浅谈生化+高级氧化+混凝沉淀+膜处理组合工艺在垃圾渗滤液浓缩液处理中应用

如今我国社会经济发展迅速，居民的生活水平有了大幅度的提高，随之产生了越来越多的生活垃圾；与卫生垃圾填埋和堆肥方法相比，采用焚烧处理技术能够最大限度地减少生活垃圾的危害，并且在相对发达的国家和地区，生活垃圾焚烧处理应用广泛；将生活垃圾在储存坑中发酵一周左右，垃圾中的水分逐渐减少并沥出，一方面能够增加垃圾焚烧时产生的热值，增加发电效率，另一方面能够保证垃圾充分燃烧；在发酵过程中产生的渗滤液会进入渗滤液处理设施，在垃圾焚烧发电厂当前一般采用“预处理+生化+膜处理”的组合工艺，在经过一系列处理后，达到排放或循环利用的标准，同时会产生一定量的渗滤液浓缩液；近几年生活垃圾焚烧发电厂逐渐增多，浓缩液的处理具有重要的现实意义。

一、引言：

集中卫生填埋、焚烧处理是我国现阶段城市生活垃圾处理的主要方式，针对垃圾渗滤液对人类以及环境的危害，为了防止生活垃圾填埋造成的二次污染，各个国家针对国情分别制定的垃圾渗滤液排放标准，用来解决渗滤液排放问题；浓缩液由于含有严重污染物，直接排放可能会对土壤、地表水、海洋等产生污染；若排入市政污水处理系统，过高的总溶解性固体对活性污泥的生长也不利。因此对于减少浓缩液的产量、浓缩液继续处理的研究很有必要，相关技术的开发研究也是渗滤液处理技术中的一个热点。

二、渗滤液处理浓缩液特点：

浓缩液中的主要成分是甲苯、N，N一二甲基甲酰胺、2，4一二甲基一苯甲醛、2，4一二（1，1一二甲基乙基）苯酚、三（2一氯乙基）磷酸、邻苯二甲酸环己基甲基丁基醚、邻苯二甲酸二丁酯、3，5-二叔丁基一4一羟苯基丙酸、乙酰胺、正十六酸、～t-A硫二烯酸，以及少量的十八烷到二十五烷之间的正烷烃等有机物。从这些有机物的特点来看，基本不能作为营养源参与生物反应；根据我国几家采用反渗透工艺的项目运行经验分析，要保证反渗透出水的各项指标达标，浓缩液的产量非常大，一般会占到进水量的25%一45%。浓缩液中的COD主要成分是难降解有机物，一般随地域和当地居民饮食习惯的差异，浓缩液的COD浓度在1000mg/L一5000mg/L之间，其中的有机物很难作为营养源参与微生物代谢。根据对不同地区渗滤液处理项目发现，浓缩液中的总氮含量在100mg/L一1000mg/L。浓缩液的色度一般在500倍～1500倍之间，并且生色团和助色团相对物质量越高，色度越高。根据反渗透截流性的特点，100%的二价以上的无机盐离子、85%～90%的一价盐离子、30%左右的硝态氮、亚硝态氮都会存在于浓缩液中。通过数倍浓缩后，浓缩液中的氯离子浓度约为10000mg/L一50000mg/L之间，TDS为20000～60000mg/L，电导率为40000～50 000 0μs/cm，这些含极难降解，且含盐度极高的浓缩液成为了所有渗滤液处理中的一道难题。

 

三、垃圾渗滤液浓缩液综述:

垃圾渗滤液浓缩液还有非常高的污染物浓度，其组成相对来说也比较复杂;这种情况就会导致其没有办法直接排出，否则会影响到土壤和地下水的健康;垃圾渗透液的浓缩液中含有有机物77个，包括芳烃29个，烷烃和烯烃18个，酯类5个，酸类8个，醇和酚类6个，酮和醛类4个，酰胺类2个以及其他类型5个;大多数垃圾渗透液浓缩液当中都含有非常高的氨氮浓度,氨氮浓度是随着垃圾填埋场服役的时间而不断的增强;氨氮浓度对于生物的活性影响非常大，会在一定程度上影响生化处理的效果;在目前的垃圾渗透液浓缩液当中，还含有20多种重金属离子，每一种离子基本上都具有很强的污染性，对于生活环境的影响非常大,工业行业的进一步发展，导致生活垃圾当中重金属的比例越来越大,这个时候就不能够再对生活垃圾采用填埋处理的方式，这就会影响到土壤和地下水,而如果将生活垃圾与工业废物分开进行填埋处理其中的重金属含量，与市政污水当中的重金属含量相差不大。

四、垃圾渗滤液浓缩液处理工艺的研究状况:

