陳 俊

（武漢森泰環(huán)保股份有限公司，湖北武漢 430000）

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化程度的加快和居民生活消費(fèi)水平的提高，我國(guó)城市生活垃圾的產(chǎn)生量增長(zhǎng)迅速〔1〕。生活垃圾處理的方式大致可分為3 種：垃圾衛(wèi)生填埋、垃圾焚燒發(fā)電、垃圾堆肥處理〔2〕。目前，國(guó)內(nèi)大部分城市開始發(fā)展垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)，建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠，以響應(yīng)國(guó)家政策——垃圾減量化、無(wú)害化、資源化，部分填埋場(chǎng)不再填埋新產(chǎn)生的垃圾。但由于我國(guó)過(guò)去幾十年垃圾處理一直是以垃圾衛(wèi)生填埋方式為主，隨著時(shí)間的推移，這些垃圾填埋場(chǎng)已經(jīng)運(yùn)行到填埋場(chǎng)壽命的終點(diǎn)，需要進(jìn)行封場(chǎng)處理。在此過(guò)程中，垃圾滲濾液的終端處理問(wèn)題一直難以徹底解決。按照垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的常規(guī)處理方式，垃圾填埋場(chǎng)前期、中期產(chǎn)生的垃圾滲濾液，主要通過(guò)預(yù)處理+生化處理+膜工藝進(jìn)行處理〔3-4〕，膜濃縮液進(jìn)行回灌庫(kù)區(qū)的處理方式，隨著填埋場(chǎng)運(yùn)行年限的增長(zhǎng)，回灌濃縮液量越來(lái)越多，在填埋場(chǎng)后期及封場(chǎng)階段，庫(kù)區(qū)滲濾液及濃縮液具有以下特點(diǎn)〔5-8〕：1）成分復(fù)雜，有機(jī)污染物含量高，且難降解有機(jī)物越來(lái)越多；2）色度和硬度高，呈棕黑色；3）總氮和氨氮濃度高，含有重金屬離子；4）鹽分累積富集、無(wú)機(jī)鹽含量高；5）有毒性，降低微生物的活性，系統(tǒng)可生化性越來(lái)越低。采用生化工藝處理降解有機(jī)物的效率越來(lái)越低，很多后期及臨近封場(chǎng)階段的填埋場(chǎng)現(xiàn)存滲濾液處理工藝采用生化+膜法垃圾滲濾液處理裝置生化效率低至20%～30%，膜回收率也越來(lái)越低，難以通過(guò)單一的膜處理實(shí)現(xiàn)滲濾液零排放，徹底解決膜濃縮液?jiǎn)栴}，無(wú)法采用常規(guī)處理方式處理該階段滲濾液及濃縮液〔9〕。面對(duì)種種困境，探索一種可有效降解垃圾填埋場(chǎng)后期及封場(chǎng)滲濾液中有機(jī)物，徹底解決滲濾液濃縮液的組合工藝方法勢(shì)在必行。

本研究從實(shí)際工程案例出發(fā)，以山東某即將封場(chǎng)的生活垃圾填埋場(chǎng)的垃圾滲濾液為處理對(duì)象，有針對(duì)性地介紹了“軟化預(yù)處理+高壓碟管式反滲透（DTRO）+特種分離膜+低溫負(fù)壓蒸發(fā)技術(shù)+三相固化技術(shù)”全量化組合工藝，以及該工藝在該生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理工程的具體應(yīng)用，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析組合處理工藝的效果，為國(guó)內(nèi)后期及封場(chǎng)垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液全量化處理提供可靠的技術(shù)參考。

1 工程概況

山東省某生活垃圾填埋場(chǎng)即將封場(chǎng)，無(wú)原生垃圾進(jìn)場(chǎng)，填埋場(chǎng)濃縮液處理采用回灌填埋場(chǎng)的方式。目前，填埋場(chǎng)庫(kù)區(qū)內(nèi)已積存近十萬(wàn)m3滲濾液及濃縮液，現(xiàn)場(chǎng)已建設(shè)1 套滲濾液處理裝置，主體工藝為A/O 生物脫氮+外置式MBR+納濾NF+卷式反滲透RO，于2007 年正式運(yùn)營(yíng)，運(yùn)行至現(xiàn)階段該套裝置由于滲濾液鹽分過(guò)高、生化性低等原因幾乎癱瘓，且無(wú)法處理越來(lái)越濃的濃縮液。填埋場(chǎng)封場(chǎng)前，亟需對(duì)庫(kù)區(qū)積存的滲濾液及濃縮液進(jìn)行有效處理。

