【膜浓缩液的主要处理技术研究的文献综述4800字】

膜浓缩液的主要处理技术研究的文献综述目前，国内外关于膜浓缩液的处理技术主要包括：回喷焚烧技术、回灌/回流技术、蒸发技术、膜蒸馏技术、混凝技术及高级氧化技术等。（1）回喷焚烧技术回喷焚烧技术是指将焚烧厂膜浓缩液通过高压泵雾化后回喷至垃圾焚烧炉进行高温分解。膜浓缩液在雾化前需进行过滤处理以去除颗粒杂质，保证回喷管道和喷枪畅通。入炉前保证垃圾低位热值高于4184kJkg-1，控制炉内温度使其高于850℃是回喷焚烧的先决条件，回喷量也应控制在垃圾焚烧量的10%以内[14]。严浩文等[15]进行了膜浓缩液回喷技术的实炉应用，运行结果表明，回喷会降低焚烧炉内温度，在严格控制喷入量（占垃圾焚烧量的8%）的情况下，有利于焚烧炉的稳定运行。此外，由于膜浓缩液中含有大量氯化物、硫酸盐等物质，回喷焚烧将不可避免对焚烧系统和烟气处理系统造成腐蚀[16]。（2）回灌/回流技术回灌/回流技术是指将膜浓缩液回灌至垃圾卫生填埋场、矿化垃圾床等系统中进行循环处理。其中，回灌是指将膜浓缩液回灌至距离焚烧厂较近的卫生填埋场的垃圾堆体中，距离和运输问题使其处理范围收到明显限制。回流是指未单独设置膜浓缩液处理设施的焚烧厂，或将其喷洒于垃圾堆存系统，或将其运输至渗滤液处理前端。赵成云等[17]开展了RO膜浓缩液回灌至卫生填埋场的中试研究，结果发现回灌有助于维持垃圾堆体的稳定。邱中平等[18]探究了不同渗滤液回灌量对填埋场垃圾堆体反应器中有机质含量的影响，发现回灌量为20%的反应器中总有机质含量最低。Talalaj等[19]研究发现，回灌/回流过程中未被降解的有机物、盐分等会在渗滤液中不断积聚，导致膜处理组件堵塞，相关维护费用增加。（3）蒸发技术蒸发是指通过加热把膜浓缩液中的挥发组分和水分去除，重金属、无机物残留在剩余溶液中，该过程对膜浓缩液体积减量效果显著，可减量90%以上。欧洲率先将蒸发应用于渗滤液的处理，瑞士某市利用四级闪蒸法对渗滤液进行蒸发处理，优化参数后能够去除99.5%的COD和98.5%的氨氮[20]。近年来，我国也发表了很多关于蒸发处理膜浓缩液的相关研究成果，其中不乏工程实例。岳东北等[21]于2005年首次提出采用浸没燃烧蒸发技术处理RO膜浓缩液，浓缩倍数可达5到10倍。孙跃辉等[22]采用低温、低压的机械压缩蒸发装置，对膜浓缩液进行处理时发现，废水高硬度和高碱度的特征导致蒸发管外侧结垢严重，需通过调节蒸发水体pH，清理蒸发管束外污垢和添加阻垢剂等方式，延长设备运行周期。可见，采用蒸发技术处理膜浓缩液可实现部分有机物的去除和盐分回收，但高温蒸发设备易腐蚀，低温低压蒸发设备易结垢，且还需对蒸发减量后的残留进行妥善处置。（4）膜蒸馏技术膜蒸馏技术是以微孔膜上的温度差引起的汽压差作为驱动力，相较于传统膜分离，具有无需外部液压、废热可资源化利用等优点。近年来，很多学者尝试将膜蒸馏用于高盐有机废水的处理。孙亚飞[24]利用真空膜蒸馏技术处理焦化RO膜浓缩液，研究结果表明，膜蒸馏可有效去除原水中的COD和溶解性总固体，去除率高达90%和99.9%。碳酸钙是造成膜蒸馏过程中原水膜孔堵塞的主要物质，酸化预处理后，硫酸钙、硅等仍会沉积在膜表面降低膜通量[25]。可见，膜蒸馏法虽然对盐分的截留率高达99%，但膜组件须具备良好疏水性、高膜通量、高液体透过压力、低导热性等特征[26]。因此，能够满足上述条件的商用膜组件的开发成为了膜蒸馏技术推广的首要制约因素。（5）混凝技术化学混凝是指向废水中投入化学试剂，通过压缩双电层、电性中和等作用破坏废水中胶体物质的稳定性，从而以形成絮体的方式在重力下沉降分离[27,28]。混凝剂种类繁多，铁盐、铝盐类无机混凝剂因其混凝效果良好，价格低廉而被广泛使用。