广东化工2021年第8期ꞏ202ꞏ第48卷总第442期
曹瑞杰
(上海环境卫生工程设计院有限公司/上海生活垃圾处理和资源化工程技术研究中心，上海200232) [摘要]本文分析了目前渗沥液和浓缩液的常规处理工艺，并分析了各种工艺的优缺点，为后续工艺技术的选择提供了参考。目前，渗沥液
常规处理工艺主要为：“MBR+纳滤+反渗透”、“MBR+高级氧化+生化强化工艺”、“碟管式反渗透”、“其他新型生物处理技术”。常规处理工艺中膜系统的使用非常广泛，约产生20%~30%的膜浓缩液，垃圾渗沥液要实现全量处理/零排放，浓缩液的消纳和处理非常关键，文中筛选了一些研究浓缩液的文献，目前膜浓缩液处理工艺主要包括蒸发(机械压缩蒸发、多效蒸发、负压蒸发、低温蒸发、浸没燃烧蒸发等)、电渗析、氧化、混凝沉淀、膜蒸馏、焚烧等。从图中可以看出，浓缩液处理工艺中使用最多的是普通蒸发工艺，占比29%；其次是机械压缩蒸发工艺、电渗析工艺和氧化工艺，分别占比13%和9%，分析了不同浓缩液处理技术的优缺点，给后续浓缩液处理工艺的选择提供了参考。手动豆浆机
[关键词]渗沥液；膜浓缩液；低温蒸发；高级氧化技术
[中图分类号]TQ[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2021)08-0202-02
Development Status of Landfill Leachate and
Membrane Concentrate Treatment Technology
Cao Ruijie
(Shanghai Environmental Sanitation Engineering Design Institute Co.,Ltd.,Shanghai Engineering Research Center of Municipal Solid Waste
Treatment and Recycle,Shanghai200232,China)
Abstract:This article analyzes the current conventional treatment processes of leachate and concentrate,and analyzes the advantages and disadvantages of various processes,which provides a reference for the selection of subsequent process technologies.At present,the conventional leachate treatment processes are mainly:“MBR+nanofiltration+reverse osmosis”,“MBR+advanced oxidation+biochemical enhancement process”,“dish tube reverse osmosis”,“other new biological treatment technology”.Membrane systems are widely used in conventional treatment processes,producing about20%~30%of membrane concentrate.To achieve full treatment/zero discha
rge of landfill leachate,the absorption and treatment of concentrate is very important.Some research concentrates have been screened in this article.In the literature,the current membrane concentrate treatment process mainly includes evaporation(mechanical compression evaporation, multi-effect evaporation,negative pressure evaporation,low temperature evaporation,submerged combustion evaporation,etc.),electrodialysis,oxidation, coagulation precipitation,membrane distillation,incineration,etc.It can be seen from the figure that the most commonly used in concentrated liquid treatment process is ordinary