對(duì)庫(kù)區(qū)及調(diào)節(jié)池內(nèi)滲濾液及濃縮液進(jìn)行多點(diǎn)取樣，監(jiān)測(cè)分析取均值。經(jīng)過(guò)滲濾液站處理后出水水質(zhì)達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）表3 規(guī)定的限值要求，滲濾液處理站的設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)如表1 所示。

表1 滲濾液處理站的設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)Table 1 Design quality of influent and effluent in leachate treatment station

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 工藝路線

考慮到本垃圾填埋場(chǎng)處于運(yùn)行后期，即將封場(chǎng)階段，庫(kù)區(qū)及調(diào)節(jié)池內(nèi)回灌的濃縮液量占比過(guò)大。此時(shí)滲濾液特點(diǎn)為：難降解污染物濃度不斷上升，原水B/C（生化需氧量與化學(xué)需氧量之比）、C/N（生化需氧量與總氮之比）失調(diào)，滲濾液鹽分不斷累積，處理難度增加，滲濾液可生化性能極低，難以再通過(guò)生化系統(tǒng)進(jìn)行有效處理。針對(duì)此類膜濃縮液，工程上多采用DTRO 系統(tǒng)進(jìn)行減量化處理，再采用多效或機(jī)械式蒸汽再壓縮（MVR）蒸發(fā)器、浸沒(méi)式燃燒蒸發(fā)（SCE）進(jìn)行直接蒸發(fā)處置等，但均存在運(yùn)行上的難點(diǎn)〔10-15〕。如高壓膜系統(tǒng)雖然能對(duì)濃水進(jìn)行減量化，但得到的濃縮液更難處理。傳統(tǒng)蒸發(fā)法處理膜濃縮液可以實(shí)現(xiàn)全量處理，但濃水水質(zhì)較差，蒸發(fā)器運(yùn)行易發(fā)生結(jié)垢、污堵等情況，影響設(shè)備正常運(yùn)行，最重要的是無(wú)法實(shí)現(xiàn)滲濾液濃縮液全量化處理，蒸發(fā)系統(tǒng)仍然會(huì)產(chǎn)生部分的濃縮母液。

綜上所述，在綜合項(xiàng)目運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性及穩(wěn)定性的前提下，本工程提供了一種適合垃圾填埋場(chǎng)后期及封場(chǎng)階段滲濾液的全量化處理工藝：“調(diào)節(jié)池+預(yù)處理進(jìn)水箱+軟化及預(yù)處理+DTRO 膜+特種分離膜+低溫負(fù)壓蒸發(fā)技術(shù)+三相固化技術(shù)”。

2.2 工藝流程

庫(kù)區(qū)滲濾液及往年回灌庫(kù)區(qū)的濃縮液經(jīng)過(guò)導(dǎo)排管流至調(diào)節(jié)池進(jìn)行儲(chǔ)存，調(diào)節(jié)池內(nèi)滲濾液通過(guò)提升泵輸送進(jìn)入軟化預(yù)處理系統(tǒng)，首先通過(guò)袋式過(guò)濾器和砂濾罐結(jié)合的形式，對(duì)滲濾液及濃縮液內(nèi)雜質(zhì)及懸浮物進(jìn)行截留處理。然后進(jìn)入混凝絮凝沉淀系統(tǒng)，通過(guò)投加石灰、碳酸鈉去除進(jìn)水中的鈣鎂等離子，出水經(jīng)過(guò)外置式超濾循環(huán)濃縮，不斷地截留出水中的碳酸鈣及懸浮物，以降低出水中硬度，清水進(jìn)入超濾產(chǎn)水箱。混凝沉淀系統(tǒng)污泥排入污泥濃縮池，再通過(guò)板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，壓濾后的濾液重新回到DTRO 濃液箱再次處理。

經(jīng)過(guò)軟化預(yù)處理后的滲濾液及濃縮液進(jìn)入DTRO 系統(tǒng)進(jìn)一步濃縮處理，處理后的清液進(jìn)入卷式RO 系統(tǒng)進(jìn)行脫鹽處理，卷式RO 清液最后通過(guò)離子交換系統(tǒng)保障氨氮等指標(biāo)的達(dá)標(biāo)排放，DTRO 濃液排入濃液箱。

DTRO 濃液箱中濃液通過(guò)水泵輸送進(jìn)入特種分離膜，利用特種分離膜分離有機(jī)物的特性，將廢水中高濃度有機(jī)物進(jìn)行分離濃縮。出水分為清液和濃液兩路，清液進(jìn)入低溫負(fù)壓蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮脫鹽，濃液排入特種膜濃縮液水池進(jìn)行儲(chǔ)存。低溫負(fù)壓蒸發(fā)濃縮后的冷凝水進(jìn)入卷式RO 進(jìn)水箱與DTRO 清液混合，然后進(jìn)入RO 系統(tǒng)脫鹽處理。

