循環(huán)經(jīng)濟(jì)時(shí)代垃圾滲濾液膜濃縮液綜合利用技術(shù)研究

李自南　何如秋

摘要：循環(huán)經(jīng)濟(jì)背景之下綜合利用垃圾滲濾液膜濃縮液污染物，是可持續(xù)發(fā)展與環(huán)保經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要目標(biāo)之一，為此，研究一種循環(huán)經(jīng)濟(jì)時(shí)代垃圾滲濾液膜濃縮液綜合利用技術(shù)。以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的濃縮液作為污水處理碳源，試驗(yàn)分析兩種回收物的發(fā)電情況與污水處理情況，改進(jìn)垃圾滲濾液膜濃縮液綜合利用技術(shù)。試驗(yàn)分析結(jié)果表明，垃圾滲濾液膜濃縮液回收的沼氣能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量發(fā)電；達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的濃縮液與原有污水比例為0.08時(shí)，污水處理效果最好，能夠高效處理污水中的TN、BOD5等污染物，且去除污染物效率較高。

關(guān)鍵詞：循環(huán)經(jīng)濟(jì)；垃圾滲濾液；膜濃縮液；綜合利用；回收沼氣

中圖分類號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

填埋是一種成本低、效果好、技術(shù)完善的垃圾固體污染處理方式，然而，垃圾滲濾液的產(chǎn)生增加了處理難度，因?yàn)榻M成結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，且濃度較高，是一種有毒有害的污染液體。中國(guó)早在2008年就針對(duì)垃圾滲濾液處理提出全新的污染排放控制標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)中明確了垃圾填埋場(chǎng)所中污染物控制的數(shù)量，針對(duì)垃圾滲濾液之中的各項(xiàng)指標(biāo)制定了更高要求。面對(duì)這一標(biāo)準(zhǔn)要求，中國(guó)相關(guān)部門使用膜濾法處理垃圾滲濾液污染物，通過(guò)物理轉(zhuǎn)移原理，將垃圾滲濾液中的80%污染物向濃縮液富集，最終得到垃圾滲濾液膜濃縮液。不同垃圾類型、不同滲濾液處理裝置以及不同膜過(guò)濾單元都會(huì)導(dǎo)致最終垃圾滲濾液膜濃縮液濃度存在差異，通常這類濃縮液多為棕黑色、渾濁、高鹽的液體物質(zhì)。濃縮液之中還含有大量重金屬物質(zhì)，難以降解不易處理，容易導(dǎo)致這種濃縮液對(duì)環(huán)境造成二次污染。在循環(huán)經(jīng)濟(jì)時(shí)代背景之下，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，需要將垃圾滲濾液膜濃縮液的污染危害降至最低，并且盡量合理回收利用處理之后的產(chǎn)物，合理利用這些產(chǎn)物，降低其他活動(dòng)的成本，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展。

文章從循環(huán)經(jīng)濟(jì)時(shí)代角度作出思考，處理垃圾滲濾液膜濃縮液，并且綜合利用處理后的產(chǎn)物，降低生態(tài)環(huán)境二次污染概率。

1 垃圾滲濾液膜濃縮液污染物的綜合利用

1.1 基于改進(jìn)DTZ蒸發(fā)／結(jié)晶技術(shù)的垃圾滲濾液膜濃縮液處理

文章創(chuàng)新性地對(duì)此技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使用DTNF和HPRO系統(tǒng)預(yù)處理垃圾滲濾液膜濃縮液，將該濃縮液之中的結(jié)晶物質(zhì)分離為多價(jià)離子和易發(fā)泡結(jié)垢有機(jī)質(zhì)，使得待進(jìn)入蒸發(fā)器的濃縮液具有較高物料質(zhì)量，這樣即使后續(xù)DTZ蒸發(fā)／結(jié)晶流程中使用較為普通的蒸發(fā)器，仍舊能夠?qū)崿F(xiàn)垃圾滲濾液膜濃縮液的高效處理。