evaporation process,accounting for29%;followed by mechanical compression evaporation process,electrodialysis process and oxidation process,accounting for13%and9%,respectively.The advantages and disadvantages of different concentrate treatment technologies provide a reference for the selection of subsequent concentrate treatment processes.
Keywords:Leachate；Membrane concentrate；Low temperature evaporation；Advanced oxidation technology
1前言
根据2020年中国统计年鉴可知，2019年全国城市生活垃圾的清运量达24206.2万吨[1]，而垃圾包围城金蝉养殖吧
市的情况已经严重地影响到城市的发展，传统的垃圾填埋技术因占地面积大且土地资源有限，已无法承担产量不断增加的垃圾所带来的负担。而焚烧具有无害化、减容减量程度高、余热可利用等优势[2]，是我国生活垃圾处置的主要方向[3]。截至2019年底，我国共累计建成389座无害化生活垃圾焚烧厂，总焚烧规模达456499吨/日。
虽然上海于2019年7月1日在全国范围内率先实施垃圾分类政策，但多数城市还未开始实施垃圾分类政策，垃圾混收的情况仍较为普遍。垃圾含水率高、热值低、可燃物少等是我国城市生活垃圾的主要共性特征。因此，清运后的生活垃圾在焚烧处理前，都需要在垃圾坑中停留3~7天，可以有效过滤垃圾中的水分，提高入炉烧圾的热值[4]。垃圾坑中停留发酵是生活垃圾焚烧前非常重要的环节，在此过程中可产生5%~20%的渗沥液[5]。除此之外，渗沥液还会由于生活垃圾在填埋过程中压实、发酵等生物化学降解作用产生，据统计，填埋场和焚烧厂渗沥液产率分别可达垃圾处理量的20%~45%和15%~30%。垃圾渗沥液中的有机物含量较高，并带有非常强烈的恶臭，若不妥善处理，会对人居和自然环境产生不可逆的危害。
2渗沥液的水质特点
渗沥液可根据填埋的年限分为“新鲜”渗沥液和“老龄”渗沥液，“新鲜”渗沥液对应的垃圾填埋时间一般是5年之内，5年内的渗沥液水质特性一般为发黑、恶臭、高SS、低pH、有机污染物浓度高、B/C比值大，
达到0.5以上。年龄短的渗沥液一般含有小分子有机酸类和高分子碳水化合物等。老龄渗沥液由于时间长，小分子的和易降解的有机酸都降解掉了，剩下的主要是腐殖质(HS)为主[6]。HS是一种稳定且复杂的的高分子有机物，很难生物降解，是导致渗沥液度高的主要物质[7]。表1为不同年限渗沥液的水质特性。
表1不同年限的渗沥液水质特性
指标＜5年(新鲜)5~10年(中年)＞10年(老龄) pH＜6.5 6.5~7.5＞7.5 COD/(mg/L)＞100004000~10000＜4000 BOD5/COD＞0.30.1~0.3＜0.1 COD/TOC＜2.7 2.0~2.7＞2.0有机成分80%VFA5%~30%VFA+胡敏酸和富里酸胡敏酸和富里酸重金属低中等低
生物可降解性强中等弱
从表1可以看出来渗沥液具有以下特性：
(1)组成复杂、有机物浓度高。特别是新鲜渗沥液，COD大于10000mg/L，在生化处理过程中，有机物浓度高会对活性污泥中的生物活性产生一定的抑制，影响工艺的处理性能。
(2)生物营养比例失衡。新鲜渗沥液的可生物降解特性强，时间越长可生物降解性越弱，可利用的生物碳源变少，会导致渗沥
[收稿日期]2021-03-08
[基金项目]国家重点研发计划“城镇易腐有机固废生物转化与二次污染控制技术(2018YFC1901000)”、上海城投(集团)有限公司科技创新计划项目“上海市湿垃圾处理关键技术集成与示范(CTKY-ZDXM-2018-009)”
[作者简介]曹瑞杰(1993-)，女，硕士研究生，主要研究方向为固废处理及资源化利用。
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第48卷总第442期ꞏ203ꞏ
液中碳氮比失衡，处理时较长的渗沥液一般需要增加碳源，来提高生物处理能力[8]。
(3)pH较低。pH值随着年限的增加而提高，前期主要是由于厌氧发酵产酸，导致pH降低，后续酸性物质发酵完成，pH值开始提高。
3垃圾渗沥液处理技术发展现状
近几年来，垃圾渗沥液的资源化、无害化处理成为主要的处理方式，渗沥液的处理一般可分为前端的
预处理技术、生物处理技术和深度处理技术等，由于渗沥液污染较大，为满足达标排放，一般采用组合工艺。目前，市场上形成技术工艺不断发展并趋于稳定，常规处理工艺分别有“MBR+纳滤+反渗透”、“MBR+高级氧化+生化强化工艺”、“碟管式反渗透”、“其他新型生物处理技术”。
