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垃圾滲濾液MBR﹢NF濃縮液資源化技術(shù)研究進展

文檔作者：金正鑫1 林振琳1 黃功洛2 魏忠慶2 文檔來源： 1福州大學環(huán)境與資源學院 2福州城建設計研究院有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年03月05日
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垃圾滲濾液MBR+NF濃縮液資源化技術(shù)研究進展
金正鑫1 林振琳1 黃功洛2魏忠慶2
f1福州大學環(huán)境與資源學院福建福州350108
2福州城建設計研究院有限公司福建福州3500011
摘要目前垃圾滲濾液處理普遍采用MBR+NF典型處理工藝．其產(chǎn)生的膜濃縮液現(xiàn)有少量應用無害化處理工藝．但難以
長期穩(wěn)定運行：考慮膜濃縮液難處理主要是由腐植酸引起的，因此，對腐植酸資源回收是解決問題的一種新技術(shù)途徑。介紹濃
縮液中腐植酸和有價無機離子資源回收技術(shù)．其中采用UF和NF組合工藝提取濃縮液中腐植酸為水溶肥料．實現(xiàn)濃縮液無害
化將是具有廣闊市場應用前景的最優(yōu)方案。
關(guān)鍵詞垃圾滲濾液MBR+NF濃縮液腐植酸膜分離資源回收
中圖分類號：X799 文獻標識碼：A 文章編號：1672—9064(2018)03—011—03
由于MBR+NF工藝結(jié)合了膜技術(shù)分離效果好、運行穩(wěn)
定以及生物法處理效果好、運行成本低的技術(shù)優(yōu)勢?，目前
在國內(nèi)外滲濾液處理方面已經(jīng)成了主流工藝．在國內(nèi)滲濾液
實際處理工程中采用該工藝約占90％E23。雖然該工藝能使出
水達標排放．但是膜分離只是將污染物富集于濃縮液中．并
未得到降解轉(zhuǎn)化[3]．在處理過程中產(chǎn)生了約占原液體積20—
30％的膜濾濃縮液[4]。這類濃縮液一般具有色度高、鹽離子
濃度高、有機物含量大、成分復雜等特點，若未得到有效的處
理．將會對周圍生態(tài)環(huán)境造成嚴重威脅[5．剮。值得一提的是，
膜技術(shù)的未來發(fā)展趨勢是盡可能地提高濃縮倍數(shù)和產(chǎn)水率．
這也意味著濃縮液的處理難度將越來越大．因此．濃縮液問
題是阻礙該工藝應用與發(fā)展的限制因素[73。目前對于濃縮液
的處理工藝主要有回灌兩、混凝『9]、高級氧化Elo]、蒸發(fā)?]等，然
而這些工藝都各自存在著例如無機鹽積累、處理效果有限和
設備易腐蝕結(jié)垢等缺點而難以長期穩(wěn)定運行。其主要原因是
濃縮液中含有占有機物比例60％以上的腐植酸[12]．其幾乎不
可生物降解．又親水性良好．常規(guī)技術(shù)難于去除，是造成垃圾
滲濾液及濃縮液難于處理的本質(zhì)所在。當前國內(nèi)外大部分文
獻報道偏向于濃縮液的無害化處理技術(shù)思路．而對濃縮液中
腐植酸等有價成分進行資源回收利用從而同時解決濃縮液
無害化問題的研究還較少。本文簡要分析了濃縮液的資源回
收利用技術(shù)進展．為實現(xiàn)濃縮液的資源利用和垃圾滲濾液的
可持續(xù)處理提供技術(shù)參考。
1 滲濾液MBR+NF濃縮液水質(zhì)特性
滲濾液MBR+NF濃縮液成分主要包括有機物、無機氮和
鹽類離子．表1為MBR+NF濃縮液的一般水質(zhì)數(shù)值范圍【·如]。
可以看出。濃縮液具有以下特點：有機物濃度較高，以腐植酸
為主(約占60—75％)，鹽離子含量高，pH呈中性，重金屬種類
較多．但是含量很低。值得指出的是，由于滲濾液中氨氮濃
