王雪霞

（武漢天源環(huán)保股份有限公司，湖北 武漢 430010）

在國(guó)家不斷倡導(dǎo)綠色環(huán)保、節(jié)能減排的背景下，生活垃圾處理方式也從以往的填埋、堆肥等方法轉(zhuǎn)變?yōu)橐岳贌l(fā)電為主，從而在實(shí)現(xiàn)生活垃圾資源化、科學(xué)化處理的同時(shí)，開辟了電力生產(chǎn)的新途徑。但與此同時(shí)，產(chǎn)生了滲濾液膜濃縮液處理這一大難題，滲濾液膜濃縮液是生活垃圾滲濾液經(jīng)過處理后的產(chǎn)物，具有成分復(fù)雜、污染物含量高等特點(diǎn)，若不進(jìn)行有效處理，其對(duì)自然環(huán)境、人類健康等都會(huì)造成嚴(yán)重威脅，有效分析滲濾液膜濃縮液處理技術(shù)與工藝方法意義重大。

1 垃圾滲濾液膜濃縮液的危害

為了避免膜濃縮液對(duì)環(huán)境造成污染，如何利用反滲透和納濾技術(shù)進(jìn)行垃圾滲濾液的處理，是目前亟待解決的問題。

垃圾滲濾液的膜分離濃縮液如果流入到自然環(huán)境中，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。由于垃圾滲濾液具有氨氮含量較高的特點(diǎn)，其在進(jìn)入水中后，會(huì)引起水的富營(yíng)養(yǎng)化，造成水質(zhì)嚴(yán)重污染，且由于其含有大量的重金屬，被水生生物吸收后會(huì)進(jìn)入食物鏈，從而造成重金屬的積累，重金屬在人體中的堆積會(huì)導(dǎo)致人體中毒，引發(fā)心血管及神經(jīng)系統(tǒng)疾?。?］。

垃圾滲濾液的膜分離濃縮液如果進(jìn)入土壤，由于其含鹽量過高，會(huì)對(duì)土壤造成嚴(yán)重破壞，使得土壤鹽堿化；其含有的大量有毒、有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)土壤和植被造成毀滅性的傷害，使土地的農(nóng)業(yè)價(jià)值下降。

滲濾液滲入土壤后，由于土壤中的微生物不能充分將其降解，致使一些小分子或重金屬有害物質(zhì)隨著雨水流入地下，對(duì)人類和動(dòng)物的飲水安全造成極大危害。

垃圾滲濾液膜濃縮液中含有的有害物質(zhì)或其他致癌的有機(jī)物，如果經(jīng)各種途徑流入飲用水中，會(huì)成為疾病傳播的主要渠道，是致癌率及致畸率提高的主要元兇。因此，對(duì)垃圾滲濾液的處理是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。

2 膜法處理垃圾滲濾液的工藝技術(shù)

2.1 物理技術(shù)

2.1.1 絮凝法

混凝沉淀是將PAC助凝劑以及絮凝劑PAM加入到垃圾滲濾液的膜濃縮液中，形成絮凝助凝劑，從而改善絮凝性能。

加入絮凝劑后，膜濃縮液呈現(xiàn)出電性中和反應(yīng)，并利用吸附架橋以及壓縮雙電層、網(wǎng)捕捉等方法，將廢水中的有機(jī)和無機(jī)污染物清除干凈?；炷幚聿坏梢匀コz體及微粒，而且可以減少溶解性有機(jī)物的含量。盡管混凝沉淀技術(shù)在處理垃圾滲濾液的過程中具有很好的應(yīng)用前景，但是由于混凝沉淀不能很好地解決污水中的溶解有機(jī)物，只能實(shí)現(xiàn)污水中某些污染元素的遷移，因此目前國(guó)內(nèi)外對(duì)該法的研究多集中在沉淀預(yù)處理和氧化法等領(lǐng)域［2］。

