垃圾渗滤液的资源化技术


     随着我国城镇化进程的不断加快,人民生活水平的不断提高,我国的城市垃圾量也在快速增长。研究表明,到 2030 年,我国垃圾清运量将超过 3 亿吨,到 2050 年垃圾的清运量将达到 5 亿吨[1]。目前,垃圾的处理方法主要有堆肥、填埋和焚烧三类,其中,垃圾填埋是比较简单、经济的方法,是我国垃圾的主要处理方式[2],且具有投资少、技术成熟、处理量大等优点,但会产生占垃圾量10~35%渗滤液。因此,垃圾渗滤(沥)液成为我国亟待解决的问题。研究表明,垃圾渗滤液中含有大量的腐殖酸类有机质[2],因此,对渗滤液的处理不应只停留在无害化,可以通过一定手段,对渗滤液中的腐殖酸类物质进行综合利用,寻找实现垃圾渗滤液资源化利用的途径。垃圾渗滤液的资源化就是对渗滤液经过一定的处理或改性,充分利用垃圾渗滤液中的有机物质,将渗滤液变成沼气、肥料、腐殖酸等可再利用的资源,实现资源的再利用[3]。


渗滤液在能源领域的应用

     渗滤液生化处理阶段会产生大量的热能,常见的做法是生物池设置冷却装置,降低生物池内污水的温度,热能被浪费掉,而且冷却塔还会消耗大量的新鲜水[4]。垃圾渗滤液在能源领域的应用主要是利用其有机物含量高的特点,通过厌氧产甲烷菌的代谢活动,以垃圾渗滤液中高浓度的有机物为营养物质发酵产沼气,然后利用沼气作为燃料利用,实现环境与能源的双重效益[2]。浦燕新[5]等人采用 UBF 厌氧+外置式 MBR+NF/RO 组合工艺处理垃圾渗滤液,出水可达到排放标准。厌氧所产生的沼气经过脱硫、过滤、除湿等预处理后,可进入沼气发电机组进行发电,有效地降低了渗滤液处理成本。

渗滤液在农业领域的应用

     由于垃圾渗滤液氨氮含量高,可通过一定手段提取出渗滤液中的氨氮物质,并将其作为氮肥应用于农业领域,实现垃圾渗滤液的资源化。将垃圾渗滤液中的氨氮物质分离并加以利用,不仅可以解决垃圾渗滤液的处理问题,又能作为肥料,为植物的生长提供有利的条件,促进林业及农业的发展。金正鑫[6]等人采用 UF 和 NF 组合工艺提取渗滤液浓缩液中腐植酸为水溶肥料,实现浓缩液无害化。李琳[7]等人通过喷淋式结晶器对氨气进行吸收产生硫酸铵晶体,并讲硫酸铵晶体作为用化肥或者复合肥原料出售。若采用生物脱氮技术,处理成本高,而且造成资源浪费。

渗滤液在农工业领域的应用

     垃圾渗滤液除了在能源和农业领域的应用外,还可以通过从垃圾渗滤液中提取有用物质,如氨氮和金属元素,实现其在工业领域的应用。李海庆等[8]应用支撑气膜法回收垃圾渗滤液中的氨氮,其原理是利用微孔疏水性聚丙烯中空纤维膜将渗滤液与酸吸收液分隔于膜两侧,游离态氨气化扩散进入微孔,并通过微孔扩散到膜的另一侧被酸吸收液快速、不可逆吸收生成不挥发的铵根离子,使氨氮得以回收。Li 等[9]研究尝试从垃圾渗滤液纳滤浓缩液中回收钾元素,先以离子交换膜电解法将钾离子富集在电解池阴极室,再用磷酸镁钾结晶法将溶液中的钾元素以沉淀的形式回收,处理钾离子浓度为 2761 mg/L 的浓缩液时,钾离子回收率可达 56%。

结论

     目前,国内外对于垃圾渗滤液的处理主要是在对其进行无害化处理,其中集中在生物处理技术、物化处理技术以及土地处理技术三种,而且部分先进工艺也已经实现了产业化应用,取得了一定的社会及环境效益。对渗滤液的处理不应只停留在无害化,应该寻找实现垃圾渗滤液资源化利用的途径。通过回收氨氮、提取金属物质及制造能源等资源化利用方式,不仅可以创造一定的经济价值,还可令渗滤液得到不同程度的净化,无疑可以大幅节省渗滤液最终处理成本,是垃圾渗滤液处理领域非常值得继续加以深入研究的方向。但是,渗滤液资源化技术往往存在不同程度的不足,相关技术仍需继续提高从垃圾渗滤液中回收资源或能源的效率,提高其经济效益。



参考文献
[1]舟丹. 我国城市垃圾处理现状[J]. 中外能源, 2018,23(07):72.
[2]傅福金, 蔡明亮, 刘明华. 垃圾渗滤液的处置及资源化利用现状[J]. 广州化学, 2018,43(02):80-84.
[3]李文灏. 中国城市生活垃圾处理现状及发展研究[J].  环境与发展, 2019,31(1):196, 198.
[4]浦 燕 新 , 乐 晨 . 垃 圾 焚 烧 厂 渗 滤 液 厌 氧 处 理 产 沼 发 电 研 究 [J]. 广 东 化 工 , 2016,43(08):144-145.
[5]龚为进, 李宾宾, 赵亮, 等. 应用超临界水气化技术的垃圾渗滤液资源化制氢技术研究[J]. 环境污染与防治, 2017,39(08):877-883.
[6]金正鑫, 林振琳,  黄功洛, 等. 垃圾渗滤液 MBR+NF 浓缩液资源化技术研究进展[J]. 能源与环境, 2018(03):11-13.
[7]李琳, 黄凯兴, 陈鹏松, 等. 垃圾渗滤液中氨氮的资源化回收利用: “加快经济发展方式转变——环境挑战与机遇”——2011 中国环境科学学会学术年会, 中国新疆乌鲁木齐, 2011[C].
[8]李海庆, 秦英杰, 崔东胜, 等. 支撑气膜法脱除/回收垃圾渗滤液中氨氮[J]. 环境工程学报, 2014,8(02):612-618.
[9]LI X, ZHU W, WU Y, et al. Recovery of potassium from landfill leachate concentrates using a combination of cation-exchange membrane electrolysis and magnesium potassium phosphate crystallization[J]. SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY, 2015,144:1-7.


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