膜技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用

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MF預(yù)治理，然后通過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)，無法被NF截留，并且氨氮是中性電荷物質(zhì)無法和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濾費(fèi)用。

3結(jié)束語

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，膜的污染能夠通過膜清洗來提高其治理效率。