2.1.2 蒸發(fā)法

蒸發(fā)法是將混合物中較難揮發(fā)的成分在一定的溫度和壓力下進(jìn)行分離的工藝。因此，蒸發(fā)器其實(shí)就是一種利用垃圾滲濾液膜濃縮液的揮發(fā)性的濃縮工藝。蒸發(fā)技術(shù)包含燃燒蒸發(fā)和機(jī)械蒸發(fā)兩種工藝，已被廣泛用于處理垃圾滲濾液的濃縮液。燃燒蒸發(fā)是將氣體燃燒后噴射到濃縮液體中，通過直接的傳熱來蒸發(fā)濃縮液，在對(duì)蒸發(fā)法進(jìn)行細(xì)分后，出現(xiàn)了壓縮，浸沒以及負(fù)壓等多種不同的技術(shù)形式。

2.1.2.1 浸沒蒸發(fā)法

浸沒 蒸發(fā)法通過高溫蒸汽排出濃縮液中的水分，這種方法非常簡(jiǎn)單，且具有較好的效果，然而因?yàn)槟饪s液中包含較多的氯離子，氯離子在高溫狀態(tài)下會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生較強(qiáng)的腐蝕破壞作用，所以采用浸沒蒸發(fā)法就需要考慮到氯離子在高溫狀態(tài)下帶來的影響。

2.1.2.2 壓縮蒸發(fā)法

壓縮蒸發(fā)法能夠通過物理的方法進(jìn)行壓縮，使得蒸汽溫度得到有效提升，降低能耗，但使用這種方法同樣會(huì)導(dǎo)致氯離子的活躍程度增加，使得機(jī)械設(shè)備受腐蝕因素的影響縮短使用壽命。為了避免這種問題的發(fā)生，在進(jìn)行壓縮蒸發(fā)法時(shí)所用器材都需要使用價(jià)格昂貴的耐腐蝕材料如鈦材或雙相鋼制造，抬高了使用這種方法的成本支出，這限制了該法的推廣和普及，同時(shí)這種方法的后續(xù)維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用也比其他方法更高。

2.1.2.3 負(fù)壓蒸發(fā)法

負(fù)壓 蒸發(fā)法有效解決了高溫狀態(tài)下設(shè)備受到腐蝕的問題，通過這種方法進(jìn)行蒸餾，能夠有效降低氯離子的活躍程度，減少對(duì)設(shè)備的腐蝕。但該技術(shù)出現(xiàn)較晚，成熟案例較少，設(shè)備材料及運(yùn)行控制機(jī)理仍有待完善［3］。

2.1.3 焚燒法

這種方法適用于濃度較高或者放射性較強(qiáng)的廢液，是一種無害化水平較高的方法，能夠徹底去除污染物，同時(shí)具備較高的效率和空間需求。其缺點(diǎn)是早期投入資金較大，對(duì)技術(shù)水平的要求較高。

2.2 生物技術(shù)

2.2.1 混合稀釋城市生活污水

城市污水混合法是將垃圾焚燒廠產(chǎn)生的滲濾液膜濃縮液與城市生活污水進(jìn)行混合處理。該法充分利用城市生活污水水量充沛、可生化性好的優(yōu)勢(shì)，將城市生活污水與垃圾滲濾液膜濃縮液進(jìn)行混合，能夠有效稀釋高濃度的有機(jī)物，改善垃圾滲濾液膜濃縮液的可生化性，達(dá)到生物處理的目的。盡管這種處理方式可行性較高，但在實(shí)施過程中需要較多費(fèi)用，因?yàn)槔贌龔S往往位于遠(yuǎn)離市區(qū)的地方，因此濃縮液運(yùn)輸費(fèi)用較高。而且垃圾滲濾液膜濃縮液中含有大量的有毒物質(zhì)以及重金屬，會(huì)對(duì)城市污水處理廠的生物活性造成一定影響，長(zhǎng)期混合稀釋會(huì)使得市政污水的處理效率不斷下降，導(dǎo)致市政供水質(zhì)量無法得到保證。所以，城市生活污水混合稀釋技術(shù)雖然簡(jiǎn)單、易于實(shí)施，但其使用費(fèi)用過高，且會(huì)對(duì)城市污水處理廠造成負(fù)面影響，因此難以推廣使用［3］。