低分子型有氯化铝、硫酸铁、氯化铁等，高分子聚合物有聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、活性硅土等。低分子铁盐主要以Fe3+离子在废水中发生水解并产生各种聚合反应，生成如Fe2(OH)24+、Fe3(OH)48+、Fe5(OH)87+等多核羟基聚合物，然后通过电中和、吸附架桥及卷扫作用使胶体凝聚进而沉淀分离[29]。与低分子性铁盐相比较，高分子聚合类铁盐在废水中的络合水解情况极为复杂。以PFS为例，其通常采用湿法投入方式，因此在投入待处理废水前，自身已发生水解、聚合反应，生成了多种核羟基络合物，整个水解、络合及沉降过程主要发生如下反应[30]：[Fe(H2[Fe(H22[Fe(H2[Fe(H2[Fe(H2铝盐主要通过水解聚合反应形成不同形态的聚合物，包括未水解的铝离子、单核羟基配合物、多核羟基配合物和Al(OH)3沉淀[31]。Al3+的单核羟基配合物形成机理如下：Al3+Al(OH)2+Al(OH)2AlOH单核羟基配合物之间可通过羟基架桥作用进一步产生如[Al6(OH)14]4+、[Al7(OH)17]4+、[Al8(OH)20]4+、[Al13(OH)32]7+和[Al13(OH)34]4+等形态的多核羟基络合物；并利用单核及多核羟基络合物的电中和等作用，使胶体颗粒凝聚沉淀。整个过程可表示为Al3+→Al(OH)n3−n→Al2(OH)24+→Al13聚合体→Al(OH)电混凝是指金属阳极（铝或铁）发生电化学反应溶出Al3+或Fe2+离子，并利用其水解聚合产物发挥混凝作用，其水解过程和反应机理与化学混凝基本相同[33]。电解过程中，电极表面还会产生微小气泡，可加剧颗粒间的碰撞，有利于去除水中溶解态及悬浮态的污染物。阴阳两极反应如下：阳极：Al→Al或Fe→Fe阴极：2H因膜浓缩液水质复杂，通用的混凝剂难以对其进行高效处理，因此高效混凝剂的筛选及其混凝条件的优化成为了主要研究方向。吴子涵[34]采用Al2(SO4)3、PAC、聚合氯化铝铁（PAFC）和聚合硅酸铝铁（PSAF）为混凝剂，分别对NF、RO和物料膜（TU）浓缩液进行了预处理，研究表明PSAF对三种膜浓缩液的COD、UV254和色度均有较好的去除效果。袁延磊[35]研究表明，PFS预处理RO膜浓缩液的效果优于PAC和氯化铁，COD和色度的去除率分别可达57.1%和80.5%。电混凝预处理膜浓缩的重点在电解阳极的筛选及反应条件的优化，Senem等[36]采用铁阳极对NF膜浓缩液进行电混凝处理，结果表明，在初始pH为7，电流为3.5A时反应20min，TOC、COD和色度的去除率最优，分别为45.0%、57.4%和77.1%。Ren等[37]采用化学混凝联合电混凝对焚烧厂RO膜浓缩液进行处理，研究表明混凝剂PSAF在弱酸性条件下能够将COD从2589mgL-1降低至558mgL-1；再对混凝出水进行以铝片为阳极的电混凝处理，反应1h后可将COD继续降低至318mgL-1。（6）高级氧化技术高级氧化技术的核心是通过产生具有强氧化性的自由基（如•OH、•Cl等）使目标污染物分解、甚至矿化。高级氧化技术反应迅速、氧化效果好并对外界环境影响较小，用于处理生物难降解废水优势明显，实用化前景良好。目前，利用高级氧化技术对膜浓缩液进行处理的研究报道很多，包括Fenton/类Fenton氧化技术，电化学氧化技术，臭氧氧化技术以及上述几种技术与UV辐射，微波等的联用。Fenton技术是指利用Fe2+和H2O2反应生成•OH来降解污染物，其氧化效果主要受pH、Fe2+及H2O2投量的影响[38]。Xu等[39]利用Fenton法处理膜浓缩液混凝预处理出水，发现当pH值为2，H2O2为1molL-1，Fe2+为17.5mmoL-1时，TOC的去除效率可达68.9%。