作者：艾恒雨，孟棒棒，李娜，俞哲彬，黃啟飛，田書(shū)磊

　　垃圾滲濾液膜濃縮液是膜工藝處理垃圾滲濾液的副產(chǎn)物，與垃圾滲濾液相比，其有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)鹽和金屬離子濃度更高，且生化性較差，若處置不當(dāng)會(huì)造成更嚴(yán)重的二次污染。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外膜濃縮液典型處理工藝的分析，探討回灌、高級(jí)氧化、蒸發(fā)、“預(yù)處理＋高級(jí)氧化＋深度處理”等不同工藝的處理效果、存在問(wèn)題以及工程應(yīng)用現(xiàn)狀。

　　實(shí)際調(diào)研結(jié)果表明：我國(guó)膜濃縮液的安全處理尚處于起步階段，高級(jí)氧化、浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)（SCE）和機(jī)械式蒸汽再壓縮（MVC/MVR）等工程應(yīng)用技術(shù)也僅為小試或中試規(guī)模。為有效保障我國(guó)膜濃縮液安全處置，建議從源頭減少膜濃縮液產(chǎn)量，改進(jìn)并完善已有膜濃縮液處理技術(shù)，開(kāi)發(fā)膜濃縮液資源化利用技術(shù)，妥善處理膜濃縮液二次污染物。

　　近年來(lái)，我國(guó)垃圾滲濾液污染事件呈高發(fā)勢(shì)態(tài)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年我國(guó)西安、安徽、福建、廣西、深圳等地發(fā)生滲濾液污染事件10余起，嚴(yán)重污染了地表水、地下水、土壤和農(nóng)田，危害人體健康。2016年2月23日，昆明市盤(pán)龍區(qū)法院開(kāi)庭審理了非法傾倒568.34t生活垃圾滲濾液案件，該案成為中國(guó)首例垃圾滲濾液污染環(huán)境刑事案。垃圾滲濾液的環(huán)境安全處理處置與有效管理，已成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域和管理部門(mén)的重要課題。

　　為加強(qiáng)滲濾液環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范，逐步提升滲濾液處理技術(shù)水平，2008年我國(guó)修訂實(shí)施了GB16889—2008《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)垃圾滲濾液的排放限值提出了更為嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)意義上以生化處理為主的工藝已無(wú)法滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn)要求，以膜技術(shù)〔反滲透（RO）工藝為主〕為核心的“生化處理＋膜法深度處理”組合工藝逐步成為滲濾液處理的主流工藝。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年7月1日后建成運(yùn)行的滲濾液處理設(shè)施有509座，總處理量為38836t/d。其中，含RO工藝滲濾液處理設(shè)施的有242座，處理量為21842t/d，占總處理量的56.2％。509座滲濾液處理設(shè)施中有259座執(zhí)行GB16889—2008標(biāo)準(zhǔn)，其中，含RO工藝設(shè)施的有209座，處理量為19920t/d，占總處理量的51.3％。

　　膜處理工藝屬于物質(zhì)分離的純物理過(guò)程，處理過(guò)程產(chǎn)生約20％～30％的膜濃縮液（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“濃縮液”）。相比原滲濾液，濃縮液中無(wú)機(jī)鹽和污染物濃度更高，若不能妥善處理而直接排放到環(huán)境中會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染。筆者對(duì)國(guó)內(nèi)外濃縮液的幾種主要處理工藝進(jìn)行深入分析與探討，并提出我國(guó)濃縮液的污染控制措施。

　　濃縮液的產(chǎn)生與特性

　　目前，國(guó)內(nèi)外常用的膜分離工藝主要有微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透等。納濾和反滲透工藝是以壓力差為推動(dòng)力，利用膜的選擇透過(guò)性截留物質(zhì)，從溶液中分離出溶劑的液體分離操作技術(shù)。反滲透和納濾工藝在垃圾滲濾液處理上都有應(yīng)用，因此會(huì)產(chǎn)生濃縮液。目前，我國(guó)采用膜工藝處理的滲濾液約為50000t/d，占滲濾液處理總量的65.7％，若濃縮液按25％產(chǎn)率計(jì)算，我國(guó)每年產(chǎn)生濃縮液約456萬(wàn)t。