目前人们已经意识到了环境的重要性，同时也掌握了，垃圾对于环境的影响是巨大的，所以近几年来人们越来越重视使用渗滤液浓缩液处理工艺，并且对这一工艺进行了深入的研究;虽然通过应用渗滤液浓缩液可以获得很好的垃圾处理效果，但是这一公益方式仍然存在着一些问题。部分企业在进行处理工艺选择的过程当中，并没有以实际的情况为基础来进行选择，这就会导致选择的处理功能没有办法满足实际的使用需求。而这种情况往往会导致处理的效果不佳。因此为了有效地保重处理效果相关的垃圾处理企业必须要重视浓缩液的问题，不断深入研究处理工艺，从而避免更多的应用问题的发生。目前在进行垃圾渗滤液浓缩液的治理过程当中采用的手段往往比较落后，部分企业并不重视，对治理手段的深入研究;这一情况往往会导致对垃圾渗滤液浓缩液的处理效果不佳。所以为了进一步提高对垃圾浓缩液渗滤液的处理效果就必须要重视不断地提高研究开发力度从而使治理的成效得到稳步提升。

 

五、目前常用处理方法：

处置浓缩液是整个渗滤液处理工艺膜系统设计过程中不可缺少的重要部分。如何处置垃圾渗滤液深度处理反渗透及纳滤浓缩液，取决于浓缩液的水量、水质以及处置地点的地理环境和对水源、土壤的潜在影响。浓缩液处置的典型方法有回灌、膜蒸馏、蒸发、高级氧化等。

1、回灌：回灌工艺是指将垃圾渗滤液通过膜深度处理产生的浓缩液回运到垃圾填埋场再通过人工技术喷灌如垃圾堆体的渗流处理技术，回灌实质是把填埋场做为一个以垃圾为填料的生物滤床，回灌的浓缩液在自上而下流经垃圾填埋层的过程中，其中的有机污染物被垃圾中的微生物所降解。

1)从1986年开始，浓缩液回灌就作为反渗透法处理垃圾渗滤液的一个有机组成部分而被广泛采用。实践证实：在充分考虑相关填埋场的特征设计基础上，长期采用回灌处理浓缩液的系统，填埋场排出的渗滤液中主要污染物质浓度没有显著变化。然而，回灌对地下水污染的可能性增加，水流可形成短路，使填埋层含水率增加，浓缩液直接回灌也有可能导致垃圾场含盐量增加。

2)再进行垃圾渗滤液浓缩液的处理过程当中，回灌法是一种应用比较广泛的处理技术;回灌法的发展是以渗滤液回灌技术为基础，因此其应用的方法与渗滤液回灌法有着很大的相同之处。

3)回灌法主要以垃圾填埋场作为主要的处理场地将垃圾填埋场比作生物反应器。而这一生物反应器的燃料就是垃圾;通过将回灌液由上至下流经垃圾填埋场，可以使垃圾当中的微生物得到进一步的分解，同时还可以更加高效地来降解回灌液当中的有机污染物。

4)回灌法的应用也需要一定的条件相关的企业在使用回灌法的过程当中，必须要以垃圾填埋场的地理特点为基础掌握业主的实际使用需求从而确定一个合理的回馈方式，保证浓缩液的处理更加快捷有效。

2、蒸发技术：蒸发是一个把挥发性组分与非挥发性组分分离的物理过程，由2部分组成：加热溶液使水沸腾气化和不断除去气化的水蒸气;蒸发法为了能够将是滤液浓缩液当中挥发性成分和非挥发性成分进行全面的分离，就需要使用蒸发法。目前蒸发法主要需要两个环节来进行。

 

1)首先是要加溶液不断的加热使其沸腾气化。

2)第二则是要进行沸腾气化部分的处理。在这一过程当中必须要将气化过程的水蒸气不断去除。通过采用中方法来进行处理，可以将垃圾渗滤液当中的水沸腾出来，剩下的污染物仍然保存在浓缩液当中。大多数的重金属，无机物和有机物都没有办法像水一样很好的挥发。

3)所以通过使用蒸发法可以让有机酸和氨这些便于挥发的有机物挥发成为蒸汽，而剩下的重金属无机物等污染物，仍然留存在浓缩液当中;浓缩液低能耗蒸发工艺主要以传统废水蒸发处理方式为基础，在此基础之上进行进一步的延伸，就得到了如今的工艺。