Fenton技术在实际处理中存在铁污泥产量大、Fe2+循环利用困难等缺点。为解决上述相关问题，学者们继而提出使用Fe3+、FeS2、零价铁(Fe0)等来替代Fe2+的类Fenton技术[40]。其中，零价铁来源广泛、生产工艺简单、价格低廉，是一种氧化还原电位较低的还原剂[41]。利用零价铁和H2O2构成类Fenton体系，零价铁除了能够担任Fenton反应的催化剂之外，还可以作为还原反应的还原剂，主要反应机理如下[42,43]：FeFeFeFeFeFe目前，零价铁类Fenton技术主要应用于酚类、印染废水和渗滤液等有机废水的处理。Bremner[44]，Zhou[45]等研究发现，零价铁类Fenton技术可高效降解氯酚类废水中的有机物，且具良好的脱氯性能。Ertugay等[46]研究表明，零价铁类Fenton技术可高效处理渗滤液，尤其适用于老龄渗滤液，在pH为2、零价铁0.05gL-1、H2O2为150mgL-1时，反应20min可去除老龄渗滤液中74%的COD。Pan等[47]研究指出零价铁类Fenton技术对高盐废水中的橙黄G具有较好的去除效果，去除率可达73.6%。为进一步强化类Fenton反应，提高体系氧化能力，学者们将光源、电场、微波场等引入类Fenton体系[48,49]。张爱平等[50]探究了利用微波强化零价铁类Fenton时，膜浓缩液中有机物的去除效果与机理，研究表明最优条件下可去除58.7%的COD，Fenton及Fe0/H2O2类Fenton反应的高级氧化作用是有机物的去除机制。电化学氧化技术是利用电极直接氧化以及电极表面产生的活性中间物质（•OH、OCl−等）间接氧化使废水中污染物得到有效去除。直接氧化的主要机制是通过电解过程中产生的高价态的、吸附•OH的金属氧化物与水中污染物发生反应，以实现污染物的氧化和去除[51]。间接氧化机理在于利用阳极氧化溶液中的介质离子生成强氧化剂，因其生命周期较长，能够溶解到溶液中与污染物发生反应。对于氯离子浓度较高的有机废水，间接氧化过程主要通过氯化物转化为次氯酸、次氯酸盐等氧化介质发挥氧化作用[52]。陶正[53]分别利用钌铱涂层钛、铱钽涂层钛、铂涂层钛和铅涂层钛等不同材料作为电解阳极，对膜浓缩液进行电化学氧化处理，发现铅涂层钛电极Ti/PbO2电极对COD的去除效果最好，8h电解后可达76.97%。龚逸等[54]对膜浓缩液中有机物在电化学体系中的去除转化机制进行了研究，发现有机物主要成分的类腐殖酸物质被分解为低腐殖化、低聚合度的小分子有机物。普遍认为提高膜浓缩液中的氯离子含量对氧化效率具有促进作用，王庆国等[55]臭氧氧化技术主要通过臭氧（O3）溶于水溶液发生自分解反应，并生成性质活泼、具有强氧化性的•OH，使有机物被高效降解。郑可[56]开展了臭氧氧化处理RO膜浓缩液的研究，结果表明最优工况下的处理出水可生化性明显提高。Wang等[57]研究发现采用微泡臭氧反应装置代替传统臭氧反应装置处理NF膜浓缩液，反应效率可提升3倍。臭氧氧化难以彻底降解污染物，故学者们提出将臭氧氧化技术与其它处理手段联用，以提高污染物的去除效率。Chen等[58]利用混凝联合臭氧氧化技术处理膜浓缩液，不仅COD的去除最高可达88.32%，腐殖酸和富里酸类大分子有机物亦在该组合工艺中得到了有效降解和矿化。参考文献罗虹霖,胡晖,张敏,等.城市生活垃圾处理技术现状与发展方向[J].污染防治技术,2018,31(3):22-25.中华人民共和国国家统计局.2020中国统计年鉴[M].中国统计出版社,2021.张亚通,朱鹏毅,朱建华,等.垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺研究进展[J].