度．生物脫氮過程中碳源經(jīng)常出現(xiàn)不足情況．同時由于生物
處理工藝條件控制不盡合理．導致處理出水中N02--N和
N0卜N濃度較高．出現(xiàn)總氮難于達標現(xiàn)象，被截留在濃縮液
中N02-一N、NOs--N含量也就偏高。
表1 MBR+NF濃縮液水質(zhì)
注：}表示HA、FA以COD形式表示
2腐植酸資源回收技術(shù)
由于MBR+NF濃縮液中含有大量的腐植酸．其含有生
理活性強的多種活性基團．作為肥料可增加土壤中有機質(zhì)的
含量、改善土壤團粒結(jié)構(gòu)、提高肥效、刺激植物生長，因此作
為一種新型肥料在農(nóng)業(yè)中得到了越來越廣泛的運用E167。目
前．有許多研究者嘗試對濃縮液中的腐植酸進行回收、資源
利用。
膜提取濃縮液中腐植酸回收工藝有多種形式。Li等[171采
用以NH4HCO，作為汲取液的正滲透技術(shù)對MBR處理后的
滲濾液進行資源化處理．并對濃縮液的生物毒性進行檢查．
結(jié)果表明滲濾液中多環(huán)芳烴得到了有效去除．水回收率可達
91．6％，濃縮液可稀釋后作為肥料直接澆灌。聶永豐m1等發(fā)明
了一種納濾+蒸發(fā)燃燒系統(tǒng)工藝．提出將滲濾液經(jīng)“生物處
理+納濾”處理后的膜濃縮液打人納濾膜中濃縮5～10倍．在
基金項目：福建省建設科技研究開發(fā)項目(2015一k一22)
作者簡介：金正鑫(1993～)，男，碩士研究生，主要從事垃圾滲濾液處理與資源化研究工作。
2018．N03
萬方數(shù)據(jù)
得到干凈透過液的同時．膜處理濃縮液再流人浸沒燃燒蒸發(fā)
系統(tǒng)．在750。C以上的溫度下經(jīng)濃縮、凈化后可制得有機液體
肥料。但是由丁采用的膜截留分子量較小，不能很好地分離
有機物與無機鹽．導致腐植酸中鹽含量較高。Xu等[19]提出了
用UF+UF+蒸發(fā)工藝提取MBR+NF濃縮液中的腐植酸．結(jié)果
表明兩級超濾的分離因子大于lO．二級超濾截留液中的溶
解性有機物91％都是腐植酸．說明該法對濃縮液中的腐植酸
有很好的分離提取效果。同時為了制成符合含量要求的腐植
酸水溶性肥料．將兩級超濾系統(tǒng)濃縮后產(chǎn)品再進行蒸發(fā)濃
縮．Xu等m，又對兩級致密超濾膜提取濃縮液中腐植酸工藝
進行中試研究，發(fā)現(xiàn)在濃縮過程中，氯離子出現(xiàn)負截留，COD
截留率在90％以上．一價和二價鹽的截留率分別為10～26％
以及21～62％．說明鹽分和腐植酸分離效果顯著。但是采用
兩級UF工藝時．由于UF膜孔較大，透過一部分有機物，降
低腐植酸回收率。這樣二級UF就需要濃縮更高的倍數(shù)才能
滿足腐植酸的濃度要求．導致了更嚴重的膜污染．減少膜的
使用壽命．同時產(chǎn)生的大量透過液還需要后續(xù)處理才能排
放．增加了處理成本。
對膜分離回收濃縮液中腐植酸的工藝特性研究發(fā)現(xiàn)‘B·14]．
通過NF+UF工藝對膜濃縮液進行處理時．NF對腐植酸和二
價離子幾乎完全截留．UF對NF濃縮液中的腐植酸以及無
機鹽具有良好的分離效果．腐植酸回收率可達70％以上。隨
著濃縮倍數(shù)增大。雖然NF和UF脫鹽率表現(xiàn)為下降。但是有
機物與無機鹽的分離效果都得到了增強．操作壓力的增大有
利于有機物的截留，但是不利于脫鹽，溫度和pH對該工藝
的處理效果影響不大。實踐驗證了NF+UF工藝對不同水質(zhì)
的濃縮液中的腐植酸分離回收具有很好的效果．但是該工藝
還存在一些不足：NF對二價鹽的富集作用導致整個系統(tǒng)中
二價鹽離子濃度偏高容易析出．會對膜造成嚴重威脅。而由
于僅采用一級UF．其產(chǎn)生的透過液造成了有機物的大量流
失．影響了腐植酸的回收率。同時凝膠層的迅速形成導致NF
的濃縮倍數(shù)收到限制。使得UF需要達到較高的濃縮倍數(shù)．