由特種分離膜分離出的濃縮液和低溫負(fù)壓蒸發(fā)濃縮后的濃縮液混合后由螺桿泵輸送進(jìn)入三相固化系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行處理，達(dá)到對(duì)濃縮液污染的快速修復(fù)控制?！叭嗷旌瞎袒夹g(shù)”將濃液、吸附劑、穩(wěn)定劑、固化劑、固化增強(qiáng)劑和微量其他外加劑等物料按照一定比例進(jìn)行混合，通過(guò)物理、化學(xué)作用，將母液中的各種有機(jī)物、鹽分、重金屬等有害物質(zhì)束縛、固化、穩(wěn)定。最終形成鹽泥，與物化污泥一起打包、填埋處理，形成全量化處理的目的。

圖1 工藝流程Fig.1 Process flow chart

3 主要工藝單元及設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 軟化及預(yù)處理

軟化及預(yù)處理系統(tǒng)的主要目的是為了去除濃縮液及滲濾液中的鈣鎂等硬度，降低后續(xù)膜系統(tǒng)及低溫負(fù)壓蒸發(fā)系統(tǒng)的結(jié)垢傾向，延長(zhǎng)軟化系統(tǒng)使用壽命。

軟化及預(yù)處理采用“混凝沉淀+外置式超濾過(guò)濾”組合方式，滲濾液先進(jìn)入混凝沉淀系統(tǒng)，通過(guò)投加碳酸鈉、石灰、PAC、PAM 發(fā)生除硬混凝反應(yīng)，反應(yīng)后的泥水混合物通過(guò)水泵輸送至外置式超濾過(guò)濾，濃液回到混凝沉淀系統(tǒng)，清液進(jìn)入下一單元繼續(xù)處理。

軟化及預(yù)處理的主要設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)進(jìn)水量Q=360 m3/d，安全系數(shù)設(shè)計(jì)為1.15；混凝反應(yīng)停留時(shí)間為1.0 h，循環(huán)槽停留時(shí)間為2.5 h。外置式超濾進(jìn)水泵流量為軟化系統(tǒng)流量的5 倍，回流的4 倍，產(chǎn)水的1 倍，通過(guò)采用大流量快速?zèng)_擊超濾膜表面進(jìn)行產(chǎn)水，一方面可以形成大的過(guò)濾通量，另一方面可以降低膜表面的污堵情況；超濾膜單支膜面積為27.2 m2，通量為80～100 L/（m2·h），操作方式為錯(cuò)流過(guò)濾；設(shè)計(jì)操作壓力為0.3 MPa/3 支；膜組件數(shù)量為8 支，每2～4 周化學(xué)清洗1 次。

3.2 DTRO 膜系統(tǒng)

DTRO 膜系統(tǒng)的目的是在現(xiàn)有滲濾液及濃縮液的基礎(chǔ)上，對(duì)進(jìn)水再次濃縮脫鹽處理，降低后續(xù)單元濃縮處理的規(guī)模。

DTRO 膜系統(tǒng)包括原水箱、濾芯進(jìn)水泵、DTRO膜組件、柱塞泵、濾芯式過(guò)濾器、清水箱、濃縮液水箱、加藥系統(tǒng)及清洗系統(tǒng)。其中加藥系統(tǒng)包括硫酸加藥裝置1 套，阻垢劑加藥裝置1 套，消泡劑加藥裝置1 套，氫氧化鈉加藥裝置1 套；清洗系統(tǒng)包括清洗箱、清洗泵。

DTRO 膜系統(tǒng)來(lái)水包括三方面：預(yù)處理后出水、蒸發(fā)冷凝水及卷式RO 濃水。設(shè)計(jì)進(jìn)水量Q=530 m3/d，運(yùn)行壓力為9.0 MPa，清水回收率為67%，每天運(yùn)行時(shí)間為20 h。DTRO 膜組件單支膜面積為9.4 m2，膜通量為9～10 L/（m2·h），膜組件數(shù)量為200 支，化學(xué)清洗周期為2 周。

3.3 特種分離膜系統(tǒng)