4)传统的蒸发处理法，只能采用物理分离的方式将浓缩液渗滤液分为挥发性部分和非挥发性部分;在进行蒸发处理的过程当中，垃圾渗滤液浓缩液当中的水分就会被蒸发出来，而且内部的污染物则仍然会出生在浓缩液当中。垃圾渗滤液蒸发处理时，水分从渗滤液中沸出，污染物残留在浓缩液中,所有重金属和无机物以及大部分有机物的挥发性均比水弱，因此会保留在浓缩液中，只有部分挥发性烃、挥发性有机酸和氨等污染物会进入蒸气，最终存在于冷凝液中；浓缩液的低能耗蒸发工艺是在传统的废水蒸发处理技术的基础上的改良和发展。

5)传统的蒸发技术是一个把挥发性组分与非挥发性组分分离的物理过程，通过加热溶液使水沸腾气化和不断除去气化的水蒸气。垃圾渗滤液蒸发处理时，水分从浓缩液中沸出，而污染物会残留在浓缩液中。

6)浓缩液低能耗蒸发工艺利用蒸汽的特性，当蒸汽被机械压缩机压缩时，其压力升高，同时温度也得到提升，为重新利用再生蒸汽作为蒸发热源提供了可能。通过能源循环利用技术，将浓缩液蒸发处置运行成本降到最低。

7)目前市场上的主流材料都很难满足反渗透浓缩液蒸发装置的防腐等级要求。根据目前正在运行的采用浓缩液蒸发系统的项目的实际情况看，蒸发装置的主材必须是采用Ti材以上的耐腐蚀材料，造价昂贵以及后期不菲的维养费用。

3、化学混凝沉淀法:再进行垃圾浓缩液渗滤液的处理过程当中通过加入适当的混凝剂，气浮剂等化学药剂可以使其与浓缩液产生化学反应从而使垃圾浓缩液当中的污染物沉淀,随后再将其从废水当中进行进一步的分离;目前随着研究的进一步深入，在这时候垃圾浓缩液的化学混凝沉淀处理过程当中，通过使用不同种类的化学药剂，还可以将垃圾浓缩液渗透液当中的非溶解性有机物或者是金属离子进行进一步的去除;通过深入的研究进一步发现化学混凝沉淀法还需要结合使用其他处理方法，才能够达到较好的处理效果。也就是说单单地使用化学沉淀法，只是对垃圾浓缩液进行一个预处理，同时将污染物进行进一步的分离,目前再进行垃圾浓缩液化学混凝沉淀的过程当中往往会加入石灰硫酸亚铁等化学试剂;采用这种方法处理的垃圾浓缩液，在处理完成之后就能够满足国家对于这方面内容的规定，可以进行安全的排放;通过应用混凝法可以使浓缩液当中的有机物进一步的脱除，同时还可以使混凝液当中的色度脱除效果提升，保证其在应用完。化学混凝沉淀法之后，其内部的色度残留量较低。为了进一步提高混凝处理效果，就必须要重视絮凝剂的使用;通过使用这一化学药剂，可一时垃圾浓缩液过滤液当中的部分物质在进行沉淀之后，还能够进行进一步的过滤，使其含有的有机物能够得到大量地去除;通过对溶液使用电极通电处理的方式，也可以使其内部的有害物质进一步去除。这一方式主要以阴阳离子交换原理为基础，所以在使电絮凝这一处理方式的过程当中，并不需要使用任何的试剂,而这一处理方式可以使溶液当中的阴阳离子快速分离，去除效率远远地高于稳定处理能达到70%左右。但是在这一时候，溶液当中的有害物质仍然没有被完全地分离出来。还有一种方法叫吸附法，通过这一方法可以使浓缩液当中的污染物质被进一步的吸附出来。目前大都采用活性炭飞灰这类比较好用的吸附剂。但是在实际的应用过程当中，仍然需要相关的企业对于污染物的组成进行进一步的分析，从而选择最适合的吸附剂。

 

4、高级氧化法：在采用高级氧化法进行垃圾浓缩液的处理过程当中，主要采用的是物理及化学方式，将氧化剂与声光电磁等内容结合；通过使用这一方式可以产生大量具有高度活性的氧化性自由基。这些自由基对于垃圾浓缩液当中有机物处理效果非常好；根据氧化剂与催化剂的不同，高级氧化法也有着不同的分类。比如光催化法，湿氧化法等等，通过使用这一方法，可以使垃圾渗滤液浓缩液当中的有机物快速的脱除；但是使用这一方法的过程当中，也必须要重视将其余其他方法进行有效的结合；因为如果在处理浓缩液的过程当中，仅仅只使用高级氧化法就没有办法使其达到相关的标准，也没有办法更加稳定的处理。

 

5、组合处理工艺：目前采用的较多的组合处理工艺是生化+强化氧化+混凝沉淀+膜处理法工艺。其中Fenton氧化法是一种高级氧化技术。其原理是通过培养适合在高TDS下生存在菌种，保证生化处理通过传统A/O+MBR工艺对浓缩液生物脱氮。然后在强化氧化段投加遴选的氧化剂和催化剂（双氧水和铁盐），通过1号自由基反应机理对COD和TN进行去除，强氧化段COD去除率为75%，TN去除率为90%。最后通过混凝沉淀工艺对出水的ss进行去除。其核心工艺仍是传统的高级氧化技术。