膜污染嚴重。在此基礎上．李曉東，5]提出了用NF+兩級UF
工藝對MBR+NF濃縮液中的腐植酸進行提取．通過NF在富
集有機物的同時對濃縮液進行減量化處理．再通過兩級UF
降低UF膜的負擔．提高膜的使用壽命．并在兩級UF過程中
將二級UF透過液回到一級UF循環(huán)分離．提高腐植酸的回
收率．同時對最終產(chǎn)品通過加水再濃縮，可以有效減少產(chǎn)品
中的鹽分．提高產(chǎn)品質(zhì)量。這些研究得到的含腐植酸水溶性
肥料均達到了《含腐植酸水溶肥料》(NYll06—20io)的指標
要求腳]．相關(guān)數(shù)值如表2所示。
3無機鹽資源回收技術(shù)
除了對腐植酸進行資源回收利用外．還有其他研究者把
目光投到了濃縮液中富含的無機鹽上．Siciliano『2t]利用同為
副產(chǎn)物的骨粉和海水鹵水．按照N：P：Mg=I：I：l的比例沉淀
NH，一N和M礦．結(jié)果表明可去除98％的氨，磷和鎂的回收率
分別為99％和95％．制得磷酸銨鎂固體肥料中的重金屬含
量低于歐共體對污泥肥料的限制濃度．可作為緩釋肥使用。
表2回收產(chǎn)品實測值與標準限值比較
Liml等報道了一種資源化處理納濾膜濃縮液的組合工藝：先
用陽離子交換膜電解法產(chǎn)生的氯中問產(chǎn)物降解濃縮液中的
有機污染物和氨氮．再通過磷酸鹽固化回收濃縮液中的營養(yǎng)
物質(zhì)。利用該工藝可回收濃縮液中82％的有機物質(zhì)．99％的
氨氮和99％的氯。沉淀的磷酸鎂鉀晶體可作為一種緩沖肥料
利用．同時電解副產(chǎn)物一氯氣也可回收用于印染廢水的脫
色，但作者僅從實驗室規(guī)模證明該組合工藝的可行性。
4結(jié)論
填埋場和焚燒發(fā)電廠垃圾滲濾液MBR+NF濃縮液．由
于難以處理而成為滲濾液處理場二次污染削減的主要技術(shù)
瓶頸。目前該濃縮液處理技術(shù)多樣．每種處理方法對濃縮液
都有一定的處理效果．但是各自存在例如可行性缺陷或者運
行費用問題而難以長期穩(wěn)定運行．轉(zhuǎn)換解決問題的技術(shù)角
度，從濃縮液中腐植酸、氨氮、鉀等有價物質(zhì)回收利用的可行
性分析可以看出．相比于無害化技術(shù)．資源回收利用技術(shù)可
行．回收的含腐植酸水溶性肥料等有價物質(zhì)具有優(yōu)異的經(jīng)濟
效益．可以完全彌補濃縮液無害化的運行成本。而資源回收
利用技術(shù)中．利用UF和NF組合工藝來提取濃縮液中腐植
酸制成水溶性肥料的技術(shù)已日趨成熟．其在濃縮液污染控制
和資源化中將擁有廣闊的應用前景．并最終實現(xiàn)垃圾滲濾液
的全面污染控制和可持續(xù)處理．
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(上接第4頁)
表3 云南側(cè)邊坡不同工況條件下的安全系數(shù)表
表4貴州側(cè)邊坡不同工況條件下的安全系數(shù)表
(2)在巖體抗剪強度評價中，GSI方法綜合考慮了各個
影響巖體強度指標參數(shù)的有關(guān)因素．因此可以做到對巖體的
抗剪強度參數(shù)進行比較合理的估算。這一點可以從GSI估計
值與工程經(jīng)驗類比值的比較中看出。
(3)在應用GSI方法對巖體強度指標參數(shù)進行估算時，
其參數(shù)取值需由地質(zhì)工作者在野外根據(jù)經(jīng)驗確定，所以不同
的地質(zhì)工作者所得到的值的離散性可能會比較大。因此需要
在巖石(體)試驗、工程經(jīng)驗類比等基礎上進行綜合分析，提
高巖體強度指標參數(shù)取值的準確性。
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