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        膜技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用

        2020-11-02 09:33:14馬平元
        甘肅科技縱橫 2020年8期
        關(guān)鍵詞:治理

        馬平元

        摘要:介紹了由于城市化進(jìn)度的深入,人們?cè)谏a(chǎn)活動(dòng)中形成的垃圾類型不斷增多,垃圾填埋區(qū)滲濾液的治理也變成垃圾填埋場(chǎng)規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)與管理中的難點(diǎn)問(wèn)題。解釋了滲濾液大都源自降雨與垃圾本身內(nèi)含水,機(jī)器分解垃圾的內(nèi)含水。滲濾液流動(dòng)時(shí)由于物理原因、化學(xué)原因以及生物原因等出現(xiàn)性質(zhì)改變。根據(jù)垃圾滲濾液特征,分析幾種治理方法的效果,著重探究了垃圾滲濾液治理方面膜技術(shù)的使用。

        關(guān)鍵詞:垃圾;滲濾液;治理;膜技術(shù)

        中圖分類號(hào):X703 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        目前關(guān)于垃圾滲濾液治理的方法有:生物法、土地治理法與物化法等。通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐使用證明,物化法治理垃圾滲濾液的效果比較好,但是要加入一些化學(xué)藥物,成本很高,且有二次污染的可能性;生物法治理滲濾液的成本低,但治理效果不佳;土地治理法在使用時(shí)的出水含量依舊很高,還需要二次治理才能夠有一定成效,且工藝比較繁瑣。伴隨膜技術(shù)的產(chǎn)生,在滲濾液治理中的應(yīng)用獲得了顯著成效。

        1垃圾滲濾液特點(diǎn)

        1.1水質(zhì)水量改變很大

        垃圾形成的時(shí)段不一樣,因此垃圾填埋時(shí)間較為分散,導(dǎo)致滲濾液于不同填埋時(shí)間段表現(xiàn)出不同的水質(zhì)差別。垃圾填埋早期,滲濾液通常是黑色,工藝治理也較為容易,且該過(guò)程的滲濾液存在一定的可生化性。伴隨填埋時(shí)間的持續(xù)延伸,滲濾液可生化性不斷下降,氨氮含量不斷增多,工藝治理越來(lái)越困難,且滲濾液顏色成為褐色。垃圾滲濾液治理階段,選取的治理工藝要滿足特殊階段滲濾液的水質(zhì)特點(diǎn)與治理需求。

        1.2垃圾滲濾液內(nèi)有機(jī)物濃度類型多

        垃圾滲濾液內(nèi)具有含量很多的有機(jī)物質(zhì)與無(wú)機(jī)鹽,這類物質(zhì)對(duì)生態(tài)污染較大。經(jīng)檢測(cè)表明,垃圾滲濾液內(nèi)存在的有機(jī)污染物類型很多,比如多環(huán)芳徑類、胺類以及脂類等。而且,垃圾滲濾液內(nèi)含有大量重金屬離子,這樣會(huì)限制生物分解速度,極大損壞土壤機(jī)能。

        1.3微生物養(yǎng)分物質(zhì)比例失調(diào),氨氮濃度高

        在許多因素干擾下,垃圾滲濾液中水質(zhì)有很高的繁瑣性,其中可生化性BOD5/CODcr與營(yíng)養(yǎng)素C/N所表現(xiàn)的比例特點(diǎn)也常常出現(xiàn)變化,使得在不同填埋時(shí)段垃圾滲濾液中C/N比例失調(diào),BOD5/CODcr比例改變異常,導(dǎo)致滲濾液生化治理難度加大。而且,許多垃圾填埋區(qū)年限很長(zhǎng),在長(zhǎng)期的微生物養(yǎng)分物質(zhì)比例失調(diào)的狀態(tài)下,滲濾液內(nèi)的氨氮比例不斷增多。

        2垃圾滲濾液治理中膜技術(shù)的使用

        垃圾滲濾液治理中采用膜技術(shù),根據(jù)膜孔徑大小能夠把使用的膜分成微濾膜、超濾膜、納濾膜與反滲漏膜。這些膜的使用原理均是依靠壓力差的推動(dòng)功能,篩分滲濾液內(nèi)的污染成分。但是這四種膜在治理垃圾滲濾液時(shí)的功能及作用不一樣,下面就對(duì)這幾種膜技術(shù)于垃圾滲濾液治理中的使用進(jìn)行詳細(xì)探究。

        2.1微濾膜(MF)

