垃圾渗滤液浓缩液处理现有技术分析

第44卷 第7期 2017年7月天 津 科 技TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGYV ol.44 No.7Jul. 2017收稿日期：2017-06-19管理与创新垃圾渗滤液浓缩液处理现有技术分析赵 刘，高建东，李玉泉，李海波，葛 砚，郭建莹，能士峰(天津渤海环保工程有限公司 天津300456)摘 要：垃圾渗滤液浓缩液的处理已经成为一个急迫的环境问题。

目前，浓缩液的处理方式主要包括回灌、浓缩以及无害化处理3种。

其中，浓缩处理主要包括基于膜技术和蒸发技术的减量方法；无害化处理主要涵盖混凝/电絮凝、吸附以及高级氧化等技术。

总结了目前的渗滤液浓缩液处理技术发展现状，以期为后续的研究提供基础。

关键词：渗滤液浓缩液 回灌 浓缩 无害化处理中图分类号：X799 文献标志码：A 文章编号：1006-8945(2017)07-0029-05Treatment of Concentrated Landfill Leachate ：An Analysis of Current TechnologiesZHAO Liu ，GAO Jiandong ，LI Yuquan ，LI Haibo ，GE Yan ，GUO Jianying ，NAI Shifeng(Tianjin Bohai Environmental Protection Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300456，China )Abstract ：The treatment of concentrated liquid filtrate has become an urgent environmental problem ．At present ，there are three common treatment techniques ，including recharge ，concentration and harmless treatment ．Among them ，the concen-trated treatment mainly includes the method of reducing the technology based on membrane technology and evaporative technology ．The non-hazardous treatment mainly covers the techniques of coagulation/electroflocculation ，adsorption and advanced oxidation ．This paper summarizes the present situation of the development of concentrated liquid treatment tech-nology for concentrated liquid filtrate ，which provides the basis for follow-up studies. Key words ：concentrated filtrate ；recharge ；enrichment ；innocent treatment随着我国国民经济的飞速发展，垃圾渗滤液的处理已经成为一个巨大的环境问题。

2015年，我国生活垃圾总量达到1.91×108t ；其中填埋与焚烧处理分别为1.15×108t 与6.17×107t [1]，两者分别可产生约6.90×107t [2]与1.17×107t 渗滤液[3]。

在目前的技术条件下，渗滤液的处理将产生13%～30%的浓缩液。

[4]而渗滤液浓缩液的高污染物浓度与低可生化性[5]，使其成为对环境具有极强破坏力的潜在污染源。

因此，必须认真对待渗滤液浓缩液的处理。

到目前为止，浓液的处理方式主要包括回灌、浓缩以及无害化处理3种。

其中，浓缩处理主要包括基于膜技术和蒸发技术的减量方法；无害化处理主要涵盖混凝/电絮凝、吸附以及高级氧化等技术。

1 回 灌回灌是目前国内广泛应用的渗滤液浓缩液处理方法之一。

[6]与渗滤液回灌类似，渗滤液浓缩液回灌技术可促进可降解有机物的降解[7]，但同时会导致出水COD 、电导率以及NH 4+、Cl -等的富集[8]；当回灌进行会接近或达到吸附容量时，出水的电导率将高于回灌进水。

[9]这一现象将对后续的反渗透等渗滤液处理过程产生明显的负面效应。

更重要的是，回灌将可能造成地下水污染。

[10]因此，回灌不适用于浓缩液的 处理。

2 浓 缩基于操作原理，常见的浓缩技术可分为膜技术和蒸发技术两大类。

2.1 膜技术根据驱动力的不同，膜技术可分为压力驱动与电势驱动两种。

其中压力驱动膜技术已经广泛应用于垃圾渗滤液的处理过程中；以北京市为例，截至·30·天 津 科 技第44卷 第7期2012年底全市18个渗滤液处理设施中有17座应用了膜分离技术。

[11]膜技术在浓缩液处理中的应用主要涵盖两个方面，即有机物的分离以及无机盐浓液处理。

前者以超滤[12]为主，后者常见技术包括纳滤、反渗透以及电势驱动膜技术等。

[13]造成这一分化的原因，主要是不同技术对无机盐离子的通透性不同。

但是，浓缩液中的高浓度腐殖酸(Humic Acid，HA)与黄腐酸(Fulvic Acid，FA)[14]会导致不可逆的膜污染。

[15]此外，浓缩液的高硬度[16]极易在膜滤过程中引起结垢[12]。

尽管阻垢剂可以降低结垢风险，但阻垢剂的种类、剂量及其使用效果在很大程度上取决于浓缩液的组成及其理化特性[17]，同时也会对后续的操作造成一定的影响。

[13]在目前的技术水平下，仅频繁倒极电渗析(Electrodialysis Reversal，EDR)可有效规避结垢问题[18]，但EDR不能解决有机物带来的膜污染问题。

