共填埋技術(shù)改善垃圾滲瀝液水質(zhì)特性研究*

施至理

（上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院有限公司，上海　200232）

共填埋技術(shù)改善垃圾滲瀝液水質(zhì)特性研究*

施至理

（上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院有限公司，上海200232）

基于生活垃圾/深度脫水污泥夾心式共填埋的工程實(shí)踐，考察了該技術(shù)對(duì)填埋滲瀝液水質(zhì)特性的影響。以化學(xué)需氧量（CODCr）、生化需氧量 （BOD5）、可生化性 （B/C）、氨氮 （NH3-N）、總磷 （TP） 和pH為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)共填埋作業(yè)階段、封場(chǎng)階段填埋庫區(qū)的滲瀝液進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)。結(jié)果顯示：生活垃圾/深度脫水污泥夾心式共填埋可有效降解有機(jī)物，封場(chǎng)穩(wěn)定后滲瀝液CODCr水平在3 000 mg/L以下，去除率達(dá)95.5%；滲瀝液可生化性較好，監(jiān)測(cè)后期B/C維持在0.3以上；監(jiān)測(cè)后期NH3-N和TP濃度分別為1 700 mg/L和28 mg/L，較生活垃圾和污泥單獨(dú)填埋滲瀝液低；共填埋滲瀝液pH水平呈中性，利于后續(xù)生物處理。

生活垃圾；污泥；共填埋；滲瀝液

本研究基于上海市老港固體廢棄物綜合利用基地的工程實(shí)踐，采取生活垃圾/深度脫水污泥夾心式共填埋的處理方法，對(duì)工程作業(yè)階段及封場(chǎng)后的滲瀝液水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并與生活垃圾單獨(dú)填埋和污泥單獨(dú)填埋的滲瀝液水質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)生活垃圾/深度脫水污泥夾心式共填埋處理具有明顯優(yōu)勢(shì)。

1　材料與方法

1.1實(shí)踐工程設(shè)計(jì)

本工程總設(shè)計(jì)處理規(guī)模為2.1×104t，生活垃圾和污泥的填埋量分別為1.4×104t和0.7×104t。填埋厚度約為8 m，庫容約2.1×104m3。滲瀝液收集系統(tǒng)由碎石層、盲溝和集水管構(gòu)成。共填埋工程作業(yè)時(shí)間為2013年3月19日至4月14日，封場(chǎng)后監(jiān)測(cè)時(shí)間為2013年4月至2014年3月。

1.2研究與分析方法

在共填埋作業(yè)階段，自有滲瀝液產(chǎn)生開始，每天不同時(shí)間采集5個(gè)樣品，測(cè)定滲瀝液的產(chǎn)生量及滲瀝液中CODCr、BOD5、NH3-N和TP；填埋封場(chǎng)后，每周采集1次滲瀝液樣品，測(cè)定其中的CODCr、BOD5、NH3-N、TP和pH。生活垃圾單獨(dú)填埋庫區(qū)和污泥單獨(dú)填埋庫區(qū)的滲瀝液每周采樣1次，監(jiān)測(cè)內(nèi)容與共填埋滲瀝液一致。

CODCr分析方法為快速消解分光光度法，BOD5分析方法采用微生物傳感器快速測(cè)定法（HACH BODTrack2），NH3-N分析方法為納氏試劑比色法，TP分析方法為釩鉬磷酸比色法，pH由 pH計(jì)（Thermo orion3 star） 測(cè)定?？焖傧鈨x（HACH DR200） 和紫外 /可見光分光光度計(jì) （HACH DR5000） 均購自美國哈希公司，分析所需試劑均購自國藥集團(tuán)，等級(jí)為分析純（AR）。

2　結(jié)果與討論

2.1滲瀝液CODCr監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比與B/C變化趨勢(shì)

