陈澈
甘肃机械化建设工程有限公司 甘肃兰州市 730060
摘要：目前，科学技术的发展迅速，现代化建设的发展也越来越完善。科学技术在环境卫生治理部门的应用，促进了废物处理技术不断创新。目前，垃圾处理方式主要有卫生填埋、热解和堆肥等。垃圾渗滤液主要是由垃圾本身所含水分或是收集转运堆存过程中进入的水分，堆存后外流的高浓度有机液体。目前，国内处置垃圾渗滤液的方法有：物理、化学和生物法。但是单一的物理、化学或者生物法都无法满足渗滤液处理技术要求，在此需求下，膜分离技术应运而生。随着膜分离技术的创新应用，不仅为垃圾渗滤液的处理提供了新的解决思路，而且也解决了垃圾渗滤液长期积存渗漏污染环境的风险。随着膜分离技术的日趋成熟，膜分离技术在垃圾渗滤液处理中的应用也越来越多。
关键词：膜分离技术；垃圾渗滤液处理；应用
引言
随着我国城市化进程的不断推进，垃圾数量与日俱增，垃圾处理压力越来越繁重。垃圾填埋作为垃圾处理常规方式之一，应用最为广泛。虽然该种垃圾处理机制拥有诸多优点，但是经过填埋处理后的垃圾会产生大量由垃圾分解水和地下渗水组成的垃圾渗滤液，它属于高浓度污水，对地下水和环境造成非常大的威胁。本文对渗滤液的来源、特性及危害进行简单阐述，分析和研究了膜分离技术在垃圾渗滤液处理中的应用以及膜污染的防治方法，为垃圾处理提供参考和借鉴。
1垃圾渗滤液处理方法概述
1.1垃圾渗滤液的预处理法
垃圾渗滤液有机物浓度含量高、碳氮比不平衡、含有重金属、处理难度大等特点，因此，处置技术要求较高。经过长时间的实践与应用，渗滤液须采用多种工艺相结合的方式才能有效去除污染物。为了满足后续工艺进水要求，需要提前去除渗滤液中的泥沙、悬浮物、重金属、有机物和氨氮等污染物。一般预处理方法包括吸附法、厌氧法、化学凝固沉淀法和吹脱法等。
1.2垃圾渗滤液的来源和生产量
垃圾来源是人类在生活过程中产生的固体废弃物。来源主要有生活垃圾、办公垃圾、餐厨垃圾、城市绿化等。渗滤液是垃圾从产生、收集、转运到处置等一系列工作中，垃圾本身的消解和液化以及垃圾多余水分外流形成。垃圾渗滤液外流，不仅会对土壤造成污染，也会对受纳水体造成污染。垃圾渗滤液的产生受多种因素影响，而且其水量变化大，具体为雨季较大，旱季较小。影响因素主要为：降雨量大小、地表水的流入、地下水的渗透、废物本身的含水量以及垃圾处理工艺等。因此，降水、蒸发情况、地下水的流入、垃圾的特征、地表覆盖层和排水设施都影响着渗滤液的产生。尽管渗滤液的瞬时产量波动很大，但同一地区的垃圾填埋场的年平均产量只在一定范围内发生改变。
2膜污染的预防和治理
膜材料具有一定的污染性，要减少膜污染就必须要开发新的膜材料，只有这样才能从根本上减低膜污染。在利用膜分离技术处理垃圾渗透液的过程中，原液成分是不同的，在选取膜材料的时候要结合水质特点，以及垃圾渗透液处理的具体要求，确保选取的膜材料是最为合适的。对膜材料开发的研究要朝着复合膜材料的方向发展，只有这样才能改善膜材料的化学性能，提高膜材料的耐压性和稳定性，减少膜材料对环境的污染。此外，相关研究人员要改进膜清洗技术，在实际的操作中不但要选择合适的膜材料，按照相关的标准规范操作，还要在使用之前对膜材料进行清洗，这也是降低膜污染最佳途径。膜材料的清洗分为物理和化学两种，化学清洗的方法需要使用酸、碱、氧化剂等，会造成二次污染，物理清洗主要包括超声波和空气反吹洗，清洗的效果不是很好。在实际的膜清洗过程中可以将两者方法结合起来，这样就能达到预期的清洗效果。
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3优化措施分析研究
3.1优化膜清洗工艺
在实际应用中，膜材料合理和操作的规范只是降低膜污染情况，但仍存在着膜孔堵塞等污染情况。膜污染处理最直接有效的方法就是膜清洗。膜的化学清洗主要应用酸碱和氧化剂等去除膜污染物，这种方法快速直接，但往往伴随着二次污染。膜的物理清洗主要是通过超声波、气水反冲洗和空气反吹洗的方式进行清洗。但这种方式效果与化学清洗相比略差，且会影响膜通过量。因此，二者结合的方式是实际工作中最长使用的。首先工作人员经膜用纯净水进行反复冲洗。其次将膜浸泡在柠檬酸中，进行短期循环清洗。之后对浸泡清洗的膜再次进行纯净水冲洗。用EDTA溶液与氢氧化钠的混合液再次清洗膜。最后再次利用纯净水对膜进行冲洗，投入生产。膜的无机物污染有酸性清洗，膜的有机污染有碱性清洗完成。