特種分離膜系統(tǒng)的目的是利用特種分離膜分離相對(duì)分子質(zhì)量為800～1 200 及以上有機(jī)物的特性，用于對(duì)DTRO 膜系統(tǒng)的濃縮液進(jìn)行有機(jī)物分離，將有機(jī)物從濃縮液中分離出，以減輕后續(xù)蒸發(fā)系統(tǒng)的污堵情況。

特種分離膜（DTNF）是一種特殊的深度納濾膜，采用特殊工藝制成的孔徑比普通納濾稍大，可用于分離濃縮液中大分子質(zhì)量的有機(jī)物，一般可用于食品行業(yè)、制漿行業(yè)的提純，亦可用于對(duì)滲濾液濃縮后的廢液中大分子有機(jī)物的分離，以降低后續(xù)蒸發(fā)系統(tǒng)的污堵情況，降低蒸發(fā)系統(tǒng)的清洗頻次，從而間接增大系統(tǒng)處理量，同時(shí)可以增加設(shè)備使用壽命。

特種分離膜系統(tǒng)包括進(jìn)水泵、特種分離膜組件、高壓泵、過(guò)濾器、分離膜濃縮液罐、清水中轉(zhuǎn)水箱、加藥系統(tǒng)及清洗系統(tǒng)。其中加藥系統(tǒng)包括阻垢劑加藥裝置1 套，還原劑加藥裝置1 套；清洗系統(tǒng)包括清洗箱、清洗泵。

特種分離膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水量Q=175 m3/d，運(yùn)行壓力為1.2～1.6 MPa，清水回收率為95%，每天運(yùn)行時(shí)間為20 h。DTRO 膜組件單支膜面積為34 m2，膜通量為10～16 L/（m2·h），膜組件數(shù)量為20 支，化學(xué)清洗周期為2～3 周。

3.4 卷式RO 系統(tǒng)

卷式RO 系統(tǒng)的目的是利用卷式RO 膜具有截留有機(jī)物、鹽分能力強(qiáng)的特點(diǎn)，用于對(duì)DTRO 膜系統(tǒng)的清液進(jìn)一步脫鹽、截留有機(jī)物。

卷式RO 系統(tǒng)包括進(jìn)水泵、RO 膜組件、高壓泵、過(guò)濾器、RO 濃水箱、清水箱、加藥系統(tǒng)及清洗系統(tǒng)。其中加藥系統(tǒng)包括阻垢劑加藥裝置1 套，還原劑加藥裝置1 套；清洗系統(tǒng)包括清洗箱、清洗泵。

卷式RO 系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水量Q=360 m3/d，運(yùn)行壓力為1.2～1.6 MPa，清水回收率為87%，每天運(yùn)行時(shí)間為20 h。RO 膜組件單支膜面積為37 m2，膜通量為15～20 L/（m2·h），膜組件數(shù)量為30 支，化學(xué)清洗周期為4～6 周。

3.5 離子交換樹脂

離子交換樹脂的目的是采用氨氮樹脂吸附劑對(duì)最終排放清水中超標(biāo)氨氮進(jìn)行吸附，以保障最終排放清水中的氨氮達(dá)標(biāo)。

除氨氮樹脂含有磺酸基（—SO3H）為酸性基團(tuán)，可與水中含有的NH4+發(fā)生離子交換而除去氨氮。當(dāng)樹脂吸附飽和之后，使用5%的HCl 溶液進(jìn)行再生；此時(shí)，再生液中的H+與樹脂官能基團(tuán)上吸附的NH4+進(jìn)行離子交換，使樹脂恢復(fù)交換容量。

離子交換樹脂系統(tǒng)包括離子交換罐、除氨氮樹脂、進(jìn)水泵、過(guò)濾器、再生系統(tǒng)。

離子交換樹脂系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水量Q=360 m3/d，運(yùn)行壓力為0.1～0.2 MPa，再生周期為5～7 d。

3.6 低溫負(fù)壓蒸發(fā)系統(tǒng)

低溫負(fù)壓蒸發(fā)系統(tǒng)，又稱為“低溫負(fù)壓強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)”，目的是對(duì)特種分離膜系統(tǒng)的清液進(jìn)行蒸發(fā)脫鹽處理，以最大限度地提高整個(gè)系統(tǒng)的清液回收率，從而大大減少最后固化的濃液量，降低系統(tǒng)處理的成本。