 

 

1)生化处理法:生化处理法是垃圾浓缩液，渗滤液处理方法当中应用最为广泛，也是最为常见的一种方法;通过将好氧反应与厌氧反应进行进一步的结合，就能够使垃圾浓缩液当中的污染物被快速地降解，使垃圾浓缩液渗滤液的处理速度进一步提升。再进行生活垃圾的卫生填埋过程当中往往会导致 Cod的出现。随着cod出现的时间越长，浓缩液当中的cod含量也会越来越高;所以在使用生化处理法过程当中，往往最先使用厌氧反应;如果放任不管垃圾浓缩液当中的氨氮含量就会导致后续的生化反应效果使垃圾浓缩液渗滤液的处理效果不佳。所以必须在进行垃圾浓缩液的处理过程当中，首先要对其进行较大比例的回流信息是然后在使用厌氧反应使垃圾浓缩液当中的氨氮含量大幅度地降低;在进行生化处理当中使用好氧和厌氧的处理方式可以使氨氮含量大幅度地降低，使浓缩液能够得到有效的净化;也就是说在进行生化处理流程之前必须要重视使用厌氧反应保证浓缩液当中的氨氮大幅度的被去除;通过大量的实践研究，可以有效地发现，如果单单的只使用生化处理的方式，没有办法保证垃圾浓缩液的纯化质量同时也不符合国家的排放标准;因此生化处理技术必须要与其他处理技术进行有效的结合。目前在进行浓缩液加工处理过程当中，大都采用膜处理方法和生化处理法相结合的方式。

2)高级氧化技术一般采用臭氧氧化纳滤技术进行浓缩液处理，不仅对浓缩液中有色大分子有机物产生良好的分解作用，同时可降低浓缩液中金属物质浓度，但是在研究过程中发现，对浓缩液中有机物质进行分解，需要较长的时间；在初期进行该方法研究过程中，将55mg/L的臭氧氧化纳溶液投放到浓缩液中，能够使浓缩液获得最优的生化处理效果；在进行浓缩液处理技术研究过程中，将树脂吸附、混凝沉淀和Fenton氧化技术作为处理方式；浓缩液通过纳滤进行处理后，对浓缩液中COD含量研究时发现，浓缩液中祛除COD有效率高达98%；但是如果不使用Fenton处理技术，浓缩液中COD祛除率为94%。通过试验研究发现，如果使用50t/d的膜滤浓缩液对浓缩液进行处理，要求最少使用110.5万元成本费用，而且后期运行成本需要控制在每吨15.4元。

3)膜处理法:通过使用膜处理法，可以将垃圾浓缩液进行进一步的分割，将其分为垃圾浓缩液和清水;因此膜处理法在当前的垃圾浓缩液处理过程当中，应用也十分广泛:

(1)通过使用膜处理法分割出来的精水可以直接地排放，而剩余的污染物则会进行进一步的综合处理;通过使用膜处理法，可使垃圾浓缩液当中氨氮污染物、色度等含量进一步地降低。

（2）通过使用膜处理法来处理垃圾浓缩液能够保证其分离出来的精髓水质满足国家的排放标准；但是在使用膜处理法的过程当中，必须要保证对其分割出来的垃圾浓缩液进行良好的处理，不然就会导致卫生填埋场的循环系统受到负面影响，使其运行效果越来越差。

6、总结：综上所述，通过对垃圾浓缩液进行良好的处理，使用合适的处理工艺就不会让其影响到环境质量；当然通过对浓缩液进行基本的了解之后也可以发现对其计划处理是比较困难且比较麻烦的；对于混凝和膜处理等计划技术进行了进一步的分析，通过应用这类技术，可以使浓缩液的处理方式更加快捷；同时也相信，随着我国对于垃圾浓缩液处理技术的研究越来越深入，将会有更多的处理技术应用推广，而生化+高级氧化+混凝沉淀+膜处理法组合工艺是目前处理垃圾渗滤液浓缩液比较合适的处理技术；研究结果已证实高级氧化法在废水处理中的实用性，并在水处理领域展示了广泛的应用前景，国内近年来也应用高级氧化过程应用领域已扩展到垃圾渗滤液浓缩液中难降解的持久性有机污染物，并取得不错的效果。随着对高级氧化的深入研究，生化+高级氧化+混凝沉淀+膜处理法组合工艺可望在不久的将来在渗滤液浓缩液处理中得到广泛的应用。