老港污泥暫存庫區(qū)滲瀝液性質(zhì)研究

張美蘭，羅佳杰，陳玉怡

（上海老港廢棄物處置有限公司，上海 201302）

老港固體廢棄物綜合利用基地現(xiàn)有污泥暫存庫區(qū)70 多個，到目前為止共儲存未養(yǎng)護(hù)固化污泥40 多萬t，處置工藝為：將含水率80%的原生污泥添加固化劑后直接填埋至基地特建的污泥暫存庫區(qū)。筆者通過實驗室模擬和現(xiàn)場采樣監(jiān)測方式，研究未養(yǎng)護(hù)固化污泥滲瀝液性質(zhì)隨填埋時間的變化規(guī)律，為老港基地庫存污泥的安全性評價和穩(wěn)定化時間及資源化利用的可行性的確定提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 試驗方案

針對老港污泥處置現(xiàn)狀，通過監(jiān)測實驗室模擬和老港暫存庫區(qū)填埋的污泥滲瀝液性質(zhì)隨填埋時間的變化規(guī)律，建立各參數(shù)與填埋時間的定量關(guān)系。

1.1 實驗室模擬未養(yǎng)護(hù)固化污泥填埋試驗

實驗室1 t 模擬裝置示意見圖1。裝置底部鋪設(shè)有10 cm 厚的碎石作為滲瀝液導(dǎo)排層，并在底部設(shè)置滲瀝液取樣口。填埋初期以7 d 為1個采樣周期，定期進(jìn)行污泥采樣、監(jiān)測。采樣監(jiān)測周期在填埋后期由于污泥降解趨于穩(wěn)定時，延長至0.5個月或1個月。

實驗室試驗期為2011 年12 月13 日至2012年11 月24 日，共343 天。

1.2 暫存庫區(qū)污泥采樣監(jiān)測

圖1 實驗室模擬1 t 未養(yǎng)護(hù)固化污泥填埋裝置示意

暫存庫區(qū)污泥固化填埋屬于應(yīng)急填埋，未建設(shè)滲瀝液導(dǎo)排及沼氣收集等配套設(shè)施，表面采用HDPE 膜進(jìn)行覆蓋。通過現(xiàn)場采樣，監(jiān)測污泥的各物化性質(zhì)。

1.3 固化養(yǎng)護(hù)污泥實驗室小試和現(xiàn)場中試監(jiān)測

采用經(jīng)固化養(yǎng)護(hù)含水率降至60%左右的污泥為實驗對象，開展實驗室小試和現(xiàn)場中試。

1.4 樣品監(jiān)測內(nèi)容

污泥滲瀝液的主要監(jiān)測參數(shù)有氨氮（NH3-N）、總氮（TN）、COD、TOC、pH 等。

2 結(jié)果與討論

2.1 滲瀝液NH3-N 和TN 隨填埋時間的變化規(guī)律

如圖2 所示，直接填埋污泥的實驗室模擬研究表明，隨著填埋時間的增加，滲瀝液的NH3-N和TN 濃度呈現(xiàn)不斷增加的趨勢。NH3-N 在填埋初期為886.62 mg/L，填埋343 d 后上升至3 862.67 mg/L；TN 在填埋初期為2 570 mg/L，填埋298 d 后上升至6 200 mg/L。

圖2 實驗室模擬裝置中滲瀝液NH3-N 和TN 濃度隨填埋時間的變化

與之對比，前期的研究成果表明，隨著填埋時間的增加，固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥的滲瀝液NH3-N也呈現(xiàn)不斷增加的趨勢。如圖3 所示，在實驗室小試中污泥填埋400 d 以上時，NH3-N 和TN 濃度分別達(dá)到1 500 mg/L 和2 000 mg/L 以上。而中試污泥NH3-N 和TN 濃度較低，是因為滲瀝液流入集水池后到取樣分析之間的時間較長，滲瀝液暴露在空氣中，氧化和生物轉(zhuǎn)化作用明顯。另外，雨水的稀釋也是很重要的原因。

圖3 固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥滲瀝液NH3-N 和TN 隨填埋時間變化

由此可知，污泥填埋過程中，滲瀝液的NH3-N、TN 均呈現(xiàn)波動上升趨勢，且兩者變化趨勢基本一致。這表明隨著填埋時間的增加，污泥中的含氮有機(jī)物，如蛋白質(zhì)和氨基酸等，逐步被分解轉(zhuǎn)化成氨氮，即有機(jī)氮的無機(jī)化或礦化。隨著有機(jī)氮不斷地被厭氧微生物礦化，滲瀝液中的氨氮也逐漸增加，但在厭氧條件下，氨氮不能繼續(xù)轉(zhuǎn)化，所以會出現(xiàn)不斷積累的現(xiàn)象，直到有機(jī)氮全部礦化成氨氮。另外，由于氨氮是總氮的主要組成部分，TN 有85%～90%以氨氮形式存在，故TN的變化趨勢與氨氮基本保持一致。固化養(yǎng)護(hù)污泥填埋現(xiàn)場作業(yè)設(shè)置的污水收集系統(tǒng)有利于污泥滲瀝液中污染物的降解，有利于滲瀝液進(jìn)一步處理處置。

