同時必須對膜進(jìn)行定期清洗。反滲透運行需要很高的運行壓力，運行費用較高，膜污染較為嚴(yán)重。納濾克服了反滲透運行壓力高的缺點，但是脫鹽率較低。膜技術(shù)由于其極高的費用，現(xiàn)階段我國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、成本問題

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

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、有機物和氨氮濃度高、微生物營養(yǎng)元素比例失調(diào)等特點，因此在選擇垃圾滲濾液生物處理工藝時，必須詳細(xì)測定垃圾滲濾液的各種成分并分析其特點，以便采取相應(yīng)的對策。

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)勢而越來越被廣泛應(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，處理單元具有較強的功能互補性，整體處理效果優(yōu)異。膜技術(shù)工藝不僅為我國垃圾滲濾液的深度處理提供了一項高效可靠的技術(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 生活垃圾填埋場滲濾液處理工藝的研究[J].環(huán)境工程，2000(5)：12-14.

[4] 陸繼來，黃娟，等. MBR-NF工藝在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用[J].中國工程科學(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.垃圾滲濾液特點與處理技術(shù)比較[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報，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，電話：13622011713

2014-10-20