　　與滲濾液和生活污水相比較，濃縮液具有以下特點(diǎn)：

　　（1）成分復(fù)雜，有機(jī)污染物濃度高，COD通常為1000～5000mg/L，最高可達(dá)15000mg/L。

　　（2）無(wú)機(jī)鹽組分高，電導(dǎo)率高達(dá)20000～50000μS/cm，除了常規(guī)Na＋、K＋外，還含有Pb、Cu等重金屬離子。

　　（3）氯離子濃縮的腐蝕問(wèn)題。

　　（4）可生化性較差，BOD/COD一般小于0.1，多為難生物降解的物質(zhì)。

　　（5）濃縮液的色度和硬度都很高，色度一般為500～1500倍，呈棕黑色，硬度通常為1000～2500mg/L。

　　垃圾滲濾液膜濃縮液處理工藝

　　膜技術(shù)處理滲濾液不僅要考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題，更要考慮環(huán)境管理和二次污染物（如濃縮液）的安全處置問(wèn)題。目前，關(guān)于濃縮液的處理方法并不多，且相關(guān)文獻(xiàn)資料也非常有限。典型的濃縮液處理方法主要有回灌工藝、蒸發(fā)工藝和高級(jí)氧化技術(shù)；在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的組合工藝主要是“預(yù)處理＋高級(jí)氧化＋深度處理”。

　　2.1回灌工藝

　　回灌工藝是國(guó)內(nèi)外最普遍的濃縮液處理工藝，是依照滲濾液回灌發(fā)展而來(lái)的，與滲濾液回灌的原理相同。回灌工藝是把垃圾填埋場(chǎng)當(dāng)作一個(gè)用垃圾作為填料的生物反應(yīng)器，回灌液自上而下地流經(jīng)垃圾填埋層時(shí)，通過(guò)垃圾中微生物的分解，達(dá)到降解回灌液中有機(jī)污染物的目的。

　　德國(guó)自1986年開(kāi)始采用回灌工藝處理濃縮液，迄今仍有部分填埋場(chǎng)在使用。我國(guó)的濃縮液回灌始于21世紀(jì)初，宋延冬等以宜昌、寧國(guó)、蒙城垃圾填埋場(chǎng)為例，研究了碟管式反滲透（DTRO）濃縮液回灌工藝，建議濃縮液回灌方式應(yīng)根據(jù)垃圾填埋場(chǎng)的地理特征和業(yè)主的具體要求來(lái)確定。

　　山谷型填埋場(chǎng)宜采用石籠回灌法，施工簡(jiǎn)單，成本較低；平原型填埋場(chǎng)宜采用兩層生物濾化床方式，而采用石籠回灌法易出現(xiàn)短流現(xiàn)象。DTRO濃縮液回灌對(duì)滲濾液電導(dǎo)率無(wú)明顯影響，不會(huì)影響后續(xù)反滲透系統(tǒng)的正常運(yùn)行。張其其通過(guò)模擬試驗(yàn)研究了垃圾填埋場(chǎng)濃縮液直接回灌和經(jīng)過(guò)Fenton預(yù)處理后循環(huán)回灌對(duì)填埋垃圾穩(wěn)定化的影響，結(jié)果表明，濃縮液的循環(huán)回灌可有效減少填埋場(chǎng)中污染物的排放量。

　　但一些研究者對(duì)采用濃縮液回灌工藝的填埋場(chǎng)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)濃縮液回灌存在許多弊端。Calabro等對(duì)意大利蒙蘇馬諾泰爾梅市的垃圾填埋場(chǎng)濃縮液回灌系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，最初30個(gè)月雖然滲濾液的產(chǎn)量沒(méi)有顯著增加，但COD、鎳、鋅等污染物濃度卻有所增加。Talalaj等對(duì)波蘭東北部的某城市垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并分析了該填埋場(chǎng)第1年反滲透利用以及濃縮液回灌的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，濃縮液回灌不僅會(huì)導(dǎo)致電導(dǎo)率、COD、NH3-N濃度上升，還會(huì)使硫酸鹽的濃度增加。

　　由此可知，雖然回灌工藝在一定程度上能夠降解部分污染物，但是隨著時(shí)間的推移，其弊端越來(lái)越明顯，濃縮液中鹽分和難降解的污染物逐漸積累，從而導(dǎo)致反滲透系統(tǒng)中的滲透壓增高，膜結(jié)垢嚴(yán)重，使膜回收率下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成濃縮液處理系統(tǒng)癱瘓。