工业水处理,2019,39(9):18-23.RenX,LiuD,ChenWM,JiangGB,etal.InvestigationofthecharacteristicsofconcentratedleachatefromsixmunicipalsolidwasteincinerationpowerplantsinChina[J].RscAdvances2018,8(24):13159-13166.徐辉,蔡斌,周俊,等.垃圾渗滤液膜浓缩液处理进展[J].给水排水,2017,43:8-10.花发奇,唐湘姬.生活垃圾焚烧发电厂渗滤液处理工程实例[J].工业技术,2018,9(上):38-39.杨杨.某生活垃圾焚烧发电厂渗滤液处理工程设计[J].化学管理,2019,05:195-196.第8王天义,蔡曙光,胡延国等.生活垃圾焚烧厂渗滤液处理技术与工程实践[M].北京化学工业出版社,2018:01-03.TopS,SekmanE,HoşverS,etal.Characterizationandelectrocoagulativetreatmentofnanofiltrationconcentrateofafull-scalelandfillleachatetreatmentplant[J].Desalination2011,268,158–162.WangHW,WangYN,LiXY,etal.Removalofhumicsubstancesfromreverseosmosis(RO)andnanofiltration(NF)concentratedleachateusingcontinuouslyozonegeneration-reactiontreatmentequipment[J].WasteManagement,2016,56,271-279.ZhangQQ,TianBH,ZhangX,etal.Investigationoncharacteristicsofleachateandconcentratedleachateinthreelandfillleachatetreatmentplants[J].WasteManagement,2013,33,2277-2286.FernandesA,LabiadhL,CiríacoL,etal.Electro-Fentonoxidationofreverseosmosisconcentratefromsanitarylandfillleachate:Evaluationofoperationalparameters[J].Chemosphere,2017,184,1223-1229.LiJY,ZhaoL,QinLL,etal.RemovalofrefractoryorganicsinnanofiltrationconcentratesofmunicipalsolidwasteleachatetreatmentplantsbycombinedFentonoxidative-coagulationwithphotoeFentonprocesses[J].Chemosphere,2016,146,442-449.赵宝华.生活垃圾焚烧电厂渗沥液浓缩液回喷研究[J].工业技术,2019,4(下):55-56.严浩文,余国涛,杨杨.渗沥液浓缩液回喷处理对垃圾焚烧过程影响初探[J].环境卫生工程,2019,27(2):66-69.吴子涵,任旭,肖玉,等.上海市某垃圾焚烧厂渗滤液膜浓缩液回喷焚烧后的固相物质转化特性[J].环境工程学报,2019,13(8):1949-1958.赵成云,林伯伟,肖强,等.垃圾渗滤液反渗透浓缩液回灌中试研究[J].环境卫生工程,2011,19(1):11-15.邱中平,李明星,刘洋,等.好氧生物反应器填埋场的渗滤液回灌量研究[J].西南交通大学学报,2019,