垃圾滲濾液膜濃縮液的處理流程見圖1。

如圖1所示，DTZ蒸發(fā)／結(jié)晶流程包含數(shù)個(gè)組成部分，DTNF負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)垃圾滲濾液污染處理，通過(guò)激光管分離出結(jié)晶物質(zhì)、有機(jī)物以及結(jié)垢多價(jià)離子的濃縮液。通過(guò)高級(jí)氧化功能模塊分解和沉淀DTNF產(chǎn)生的有機(jī)物與結(jié)垢多價(jià)離子，產(chǎn)生可回收的沼氣。經(jīng)過(guò)碟管式納濾的高壓反滲透技術(shù)過(guò)濾剩余濃縮液；HPRO負(fù)責(zé)進(jìn)一步濃縮垃圾滲濾液膜濃縮液的結(jié)晶物質(zhì)，通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶器的蒸發(fā)作用，使得鹽類結(jié)晶能夠從結(jié)晶物質(zhì)之中充分析出，剩余部分即為污染較小的垃圾滲濾液膜濃縮液清液。

1.2 回收產(chǎn)物綜合利用

在循環(huán)經(jīng)濟(jì)時(shí)代背景之下，將具有污染性的垃圾滲濾液膜濃縮液處理后得到可以同收利用的氣體和液體，并且實(shí)際應(yīng)用于沼氣發(fā)電、污水處理領(lǐng)域之中，各回收產(chǎn)物綜合利用的具體技術(shù)如下。

1.2.1 沼氣回收利用發(fā)電

從垃圾滲濾液膜濃縮液中回收沼氣，用于發(fā)電，凈化單元與發(fā)電單元是沼氣回收的兩個(gè)關(guān)鍵單元，垃圾滲濾液膜濃縮液經(jīng)過(guò)處理后產(chǎn)生沼氣，先經(jīng)過(guò)儲(chǔ)罐，其中需要緊急處理的氣體會(huì)直接應(yīng)急燃燒；其余氣體先后經(jīng)過(guò)過(guò)濾塔、脫水塔、脫硫塔完成凈化；經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)除去水分，經(jīng)發(fā)電單元處理之后完成回收利用。

沼氣的回收利用主要是將沼氣引入燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)之中，通過(guò)高壓點(diǎn)火、四沖程以及渦輪增壓等工序?qū)⒄託庥苫瘜W(xué)能向機(jī)械能轉(zhuǎn)換，完成轉(zhuǎn)換后再向電能轉(zhuǎn)換，該過(guò)程由計(jì)算機(jī)控制。該裝置在發(fā)電廠露天放置即可。

1.2.2 達(dá)標(biāo)濃縮液回收利用下的污水處理

SBR好氧階段TN去除率使用硝化反硝化效率（R）描述，計(jì)算如式（1）所示：

其中，NH4+-N表示氨氮去除量，P（NH4+-N）是氨氮質(zhì)量濃度，P（NH7+-N）與P（NH3-N）分別表示NH7+-N和NH3-N的質(zhì)量濃度。

2 試驗(yàn)分析

以某城市大型垃圾同收站為研究對(duì)象，該垃圾回收站每日約能處理60000m3垃圾，主要為各城鎮(zhèn)果蔬垃圾、多家餐飲企業(yè)的餐廚垃圾，含有大量有機(jī)物和高脂污染物。自2022年1月開始對(duì)該垃圾回收站的滲濾液膜濃縮液污染物開展處理，處理后回收循環(huán)利用垃圾滲濾液膜濃縮液污染物的各個(gè)產(chǎn)物。試驗(yàn)儀器：5B-3COD檢測(cè)儀（蘇華科技）；ASAP 2020M型氮?dú)獾蜏匚摳椒治觯溈四鹛峥耍?；LH-BOD60IA型BOD分析儀（蘇華科技）。