負(fù)壓蒸發(fā)法是利用水在負(fù)壓條件下沸點(diǎn)降低的特點(diǎn)解決了在高溫下濃縮液中氯離子的腐蝕以及高溫下大量有機(jī)物進(jìn)入冷凝水中的問(wèn)題，提高了蒸發(fā)效率及冷凝水水質(zhì)。pH 對(duì)負(fù)壓蒸發(fā)的影響較大，因?yàn)閜H 會(huì)影響溶液中有機(jī)酸與氨的揮發(fā)性能，調(diào)節(jié)pH 能防止氨氮的逸出〔16〕。關(guān)鍵〔17〕研究了負(fù)壓真空蒸發(fā)工藝處理RO 膜截留濃縮液的分離情況，完成了有機(jī)污染物與水分的分離，為實(shí)際應(yīng)用提供了參考。李夔寧等〔18〕的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，負(fù)壓蒸發(fā)法有利于COD 的去除，降低pH 對(duì)氨氮的去除有明顯的效果。

低溫負(fù)壓強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)是在傳統(tǒng)MVR 蒸發(fā)工藝的基礎(chǔ)上升級(jí)改良的新一代蒸發(fā)技術(shù)。通過(guò)增加真空穩(wěn)壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)負(fù)壓、低溫蒸發(fā)，避免了高溫蒸發(fā)導(dǎo)致的無(wú)機(jī)鹽泥結(jié)垢和有機(jī)物變性結(jié)垢問(wèn)題，僅需電能作為動(dòng)力。整個(gè)系統(tǒng)包括兩級(jí)強(qiáng)制循環(huán)換熱器、兩級(jí)強(qiáng)制循環(huán)分離器、冷凝水預(yù)熱器、物流預(yù)熱器、冷凝器、冷凝水罐、膨脹罐、進(jìn)料罐、調(diào)酸罐、母液罐、兩級(jí)壓縮機(jī)、密閉式隔膜壓濾機(jī)、電蒸汽發(fā)生器、冷卻塔系統(tǒng)、進(jìn)料泵、兩級(jí)循環(huán)泵、冷凝水泵、母液泵、真空泵、冷卻循環(huán)水泵、鹽酸泵、空壓機(jī)、鹽酸加藥裝置。

特種分離膜清液由水泵送到調(diào)酸罐，調(diào)酸后進(jìn)入進(jìn)料罐，由原料泵加壓后進(jìn)入一級(jí)板式換熱器及二級(jí)預(yù)熱器加熱到約64 ℃，再進(jìn)入一級(jí)強(qiáng)制蒸發(fā)器內(nèi)，一級(jí)強(qiáng)制蒸發(fā)器管內(nèi)的原料與管外加熱蒸汽換熱使原料溫度升高，進(jìn)入一效分離器后閃蒸，分離器把水蒸氣中的液滴從蒸汽中分離除去形成二次蒸汽。一級(jí)物料靠泵送入二級(jí)強(qiáng)制蒸發(fā)器殼體內(nèi)，二級(jí)強(qiáng)制蒸發(fā)器管內(nèi)的原料與殼層蒸汽換熱使原料溫度升高，進(jìn)入二效分離器后閃蒸，分離器把水蒸氣中的液滴從蒸汽中分離除去形成二次蒸汽，一、二級(jí)二次蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)，壓縮機(jī)前配置膨脹罐，防止料液進(jìn)入壓縮機(jī)，水蒸氣被壓縮后溫度和壓力升高，較高溫度的水蒸氣進(jìn)入一、二級(jí)強(qiáng)制蒸發(fā)器換熱管外面，與管內(nèi)原料換熱，水蒸氣放出潛熱被冷凝為冷凝水。冷凝水在一、二級(jí)換熱器的換熱管底部匯集后進(jìn)入冷凝水罐。一級(jí)強(qiáng)制蒸發(fā)器內(nèi)的原料被濃縮后，被泵入二級(jí)強(qiáng)制蒸發(fā)器，然后入壓濾機(jī)分離，母液泵回系統(tǒng)蒸發(fā)。

不凝汽冷卻器、調(diào)節(jié)閥、汽水分離器、真空泵組成穩(wěn)壓系統(tǒng)，保證蒸發(fā)器在設(shè)計(jì)負(fù)壓環(huán)境中工作，保證蒸發(fā)溫度穩(wěn)定在低溫蒸發(fā)要求范圍內(nèi)。

低溫負(fù)壓蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水量Q=160 m3/d，冷凝液回收率為82%，最終排出的母液為15%，結(jié)晶鹽為3%，每天運(yùn)行時(shí)間為20 h，硫酸投加量為250 kg/d，蒸發(fā)系統(tǒng)化學(xué)清洗周期為1～2 周。

3.7 污泥脫水系統(tǒng)

污泥脫水系統(tǒng)，用于處理軟化及預(yù)處理的混凝沉淀排放的物化污泥，采用1 臺(tái)自動(dòng)隔膜板框壓濾機(jī)對(duì)污泥進(jìn)行壓濾脫水，每天產(chǎn)生污泥量為950 kg。