滲瀝液CODCr的監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖1所示?？梢钥闯觯罾?深度脫水污泥夾心式共填埋滲瀝液的CODCr具有明顯的先增長(zhǎng)后降低的趨勢(shì)。在填埋作業(yè)初期，微生物對(duì)垃圾底物有一個(gè)適應(yīng)階段，隨著時(shí)間的推移，生活垃圾降解產(chǎn)生的中間產(chǎn)物不斷隨水分遷移至滲瀝液中，CODCr迅速上升，在填埋作業(yè)基本結(jié)束時(shí)達(dá)到最大濃度66 200 mg/L。在2013年4—7月，CODCr變化趨勢(shì)有一個(gè)先降后增的現(xiàn)象，這是由于3、4和5月雨量增大，滲瀝液被稀釋的原因；2013年7月初，CODCr穩(wěn)定在28 000 mg/L左右，與峰值相比降低了58%，這主要是因?yàn)槲⑸锏慕到庾饔茫⒃?月末降至10 000 mg/L以下，這一階段可以認(rèn)為是微生物的快速降解階段。隨后，在2013年8月至2014年3月進(jìn)入慢速降解階段，截至2014年3月，CODCr已降低至3 000 mg/L以下，與峰值相比去除率高達(dá)95.5%。與生活垃圾和污泥單獨(dú)填埋滲瀝液CODCr的監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比，生活垃圾填埋滲瀝液CODCr在80 000 mg/L上下波動(dòng)，污泥填埋滲瀝液CODCr在35 000 mg/L上下波動(dòng)，在共填埋微生物進(jìn)入慢速降解階段后，滲瀝液CODCr遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于二者。因此可以看出，生活垃圾/深度脫水污泥夾心式共填埋技術(shù)起到了促進(jìn)垃圾降解及填埋場(chǎng)穩(wěn)定化的作用，可以有效縮短垃圾填埋場(chǎng)穩(wěn)定化時(shí)間。

圖1 共處置、生活垃圾填埋和污泥填埋滲瀝液中CODCr對(duì)比

由于滲瀝液后續(xù)處理方法仍主要是生物處理方法［1］，因此滲瀝液可生化性尤為重要。判斷污水可生化性一重要指標(biāo)為BOD5/CODCr（B/C），當(dāng)該比值＞0.3時(shí)，則認(rèn)為該污水可采用生化處理法。研究結(jié)果見圖2，可以看出在共填埋作業(yè)階段，B/C相對(duì)較高，基本大于0.4，可生化性極好。隨著生物降解的進(jìn)行，在快速生物降解階段，B/C有一定幅度的降低，這主要是因?yàn)闈B瀝液中的易生物降解有機(jī)組分大部分被微生物利用。在其后的慢速生物降解階段，B/C波動(dòng)較大，但大多數(shù)試驗(yàn)結(jié)果＞0.3，具有后續(xù)生物處理滲瀝液的可能性。與生活垃圾單獨(dú)填埋和污泥單獨(dú)填埋處理方式相比，共填埋滲瀝液與污泥填埋滲瀝液B/C基本相等，而生活垃圾填埋滲瀝液的B/C明顯高于二者，這一結(jié)果說明了生活垃圾填埋滲瀝液中有大量易降解有機(jī)組分未得到降解，會(huì)給后續(xù)滲瀝液的生物處理帶來負(fù)荷過高的問題，而生活垃圾/深度脫水污泥夾心式共填埋技術(shù)則有效解決了這一問題。

2.2滲瀝液營養(yǎng)元素監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比

圖2　共處置、垃圾填埋和污泥填埋滲瀝液中B/C對(duì)比

監(jiān)測(cè)滲瀝液NH3-N的濃度不僅僅在于了解垃圾中有機(jī)物的降解問題，更加重要的是由于垃圾和污泥混合填埋會(huì)引進(jìn)高含氮污泥，NH3-N的含量高會(huì)對(duì)微生物的活性產(chǎn)生抑制，通過滲瀝液NH3-N的濃度變化可以辨別填埋體內(nèi)部垃圾的降解情況［2］。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3　 共處置、垃圾填埋和污泥填埋滲瀝液中NH3-N濃度對(duì)比