        MF孔徑很大,通常是0.02-1.2um,其截留分子量主要指平均孔徑。MF在壓力差影響下,以脫離溶液內(nèi)不同粒徑的微粒為主,進(jìn)而突出膜的過(guò)濾作用。膜截留形式包含:吸收截留、架橋截留、線上內(nèi)部截留與機(jī)械截留。

        MF的孔徑很大,常常被用作清理大的微粒、菌體、膠體以及懸浮固體等,在壓力差推動(dòng)下這類大微粒得以截留,但小分子成分隨著水溶液滲透MF,進(jìn)而達(dá)到篩選不同微粒粒徑的目的。所以,MF通常用作預(yù)治理的澄清、除菌和保安過(guò)濾等功能,降低后期膜運(yùn)行壓力。Moravia等把MF聯(lián)合納濾膜治理垃圾滲濾液,結(jié)果顯示MF預(yù)治理的穩(wěn)定性。郭健等探究微濾和反滲漏的組合方法治理垃圾滲濾液,結(jié)果顯示MF盡管對(duì)垃圾滲濾液內(nèi)污染物清除率很低,但是通過(guò)MF的篩分,治理后的水質(zhì)得以改善,且滿足反滲漏膜的入水標(biāo)準(zhǔn)。MF在預(yù)治理工藝上的高效性,也能夠用作其他工藝的預(yù)治理順序,對(duì)垃圾滲濾液實(shí)施治理。Visvanathan等探究了MF作為O3氧化的預(yù)治理,結(jié)果驗(yàn)證了MF和其他工藝的聯(lián)合治理垃圾滲濾液也存在較好的成效。所以,微濾用作預(yù)治理工序可以提升后期設(shè)備的入水質(zhì)量,如果搭配其他膜技術(shù)的治理垃圾滲濾液出水質(zhì)量會(huì)更佳。

        2.2超濾膜(UF)

        UF孔徑處在MF和納濾膜之間,大概是0.001-0.1um。UF依靠壓力差的推動(dòng)功能,把一些大分子有機(jī)物、膠體與微粒截留,其截留分子量通常是1 000-3 000。

        UF在外部壓差影響下,對(duì)不同粒徑的顆粒實(shí)施物理篩分,促使小分子水溶液滲透UF,大分子物質(zhì)、膠體等成分被截留,從而達(dá)到分離、凈化與濃縮等目的。UF可以有效分開(kāi)大分子成分、膠體與微粒,但是對(duì)垃圾滲濾液治理效果不好,出水質(zhì)量濃度依舊較高,所以UF能用作前治理順序。Bohdziewicz等探究超濾用作預(yù)治理和反滲透配合治理垃圾滲濾液,通過(guò)治理的水質(zhì)得以改善,符合反滲透入水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)而降低反滲漏膜治理壓力,提升治理效率。Piatkiewicz等在超濾和反滲透搭配之前,增加MF前治理工序治理垃圾滲濾液,結(jié)果表明通過(guò)MF預(yù)治理,然后通過(guò)UF治理后,而UF對(duì)COD的清除率較低,只有5%-10%,未突出UF的篩分功能。所以,選取恰當(dāng)?shù)碾p膜搭配工藝,既提升了出水質(zhì)量,還可以降低投資費(fèi)用,進(jìn)而產(chǎn)生簡(jiǎn)潔科學(xué)的垃圾滲濾液治理方法。此外,膜的孔徑和垃圾滲濾液的治理效率有緊密聯(lián)系。Pi等分析不同孔徑的UF作為預(yù)治理工序?qū)鴿B濾液內(nèi)污染成本的治理效果,結(jié)果表明膜孔徑越小治理效果越明顯,但是也增多了操作負(fù)擔(dān)及能耗。Renou等探究石灰絮凝和UF配合工藝,結(jié)果顯示孔徑小的超濾膜對(duì)COD的治理效率達(dá)到66%。但在具體使用時(shí),膜孔徑越小所要的操作負(fù)擔(dān)越大,并且容易產(chǎn)生膜污染,下降膜的治理效率。所以,在實(shí)際項(xiàng)目使用中,按照垃圾滲濾液屬性和治理要求,選取恰當(dāng)?shù)腢F搭配工藝,有助于提升膜的運(yùn)行效率,延伸膜的應(yīng)用周期。

        2.3納濾膜(NF)

        NF孔徑很細(xì),處在UF和反滲漏膜之間,通常在0.001-0.01 ptm之間,在壓力影響下,脫離溶液內(nèi)小分子物質(zhì)具有很好的成效,其截留分子量是200-1000。另外,NF表面含有的電荷能夠和不同價(jià)態(tài)的電荷陰離子出現(xiàn)Donnan電位效應(yīng)。