[13]2.2蒸发目前，已经在垃圾渗滤液浓液处理中应用的蒸发技术包括浸没燃烧蒸发[19]、热泵蒸发[20]、(多效)闪蒸[21]以及多效强制循环蒸发[22]等。

此外，膜蒸馏技术在垃圾渗滤液浓缩液处理中也得到了一定的应用。

[23]但在上述技术的运行温度下，浓缩液中富集的 Cl-[14]会对设备带来严重腐蚀。

[24]这一问题可通过负压蒸发技术予以解决。

[25]在现有技术条件下，蒸发过程中部分有机物和氨的挥发[26]使得冷凝液需要进一步处理。

更重要的是，浓缩液中的高浓度腐殖质与无机离子将导致严重的结垢，降低换热效率与蒸发能效比。

而对膜蒸馏技术而言，浓缩液中的有机物与盐分还会造成严重的膜污染。

[27]此外，蒸发技术对能源(沼气或蒸汽源)需求较大，而多效蒸发以及热泵技术还存在投资大、维护贵的实际问题。

[13]上述因素均制约了蒸发技术在渗滤液浓液处理上的应用。

3 无害化处理根据处理原理的不同，无害化处理技术可分为物理法和化学法两种。

前者包括混凝、电絮凝以及吸附等；后者主要涵盖高级氧化技术。

3.1混凝、电絮凝与吸附作为一种简单高效的处理技术，混凝可有效去除浓缩液中的可溶性有机物；其对TOC、COD和色度的去除效率分别可达81%、82%和97%[28]，同时还能提升出水的可生化性。

但是，混凝的效果依赖于凝聚剂及操作条件。

Rivas等人发现，pH值调控对渗滤液COD的最大去除效率为25%，Fe3+则可达40%。

[29]同时，混凝不能完全有效地去除浓液中的有机物。

LONG等人的研究[28]表明，Fe3+以及PAM与PAC等凝聚剂对渗滤液中的HA和FA无效。

与混凝类似，电絮凝能够有效去除水体中的有机物；Top等人[30]利用电絮凝处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液，其COD、色度以及总磷的去除率分别为45%、60%和91.8%。

相较于混凝，电絮凝泥量小、停留时间短、操作便捷且无需化学试剂。

[30]但是，电絮凝对污染物的去除同样不够彻底。

在Mahvi等人的研究[31]中，电絮凝对自然水体中HA的去除效率仅为68.8%。

此外，渗滤液浓液中富集的Cl-和HA与FA 在电絮凝的过程中可能会生成各种有毒卤代烃。

[32]与膜技术、混凝以及电絮凝类似，吸附过程仅仅将污染物从水体中转移。

[33]目前，吸附主要应用于渗滤液处理过程中；常见的吸附剂包括飞灰、煤渣、膨润土、硅藻土、树脂、沸石以及活性炭等，但受制于吸附材料的选择性[34]，吸附过程仅能有限去除部分污染物。

3.2高级氧化高级氧化(AOPs)是通过物理与化学过程产生大量强氧化性自由基，最终氧化降解水体有机污染物以及特定无机污染物的技术。

除·OH外，AOPs还可生成硫酸根自由基、磷酸根自由基、碳酸根自由基以及氯自由基。

[35]值得注意的是，水体中的氨氮需利用硫酸根自由基而非·OH自由基处理。

[36]依据反应温度的不同，AOPs可分为常温AOP 和高温AOP两类，前者包括臭氧氧化、芬顿氧化、光化学氧化、电化学氧化和超声氧化等；后者包括湿式氧化(WAO)以及超临界水氧化(SCWO)。

3.2.1常温AOP目前，国内的渗滤液浓液处理以常温AOP为主。

但单一常温AOP技术的处理效果较为有限；南洋理工大学周涛等人对市政污水反渗透浓缩液的研究中，臭氧氧化、UV-TiO2以及超声处理对DOC的去除率分别仅为21.7%、14.5%以及4.9%。

[34]同时，芬顿氧化还会产生大量含铁污泥需要进一步处理。

[37]为了提升净化效率，光化学氧化、电化学氧化以及超声氧化等技术可以分别或者组合后与臭氧/芬顿氧化相结合。

在周涛的研究中，UV-TiO2与臭氧氧化的有效结合使得水体DOC的去除效率提升至52.2%。

[34] Hermosilla等人的研究则表明，光-芬顿氧化可将耗铁量和产泥量分别降低至原有的1/32和1/25。

[37]2017年7月赵刘等：垃圾渗滤液浓缩液处理现有技术分析·31·常温AOP不能将有机物完全氧化，但可有效提高水体可生化性。

在陈洪林[38]和黄进刚[4]等人的研究中，垃圾渗滤液纳滤浓缩液经处理后其可生化性均提高了10倍左右。

因此，浓缩液经常温AOP处理后可进入生化反应器进行处理。

3.2.2高温AOP高温AOP系在高温高压条件下，利用氧化剂氧化水中有机污染物的过程；其中，WAO的反应温度与压力分别为180～315℃、2～15MPa[39]，而SCWO 则分别为＞374.3℃及＞22.1MPa。

[40]WAO可有效降解有机物，但不能将之完全降解矿化。

以FA和HA为例，三氯苯酚共存的NaNO2催化的WAO可将其有效降解，但不能将之完全氧 化。

[41]同时，WAO对氮的去除效果高度依赖于催化剂的存在；如Pt基催化剂可选择性的将氨氮而非硝氮转化为N2，Ru基催化剂正好相反。