密閉化作業(yè)對(duì)填埋場(chǎng)垃圾滲瀝液水質(zhì)和處理的影響

陳家偉，王振宇，由和璧

（1.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北武漢430014；2.中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津300381）

密閉化作業(yè)對(duì)填埋場(chǎng)垃圾滲瀝液水質(zhì)和處理的影響

陳家偉1，王振宇1，由和璧2

（1.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北武漢430014；2.中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津300381）

結(jié)合南方某生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)工程實(shí)例，研究了密閉化作業(yè)對(duì)垃圾滲瀝液的水質(zhì)造成的影響并分析了其原因，探討了水質(zhì)變化后對(duì)垃圾滲瀝液處理造成的影響，提出了引入其他高濃度污水調(diào)配處理、增加氨吹脫工藝環(huán)節(jié)和采用非生化處理工藝進(jìn)行改造的對(duì)策。

密閉化作業(yè)；垃圾填埋場(chǎng)；滲瀝液水質(zhì)；滲瀝液處理

生活垃圾的衛(wèi)生填埋處置過程可以看出是“最大限度利用自然循環(huán)和分解機(jī)制”的過程，根據(jù)填埋場(chǎng)內(nèi)生活垃圾分解方式的不同，可分為厭氧性填埋場(chǎng)、好氧性填埋場(chǎng)和準(zhǔn)好氧性填埋場(chǎng)。其中，準(zhǔn)好氧性填埋方式以運(yùn)行成本低、分解速度快等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)的填埋場(chǎng)中應(yīng)用最為廣泛［1］。準(zhǔn)好氧性填埋場(chǎng)主要是通過加大排水管管徑，擴(kuò)大排水和導(dǎo)氣空間，利用生活垃圾堆體內(nèi)外的溫度差形成的壓強(qiáng)差，將外部的空氣通過填埋場(chǎng)內(nèi)的豎向?qū)馐\導(dǎo)入堆體內(nèi)，在堆體內(nèi)形成間隔的“好氧-厭氧”條件，加速垃圾的降解［2］。在實(shí)際填埋場(chǎng)的運(yùn)行過程中，為了減少垃圾滲瀝液的產(chǎn)生量，減少填埋場(chǎng)惡臭對(duì)周邊環(huán)境造成的影響，部分填埋場(chǎng)采取了密閉化的填埋作業(yè)方式，對(duì)滲瀝液調(diào)節(jié)池進(jìn)行加蓋，用HDPE膜對(duì)填埋庫區(qū)采取了及時(shí)臨時(shí)覆蓋措施，并將導(dǎo)氣石籠井封閉，將填埋氣抽取進(jìn)行資源化利用。在臭氣和滲瀝液產(chǎn)生量減少的同時(shí)，外部的氧氣也難以通過導(dǎo)氣石籠井進(jìn)入填埋堆體內(nèi)，改變了“準(zhǔn)好氧”的形態(tài)，對(duì)填埋場(chǎng)內(nèi)的滲瀝液中各類污染物的濃度也產(chǎn)生了影響，滲瀝液水質(zhì)的變化也給現(xiàn)狀滲瀝液處理站的運(yùn)行造成了一定的影響。筆者結(jié)合實(shí)際工程案例，分析了密閉化填埋作業(yè)方式對(duì)滲瀝液水質(zhì)造成的影響，并分析造成水質(zhì)變化的原因。

1 密閉化作業(yè)方式對(duì)滲瀝液水質(zhì)造成的影響

1.1 密閉化作業(yè)方式

1.1.1 填埋庫區(qū)

1）作業(yè)區(qū)的密閉工程：包括HDPE膜覆蓋工程、黏土覆蓋工程、導(dǎo)氣系統(tǒng)等工程措施。

2）非作業(yè)區(qū)密閉工程：包括膜上道路工程、HDPE膜覆蓋工程、膜下黏土層、錨固溝、臨時(shí)排水溝、膜壓載系統(tǒng)［3］。

1.1.2 滲瀝液調(diào)節(jié)池密閉化措施

采用2.0 mm厚HDPE膜將調(diào)節(jié)池密封，膜下設(shè)置泡沫浮塊，膜上設(shè)置壓重填沙管，調(diào)節(jié)池周邊膜下設(shè)置氣體收集管，氣體集中收集后進(jìn)行處理或經(jīng)加工后銷售。