自動(dòng)隔膜板框壓濾機(jī)工作原理：隔膜壓濾機(jī)與普通廂式壓濾機(jī)的主要不同之處就是在濾板與濾布之間加裝了一層彈性膜隔膜板。運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)入料結(jié)束，可將高壓流體介質(zhì)注入濾板與隔膜之間，這時(shí)整張隔膜就會(huì)鼓起壓迫濾餅，從而實(shí)現(xiàn)濾餅的進(jìn)一步脫水，就是壓榨過(guò)濾。

污泥脫水系統(tǒng)主要包括污泥儲(chǔ)存池、污泥進(jìn)料泵、自動(dòng)隔膜板框壓濾機(jī)、污泥存儲(chǔ)間及污泥脫水控制系統(tǒng)。

污泥脫水系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理量：設(shè)計(jì)1 臺(tái)過(guò)濾面積為100 m2的自動(dòng)隔膜板框壓濾機(jī)，每日壓泥3 次，每次壓泥時(shí)間為4～5 h；每次壓絕干污泥量為0.45 t，滿足系統(tǒng)排泥量。

3.8 三相固化系統(tǒng)

三相固化系統(tǒng)，又稱為“固定/穩(wěn)定化技術(shù)”，固化/穩(wěn)定化技術(shù)處理廢液是利用一定的化學(xué)添加劑（固化劑）使其失穩(wěn)脫水最終成為不可逆的常態(tài)固體〔19〕。目前固化/穩(wěn)定化技術(shù)已成為廢棄物的重要處置手段〔20〕，同時(shí)在放射性廢液、含重金屬?gòu)U液等危險(xiǎn)廢液的處置中有較多的研究和應(yīng)用〔21-22〕。S. Y. HUNCE 等〔23〕采用該法進(jìn)行了垃圾滲濾液反滲透濃縮液的處理研究，結(jié)果顯示，水泥與不同集料的組合均取得了良好的處理效果，浸出液中TOC、氨氮、重金屬均得到有效去除，浸出液水質(zhì)達(dá)到歐盟相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。

三相固化系統(tǒng)，收集特種分離膜濃液及低溫負(fù)壓蒸發(fā)系統(tǒng)的母液，混合后進(jìn)入三相固化系統(tǒng)，通過(guò)投加吸附劑、穩(wěn)定劑、固化劑、固化增強(qiáng)劑和微量其他外加劑等物料，對(duì)濃液和母液進(jìn)行固化，固化后進(jìn)行打包填埋。

三相固化系統(tǒng)主要包括攪拌設(shè)備主體、粉料儲(chǔ)存料倉(cāng)3 座、粉料輸送機(jī)3 臺(tái)、吸附劑秤、灰料秤、母液秤、液體外加劑裝置、供氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。其運(yùn)行原理為：采用母液秤對(duì)特種分離膜濃液及低溫負(fù)壓蒸發(fā)系統(tǒng)的母液進(jìn)行稱量，吸附劑秤及灰料秤分別對(duì)各吸附劑、灰料（可以采用水泥、石灰、灰土等干料）進(jìn)行稱量；按照中試確定的各干料投加比例，另外再輔以固化增強(qiáng)劑和微量其他外加劑等物料，統(tǒng)一混合于攪拌主體設(shè)備內(nèi)。通過(guò)物理、化學(xué)作用，將濃縮液中的各種有機(jī)物、鹽分、重金屬等有害物質(zhì)束縛、固化、穩(wěn)定。通過(guò)中試實(shí)驗(yàn)確定：初步固化后的物料呈固流態(tài)狀，采用雙層HDPE 膜噸袋裝料，再通過(guò)叉車運(yùn)輸至晾曬場(chǎng)，20 ℃環(huán)境溫度下晾曬6～8 h，10 ℃環(huán)境溫度下晾曬16～24 h 后可硬化打包。打包后運(yùn)輸至填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋。

三相固化系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理量Q=35 m3/d，每天運(yùn)行時(shí)間為4 h，最終形成的固化料為55 t 左右，每天固化完之后對(duì)固化系統(tǒng)進(jìn)行清洗。

4 結(jié)果與討論

4.1 進(jìn)水水質(zhì)情況

該項(xiàng)目自2019 年正式運(yùn)行，至今近3 a，現(xiàn)截取3 個(gè)月內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)化驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)變化波動(dòng)，結(jié)果如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)情況Fig.2 System inlet water quality

