《安全环境-环保技术》之膜分离技术在垃圾渗滤液处理中的应用.doc

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1、膜分离技术在垃圾渗滤液处理中的应用摘要：垃圾渗滤液是一种重污染的有毒有机废水，对生态环境造成了严重的威胁。本文综述了垃圾渗滤液现有的膜处理技术，与传统处理工艺相比，膜技术具有低能高效等优点，是未来渗滤液处理技术的重要发展方向。由于垃圾渗滤液组成的复杂性，根据不同处理目的，微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）和反渗透膜（RO）4种膜在垃圾渗滤液处理中都得到了一定的应用。总结发现，其中MF和UF对渗滤液的处理效果较差，一般作为渗滤液的预处理技术；NF和RO对渗滤液的处理效果较好，主要作为其深度处理技术。然而，膜污染阻碍了膜技术在渗滤液处理方面的发展与应用，为此可通过

2、研究开发新型膜材料、有效的预处理技术和膜分离工艺优化等方面来防止膜污染的发生，以便膜技术在渗滤液及其他水处理方面得到更加广泛的应用。关键词：废水；膜；纳滤；膜污染；污染防止近年来生活垃圾产生量日益增多，对生态环境造成了严重威胁。卫生填埋、焚烧和堆肥是目前最常用的垃圾处理方式[1-3]，垃圾堆积过程中经过一系列的生物分解与物理化学过程，产生一种成分复杂、毒性较大的渗滤液[2]。垃圾渗滤液的性质主要受垃圾成分、堆放时间、气候条件等因素影响，一般具有以下特征[3-7]：有机物含量高（脂肪酸、灰黄霉酸类、腐殖质类等）；氨氮含量高，导致C、N、P比例失衡；无机化合物种类多（如Ca2

3、+、Mg2+、NH4+、SO42.等）；重金属种类多（如Cd2+、Cr3+、Cu2+等）。高毒高污染的垃圾渗滤液对自然水源造成严重的威胁，其处理技术是解决环境问题的必要技术之一。目前，垃圾渗滤液的处理方法有：生物法、物理化学法和土地处理法[8-11]。其中生物法和土地处理法处理成本低，但其处理效率较差；物理化学法处理效率较高，但其成本较高[12]。因此渗滤液处理技术在高效节能方面还有待研究，近年来膜技术在国内外迅速发展，尤其在污水处理、饮用水净化和海水淡化等方面应用较为广泛[13]。与传统的水处理方法相比，膜技术具有能高效去除污染物、实现资源回收、装置简单易操作以及稳定性

4、好等优点[14]。在渗滤液处理方面膜技术也受到了高度重视，为此本文综述了近年来膜技术在渗滤液处理中的研究应用进展。1膜技术在渗滤液处理上的应用经过多年的摸索和实践，膜技术在渗滤液处理方面的应用基本成熟。由于垃圾渗滤液成分复杂，针对不同的处理目的，微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透技术（RO）都得到一定的应用[4，15]。膜分离原理如图1所示。1.1微滤微滤（MF）是以压力差作为推动力的膜分离技术，其本质属于筛分过程，主要通过溶液中微粒粒径不同从而实现分离目的。微滤膜孔径较大，一般为0.02～1.2μm，通常直接用平均孔径表示其截留特性[16]。在压力差的作用

5、下，粒径小于膜孔的颗粒随溶液通过微滤膜，粒径较大的颗粒被截留，从而实现不同粒径颗粒的分离。膜的截留方式主要包括：机械截留、吸附截留、架桥截留和网络内部截留。由于微滤膜的截留吸附特性，常被用于去除悬浮物、大的胶体和微生物等。微滤膜孔径较大，只能有效地去除渗滤液中粒径较大的胶体和悬浮物，而对其中的小粒径污染物去除率较低。因此，在渗滤液处理中微滤膜一般不作为其深度处理工艺，而作为其他膜（UF、NF和RO）或者其他物理化学工艺的预处理工艺。表1总结了微滤膜的一些相关研究，其中一些研究[17-18]将微滤膜作为反渗透膜的预处理工艺，结果表明微滤膜虽然对渗滤液中污染物去除率较低，但经

6、微滤膜预处理的水质提高，达到反渗透膜进水要求，减少了反渗透膜的污染，而且有效提高了整个膜系统的产水水质和产水率。Moravia等[3]也将微滤膜处理技术作为纳滤的预处理技术，结果也证明了微滤膜预处理技术的有效性。在作为其他物理化学工艺的预处理工艺方面，Visvanathan等[19]研究了将微滤膜作为臭氧氧化工艺的预处理，结果显示其组合工艺对渗滤液的着色度和COD去除都有较好的去除效果。表1中实例验证了微滤膜在水处理方面的可实用性，但目前微滤膜对垃圾渗滤液中污染物去除率较低，需要结合其他工艺同时进行，使处理工艺复杂化且加大了其处理成本是微滤膜实际应用中需解决的问题之一。1

7、.2超滤超滤（UF）是介于微滤和纳滤之间，以压力为驱动力的一种膜分离，膜孔径在0.001～0.1μm之间[20]。在一定压力下，超滤膜能截留部分大分子有机物、胶体和微粒，通常其截留相对分子质量在1000～300000。根据超滤膜孔径对杂质进行物理筛分作用，超滤去除处理液中的部分大分子物质、胶体和微粒等，从而达到分离、浓缩和净化的目的。超滤可有效地去除渗滤液中的部分大分子物质、胶体和微粒等，但其对渗滤液的处理效果较差，难以达到排放标准，故较少作为渗滤液的深度处理工艺。近年来，超滤膜在渗滤液处理上应用较多，在表2中对部分研究进行了