第46卷第2期2021年2月
环境科学与管理
ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT
VoL 46 N o. 2
Feb. 2021
文章编号:1674 -6139(2021)02 -0103 -04
陈海斌
(广州材高环保科技有限公司，广东广州510006)
摘要：利用电感耦合等离子体发射光谱仪检测渗滤液中重金属种类及含量，然后利用NF + R0组合工艺处理
渗滤液中重金属元素，研究操作压力、水温对N F膜和R0膜性能的影响，确定最佳的工作参数，结果表明：NF 膜最佳操作压力为1.6~17M Pa，最佳工作温度为15T；~25丈，此时对主要重金属的截留率为82% ~89%;R O
膜最佳操作压力为1.6 M Pa，最佳工作温度为15"C ~2(r C，在此操作条件下，对主要重金属的截留率为88% ~
92%。利用NF + R0组合工艺对垃圾渗滤液进行处理，出水中的重金属农度明显下降，对主要重金属的处理效
率可达到95%以上。
关键词：垃圾填埋场；渗滤液；重金属种类；去除技术；纳滤
中图分类号:X705 文献标志码:B
Study on Types and Removal Technology of Heavy Metals in Landfill Leachate
Chen Haibin
(Guangzhou Gaigao Environmental Protection Technology Co. , Ltd. , Guangzhou 510006, China) Abstract ： This paper uses inductively coupled plasma emission spectrometer to detect the type and content of heavy metals in the leachate, and then use the NF + RO combined process to treat the heavy metal elements in the leachate. It studies the influence of operating pressure and water temperature on the perfonnance of NF membrane and RO membrane, and detennine the best work Parameters. The results show that the best operating pressure of NF membrane is 1.6- 17MPa, the best working temperature is 15T1 ~25尤，the interception rate of main heavy metals at this time is 82%~ 89%; the best operating pressure of RO mem- brane is 1. 6 MPa. The best working temperature is 15冗~20冗.Under this operating condition, the retention rate of the main heavy metals is 88%~92%. Using the NF + RO combined process to treat the landfill leachate, the concentration of heavy metals in the effluent is significantly reduced, and the treatment efficiency of the main heavy metals can reach more than 95%.
K ey w o rd s：landfill；leachate；heavy metal species；removal technology；nanofiltration
刖目
简易填埋的垃圾经过一段时间的发酵和自然降 水的淋滤或地下水浸泡[1]，会产生高浓度渗滤液, 对地
下水和土壤产生严重污染。对于垃圾渗滤液目 前较为常见的处理工艺有:MBR、SBR、UASB、氧化 沟、直接回灌等，此类工艺较为成熟，处理渗滤液中
收稿日期:2020-10 - 22
作者简介：陈海斌（1987 -)，男，硕士，中级工程师，研究方向：环境影 响评价、废水处理工程。的COD、氨氮等污染物效果明显。但对于渗滤液中 的重金属污染物则处理效率低下，而重金属是垃圾 渗滤液中不可忽视的一种污染物[24。在此背景下，为更好的对填埋场进行整治，有必要进行垃圾填 埋场渗滤液中重金属污染的种类检测与去除技术的 研究，以减缓垃圾填埋场对土壤与水环境的污染[5_6]。为此研究提出利用NF+ R0工艺对垃圾渗 滤液进行处理，探讨NF+ R0工艺对垃圾渗滤液中 重金属的去除效果。
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无烟锅炉工业垃圾进人填埋场是导致渗滤液中重金属超 标的主要因素，此外，生活垃圾中大量的废弃电池及
某些废弃电器的堆放，在经较长时间的堆积、腐化分 解后，使得渗滤液中镍、铅、铬等含量偏高，垃圾的不 分类收集是导致渗滤液毒性增强的重要原因。2.2 N F 操作参数探讨
选取总铬、铅、砷和镍4种比较有代表性的重金 属作为本次研究的对象，探讨纳滤过程的最佳操作 条
件。在膜要求的范围内分别取不同过滤压力、温 度进行单级纳滤实验，考察各因素对纳滤效果的 影响。
2.2.1过滤压力的影响
取20 L 预处理后的渗滤液，控制实验温度为 25丈，调节膜操作压力（依次为1.0 MPa 、1.2 MPa 、1. 4 MPa 、l . 6 MPa 、l . 7 MPa 、l . 8 MPa 、2. 0 MPa )，考 察过滤压力对膜通量Jv 的影响，结果见图1。
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图1 N F 膜操作压力对膜通量Jv 的影响
由图1可以看出，随着操作压力的增加，膜通量 也明显增加，当操作压力达到1. 6 ~ 1. 7 MPa 时膜通