　　2.2蒸發(fā)工藝

　　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。目前，國(guó)內(nèi)外比較常用的蒸發(fā)工藝有浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)（SCE）技術(shù)和機(jī)械式蒸汽再壓縮（MVC/MVR）技術(shù)，其原理分別如圖1和圖2所示。

　　SCE技術(shù)是一種節(jié)能環(huán)保的新型燃燒技術(shù)，又稱(chēng)為液中燃燒法。該技術(shù)是將燃?xì)馀c空氣燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵苯訃娙胍后w中，沒(méi)有固定的傳熱面，直接接觸傳熱，使?jié)饪s液加熱蒸發(fā)。SCE技術(shù)與傳統(tǒng)蒸發(fā)工藝相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：1）不存在傳熱面上的結(jié)晶、結(jié)垢等問(wèn)題，適合于加熱和蒸發(fā)腐蝕性強(qiáng)、黏稠、易結(jié)晶和結(jié)垢的液體；2）熱效率高，通常可達(dá)95％以上；3）與間壁式換熱器相比，設(shè)備簡(jiǎn)單。

　　岳東北等采用SCE技術(shù)處理北京市某衛(wèi)生填埋場(chǎng)經(jīng)RO工藝濃縮后的濃縮液，結(jié)果表明，該技術(shù)成功對(duì)濃縮液中的難降解有機(jī)物進(jìn)行了分離，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)到了GB16889—1997的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)充分利用了填埋場(chǎng)內(nèi)的LFG（垃圾填埋氣），消除環(huán)境污染的同時(shí)提高了能源利用率。但是，該技術(shù)對(duì)NH3-N去除效果不理想。同時(shí)，濃縮液中高濃度的氯離子在系統(tǒng)加熱過(guò)程中可能會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。

　　MVC/MVR技術(shù)是利用蒸發(fā)系統(tǒng)自身產(chǎn)生的二次蒸汽及其能量，經(jīng)蒸汽壓縮機(jī)壓縮做功，提升二次蒸汽的熱能，如此循環(huán)向蒸發(fā)系統(tǒng)供熱，從而減少對(duì)外界能源需求的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)。現(xiàn)階段MVC/MVR技術(shù)主要應(yīng)用于滲濾液的處理方面，在處理過(guò)程中存在結(jié)垢、清洗等問(wèn)題。孫輝躍等采用預(yù)處理＋MVR＋酸洗塔＋堿洗塔工藝對(duì)廈門(mén)某垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理站的濃縮液進(jìn)行中試試驗(yàn)，結(jié)果表明，正常運(yùn)行情況下，MVR技術(shù)對(duì)COD與TN有很好的去除效果。但實(shí)際工程中設(shè)備清洗頻繁，很難穩(wěn)定運(yùn)行。

　　二次濃縮液的安全處置是蒸發(fā)工藝急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。依據(jù)二次濃縮液的理化特性，可以采取焚燒方式進(jìn)行處置，或脫水干化后進(jìn)行包埋從而將其固化到填埋場(chǎng)等。但焚燒不僅會(huì)影響垃圾熱值，而且容易腐蝕焚燒設(shè)施；若直接回灌填埋場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致濃縮液中無(wú)機(jī)鹽和難降解污染物積累，電導(dǎo)率升高，使后續(xù)反滲透工藝結(jié)垢嚴(yán)重，出水率下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使?jié)饪s液處理系統(tǒng)癱瘓。

　　2.3高級(jí)氧化技術(shù)

　　高級(jí)氧化技術(shù)在城市污水和工業(yè)廢水處理領(lǐng)域已較為成熟。近年來(lái)，其在滲濾液和濃縮液領(lǐng)域的研究和應(yīng)用日益增多。王洪慶等研究了Fenton法及其聯(lián)合工藝處理垃圾滲濾液膜濃縮液，結(jié)果表明，在最佳操作條件下，COD的去除率可達(dá)80％～95％，色度和NH3-N濃度也顯著降低；Wang等也通過(guò)相同的處理工藝，得到了相似的處理效果；朱衛(wèi)兵等采用臭氧氧化工藝處理垃圾滲濾液膜濃縮液，結(jié)果表明，臭氧氧化后濃縮液中的COD顯著降低，且可生化性顯著提高；黃力彥等研究了電化學(xué)氧化法處理垃圾滲濾液膜濃縮液，結(jié)果表明，在最佳條件下，COD的去除率可達(dá)79％～90％，NH3-N的去除率可達(dá)55％～75％；Top等也通過(guò)相同的處理工藝進(jìn)行試驗(yàn)，得到了相似的處理效果。