1.2 采取密閉化作業(yè)措施后垃圾滲瀝液水質(zhì)的變化

以南方某生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)為例，在2012年之前，填埋場(chǎng)采取了初步的雨污分流措施，并且對(duì)滲瀝液調(diào)節(jié)池采取了加蓋措施；從2012年開始，采取了更嚴(yán)格的密閉化作業(yè)措施，填埋庫區(qū)的暴露面僅留當(dāng)天填埋作業(yè)所必須的作業(yè)面，對(duì)石籠井進(jìn)行密封，抽取填埋氣用于生產(chǎn)液化氣，加強(qiáng)臨時(shí)覆蓋膜的焊接和作業(yè)道路、錨固溝、排水溝的防滲工作；基本達(dá)到了密閉化作業(yè)的效果。采取密閉化作業(yè)后，降低了填埋惡臭的溢出，降低了垃圾滲瀝液的產(chǎn)生量。

1.2.1 CODCr濃度隨時(shí)間的變化

該衛(wèi)生填埋場(chǎng)2008年底投入使用，由填埋庫區(qū)、沉砂池、滲瀝液調(diào)節(jié)池組成，滲瀝液經(jīng)庫區(qū)滲瀝液導(dǎo)排盲溝收集后排入沉砂池，經(jīng)沉砂后排入滲瀝液調(diào)節(jié)池。取2009年1月至2016年5月當(dāng)月沉砂池和調(diào)節(jié)池內(nèi)垃圾滲瀝液水質(zhì)數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行分析，見圖1。

圖1 滲瀝液CODCr隨時(shí)間的變化

從圖1可以看出，填埋初期時(shí)，沉砂池和調(diào)節(jié)池內(nèi)的CODCr最高可達(dá)45 000 mg/L和20 000 mg/L，氨氮?jiǎng)t低至與垃圾焚燒廠類似的新鮮滲瀝液近似的高COD、低氨氮現(xiàn)象；隨著填埋時(shí)間的推移和庫區(qū)密閉化作業(yè)措施和調(diào)節(jié)池加蓋措施的實(shí)施，到2010年底CODCr迅速降低至25 000 mg/L和15000mg/L。填埋初期2a內(nèi)調(diào)節(jié)池內(nèi)的CODCr和沉砂池的CODCr的比值約0.6，密閉化作業(yè)措施采取后，CODCr逐步降低至17 500 mg/L和8 000 mg/L，并趨于穩(wěn)定，比值約0.45。

1.2.2 NH3-N濃度隨時(shí)間的變化

從圖2可以看出，調(diào)節(jié)池和沉砂池的氨氮濃度基本近似沉砂池中氨氮濃度略低于調(diào)節(jié)池中的氨氮濃度，是因?yàn)檎{(diào)節(jié)池中的部分有機(jī)氮等形態(tài)的氮在厭氧條件下轉(zhuǎn)化為氨氮。填埋初期氨氮濃度僅1000mg/L，到2010年迅速增加接近3000mg/L，隨后迅速降低至2 000 mg/L以下，從2011年開始緩慢升高，至2016年基本穩(wěn)定在2 000～2 500 mg/L。

圖2 滲瀝液NH3-N變化

1.2.3 可生化性隨時(shí)間的變化

從圖3可以看出，沉砂池和調(diào)節(jié)池中垃圾滲瀝液的碳氮比（C/N）填埋初期為45∶1和20∶1，生化性較好。從2011年至2016年C/N逐年下降，到2016年5月下降至10∶1和5∶1左右。

圖3 滲瀝液C/N變化

另外，根據(jù)間隔檢測(cè)的BOD數(shù)據(jù)來看，B/C從填埋初期的0.5左右逐步降低至0.3，滲瀝液的可生化性迅速降低。

1.2.4 新舊滲瀝液水質(zhì)的變化對(duì)比

到2016年5月，沉砂池滲瀝液中CODCr已基本穩(wěn)定在15 000～20 000 mg/L，氨氮基本穩(wěn)定在1 800～23 000 mg/L。舊填埋場(chǎng)填埋生活垃圾成分類似，未采取密閉化作業(yè)措施，滲瀝液中CODCr濃度6 000～10 000 mg/L，氨氮濃度500～1 500 mg/L。