3.1预处理—厌氧—MBR—NF—RO→达标排放
此处理工艺是目前渗沥液处理市场应用最广的工艺，该工艺的优点是运行稳定，能稳定达标。但是使用纳滤+反渗透工艺，投资和成本较高，膜系统运行过程中由于渗沥液水质较差易堵塞，需要经常更换，目前市场使用的膜系统多为进口膜，使用过程中还需要投加膜清洗药剂，运行成本较高，且膜使用过程中会产生20%~330%的浓缩液，浓缩液的特性更为复杂，处理难度大。3.2预处理—厌氧—MBR—高级氧化+强化生化→达标排放
该工艺深度处理过程采用“高级氧化+强化生物处理”后达标排放，高级氧化后能去除一些难降解有机物，提高可生化性，后端增加生化处理后达标排放，可有效避免第一种工艺产生的浓缩液和膜成本投资运行成本高等问题，但是渗沥液中的低价盐离子和可溶性的重金属离子不能有效去除，对于硬度和电导率含量高的渗沥液来说，会有排放不达标的风险。
3.3预处理—DTRO→达标排放
碟管式反渗透处理技术可有效解决膜组件污染及堵塞的问题，渗沥液经过前端预处理后，再使用碟管式反渗透处理，可有效去除COD和部分氨氮，对水质的适应性较强，出水水质好，但是对于污染浓度大的渗沥液，运行过程中需要经常冲洗，经酸碱清洗后，膜表面受到磨损，膜性能下降，需要经常更换膜元件，投资和运行成本高。
3.4其他新型生物处理技术
空心钢管目前随着渗沥液处理行业高度透明化，行业竞争白热化，渗沥液处理单价逐步降低，因此降低渗沥液处理成本，提高运营效益是渗沥液处理市场未来方向。由于老龄垃圾渗沥液碳氮比失衡，需要补充大量碳源，是老龄渗沥液成本高的重要原因之一。目前新型“厌氧氨氧化+厌氧MBR”、“短程硝化+厌氧氨氧化”等技术不需要外加碳源，可在厌氧情况下高效脱氮，有利于降低运行成本，提高脱氮效率，是未来发展方向。
4垃圾渗沥液膜浓缩液处理技术发展现状目前渗沥液常规处理工艺一般采用“厌氧+MBR+膜深度处理”，而膜处理系统一般采用纳滤+反渗透处理工艺，对于排放标准高的地区，甚至采用两级反渗透，采用膜处理工艺必然会产生一定量的浓缩液，一般纳滤膜浓缩液为20%，反渗透浓缩液为25%~30%，DTRO浓缩液一般为50%左右，浓缩液产量交大，且组分复杂，浓缩液如何有效处理，是渗沥液处理工艺中的难题，选取了两个运行厂的纳滤浓液和反渗透浓液进行跟踪测试水质特性，水质特性情况见表2。
表2膜浓缩液水质特性
项目COD/(mg/L)TN/(mg/L)氨氮/(mg/L)硝态氮/(mg/L)pH 纳滤浓液3000~5000300~4005~2050~1006~8
反渗透浓液100~3005~501~32~20
6~8
图1浓缩液处理技术占比分析
纳滤浓液COD含量在3000~5000mg/L，经过前端生化后，浓缩液中的COD主要是大分子难降解的有机酸类，可生化性较差，且浓缩液中含有大量的盐和金属离子[9]，一般呈深棕，度超过3000，处理难度较大，我们对膜浓缩液处理相关研究文献进行了筛选，通过对筛选获得的文献列表进行处理工艺标引，获得浓缩液处理主要处理工艺技术分布见图1，从图中可以看出目前膜浓缩液处理工艺主要包括蒸发(机械蒸发、低温蒸发、多效蒸发、负压蒸发、浸没燃烧蒸发等)、电渗析、氧化、混凝沉淀、膜蒸馏、焚烧等。从图中可以看出，浓缩液处理工艺中使用最多的是普通蒸发工艺，占比29%；其次是机械压缩蒸发工艺、电渗析工艺和氧化工艺，分别占比13%和9%。
目前国内外有关浓缩液处理技术的相关研究较多，主要有：回灌法、蒸发法、回喷炉法、高级氧化法、电渗析法等。研究发现，浓缩液回灌到填埋场会导致垃圾渗沥液的pH、电导率、COD 和氨氮的上升，不可降解的大分子有机物不断积累，导致后期渗沥液处理难度大[10]；使用Fenton氧化法处理浓缩液，将大分子有机酸物质分解为小分子有机物，可以有效提高其可生化性，对渗沥液汇总的COD、DOC(可溶性有机碳)、总氮等都具有一定的脱除效果；使用蒸发—固化处理工艺处理浓缩液，使用一些固化剂对浓缩液或蒸发残渣进行稳定化处理，处理后固体含水率小于40%[11]，硬度提高后可进行填埋处置；浓缩液回喷焚烧炉会增加烟气中的重金属处理难度，同时渗沥液中较高的氯离子和盐离子会增加焚烧炉的结垢和腐蚀；电渗析法可处理低浓度的浓缩液，且需要先进行预处理，整个工艺流程较长，对高浓度的浓缩液效果不佳。本文对膜滤浓缩液常见处理方法进行了归纳总结，各种技术的优缺点如表3所示：
表3渗沥液膜浓缩液处理技术总结
方法优点缺点
回灌法成本低、操作简单增加渗沥液硬度、降低可生化性、膜污染回喷炉内操作简单、可实现无害化处理处理量有限、容易增加炉内结焦、腐蚀问题
高级氧化法
Fenton法成本低、无毒、操作简单试剂投加比例复杂发泡聚苯乙烯
光化学氧化简单高效、抗冲击负荷能力强氧化不彻底、生成中间产物、能耗大臭氧氧化反应迅速、流程简单、无二次污染成本高、氧化不彻底
