李泊嬌

0 引言

我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，居民的生活水平有了大幅度的提高，隨之帶來(lái)了越來(lái)越多的生活垃圾。與衛(wèi)生垃圾填埋和堆肥方法相比，采用焚燒處理技術(shù)能夠最大限度地減少生活垃圾的危害，并且在相對(duì)發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)，生活垃圾焚燒處理應(yīng)用廣泛。隨著人們廢物利用的理念不斷升級(jí)，目前一般利用垃圾焚燒時(shí)產(chǎn)生的能量進(jìn)行發(fā)電。將生活垃圾在儲(chǔ)存坑中發(fā)酵一周左右，垃圾中的水分逐漸減少并瀝出，一方面能夠增加垃圾焚燒時(shí)產(chǎn)生的熱值，增加發(fā)電效率，另一方面能夠保證垃圾充分燃燒。在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的滲濾液會(huì)進(jìn)入滲濾液處理設(shè)施，在垃圾焚燒發(fā)電廠當(dāng)前一般采用“預(yù)處理+生化+膜處理”的組合工藝，在經(jīng)過(guò)一系列處理后，達(dá)到排放或循環(huán)利用的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定量的滲濾液濃縮液（簡(jiǎn)稱(chēng)濃縮液）。近幾年生活垃圾焚燒發(fā)電廠逐漸增多，濃縮液的處理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 垃圾焚燒廠滲濾液濃縮液特征

1.1 膜濃縮液來(lái)源

當(dāng)前微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透是常用的膜分離工藝。MF 和反滲透工藝依靠壓差作為分離動(dòng)力，在膜選擇透過(guò)性的作用下截留物質(zhì)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)溶劑和溶液的分離。MF 和反滲透工藝應(yīng)用廣泛，因此會(huì)產(chǎn)生大量的濃縮液，在一般情況下，反滲透濃縮液約占處理量的20～40%，納濾濃縮液約占處理量的10～20%。我國(guó)目前利用膜工藝處理的滲濾液約為50 000 t/d，占滲濾液處理總量的一半以上，如果這些滲濾液會(huì)產(chǎn)生四分之一的濃縮液，則我國(guó)每年產(chǎn)生的濃縮液在456 萬(wàn)t 左右。

1.2 水質(zhì)特點(diǎn)

濃縮液的成分復(fù)雜、生物降解性差、含鹽量高、異味大、有機(jī)物含量高，與城市污水相比，大多數(shù)濃縮液為棕黑色，其化學(xué)需氧量、電導(dǎo)率和重金屬離子含量較高；濃縮液中氯離子濃度約為10 000～50 000 mg/L，在溫度高于65℃后，會(huì)嚴(yán)重腐蝕金屬設(shè)備，從而大大減少了處理設(shè)備的服務(wù)年限，使生活垃圾焚燒發(fā)電廠運(yùn)行成本升高。其主要水質(zhì)見(jiàn)表1。

2 濃縮液處理方法

2.1 轉(zhuǎn)移處置

2.1.1 外運(yùn)

當(dāng)垃圾填埋場(chǎng)附近有焚燒廠可以處理危險(xiǎn)廢物時(shí)，可以將膜濃縮物運(yùn)輸?shù)椒贌龔S進(jìn)行焚化，這種方法較為簡(jiǎn)便且成本較低。但是如果距離焚燒廠較遠(yuǎn)時(shí)，將會(huì)提高運(yùn)輸成本，與其他處理技術(shù)相比經(jīng)濟(jì)性不高。

2.1.2 回灌

目前，國(guó)內(nèi)外較為普遍使用回灌工藝處理濃縮液，該工藝是根據(jù)滲濾液回灌演變而來(lái)，處理原理與滲濾液回灌相同。具體而言，將垃圾填埋場(chǎng)作為生物反應(yīng)器，填料便是生活垃圾，通過(guò)控制相關(guān)技術(shù)參數(shù)，使微生物在垃圾表面繁殖固定，當(dāng)濃縮液回灌到垃圾填埋層后，會(huì)自上而下流動(dòng)，填層中的微生物會(huì)以濃縮液作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)濃縮液的降解，使有機(jī)物降解成無(wú)機(jī)物，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)害化處理。

但是回灌工藝在處理濃縮液時(shí)也存在一定的缺點(diǎn)，主要是因?yàn)樗赡軙?huì)增加污染物的濃度。此外隨著反應(yīng)時(shí)間的不斷增加，回灌工藝表現(xiàn)出的弊端更大，填層中一些微生物不能降解的有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽、重金屬等污染物質(zhì)，會(huì)隨著濃縮液流到垃圾填埋場(chǎng)底部，大幅度地提高了濃縮液中無(wú)機(jī)鹽離子和難生物降解物質(zhì)的濃度，在后續(xù)反滲透處理工藝中，導(dǎo)致滲透壓增加、結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重，從而導(dǎo)致膜的使用壽命減小，當(dāng)濃縮液中無(wú)機(jī)鹽離子和難生物降解物質(zhì)達(dá)到一定濃度時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)膜系統(tǒng)發(fā)生癱瘓。

2.2 高級(jí)氧化技術(shù)