2.1 垃圾滲濾液膜濃縮液有害污染物去除

COD反映了水樣中有機(jī)物被氧化分解的需氧量，是一種快速測(cè)定水質(zhì)污染程度的指標(biāo)，尤其適用于廢水處理過(guò)程中對(duì)有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)。BOD5則是在5天內(nèi)由細(xì)菌和其他微生物對(duì)有機(jī)物進(jìn)行生化降解產(chǎn)生的需氧量，能更好地反映廢水中生物降解有機(jī)物的潛能。為了能夠直觀地反映廢水處理的效果，在符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范條件下，統(tǒng)計(jì)自2022年1月至2022年12月使用文章垃圾滲濾液膜濃縮液處理方式后該垃圾處理廠之中有機(jī)化學(xué)需氧量（COD）的去除量以及生化需氧量（BOD5）的去除量，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

如圖2所示，隨著時(shí)間推移，使用文章方法處理垃圾滲濾液膜濃縮液中有害物質(zhì)取得較為可觀的效果，盡管該過(guò)程中，各種有害物質(zhì)的清除量出現(xiàn)波動(dòng)，但是整體保持上升趨勢(shì)，說(shuō)明使用DTZ蒸發(fā)／結(jié)晶方法處理垃圾滲濾液膜濃縮液能夠取得良好效果。

2.2 沼氣回收效果驗(yàn)證

采集處理垃圾滲濾液膜濃縮液之后的沼氣回收數(shù)據(jù)。隨著時(shí)間推移，文章所研究對(duì)象的垃圾回收站的沼氣產(chǎn)量與濃縮液產(chǎn)氣率均有所上升，沼氣產(chǎn)量從5189m3/d上升到10113m3/d，濃縮液產(chǎn)氣率從13m3/t上升到28m3/t，說(shuō)明使用文章方法能夠從垃圾滲濾液膜濃縮液之中回收大量沼氣。資料顯示，中國(guó)城市污水平均產(chǎn)氣量約為10m/t，工業(yè)廢水平均沼氣產(chǎn)量約為3500m3/d，文章獲得的數(shù)值明顯高于該平均數(shù)值，證明文章方法具有實(shí)際應(yīng)用有效性。

通過(guò)發(fā)電單元，使用回收之后產(chǎn)生的沼氣實(shí)現(xiàn)發(fā)電，2022年利用沼氣實(shí)現(xiàn)的發(fā)電量情況如下：

1月份預(yù)計(jì)發(fā)電量為12453.25kW/h，實(shí)際發(fā)電量為11547.96kW/h；

2月份預(yù)計(jì)發(fā)電量為11356.18kW/h，實(shí)際發(fā)電量為10634.89kW/h；

3月份預(yù)計(jì)發(fā)電量為15691.85kW/h，實(shí)際發(fā)電量為16897.28kW/h；

4月份預(yù)計(jì)發(fā)電量為18645.28kW/h，實(shí)際發(fā)電量為19457.33kW/h；

5月份預(yù)計(jì)發(fā)電量為20674.95kW/h，實(shí)際發(fā)電量為19365.47kW/h；

6月份預(yù)計(jì)發(fā)電量為25769.34kW/h，實(shí)際發(fā)電量為24369.49kW/h；

7月份預(yù)計(jì)發(fā)電量為19654.84kW/h，實(shí)際發(fā)電量為18663.14kW/h；

8月份預(yù)計(jì)發(fā)電量為19241.78kW/h，實(shí)際發(fā)電量為18479.31kW/h；

9月份預(yù)計(jì)發(fā)電量為22369.47kW/h，實(shí)際發(fā)電量為23697.17kW/h；

10月份預(yù)計(jì)發(fā)電量為20354.33kW/h，實(shí)際發(fā)電量為21663.91kW/h；

11月份預(yù)計(jì)發(fā)電量為24683.11kW/h，實(shí)際發(fā)電量為23174.47kW/h；

12月份預(yù)計(jì)發(fā)電量為25496.37kW/h，實(shí)際發(fā)電量為24856.15kW/h。

從以上數(shù)據(jù)能夠看出，使用沼氣的實(shí)際發(fā)電量與預(yù)計(jì)發(fā)電量數(shù)值較為接近。由此可以看出，使用該方法從垃圾滲濾液膜濃縮液中M收沼氣用于發(fā)電，能夠獲得較為理想的效果。