量达到最大值。但操作压力达到1.8 MPa 后，膜通 量呈下降趋势。分析其原因主要是由于操作压力过 大，对NF 膜造成挤压导致膜孔缩小，使得膜通量变 小，进而膜通量下降。
2.2.2进水温度的影响
取20 L 预处理后的渗滤液,N F 膜操作压力设 定为1. 6 MPa ，考察水温对截留率R 的影响，结果见 图2。
1材料与方法
1.1试验装置1.1.1 NF (纳滤膜）
NF ，中文称纳滤膜，是一种孔径在1 nm ~2 rnn 的允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透 过的一种功能性的半透膜。研究所选取的纳滤膜为 陶氏 NF 270 - 400/34[7]。1.1.2 R 0(反渗透膜）
R 0，中文称反渗透膜，是一种模拟生物半透膜 制成的具有一定特性的人工半透膜，研究使用美国 海德能R 0反渗透膜CPA 3 _ LD 〇 1.2垃圾渗滤液的采集及预处理
研究的垃圾渗滤液取自梅州市某简易垃圾填埋 场。采样、样品保存与分析分别按国家环境保护局 发布的《环境监测技术规范》及《水和废水监测分析 方法》（第四版）、《地下水环境监测技术规范》（HJ / T 164 - 2004)中的有关规定进行。由于渗滤液的浊 度较高且含有大量悬浮颗粒和胶体，需要先进行自 然沉淀，取其上清液过滤后备用。1.3实验方法
电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP - 0ES )对 预处理后渗滤液中的重金属进行检测，筛选出几种 比较有代表性的重金属；探讨进水温度、压力等工作 参数对NF 纳滤和R 0防渗透截留效果的影响，进而 确定N F 和R 0工艺最佳工作参数。
2
结果分析与讨论
2.1
垃圾填埋场渗滤液中重金属的种类检测结果垃圾渗滤液预处理后，送至电感耦合等离子体
发射光谱仪(IC P -0ES )中进行检测与分析。由检 测结果可知，垃圾渗滤液检测的7种重金属中，浓度 较高的主要有：总铬、铅、砷、镍，其中铅、总铬的浓度 超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 166889-2008)中规定的排放浓度限值。•
104 ■
图2水温对NF 膜截留率R 的影响由图2可以看出，当温度在10
区间时,
NF 膜截留率变化不大，随着温度持续增加，截留率 呈现比较明显的下降，这是由于温度增加，膜通量增 加，金属离子更容易通过N F 膜，进而导致截留率 下降。
由上述分析结果可知，N F 膜最佳操作压力为 1. 6 MPa ~ 17 MPa ，最佳工作温度为15丈~25丈〇2.3 R O 操作参数探讨 2.3.1
过滤压力的影响
取20 L 预处理后的渗滤液，控制实验温度为 25丈，调节膜操作压力（依次为1. 0 MPa 、l . 2 MPa 、 1. 4 MPa 、l . 6 MPa 、l . 7 MPa 、l . 8 MPa 、2. 0 MPa )，考 察过滤压力对膜通量Jv 的影响，结果见图3 D
图3 R 0膜操作压力对金膜通量J v 的的影响
由图3看出，随着操作压力的增加，膜通量也明 显增加，当操作压力达到1. 6 MPa 时膜通量达到最 大值。但操作压力继续增加膜通量趋于稳定，不会
无限增大。其原因与N F 膜类似，主要是由于操作 压力过大，对R 0膜造成挤压导致膜孔缩小，进而制 约了膜通量的增长。2.3.2进水温度的影响
取20 L 预处理后的渗滤液,R O 膜操作压力设
定为1. 6 MPa ，考察水温对膜通量Jv 和截留率R 的 影响，结果见图4、图5。
图4水温对R 0膜膜通量私的影响
图5水温对R 0膜截留率R 的影响
由图4和图5可以看到，随着温度增加，膜通量逐渐增加。当温度在lOT ~2(H ：区间时，R 0膜截留率变化不大，随着温度持续增加，截留率呈现比较
明显的下降。其原因与N F 膜类似，由于温度增加,
植物提取
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1
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C
R〇膜中的聚合物分子链运动剧烈，膜孔变大，膜通 量增加，金属离子更容易通过R O膜，进而导致截留 率下降。
由上述分析结果可知,R〇膜最佳操作压力为
1.6 MPa，最佳工作温度为15T -20T。
2.4 NF+ R O工艺对垃圾渗滤液重金属元素的去除
利用NF+ R O组合工艺对垃圾渗滤液进行处理，设定N F膜和R0膜的操作压力为1.6 MPa，工 作温度为25丈。处理效果见表1。
由表1可知，经过NF+ R0组合工艺处理后，出 水中的重金属浓度有明显下降，其中总铬、铅、砷、镍 等主要重金属的去除率均达到95%以上，但铜、汞、镉的去除率略低，可能与其进水浓度较低有关。经 过处理后，重金属的排放浓度均可达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 166889 -2008)中规定 的排放浓度限值。
表1渗滤液中重金属去除效果分析表 mg/L 项目平均进水浓度平均出水浓度去除率/%
镉0.0050.000 5888.4
总铬0.210.007 896.3
铅0.150.005 996.1
汞0.000 80.000 1482.5
砷0.070.003 095.7
铜0.0410.004 090.2
镍0.180.008 795.2
3结论
文章以梅州市某垃圾填埋场的渗滤液作为研究对象，分别考察了纳滤和反渗透膜分离技术对这种废水的处理效果以及在膜分离过程中废水膜操作压力、进水温度等因素对膜通量和膜截留效
果的影响。得出结论为：N F膜最佳操作压力为
1.6 MPa~17 MPa，最佳工作温度为15T ~25丈，
在此操作条件下，对主要重金属的截留率为82%
~ 89% ;R0膜最佳操作压力为1_ 6 MPa，最佳工作
温度为15尤~20丈，在此操作条件下，对主要重金
属的截留率为88% ~92%；利用NF+ R O组合工
艺对垃圾渗滤液进行处理，出水中的重金属浓度
有明显下降，对主要重金属的处理效率可达到
90%以上。
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