2.2.2 回灌技術(shù)

濃縮液回灌技術(shù)是在滲濾液回灌技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展出的新型技術(shù)，它不僅可以通過堆肥中的微生物來分解滲濾液中的雜質(zhì)，還可以加強(qiáng)填埋體的生物降解穩(wěn)定性，是一種經(jīng)濟(jì)性較好的高效處理方法。回灌技術(shù)是將填埋場(chǎng)當(dāng)成一種生物反應(yīng)器，以垃圾為填料，在回灌過程中通過微生物的分解作用，降解廢水中的有機(jī)物。但是，由于滲濾液的組成比較復(fù)雜，常規(guī)的回灌技術(shù)雖然能夠在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到很好的處理效果，但是長(zhǎng)時(shí)間的回灌會(huì)導(dǎo)致土壤中有機(jī)物和鹽的堆積，從而導(dǎo)致滲濾液的生物處理技術(shù)不能正常運(yùn)行，甚至?xí)?duì)填埋場(chǎng)的結(jié)構(gòu)造成很大損害。

回灌技術(shù)具有操作便捷、經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)，目前一些填埋場(chǎng)仍在使用，但由于鹽分和有機(jī)污染物的積累，會(huì)使有機(jī)污染物的含量升高，而滲濾液污染濃度的增加，對(duì)污水處理系統(tǒng)中的生物、化學(xué)成分也有一定影響，同時(shí)鹽分的過分堆積也會(huì)縮短設(shè)備的使用壽命，導(dǎo)致生化系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、膜系統(tǒng)產(chǎn)水率低［4］。

2.3 化學(xué)技術(shù)

2.3.1 氧化法

臭氧催化氧化法是一種先進(jìn)的氧化法，它是利用臭氧與催化劑發(fā)生接觸而產(chǎn)生的氫氧基團(tuán)，與難于分解的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到完全礦化的目的。采用臭氧氧化技術(shù)對(duì)垃圾滲濾液膜濃縮液進(jìn)行處理，利用臭氧的羥基對(duì)垃圾滲濾液膜濃縮液進(jìn)行生物降解，同時(shí)生成的羥基自由基可以完全礦化某些有機(jī)污染物，尤其是濃度高、可生化性差及含有一定生物毒性的有機(jī)污染物，并且極少出現(xiàn)二次污染問題。

2.3.2 芬頓氧化工藝（Fenton）

基于芬頓氧化反應(yīng)的先進(jìn)氧化工藝是目前處理有機(jī)廢水效率最高的技術(shù)，其對(duì)設(shè)備的總體要求較低，反應(yīng)條件簡(jiǎn)單，工藝操作方便，具備較高的脫除率，目前已經(jīng)在各種工業(yè)廢水處理過程中得到成功應(yīng)用。

芬頓氧化法的工藝是使Fe2+與H2O2發(fā)生反應(yīng)，形成具有高度氧化能力的羥基，而羥基對(duì)有機(jī)污染物具有氧化作用，并且通過一系列的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)完成相關(guān)處理流程。由于芬頓工藝具有良好的氧化效果，因此可以將其用于垃圾滲濾液膜濃縮液處理，但僅采用芬頓技術(shù)仍有加藥量大、反應(yīng)過程難以控制等問題，因此需要通過光解法結(jié)合電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)更有效的清除效果，這也是一種新的發(fā)展方向［5］。