2.3 達(dá)標(biāo)濃縮液回收利用效果

經(jīng)過(guò)碟管式納濾和蒸發(fā)結(jié)晶器處理后的垃圾滲濾液膜濃縮液，獲得達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的濃縮液，將該達(dá)標(biāo)液回收利用在污水處理之中，作為補(bǔ)充碳源處理污水。統(tǒng)計(jì)污水廠原始水體和達(dá)標(biāo)液不同使用比例之下SBR曝氣時(shí)間變化情況見圖3。

從圖3中能夠看出，污水廠原始水體和達(dá)標(biāo)液之間的比例越大，SBR曝氣時(shí)間越長(zhǎng)。當(dāng)該比例為0.16時(shí)，曝氣時(shí)間超過(guò)120min，超過(guò)SBR曝氣時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。由此可以判斷，污水廠原始水體和達(dá)標(biāo)液之間的比例應(yīng)該小于0.16。

從上述數(shù)據(jù)中能夠看出，三種污染物都會(huì)隨著污水廠原始水體和達(dá)標(biāo)液增大而呈現(xiàn)出去除率上升趨勢(shì)，且均在混合比例達(dá)到0.08以后，去除率不再發(fā)生明顯變化。這種情況主要是由于比例達(dá)到0.08以后，達(dá)標(biāo)液不再發(fā)生作用，各污染物的變化趨于穩(wěn)定，繼續(xù)增加比例，也不會(huì)再導(dǎo)致污染物發(fā)生反應(yīng)。從數(shù)據(jù)中還能夠看出，相比于另兩種污染物，TN的去除率明顯更低，這種情況也是由于在污水之中，TN較為難消除，且該污染物與污水廠原始水體和達(dá)標(biāo)液之間不會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)，因此去除率明顯低于另兩種物質(zhì)。結(jié)合去除率試驗(yàn)結(jié)果確定，原始水體和達(dá)標(biāo)液比例為0.08時(shí)，處理污水的效果更好。

污水廠同樣自2022年1月起使用文章所研究垃圾同收站滲濾液膜濃縮液綜合處理技術(shù)，同收出的達(dá)標(biāo)液作為碳源以0.08的比例處理污水。隨著時(shí)間推移，污水處理變化情況見表1。

從表1中能夠看出，各種污染物的含量隨季節(jié)變化會(huì)呈現(xiàn)出較為明顯的波動(dòng)，但是整體來(lái)看，添加達(dá)標(biāo)液之后，各污染物的去除率呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。添加達(dá)標(biāo)液之前，在2022年年底BOD5去除率和TN去除率分別為32.95%和23.69%，添加達(dá)標(biāo)液之后，2022年年底BOD5去除率和TN去除率分別為90.52%和80.24%，添加達(dá)標(biāo)液之后，污水中的污染物得到有效去除，能夠符合地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（CB3838-2002）中的第五類標(biāo)準(zhǔn)值。

3 結(jié)束語(yǔ)

循環(huán)經(jīng)濟(jì)的核心是循環(huán)利用與資源高效利用，遵循的原則為資源化、減量化、再利用，基本特征表現(xiàn)為效率高、排放低、消耗少，適合目前可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，同時(shí)也是改變污染物大量增長(zhǎng)模式的方法之一，而垃圾滲濾液膜濃縮液是一種降解難度大、有機(jī)物含量高、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的物質(zhì)，需要經(jīng)過(guò)處理后才能降低對(duì)環(huán)境的污染，因此文章研究循環(huán)經(jīng)濟(jì)時(shí)代垃圾滲濾液膜濃縮液綜合利用技術(shù)。使用高濃度有機(jī)鹽廢水零排放處理技術(shù)處理垃圾滲濾液膜濃縮液，得到沼氣與達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的濃縮液，將沼氣用于發(fā)電，達(dá)標(biāo)液作為污水處理的碳源，實(shí)現(xiàn)回收再利用，且處理垃圾滲濾液膜濃縮液時(shí)成本較低，保證是一種效率高、成本低的高效處理技術(shù)。