可以看出，共填埋滲瀝液中的NH3-N濃度并沒有因?yàn)楦吆勰嗟囊攵?，相反與兩者分別單獨(dú)填埋的滲瀝液相比，平均水平較低。在變化趨勢(shì)上，與CODCr變化相似，在作業(yè)階段NH3-N濃度逐漸升高，在作業(yè)結(jié)束時(shí)達(dá)到峰值2 700 mg/L；封場(chǎng)后NH3-N濃度具有緩慢降低的趨勢(shì)，并沒有因?yàn)橛袡C(jī)物的降解、氨基脫落而使NH3-N濃度升高，2013年12月以后其濃度均＜2000mg/L。

市政污水處理廠中除磷的原理為聚磷菌的超量吸磷作用，通過剩余污泥的排放達(dá)到除磷的目的［3］，因此，共填埋過程中污泥的引入，極有可能導(dǎo)致滲瀝液中TP濃度的增加，這會(huì)對(duì)滲瀝液的后續(xù)處理造成一定困難。但從監(jiān)測(cè)結(jié)果來看（圖4），污泥的引入并沒有使?jié)B瀝液中TP濃度升高，共填埋滲瀝液中TP濃度基本介于兩者單獨(dú)填埋時(shí)滲瀝液中TP濃度之間，差異在20%之內(nèi)。甚至在2013年12月以后，共填埋滲瀝液的TP濃度最低，且盡管污泥單獨(dú)填埋時(shí)滲瀝液中TP濃度劇烈波動(dòng)，但在共填埋情況下一直穩(wěn)定在較低水平。從整體趨勢(shì)來看，共填埋作業(yè)階段滲瀝液中TP濃度有上升趨勢(shì)，這可能是因?yàn)樘盥癯跗诰哿拙尼屃鬃饔?，隨著填埋場(chǎng)的穩(wěn)定化，TP濃度又呈現(xiàn)一定的下降趨勢(shì)，這可能是因?yàn)門P中的不溶性磷酸鹽部分或大部分轉(zhuǎn)化為微生物可以利用的溶解性正磷酸鹽，微生物大量繁殖使TP濃度下降，相反TP濃度的下降也表明微生物的活性高。

圖4　共處置、垃圾填埋和污泥填埋滲瀝液中TP濃度對(duì)比

2.3滲瀝液pH監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比

填埋場(chǎng)穩(wěn)定化是一個(gè)生物處理過程，大部分微生物的最適生存環(huán)境為中性環(huán)境，因此酸堿性是影響穩(wěn)定過程的一個(gè)重要因素；同時(shí)，滲瀝液的酸堿性也會(huì)對(duì)后續(xù)的生物處理效果造成影響。

從試驗(yàn)結(jié)果（圖5）可以看出，生活垃圾填埋庫區(qū)滲瀝液中pH在6～7波動(dòng)，呈弱酸性；污泥填埋庫區(qū)滲瀝液中pH呈現(xiàn)一定弱堿性，在7～8波動(dòng)；而共填埋庫區(qū)滲瀝液pH起初呈現(xiàn)一定弱酸性，后略有上升，呈現(xiàn)一定弱堿性，總體在6～8波動(dòng)。生活垃圾填埋滲瀝液呈弱酸性主要是因?yàn)橛袡C(jī)物分解產(chǎn)生有機(jī)酸的累計(jì)作用［4］，污泥填埋滲瀝液呈現(xiàn)弱堿性主要是因?yàn)樵谖鬯畯S二沉池內(nèi)會(huì)發(fā)生一定程度的反硝化作用而使剩余污泥中含有堿性物質(zhì)［5］，因此將二者進(jìn)行共填埋時(shí)，酸堿中和，可以使共填埋滲瀝液大部分呈現(xiàn)中性，反映了填埋體中的pH環(huán)境適于微生物生存繁殖。