2.3.3 電化學(xué)氧化法

電化 學(xué)氧化技術(shù)是一種適合于高含鹽量污水的處理方法，它具有控制簡(jiǎn)單、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)，在紡織等行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。電化學(xué)法對(duì)難降解廢水進(jìn)行處理，主要是通過電極與污染物之間的直接電化學(xué)反應(yīng)，或者通過電極上的氧化反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的氧化還原。既可以用陽極直接氧化有機(jī)污染物，也可以用陽極氧化金屬離子，用金屬離子氧化有機(jī)污染物。電化學(xué)氧化利用膜去除廢水中生物不可降解的有機(jī)物和具有抑菌活性的有機(jī)物，可以使其功能基團(tuán)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而改善有機(jī)物的可生化性。垃圾滲濾液膜濃縮液具有良好的電導(dǎo)率，有利于電化學(xué)氧化，同時(shí)，由于其含有大量的Cl-，因此在電解時(shí)可以將其轉(zhuǎn)化為氯，從而使其氧化效率得到進(jìn)一步提高。

3 膜濃縮液廢水處理技術(shù)的研究

要開展有效的膜濃縮液治理工作，首先要對(duì)垃圾滲濾膜過濾濃縮液的來源有清晰的認(rèn)識(shí)，該濃縮液主要是垃圾滲濾液在完成生物降解之后，通過反滲透膜或者NF膜截留剩余的殘留液體。具體的反滲透分離方法的原理是因?yàn)榉礉B透膜本身具備一定的選擇透過性，水能夠通過該反滲透膜，而水中的化合物則因?yàn)轶w積的原因無法有效通過，會(huì)被膜截留，所以通過膜過濾后產(chǎn)生了兩部分液體，即滲透液和濃縮液。大多數(shù)濃縮液可生化性能較弱，這種液體通常呈現(xiàn)出黑色的腐殖質(zhì)狀態(tài)，同時(shí)含有較高的COD以及金屬離子。

本研究試驗(yàn)所用的膜濃縮液是從某城市生活垃圾焚燒廠滲濾液站取得；本試驗(yàn)收集的垃圾滲濾液膜濃縮液是由納濾（NF）、反滲透（RO）產(chǎn)生的濃縮液原液，經(jīng)過沉淀處理后得到的［6］。

3.1 實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)設(shè)備為玻璃桶形容器，每次試驗(yàn)將1 200 mL的垃圾滲濾液膜濃縮液倒入罐中，然后將容器安裝在磁性攪拌器上，電源分為脈沖電源和直流電源兩種，石墨板是陰極板，陽極有石墨板、氧化鈦、鈦板、RuO2-IrO2/Ti鍍層板和感應(yīng)鐵極板。

3.2 試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法

由于垃圾滲濾液中的主要污染物是有機(jī)污染物，因此本文采用CODCr和UV254作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。CODCr、UV254含量按《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第四版）（增補(bǔ)版）［7］中的標(biāo)準(zhǔn)，采用重鉻酸鉀和稀釋倍數(shù)法進(jìn)行測(cè)定。

3.2.1 COD

COD反映水體在特定環(huán)境下的相對(duì)濃度。用重鉻酸鉀作為測(cè)量COD的標(biāo)準(zhǔn)，依照廢水化學(xué)需氧量的測(cè)定重鉻酸鉀法，利用COD恒溫加熱器對(duì)COD進(jìn)行加溫。

3.2.2 UV254

用光譜法測(cè)量，在254 nm的波長(zhǎng)下調(diào)整UV254 nm，對(duì)空白樣品進(jìn)行調(diào)零；在室溫下，用石英質(zhì)測(cè)試儀對(duì)樣品的吸光率進(jìn)行了10倍的稀釋，并對(duì)其進(jìn)行了兩次測(cè)量。

3.2.3 三維熒光分光光度法

用熒光分光儀測(cè)量立體熒光光譜。將激發(fā)波長(zhǎng)范圍設(shè)定在200～400 nm之間，將波長(zhǎng)間隔設(shè)定為11 nm；將發(fā)送波長(zhǎng)范圍設(shè)定為220～550 nm，并且將波長(zhǎng)間隔設(shè)定為11 nm；光譜儀的掃描速度設(shè)定在12 000 nm/min。

