0 引言
垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，不加处置直接排入水体的话，会给环境带来严重的二次污染。目前中国处理垃圾渗滤液的主流路线为膜处理技术。该技术的唯一弊端是会产生含高浓度氨氮、盐类及难生物降解有机物的“浓缩液”[1]。膜浓缩液的处理和处置成为垃圾渗滤液零排放的关键[2]。对此，厦门市环境卫生管理处应对当前渗滤液处理困境，探讨渗滤液浓缩液零排放新技术应用效果及可行性，力求为中国环卫行业做出新的贡献。
1 渗滤液浓缩液水质水量
厦门东部固废处理中心渗滤液处理系统由调节池浮盖膜工程、渗滤液处理工程及中水回用工程三部分组成。渗滤液处理工艺采用膜生化反应器(MBR)+纳滤(NF)。膜生化反应器包括生化反应器和超滤两个单元。生化系统充分利用水中碳源进行反硝化，以减少硝化罐中用于降解有机物所需的氧量。同时将部分硝化液回流到反硝化罐进行彻底脱氮。超滤采用直径为8 mm的有机管式超滤膜，过滤孔径为20 nm～30 nm，代替二沉池对活性污泥进行有效截留并回流到生化系统中，超滤出水进入后续的纳滤膜系统。卷式纳滤膜对超滤出水中难生物降解的COD及二价以上的盐离子进行截留。纳滤截留产生的浓缩液量约120 m3/d。
中水回用处理采用中压卷式反渗透工艺，平均工作压力为3 MPa～5 MPa，进水为纳滤清液，设计规模为600 m3/d，反渗透清液回用率可达到80%。反渗透浓缩液量约120 m3/d。
纳滤浓缩液呈深褐色、浑浊、有异味、无浮油。反渗透浓缩液呈微黄色、微浊、有异味、无浮油。依据调试前期、污水处理站监测数据和现场情况分析，RO浓缩液总硬度≤5.0×103 mg/L、TN≤2.0×103 mg/L、COD≤400 mg/L，NF浓缩液总硬度≤3.0×103 mg/L、TN≤1.0×103 mg/L、COD≤6.0×103 mg/L。
2 渗滤液浓缩液“零排放”整体方案
渗滤液浓缩液处理阶段可分为蒸发和干化两部分。渗滤液浓缩液经MVR蒸发系统处理后产生蒸馏出水、蒸发浓缩液、尾气。蒸馏出水直接排放或回用。尾气酸碱吸收后回流至MVR蒸发系统的调节池部分。蒸发浓缩液再经离心干燥器干化为含水率仅30%～40%的粘稠状污泥。零排放工艺流程见图1。
3 渗滤液浓缩液处理过程
3.1 蒸发阶段
3.1.1 工艺说明
蒸发设备设计处理规模为24 t/d，处理工艺由预处理、蒸发主体、酸洗塔、碱洗塔四部分组成。渗滤液浓缩液为RO和NF浓缩液1:1混合液，进水水质为TDS≤22 000 mg/L、盐度≤20‰、COD≤3 000 mg/L、TN≤2 000 mg/L。预处理阶段投加PAC、PAM去除浓缩液中悬浮颗粒和部分Ca2+、Mg2+，同时去除10%～20%TN。蒸发主体是蒸发系统的主要组成部分，对COD去除率为90.0%～99.9%、TN去除率为85.0%～99.8%、盐度去除率为100%。酸、碱洗气塔用于去除蒸发后气体中残余的NH3-N、COD。
3.1.2 蒸馏出水
设备启动3 h～4 h，蒸发主体、酸洗塔、碱洗塔温度和压力达到设定参数便可进水。进水在蒸发系统内停留时间短，运行约5 min便排放蒸馏出水。蒸发运行阶段设备运行稳定，出水水质波动小。蒸馏出水透明无色、轻微氨味，平均出水水质：TDS=16.0 mg/L、盐度=0%、COD=34.0 mg/L、TN=3.0 mg/L，达到GB16889-2008 生活垃圾填埋场污染控制标准 中水污染排放浓度限制。
3.1.3 蒸发浓缩液
混合浓缩液的总进水572.305 t、蒸馏出水503.720 t、蒸发浓缩液49.162 t，蒸发浓缩液占进水量的8.6%。浓缩液经蒸发系统后残余蒸发浓缩液呈浑浊、黑色液体。平均水质参数为：TDS=125 538.0 mg/L、盐度=4.0%、COD=8 183.9 mg/L、TN=4 170.3 mg/L。蒸发浓缩液由干化系统进行处置，详见3.2干化阶段。
3.1.4 蒸发尾气
混合浓缩液经蒸发处理后排放的尾气有明显臭味。尾气排放口取样检测数据见表1所示。
表1 尾气检测参数表
检测项目数据单位检测结果二级排放限值
臭气浓度无量纲732820
NH3mg/m31.171.5
H2S mg/m332.60.06
C3H9Nmg/m3ND0.08
CH4Smg/m3ND0.007
C2H6Smg/m30.1180.07
(CH3)2S2mg/m3ND0.06
CS2 mg/m31.803.0
C8H8mg/m3ND5.0
参照GB14554-1993 恶臭污染物排放标准 中二级排放限值，尾气中臭气、H2S浓度超标。排放尾气中含高温气体，经冷凝形成冷凝液和不凝尾气。冷凝液回流至浓缩液调节池进行蒸发处理。少量不凝尾气通过生物滤池或酸碱塔中酸碱液化学淋洗可达到除臭效果。