高級(jí)氧化技術(shù)是一種通過(guò)化學(xué)氧化劑以及光、聲、電、磁等物理化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生大量活性極強(qiáng)、具有極強(qiáng)氧化性的羥基自由基等降解水中有機(jī)物的方法。根據(jù)氧化劑和催化劑的選取不同，高級(jí)氧化技術(shù)大體可分為以下幾種：（1）Fenton 法和類(lèi)Fenton 法；（2）光化學(xué)氧化法和光催化氧化法；（3）臭氧氧化法；（4）濕式氧化法和濕式催化氧化法；（5）電化學(xué)氧化法；（6）超臨界水氧化法及超臨界水催化氧化法。高級(jí)氧化技術(shù)適用于處理高濃度難生化降解的廢水，在垃圾滲濾液膜過(guò)濾濃縮液的處理中受到關(guān)注和應(yīng)用。高級(jí)氧化法可以對(duì)滲濾液膜過(guò)濾濃縮液中的有機(jī)物實(shí)現(xiàn)較為高效的去除，但一般單一的高級(jí)氧化法也無(wú)法穩(wěn)定地將垃圾滲濾液膜過(guò)濾濃縮液處理到達(dá)標(biāo)排放范圍。研究開(kāi)發(fā)更加便捷高效、低成本的高級(jí)氧化方法是高級(jí)氧化法處理垃圾滲濾液膜過(guò)濾濃縮液進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。

2.3 蒸發(fā)技術(shù)

表1 膜過(guò)濾濃縮液水質(zhì)

表 2 MVC/MVR、ME 和 SCE 技術(shù)比較

蒸發(fā)工藝是把揮發(fā)性組分與非揮發(fā)性組分分離的物理過(guò)程，采用蒸發(fā)工藝處理濃縮液時(shí)，水分會(huì)從溶液中沸出，而污染物最終殘留在濃縮液中。膜濃縮液常見(jiàn)的蒸發(fā)濃縮液工藝有機(jī)械再壓縮蒸汽蒸發(fā)（MVR/MVC）、多效蒸發(fā)（ME）、浸沒(méi)式蒸發(fā)（SCE）、閃蒸蒸發(fā)（SE）、熱力蒸汽再壓縮蒸發(fā)（TVR）等，MVR/MVC 因節(jié)能效果明顯、運(yùn)行成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已建或擬建的垃圾滲濾液膜濃縮液蒸發(fā)項(xiàng)目大多數(shù)采用MVR/MVC 蒸發(fā)濃縮工藝。浸沒(méi)式蒸發(fā)（SCE）在濃縮液處理中的應(yīng)用是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型燃燒技術(shù)，具有工藝可靠、可達(dá)標(biāo)排放；減容率可達(dá)97%以上；對(duì)水量、水質(zhì)變化適應(yīng)能力強(qiáng)；維護(hù)成本低、自控程度高，同時(shí)還解決了濃縮液處理中蒸發(fā)工藝易結(jié)垢的問(wèn)題。浸沒(méi)式蒸發(fā)（SCE）處理工藝在國(guó)內(nèi)已有成功應(yīng)用的案例。目前蒸發(fā)工藝應(yīng)用于滲濾液濃縮液處理的主要有機(jī)械式蒸汽再壓縮（MVC/MVR）、多效蒸發(fā)（ME）和浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)（SCE）技術(shù)，其技術(shù)參數(shù)如表2 所示。

2.4 膜蒸餾

膜蒸餾是一種以疏水性微孔膜兩側(cè)蒸汽壓差為驅(qū)動(dòng)力，使熱側(cè)蒸汽分子穿過(guò)膜孔后在冷側(cè)冷凝富集，從而實(shí)現(xiàn)溶液分離、濃縮或提純等目的的膜分離過(guò)程。膜蒸餾技術(shù)是膜處理技術(shù)與蒸餾技術(shù)過(guò)程的結(jié)合，具有許多優(yōu)點(diǎn)：可在常壓下進(jìn)行，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便；操作溫度低于傳統(tǒng)蒸餾工藝；設(shè)備體積小而靈活等。目前膜蒸餾技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于海水、苦咸水淡化、高含鹽廢水處理等多個(gè)領(lǐng)域。膜蒸餾法也被認(rèn)為是一種對(duì)反滲透濃縮液進(jìn)一步回收減量的有效方式。李玖明等采用膜蒸餾法進(jìn)行了垃圾滲濾液反滲透濃水處理的實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)水水質(zhì)符合《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。膜蒸餾法目前正處于一個(gè)迅速發(fā)展成熟的階段，但作為一種尚處于應(yīng)用初期的新技術(shù)，膜蒸餾法處理垃圾滲濾液膜過(guò)濾濃縮液的大規(guī)模應(yīng)用仍需要學(xué)者進(jìn)一步的研究。

3 結(jié)語(yǔ)

目前垃圾滲濾液處理行業(yè)中的關(guān)鍵和難點(diǎn)便是濃縮液處理問(wèn)題，探討和研究濃縮液的處理工藝具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前我國(guó)生活垃圾濃縮液處理一般采用轉(zhuǎn)移處置、高級(jí)氧化、蒸發(fā)、膜蒸餾等相關(guān)技術(shù)。但是隨著垃圾的數(shù)量和復(fù)雜程度不斷提高，僅僅依靠一種處理工藝難以達(dá)到排放和循環(huán)利用的標(biāo)準(zhǔn)，需要采取組合工藝實(shí)現(xiàn)濃縮液處理，一般采用“預(yù)處理+生化+膜處理”的組合工藝，不僅要減少源頭和中間過(guò)程產(chǎn)生的濃縮液，還要實(shí)現(xiàn)末端處理的無(wú)害化。