湿式氧化高效、节能、无二次污染
易腐蚀、成本高、仅适用于小流量
废水、氧化不彻底、有中间产物电化学氧化提高可生化性参数控制复杂
蒸发法机械压缩蒸发(MVR/MVC)流程简单、节能易腐蚀、膜污染多效蒸发(ME)成本低、操作温度低
、简化处理过程热传系数高、降低能耗浸没燃烧蒸发(SCE)操作简单，工艺成熟易发生高温腐蚀、成本高
膜蒸馏设备简单、操作简单成本高、需严格控温
(下转第236页)
广东化工2021年第8期ꞏ236ꞏ第48卷总第442期
广东省生态环境厅发布了挥发性有机物管控的台账清单。但以上模板、清单未针对不同行业制定针对性的台账管理要求，企业环境管理台账清单、模板的适用性和可操作性因行业而异。建议环境管理部门针对不同行业的生产特点分行业制定环境管理台账模板，既增强台账记录的适用性和可操作性，提升企业环保管理水平，也便于横向对比同行业不同企业的生产信息和污染物产排放信息，提升政府主管部门管理效率。
3.5探索环境执法监管新模式
针对挥发性有机物统计数据失真的情况，建议探索将环境审计的思路和方法应用于挥发性有机物综合整治。在逐步建立健全企业环境管理台账与企业财税台账的基础上，充分整合分析企业的产品销售信息与原辅料台账信息，建立投入、产出两端的逻辑关系，从而为企业原辅料数据的真实性作出准确评
价[10]。
在完成VOCs“一企一策”综合整治以后，需进一步监督企业污染治理设施运维情况、活性炭定期更换或脱附再生的执行情况等，VOCs综合整治重点企业量大面广，该工作需要投入大量的人力物力。为进一步优化环境监管方式、提高环境执法监督效能，建议探索非现场执法监管模式，开发视频监控、用电监控等物联网监管技术，辅以无人机、走航车以及卫星遥感等科技手段，科学建立大数据采集分析、违法风险监测预警等技术集成与应用[11]。
4结论
通过对珠三角某市73家重点企业组织开展VOCs“一企一策”综合整治方案评审和整治效果核实验收工作，基于方案评审、现场核查和深入调研的基础上，阐述了数据统计、方案编制、源头替代、无组织排放控制、治理设施设计施工与运维管理、废气监测、台账管理等方面存在的问题。并从企业层面和政府层面分析了企业环保意识不足、追逐短期效益、环境管理能力欠缺、环境保护与安全生产要求存在冲突、监管执法依据不足等内在原因。
目前，VOCs污染问题仍然突出，VOCs治理仍是“十四五”期间的一项重要任务，在下一阶段工作中，建议进一步加强环保宣教与帮扶，推动建立第三方服务机构质量评价体系，在法规文件上进一步完善相关执法监督依据，并不断探索环境执法监管新模式，切实提高VOCs治理监督监管能力，在巩固现
有工作成果的基础上，深入有效推进VOCs治理相关工作。
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(上接第203页)
5总结
浓缩液的处理可分为几个层次，第一个是简单的转移，浓缩液产生后直接外运或者回填埋场填埋，该
方法成本低，操作简单，但是长期使用，会不断增加填埋场渗沥液的硬度，降低可生化性，导致后续填埋场处理增加难度，使用膜处理降低膜使用寿命，不是一个长久之计。第二个是减量化处理，浓缩液经过物料膜、蒸发结晶、进焚烧厂焚烧等技术进一步浓缩减量，经蒸发结晶后还是有一些残渣，并未真正实现零排放；第三是稳定化、无害化处理，可以将浓缩液添加固化剂固化或者高级氧化后再生化处理，废水达标排放，高级氧化后再生化增加浓缩液处理工艺，路线长成本较大；第四是资源化、能源化回收利用，通过回收浓缩液中的腐殖酸、无机盐、鸟粪石、做微生物电池等进行资源化利用；第五是生态化循环利用，如与农业、养殖业等联合进行土地利用。第四、五种处理工艺可真正实现浓缩液的有效处理，但是目前技术方法不成熟，资源回收利用成本较高，还需进一步降低成本，提高资源化产品的利用率。
目前，渗沥液常规处理工艺中膜系统的使用非常广泛，使用膜处理会产生约20%~30%的浓缩液，垃圾渗沥液的处理要实现零排放，浓缩液的消纳和处置非常关键，目前常规处理工艺为：“MBR+纳滤+反渗透”、“MBR+高级氧化+生化强化工艺”、“碟管式反渗透”、“其他新型生物处理技术”。文中筛选了一些研究浓缩液的文献，目前膜浓缩液处理工艺主要包括蒸发(机械压缩蒸发、多效蒸发、负压蒸发、低温蒸发、浸没燃烧蒸发等)、电渗析、氧化、混凝沉淀、膜蒸馏、焚烧等，浓缩液处理工艺中使用最多的是普通蒸发工艺，占比29%；其次是机械压缩蒸发工艺、电渗析工艺和氧化工艺，分别占比13%和9%，分析了不同浓缩液处理技术的优缺点，给后续浓缩液处理工艺的选择提供了参考。
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(本文文献格式：曹瑞杰．垃圾渗沥液及膜浓缩液处理技术发展现状[J]．广东化工，2021，48(8)：202-203)
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