圖5　共處置、垃圾填埋和污泥填埋滲瀝液pH對(duì)比

3　結(jié)論

1） 生活垃圾/深度脫水污泥夾心式共填埋可有效降低滲瀝液CODCr，填埋堆體在經(jīng)過快速降解階段和慢速降解階段后，滲瀝液CODCr可降至3 000 mg/L以下，與峰值相比去除率高達(dá)95.5%；滲瀝液具有良好的可生化性，B/C維持在＞0.3的水平，可進(jìn)行后續(xù)生物處理。

2） 生活垃圾/深度脫水污泥夾心式共填埋較兩者單獨(dú)填埋的滲瀝液中NH3-N與TP濃度低，試驗(yàn)后期NH3-N與TP濃度分別穩(wěn)定在1 700 mg/L和28 mg/L，與起始階段相比，NH3-N與TP均得到一定的去除，去除率約為40%和35%。

3） 生活垃圾/深度脫水污泥夾心式共填埋可使弱酸性的生活垃圾與弱堿性的污泥相互中和，使填埋堆體處于更適合微生物生存繁殖的中性環(huán)境，使?jié)B瀝液pH穩(wěn)定在7左右，有利于滲瀝液的后續(xù)生物處理。

［1］ 王德河.生活垃圾填埋場(chǎng)及滲濾液處理的考察與分析［J］.中國給水排水，2009，25（18）：16-18.

［2］ 王艷捷，邱忠平，吳敏，等.“中老齡”垃圾滲濾液重金屬和氨氮的厭氧毒性［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2008，2（10）：1353-1356.

［3］ Henze M，van Loosdrecht M C M，Ekama G A，et al.污水生物處理：原理、設(shè)計(jì)與模擬［M］.施漢昌，胡志榮，周軍，等，譯.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［4］ 于曉華，何品晶，邵立明，等.填埋層空氣狀況對(duì)填埋初期滲濾液水質(zhì)的影響［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，32（5）：640-643.

［5］ Henze M，Dupont R，Grau P，et al.Rising sludge in secondary settlers due to denitrification［J］.Water Res，1993，27（2）：231-236.

Landfill Leachate Quality Characteristics after Improvement by Joint-landfill Technology

Shi Zhili
（Shanghai Environmental Sanitary Engineering Design Institute Co.Ltd.，Shanghai200232）

Based on the project practice of domestic garbage/deeply dewatered sludge joint-landfill，this study focused on the impact of the technology on the landfill leachate quality characteristics.Through monitoring chemical oxygen demand（CODCr），biological oxygen demand（BOD5），biodegradability（B/C），ammonia（NH3-N），total phosphorus（TP）and pH，the quality characteristics of landfill leachates sampled from operation-phase joint-landfill area and completed joint-landfill area were compared.With a removal efficiency of 95.5%，CODCrof the joint-landfill leachate in stable stage was lower than 3 000 mg/L，which indicated that organics could be degraded effectively in the joint-landfill area.And B/C was higher than 0.3 in the total process，meaning a fine biodegradability.During the later period，the NH3-N and TP concentrationsof the joint-landfill leachate were 1 700 mg/L and 28 mg/L respectively，which were slightly lower than sludge and waste landfill alone.Furthermore，itspH wasin a neutral level，which wasgood for the follow-up biological treatment.

domestic garbage；sludge；joint-landfill；leachate

X703.1

A

1005-8206（2016）04-0022-03

國家科技惠民計(jì)劃項(xiàng)目：村鎮(zhèn)生活垃圾城鎮(zhèn)一體化處理與資源化利用技術(shù)與工程示范研究（2014BAL02B03）

2016-01-05

施至理（1983—），工程師，主要從事垃圾及滲瀝液處理設(shè)計(jì)工作。