由圖2可知，系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大，主要是受下雨影響，下雨天對(duì)系統(tǒng)有稀釋作用。在運(yùn)行初期，系統(tǒng)COD 在2 500～4 500 mg/L 之間波動(dòng)，氨氮在1 000～1 700 mg/L之間波動(dòng)，電導(dǎo)率在50 000～70 000 μS/cm之間波動(dòng)（前期電導(dǎo)率逐漸升高，與蒸發(fā)、固化沒(méi)有運(yùn)行有一定的相關(guān)性）。后期受雨季影響，進(jìn)水COD為2 000 mg/L 左右，氨氮為500 mg/L 左右，電導(dǎo)率為35 000 μS/cm 左右。

4.2 軟化及預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行情況

運(yùn)行初期采用投加液堿進(jìn)行軟化除硬，運(yùn)行過(guò)程發(fā)現(xiàn)超濾膜通量下降較快，運(yùn)行1 d 就需要進(jìn)行清洗，分析其原因主要是投加液堿產(chǎn)生的懸浮物細(xì)小，沉淀效果差，膜堵塞嚴(yán)重，后期通過(guò)中試實(shí)驗(yàn)確定采用氧化鈣和碳酸鈉進(jìn)行除硬。投加大量的氧化鈣和碳酸鈉后懸浮物顆粒變大，沉淀效果顯著，膜清洗頻率延長(zhǎng)，但藥劑投加量較大。系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 超濾運(yùn)行情況Fig.3 Ultrafiltration operation

由圖3 可知，預(yù)處理除硬系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)大，污染物去除率也波動(dòng)較大，大部分時(shí)間對(duì)COD 沒(méi)有去除效果，電導(dǎo)率也變化不大，大部分時(shí)間氨氮去除率為20%，其主要原因是除硬系統(tǒng)將pH 調(diào)節(jié)至9.4以上，溶液中的氨氮部分溢出。預(yù)處理除硬系統(tǒng)主要是為了去除鈣鎂離子，運(yùn)行初期采用投加液堿除硬，超濾膜通量衰減較快，系統(tǒng)需1 d 清洗1 次，后期采用投加石灰和碳酸鈉除硬，系統(tǒng)沉淀效果較好，但藥劑投加量加大，沉淀的化學(xué)污泥量大，污泥脫水系統(tǒng)銜接不上，對(duì)污泥脫水系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容。超濾系統(tǒng)采用高速錯(cuò)流的方式，大流量的超濾濃縮液回到產(chǎn)水區(qū)，濃縮液中的顆粒物不但累積還降低了膜通量。

4.3 DTRO 膜系統(tǒng)運(yùn)行情況

目前DTRO 進(jìn)水來(lái)源主要有3個(gè)方面，超濾產(chǎn)水、蒸發(fā)產(chǎn)水、RO 濃液。當(dāng)蒸發(fā)系統(tǒng)不開機(jī)，沒(méi)有水來(lái)稀釋超濾產(chǎn)水，DTRO 產(chǎn)水率只有46%。如果超濾膜不出水，只有蒸發(fā)來(lái)水，DTRO 產(chǎn)水率可達(dá)80%。如果2個(gè)換熱器同時(shí)開機(jī)，HPRO 產(chǎn)水率為62%～69%。系統(tǒng)水質(zhì)如圖4所示。

圖4 DTRO 進(jìn)出水質(zhì)Fig.4 DTRO in and out water quality

由圖4可知，DTRO 系統(tǒng)雖然進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大，但出水水質(zhì)較穩(wěn)定，COD 保持在25 mg/L 以下，氨氮保持在20 mg/L以下，電導(dǎo)率保持在700 μS/cm 以下。

4.4 卷式RO 膜系統(tǒng)運(yùn)行情況

目前，卷式RO 系統(tǒng)運(yùn)行壓力為1.4 MPa，產(chǎn)水率為89%。由于DTRO 產(chǎn)水水質(zhì)較好，主要是氨氮不達(dá)標(biāo)，經(jīng)卷式RO 處理后，出水COD 保持在10 mg/L以下，氨氮保持在8 mg/L 以下，電導(dǎo)率保持在200 μS/cm 以下。

4.5 特種分離膜系統(tǒng)運(yùn)行情況

DTRO 系統(tǒng)產(chǎn)生的濃縮液進(jìn)入特種分離膜系統(tǒng)將二價(jià)離子和大分子有機(jī)物分離后進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)，降低蒸發(fā)系統(tǒng)結(jié)垢和起泡問(wèn)題。目前，特種分離膜產(chǎn)水率為90%～95%，特種分離膜進(jìn)出水水質(zhì)如圖5所示。