3.3 調(diào)查結(jié)果

本研究利用響應(yīng)面方法，以單因子試驗(yàn)為依據(jù)，對(duì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)。利用DesignExpert8.0B中包含的Box-Behnken建立模型，得出了最佳的pH值、H2O2投加量和電流密度。在最佳工藝條件下，利用DSA電極對(duì)芬頓強(qiáng)化電化學(xué)氧化系統(tǒng)進(jìn)行了強(qiáng)化，并對(duì)其強(qiáng)化效果進(jìn)行分析，最后得出結(jié)論。

（1）經(jīng)過反應(yīng)面試驗(yàn)，對(duì)模型進(jìn)行了顯著性測(cè)試，結(jié)果顯示該模型具有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

（2）對(duì)pH值、H2O2投加量、電流密度三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了顯著性分析，發(fā)現(xiàn)H2O2投加量對(duì)CODCr的去除效果最明顯，其次為pH值，電流密度對(duì)COD的去除效果最弱。

（3）研究各個(gè)因子間的相互作用關(guān)系，結(jié)果表明：對(duì)CODCr去除率的影響及顯著性關(guān)系為：H2O2投加量＞pH值＞電流密度。

（4）設(shè)計(jì)Expert8.0.5b軟件，通過Box-Behnken（BBD）模型，得到了最優(yōu)的試驗(yàn)參數(shù)：pH值=2.89，H2O2加入量為7.95 mL，電流密度=33.13 mA/cm2，通過模型擬合公式得出相應(yīng)的去除率為67.80%。在此基礎(chǔ)上，利用三個(gè)不同的模型進(jìn)行比較，結(jié)果表明所建立的模型能夠很好地預(yù)報(bào)CODcr的脫除率。

（5）在優(yōu)化反應(yīng)條件下，對(duì)PbO2/Ti和RuO2-IrO2/Ti進(jìn)行了強(qiáng)化，結(jié)果表明：在60分鐘內(nèi)，PbO2/Ti的CODCr去除率為68.3%；RuO2-IrO2/Ti的CODCr去除率為70.2%，RuO2-IrO2/Ti對(duì)PbO2/Ti有較好的強(qiáng)化作用。而且，在60分鐘內(nèi)，PbO2/Ti發(fā)生了金屬氧化物的脫落，從而使PbO2/Ti的膜被重金屬所污染。所以，RuO2-IrO2/Ti與PbO2/Ti相比，具有更好的強(qiáng)化性能和穩(wěn)定性。

（6）利用三維熒光光譜技術(shù)，研究發(fā)現(xiàn)在垃圾滲濾液的膜濃縮液中，對(duì)應(yīng)的熒光強(qiáng)度最高的是腐殖質(zhì)和富里酸，通過芬頓的電化學(xué)氧化反應(yīng)，結(jié)果表明在反應(yīng)初期，降解效率相對(duì)較高，后期則相對(duì)較低，而腐殖質(zhì)的氧化速率最高。電芬頓通過GC-MS技術(shù)對(duì)垃圾滲濾液膜濃縮液中的苯系物和三鍵化合物具有良好的氧化效果，從產(chǎn)品中鹵代烴的生成可以看出，氯離子在電解過程中所產(chǎn)生的氯氣在氧化系統(tǒng)中也有一定的影響。

4 結(jié)語

在環(huán)境問題已經(jīng)成為人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展最大阻礙的情況下，任何環(huán)境問題都不容忽視。隨著生活垃圾焚燒發(fā)電的興起，生活垃圾滲濾液膜濃縮液處理越來越受到人們的關(guān)切與重視，針對(duì)生物法、物理法以及化學(xué)法等垃圾滲濾液膜濃縮液處理關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入分析，合理探討垃圾滲濾液膜濃縮液處理工藝的具體實(shí)施，有利于提升垃圾滲濾液膜濃縮液的處理水平。