2.2 滲瀝液COD 和TOC 隨填埋時間的變化規(guī)律

如圖4 所示，直接填埋污泥的實驗室模擬研究表明，隨著填埋時間的增加，滲瀝液的COD 和TOC 呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。COD 在填埋初期為29 183 mg/L，填埋200 d 時，上升至61 200 mg/L，填埋343 d 后又下降至45 472 mg/L；TOC填埋初期為8 664 mg/L，填埋300 d 時為19 190 mg/L。

圖4 實驗室模擬裝置中滲瀝液COD 和TOC 隨填埋時間的變化

與之對比，前期的研究成果表明，隨著填埋時間的增加，固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥小試實驗的COD和TOC 也呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢。如圖5 所示，在小試中污泥填埋200～300 d，COD 和TOC出現(xiàn)明顯下降。而中試污泥COD 和TOC 較低，原因同NH3-N 和TN 變化。

由此可知，污泥填埋過程中，滲瀝液中COD 和TOC 呈現(xiàn)先升后降的趨勢。直接填埋污泥滲瀝液的COD 和TOC 下降時間較固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥的COD 和TOC 下降時間要遲。根據(jù)已有研究成果，可預(yù)測在填埋450～500 d時，直接填埋污泥滲瀝液的COD 和TOC 會有明顯下降。

2.3 滲瀝液pH 隨填埋時間的變化規(guī)律

如圖6 所示，直接填埋污泥的實驗室模擬研究表明，隨著填埋時間的增加，滲瀝液的pH 呈現(xiàn)先降低后增加的波動變化。滲瀝液的pH 在填埋初期為9.83，填埋92 d 時，下降至8.13，填埋343 d 時，又上升至9.54。

圖5 固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥滲瀝液COD、TOC 隨填埋時間的變化

圖6 實驗室模擬裝置中滲瀝液pH 隨填埋時間的變化

與之對比，前期的研究成果表明，隨著填埋時間的增加，固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥滲瀝液的pH 呈現(xiàn)先下降后增加的波動變化趨勢，如圖7 所示，小試實驗中，在填埋250 d 左右，pH 降至最低點7.1 左右，隨后迅速上升，至300 d 左右，上升至9.0 左右。而中試污泥的pH 在填埋130 d 左右開始呈現(xiàn)較為平穩(wěn)狀態(tài)，保持在7.5 左右。

由此可知，填埋污泥滲瀝液的pH 隨著填埋時間的增加，呈現(xiàn)先下降后增加的波動變化趨勢。這是由于污泥填埋初期的水解酸化階段，產(chǎn)生大量的有機(jī)酸，從而使?jié)B瀝液的pH 降低。同時，有機(jī)氮化產(chǎn)生氨，使pH 升高。在填埋中后期，污泥滲瀝液中有機(jī)酸的分解速度遠(yuǎn)大于生成速度，導(dǎo)致pH 上升。固化養(yǎng)護(hù)污泥現(xiàn)場填埋作業(yè)有利于加速污泥pH 的穩(wěn)定。

圖7 固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥滲瀝液pH 隨填埋時間的變化

3 結(jié)論與建議

1）污泥填埋滲瀝液的NH3-N、TN 均呈現(xiàn)波動上升趨勢，TN 有85%～90%以NH3-N 形式存在，兩者變化趨勢基本一致，滲瀝液NH3-N 均上升3 000 mg/L 左右。

2）滲瀝液中COD 和TOC 呈現(xiàn)先升后降的趨勢，直接填埋污泥滲瀝液的COD 和TOC 下降時間較固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥延遲80 多d。

3）污泥滲瀝液的pH 隨著填埋時間呈現(xiàn)先下降后增加的波動變化趨勢，填埋1 a 左右，pH 基本保持穩(wěn)定，未養(yǎng)護(hù)固化污泥約9.5，固化養(yǎng)護(hù)污泥約8.0。

4）固化養(yǎng)護(hù)污泥現(xiàn)場填埋作業(yè)受工程條件和各種環(huán)境因素的影響，有利于污泥滲瀝液的穩(wěn)定化。

5）污泥填埋后的性質(zhì)和產(chǎn)物性質(zhì)是否穩(wěn)定，直接影響填埋污泥的資源化利用，因此，污泥的穩(wěn)定性評價就成為安全利用的重要依據(jù)。應(yīng)急直接填埋的未養(yǎng)護(hù)固化污泥的穩(wěn)定化時間較固化養(yǎng)護(hù)污泥有一定程度的延遲，后期可通過研究污泥產(chǎn)氣和堆體沉降量，進(jìn)一步預(yù)測污泥的穩(wěn)定化時間和資源化利用的可行性。