3.2反渗透膜工艺
反渗透膜（RO）分离技术是利用膜两侧的静压差作为动力，克服水的渗透压，使水分子能够透过反渗透膜，并截留水中的离子物质，从而实现污染物分离。反渗透膜技术发展起步较早，1977年，Chian最先提出使用反渗透技术处理垃圾渗沥液，以去除水中的COD。目前，该工艺经过数十年发展，已取得良好的处理效果。2007年，Gilbert等使用反渗透装置对垃圾渗滤液进行处理，去除了97%的COD和99.6%的NH3-N。2001年，Hurd等使用低压聚酰胺反渗透膜处理垃圾填埋场渗滤液，TOC去除率达到96%，NH3-N去除率达到88%。1982年美国颇尔水处理公司研发了碟管式反渗透（DT-RO）处理装置，其反渗透膜柱具备特殊的流体力学性质，使得膜片能够得到充分清洗，避免结垢，可以处理高浓度的垃圾渗滤液。对于SDI达到20的渗滤液，仍然能够进行正常处理。还能够有效防止短路现象的发生。膜片容易更换，使用寿命长，能够进行长期高效的垃圾渗滤液处理。1988年，颇尔公司开始德国的一处垃圾填埋场中使用该装置对垃圾渗滤液进行处理，日处理量达到1150t，在操作压力为3.6~6MPa的条件下，去除了水中98%以上的COD和NH3-N，水回收率超过80%。处理后的浓缩液通过进一步的蒸发浓缩，最后使用发电厂的飞灰进行固化。目前，该工艺已在西方发达国家得到广泛使用。我国近年来也开始对反渗透膜工艺进行研究。广州市兴丰垃圾填埋场根据当地水质特点，使用SBR、UASB、CMF和反渗透（RO）组合工艺进行垃圾渗滤液处理。该工艺使用卷式反渗透膜，有效地去除了水中的各类有机污染物和无机污染物，即使对严重污染的垃圾渗滤液，仍然能够得到稳定的处理效果，出水水质达到《生活杂用水水质标准》（CJ/T48-1999）的要求，膜片的清洗恢复性能好。2003年重庆市长生桥垃圾填埋场开始使用碟管式反渗透（DT-RO）工艺处理垃圾渗滤液，日处理量为500m3，其中包含洗车水100m3；反渗透膜能够去除水中99%以上的COD和TOC，以及98%的NH3-N；对该场进出水的实验研究表明，通过进水pH调节、添加阻垢剂、过滤等预处理手段，可以有效减轻膜污染；膜片污染的主要成分是有机物，清洗是应采用先碱洗、后酸洗的方法，清洗后的处理效率得到显著提高，出水电导率下降一半以上。
3.3膜生物反应器工艺
膜生物反应器（MBR）是将膜分离技术和生物处理技术相结合形成的一种新型处理工艺。通过膜的截流作用，将微生物完全截流在生物反应器当中，将水力停留时间与污泥停留时间分离开来，使反应器中能够长期维持大量的活性污泥。该工艺适合处理难降解有机物和高浓度NH3-N，目前在我国已经得到广泛的研究和推广。2005年，崔喜勤等使用膜生物反应器处理城市垃圾渗滤液，结果显示，在水力停留时间25-112h，COD容积负荷0.32~2.22kg/m3·d，NH3-N容积负荷0.14~0.50kg/m3·d的处理条件下，膜生物反应器能够去除81.2%~88.2%的COD和99%以上的NH3-N。[3]通常情况下，使用单一的膜分离反应器对垃圾渗滤液进行处理，不能直接达到国家排放标准，需要使用反渗透膜、活性炭等工艺进行后续处理，才能将COD一般将至100mg/L以下，NH3-N降至20mg/L以下。
结语
总而言之，膜分离技术在垃圾渗滤液处理中已经是非常重要的技术手段，处理效果较好，得到了广泛的应用，尤其是反渗透工艺(卷式RO和DTRO)已经应用非常成熟。但是在膜技术的应用过程中也出现了一些技术问题，进一步优化系统设计才能提高膜处理技术在垃圾渗滤液处理中的稳定性和高效性。
参考文献
[1]武江津,刘桂中,孙长虹.膜分离技术在垃圾渗滤液处理中的研究与应用[J].膜科学与技术,2017,27(6):1-5.
[2]彭学辉,谢立国.膜分离技术在垃圾渗滤液处理中的研究与应用[J].工程技术：引文版,2016(11):00003-00003.
论文作者:陈澈
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/10/8
标签：垃圾论文; 技术论文; 工艺论文; 膜分离论文; 膜材论文; 反渗透论文; 污染物论文; 《建筑学研究前沿》2019年13期论文;