圖5 特種分離膜進(jìn)出水水質(zhì)情況Fig.5 The water quality of the influent and effluent of the special separation membrane

由圖5可知，特種分離膜系統(tǒng)對(duì)COD 的去除率可保持在30%左右，對(duì)氨氮幾乎沒(méi)有去除效果，電導(dǎo)率也變化不大。

4.6 低溫負(fù)壓蒸發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行情況

膜濃縮液經(jīng)特種分離膜預(yù)處理后進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)一步分離提純，蒸發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行方式為酸性條件下，低溫，負(fù)壓運(yùn)行。運(yùn)行初期進(jìn)水pH 為5 左右，管道結(jié)垢嚴(yán)重，5 月份之后將進(jìn)水pH 降至2 左右，結(jié)垢現(xiàn)象減緩。目前蒸發(fā)系統(tǒng)7～8 d 沖洗1 次，每2 個(gè)月需對(duì)換熱器清洗1 次。蒸發(fā)系統(tǒng)出水水質(zhì)如圖6所示。

圖6 蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì)情況Fig.6 The water quality of the inlet and outlet water of the evaporation system

由圖6 可知，蒸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)水COD 為350 mg/L左右，氨氮和進(jìn)水pH 有關(guān)，當(dāng)進(jìn)水pH 為5 時(shí)，產(chǎn)水氨氮為100 mg/L 左右，當(dāng)進(jìn)水pH 為2 時(shí)，產(chǎn)水氨氮為20 mg/L 左右，產(chǎn)水電導(dǎo)率為250 μS/cm。

4.7 污泥脫水系統(tǒng)運(yùn)行情況

軟化除硬系統(tǒng)運(yùn)行初期采用投加液堿除硬，產(chǎn)生的化學(xué)污泥細(xì)小，板框壓濾機(jī)脫水效果差，后期采用投加氫氧化鈣和碳酸鈉進(jìn)行除硬，沉淀污泥量較大，可以脫泥，但除硬系統(tǒng)產(chǎn)生的化學(xué)污泥量較大。除硬系統(tǒng)設(shè)置每3 h 排一次泥，排泥時(shí)間為10 min，每日產(chǎn)生的絕干污泥量近1.0 t。

4.8 三相固化處理系統(tǒng)運(yùn)行情況

蒸發(fā)母液和特種分離膜濃液屬于高COD、高氨氮、高鹽廢水，處理難度極大，最終采用三相固化處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全量化處理。環(huán)境溫度對(duì)固化時(shí)間影響較大，在環(huán)境溫度為20 ℃時(shí)，可按照固液比1∶1 運(yùn)行，固化時(shí)間為6～8 h 左右。在環(huán)境溫度為10 ℃左右的陰冷天氣時(shí)，按照固液比1∶1 運(yùn)行，上層會(huì)出現(xiàn)水層，固化時(shí)間需要16～24 h 左右。

4.9 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)

系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用情況如圖7、表2 所示。

圖7 運(yùn)行實(shí)際產(chǎn)水量和運(yùn)行費(fèi)用情況Fig.7 The actual water production and operating costs of the operation

表2 系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用情況Table 2 A summary of the operating costs of the system

由圖7、表2可知，前3個(gè)月蒸發(fā)系統(tǒng)和固化系統(tǒng)尚未開啟，噸水成本較低，5月份蒸發(fā)系統(tǒng)正常運(yùn)行噸水成本增加，6月之后三相固化系統(tǒng)正常運(yùn)行，噸水成本接近全量化處理成本，噸水成本為140元/t左右（不包含人工費(fèi)、折舊費(fèi)）。

5 結(jié)論

1）工程實(shí)踐證明，采用“軟化預(yù)處理+DTRO+特種分離膜+低溫負(fù)壓蒸發(fā)技術(shù)+三相固化技術(shù)”組合工藝處理國(guó)內(nèi)垃圾填埋場(chǎng)后期及封場(chǎng)滲濾液，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，不產(chǎn)生濃液，徹底解決濃縮液回灌問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)全量化處理的要求。

2）該工藝對(duì)垃圾填埋場(chǎng)后期及封場(chǎng)滲濾液進(jìn)行處理，清水回收率高，最高可達(dá)到90%～95%，固化后填埋物少，僅為5%～10%，出水水質(zhì)COD≤60 mg/L，BOD5≤20 mg/L，氨氮≤8 mg/L，總氮≤20 mg/L，SS≤6 mg/L。

3）液相和固相處理系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能耗較低，綜合噸水處理成本低于150 元/t。