3.2 干化阶段
3.2.1 工艺说明
进入干化器后浓缩液与干燥器中蒸汽进行热交换，通过不断蒸发最终将浓缩液干化成含水率60%以下(含水率可调节)的污泥;蒸发过程中产生的二次蒸汽经除雾后进入蒸汽压缩机，通过蒸汽压缩机增压升温后返回到干化器圆盘内继续对外部的物料进行加热蒸发，高温蒸汽放出潜热后，会冷凝变成蒸馏水，最终从圆盘内排出;干化器的传热面由圆盘及中空轴组成。圆盘是整个干化器的核心，起搅拌和输送物料作用，同时也是干化器的传热体。物料进干化器后，随着中空轴的旋转，物料会在圆盘的搅动下一边翻滚、一边前进，并同时通过圆盘与盘内的蒸汽进行热交换，水分不断被蒸发，随着物料的往前推进，不能被蒸发的物质将从出料口以固体的形式排出。
3.2.2 干化冷凝水
同蒸发阶段产生蒸馏出水，蒸发浓缩液在干化过程中有冷凝水产生。冷凝水水质TDS≤400 mg/L，盐度≤0%，COD≤1 000 mg/L，NH3-N≤5 mg/L，接近于MVR蒸发过程中尾气冷凝液水质，后续回流至调节池进行MVR蒸发处理。
3.2.3 干化污泥
在干化过程中记录进入干燥器的蒸发浓缩液量、干化后泥量和耗电量，所得耗电量为0.53 kW˙h/kg。结合蒸发阶段的蒸发效率和蒸发浓缩液量，每吨混合浓缩液的干化电耗为63.49 kW˙h/t，相应的干化成本为52.7元/t。每吨混合浓缩液的干化泥量为23.64 kg/t。
干化污泥的含水率为29.54%，灰分59.36%，干基高位热值1 882.35 kJ/kg，湿基高位热值1 326.21 kJ/kg，湿基低位热值605.31 kJ/kg。对于污泥焚烧，GB/T24602-2009 城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质 中的表1[3]规定了污泥单独焚烧利用的理化指标和限值，其中一项要求低位热值>5 000 kJ/kg。三种蒸发浓缩液的干泥的基湿基低位热值在450 kJ/kg～600 kJ/kg范围内，不符合单独焚烧的要求，但干化泥量少、可采用混合焚烧。
表2 泥样中重金属含量汇总表
检测项目单位NF和RO混合液污泥GB/T23485-2009 城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋用泥质 中的表2数据[4]
总Asmg/kg33.4<5
总Hgmg/kg0.006<25
总Crmg/kg66<1 000
总Cumg/kg33<1 500
总Znmg/kg35.8<4 000
总Nimg/kg108<200
总Pbmg/kg4.1<1 000
总Cdmg/kg0.10<20
根据检测结果，见表2，泥样中重金属含量符合污泥混合填埋用泥质的规范浓度限值。鉴于渗滤液污水处理站靠近填埋库区，该干化泥样采取固化填埋是一种便捷、经济、有效的处置措施。
4 探讨
渗滤液浓缩液零排放解决了膜技术应用于渗滤液的主要弊端。但是，蒸发应用于渗滤液处理仍处于起步阶段，需要在实施中不断完善，以下问题值得考虑和探讨。
a) 经济成本问题。蒸发及干化技术处理渗滤液膜滤浓缩液能做到零污水排放，且出水水质良好。相对于传统污水处理设施，蒸发浓缩和干化设备的占地面积小，基建投资省。设备费用约8×104元/t，在总投资中占了较大比例。按照本工程试验结果，运行成本则大概在150元/t。对于水处理规模大的企业，建设投资额大、吨水运行费用则会下降;对于水处理规模小的企业，建设投资额小、吨水运行费用则偏高;
b) 蒸发结垢及清洗问题。渗滤液浓缩液硬度大时，导致蒸发运行周期缩短、运行成本也会增加。常见的化学清洗，增加了污水排水量和排放总盐量，不符合环保理念。需要深入探讨浓缩液水质软化的问题;
c) 蒸馏出水的回用问题。蒸馏出水水质符合GB/T16889-2008 生活垃圾填埋场污染控制标准 中的表2[5]排放标准，可应用城市绿化和车辆冲洗。若能对出水进行吹脱，减轻水体中所含的轻微氨味，出水的用途会更广。在蒸发中投加H3PO4、HNO3及NaOH调节水体pH、减缓结垢、去除部分COD等。但是，投加药剂量偏大，会使药剂进入蒸馏出水，使出水水质呈一定黏性，在运行中是需要避免的。
5 结语
通过蒸发工艺对渗滤液浓缩液零排放工艺进行试验，基本可以确定蒸发技术可以做到渗滤液浓缩液零排放。渗滤液浓缩液蒸发及干化阶段处理总成本约150元/t。渗滤液浓缩液零排放过程主要附属产物为尾气和污泥，尾气一般通过酸、碱洗气可达到厂界排放标准，污泥根据泥样成分进行固化填埋或焚烧。实际工程中应用该技术处理膜滤浓缩液须考虑投资概算、分析经济可行性以及蒸发设备持续运行周期。
原标题：渗滤液膜滤浓缩液零排放工程性试验