　　但高級(jí)氧化技術(shù)在處理濃縮液時(shí)也存在諸多問(wèn)題：Fenton法所用試劑量大、時(shí)間長(zhǎng)、pH要求低、可能造成二次污染等；臭氧氧化工藝成本較高；電化學(xué)氧化法必須考慮如何降低陽(yáng)極材料成本以及延長(zhǎng)其使用壽命等問(wèn)題；各方法單獨(dú)使用時(shí)仍不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因而，在處理濃縮液時(shí)，需要與其他工藝聯(lián)合使用。

　　2.4組合工藝

　　單一的技術(shù)工藝很難滿(mǎn)足濃縮液的處理要求，組合工藝越來(lái)越受到眾多研究者的關(guān)注。現(xiàn)階段研究較多的組合工藝主要有“預(yù)處理＋高級(jí)氧化＋深度處理”。

　　張龍等研究了混凝沉淀-樹(shù)脂吸附-Fenyon氧化工藝對(duì)濃縮液的處理效果，結(jié)果表明，濃縮液先經(jīng)過(guò)混凝沉淀預(yù)處理，去除部分有機(jī)物和金屬離子；再經(jīng)過(guò)樹(shù)脂吸附，可有效降低COD及氨氮濃度，COD去除率達(dá)到98.1％。覃芳慧等探討了雙泥SBR工藝對(duì)Fenton處理后滲濾液與人工配水混合處理的可行性，結(jié)果表明，COD、NH3-N、TN和腐殖酸的平均去除率分別為85％、75％、70％和70％。

　　李凱原等研究了Fenton氧化＋脈沖電解技術(shù)處理垃圾滲濾液反滲透濃縮液，結(jié)果表明，最佳條件下COD和NH3-N的去除率分別可達(dá)95％和86％。Li等采用Fenton氧化混凝＋光催化Fenton聯(lián)合工藝對(duì)某城市垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理廠的納濾濃縮液進(jìn)行了處理，結(jié)果表明，F(xiàn)enton氧化混凝法能夠去除70％有機(jī)污染物，并且聯(lián)合工藝中過(guò)氧化氫的分解效率從216％提高到228％。

　　2.5各工藝的主要特點(diǎn)及存在問(wèn)題

　　各工藝的特點(diǎn)及存在的問(wèn)題見(jiàn)表1。

　　由表1可知，不同工藝具有各自不同的特點(diǎn)和使用條件。如回灌工藝會(huì)導(dǎo)致滲濾液無(wú)機(jī)鹽積累、電導(dǎo)率增加，對(duì)后續(xù)膜工藝影響較大；蒸發(fā)工藝存在二次濃縮液的安全處置問(wèn)題；高級(jí)氧化技術(shù)必須與其他工藝聯(lián)用才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，且穩(wěn)定性較差。同時(shí)，各工藝缺乏在實(shí)際工程中的穩(wěn)定運(yùn)行成功案例。

　　結(jié)語(yǔ)

　　濃縮液的安全處理處置是當(dāng)前濃縮液處理技術(shù)發(fā)展的瓶頸，更是環(huán)境管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)濃縮液的處理技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室研究和小試階段，缺乏實(shí)際工程中穩(wěn)定運(yùn)行的案例。據(jù)此，提出以下建議：

　　（1）開(kāi)發(fā)濃縮液產(chǎn)生量少或不產(chǎn)生濃縮液的新型滲濾液處理工藝。

　　（2）改進(jìn)并完善已有濃縮液處理技術(shù)工藝，加快工程化應(yīng)用進(jìn)程。

　　（3）濃縮液處理處置應(yīng)遵循全過(guò)程管理原則，處理過(guò)程中產(chǎn)生的二次污染物，如二次濃縮液、污泥等必須妥善處理。

　　（4）開(kāi)發(fā)濃縮液資源化利用技術(shù)。

　　（5）禁止?jié)饪s液回灌填埋場(chǎng)和送往污水處理廠進(jìn)行處置。