        NF所具備的Donnan效應(yīng),提升了NF對(duì)各種價(jià)態(tài)離子的截留水平,有研究表明對(duì)二價(jià)金屬離子清除率95%,對(duì)高價(jià)態(tài)金屬離子清除率達(dá)到98%。NF的高透水率與高截留金屬鹽、膠體微粒與有機(jī)物的特征,所以在食物、化工、制藥等領(lǐng)域使用范圍很大,尤其是在滲濾液治理方面。在治理垃圾滲濾液時(shí),NF主要用作深度治理順序。Kwon等直接選擇NF治理滲濾液,結(jié)果表明滲濾液內(nèi)的COD、總磷以及總氮清除效果較好,但是高含量的滲濾液如果不通過(guò)預(yù)治理會(huì)加速膜的污染,從而加大膜的操作負(fù)擔(dān),縮短膜的應(yīng)用時(shí)間。Chaudhari等探究發(fā)現(xiàn)NF對(duì)Cd2+、zn2+、Ni2+、Cu2+與cr3+等金屬離子的清除率大概在90%之上,但對(duì)氨氮的治理效果很差,清除率僅有13.9%。具體原因在于氨氮是小分子基質(zhì),無(wú)法被NF截留,并且氨氮是中性電荷物質(zhì)無(wú)法和NF形成Donnan電位效應(yīng),因此對(duì)氨氮的治理率很低。對(duì)于NF的這個(gè)特征,Li等把MBR用作納濾的預(yù)治理,然后治理垃圾滲濾液,結(jié)果表明滲濾液內(nèi)的氨氮幾倍被MBR清除,MBR和NF的搭配方法對(duì)滲濾液治理具有很好的成效。

        2.4反滲漏膜(RO)

        RO孔徑比NF細(xì)密,通常小于lnm,RO截留的分子量少于200。RO和其余三種膜的運(yùn)行原理不一樣,是以膜兩邊的靜壓差為推動(dòng)作用,溶液從高含量超低含量滲漏,進(jìn)而達(dá)到脫離、凈化污染成分的目的。

        RO對(duì)膠體微粒、金屬鹽、固體微粒以及有機(jī)物等截留水平很高,多用在污水治理、海水淡化、純水制造等方面。當(dāng)前,現(xiàn)有的研究顯示RO對(duì)垃圾滲濾液的治理效果明顯,常常用作垃圾滲濾液的深入治理工序。Hasar等先以氮吹脫除氮,然后用MBR和RO配合工藝治理高含量有機(jī)物與高氨氮的垃圾滲濾液,最后表明RO出水的COD、氨氮的清除率與脫鹽率大概超過(guò)90%。由此發(fā)現(xiàn),RO的高治理效果,而且還發(fā)現(xiàn)膜通量和操作負(fù)擔(dān)之間的關(guān)系,指高的摩通量要求提供很大的操作負(fù)擔(dān),從而增多了運(yùn)行階段的能耗與高治理費(fèi)用。所以,在具體使用時(shí)要從提升膜的滲漏量與減小操作負(fù)擔(dān)完善RO。有些研究表明,滲濾液通過(guò)MF、NF等或其他方法的預(yù)治理后,入水水質(zhì)得以改善,進(jìn)而提升了膜的滲漏量。Kwon等規(guī)劃NF和RO配合工藝治理滲濾液,探究結(jié)果顯示RO產(chǎn)水內(nèi)COD、氨氮清除率分別是95.2%與90.6%。所以,選取恰當(dāng)?shù)念A(yù)治理工藝,可以減少膜的污染。伴隨膜的使用時(shí)間延長(zhǎng),膜通量愈少,膜污染會(huì)更加嚴(yán)重。膜污染會(huì)下降膜系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的出水質(zhì)量,并且膜的反腐清晰和更換也增多了膜過(guò)濾費(fèi)用。

        3結(jié)束語(yǔ)

        垃圾滲濾液的高含量污染物、毒性強(qiáng)、難分解等特征,通常采取的物理、化學(xué)、生化等方法均很難符合出水需求,而膜技術(shù)于垃圾滲濾液治理方面具備治理效果好、操作方便等優(yōu)勢(shì),但是只采取膜技術(shù)將加重膜污染問(wèn)題,減小膜的通透量,從而增多了運(yùn)行治理成本,所以垃圾滲濾液的治理聯(lián)合MF、NF、RO以及UF四種膜的特征,相互串聯(lián)把大孔徑的顆粒與超濾用作預(yù)治理工序,小孔徑的NF與RO作為深入治理工序,方可達(dá)到良好的出水質(zhì)量。另外,膜的污染能夠通過(guò)膜清洗來(lái)提高其治理效率。

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