相比于舊填埋場(chǎng)中的CODCr和氨氮，采取了密閉化作業(yè)措施的新填埋場(chǎng)的滲瀝液濃度分別提高了1倍左右。

根據(jù)上述分析可以得出，在采取了密閉化作業(yè)措施后，新填埋場(chǎng)的滲瀝液污染物濃度要高于舊填埋場(chǎng)，在調(diào)節(jié)池內(nèi)，CODCr濃度有所降低，氨氮濃度變化不大，滲瀝液可生化性降低。

2 滲瀝液水質(zhì)變化原因分析

2.1 水量變化

滲瀝液中的水分主要來自于大氣降水，新舊填埋場(chǎng)填埋的生活垃圾成分近似，最大的區(qū)別是新填埋場(chǎng)采取了密閉化作業(yè)措施，將大部分雨水導(dǎo)排至填埋庫區(qū)外，大大減少了雨水的入滲量，新填埋場(chǎng)的滲瀝液中污染物濃度更高，說明水量的減少是污染物濃度偏高的主要原因。

2.2 準(zhǔn)好氧變?yōu)閰捬?/h3>

密閉化主要分為填埋庫區(qū)和滲瀝液調(diào)節(jié)池2個(gè)區(qū)域。其中填埋庫區(qū)采用HDPE膜進(jìn)行臨時(shí)覆蓋，并密封導(dǎo)氣石籠將氣體抽出，將燃燒氣進(jìn)行液化銷售或進(jìn)行燃燒發(fā)電。根據(jù)一般填埋氣收集液化處理的要求，填埋氣抽取范圍在當(dāng)前垃圾堆體標(biāo)高的4 m以下，填埋氣中的含氧量不超過0.5%，超過該界線，填埋氣抽取將停止或降低抽取量以確保填埋氣質(zhì)量。以此為據(jù)，可認(rèn)為填埋庫區(qū)大部分區(qū)域處于厭氧條件下。

在滲瀝液調(diào)節(jié)池中，采用HDPE膜進(jìn)行覆蓋后，外界空氣基本無法進(jìn)入，調(diào)節(jié)池內(nèi)的微生物氧化有機(jī)物將基本耗盡氧氣，因此，可以認(rèn)為滲瀝液調(diào)節(jié)池也處于厭氧狀態(tài)。在該填埋場(chǎng)中，滲瀝液調(diào)節(jié)池的容量為1.1×105m3，平均每天產(chǎn)生的滲瀝液的量為800 m3/d，滲瀝液在調(diào)節(jié)池內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)137.5 d。

因此，在填埋庫區(qū)厭氧條件下，生活垃圾的降解速度相比準(zhǔn)好氧條件要慢，采取密閉作業(yè)措施后的垃圾滲瀝液的COD濃度則會(huì)比之前降低；在滲瀝液調(diào)節(jié)池中，滲瀝液中有機(jī)物在厭氧條件下降解，易降解的BOD部分被降解，B/C則迅速降低；而氨氮濃度會(huì)略微升高，主要原因是部分其他形態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氨氮形態(tài)；COD濃度的降低和總氮濃度的基本不變則引起了C/N的降低。

3 滲瀝液處理的對(duì)策

3.1 引入其他高濃度污水調(diào)配處理

就近引入垃圾焚燒廠的滲瀝液與填埋場(chǎng)滲瀝液進(jìn)行調(diào)配，利用焚燒廠滲瀝液高COD低氨氮的特性調(diào)節(jié)，將填埋場(chǎng)滲瀝液調(diào)節(jié)至可生化性較高的范圍內(nèi)進(jìn)行處理。

3.2 增加氨吹脫工藝環(huán)節(jié)

為了調(diào)高總氮去除效率，在生化環(huán)節(jié)之前增加氨吹脫工藝環(huán)節(jié)，有效降低滲瀝液中的氨氮，提高C/N，但需有效控制氨氣吹脫后的尾氣。

3.3 采用非生化處理工藝進(jìn)行改造

為從根本上解決生化處理效果差的問題，采用非生化處理工藝對(duì)滲瀝液處理站進(jìn)行改造，如MVR機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)工藝、DTRO雙碟管反滲透處理工藝等以物理處理為主要污染物去除手段的處理工藝。

4 結(jié)論

1）衛(wèi)生填埋場(chǎng)密閉化作業(yè)措施引起了垃圾滲瀝液水質(zhì)的變化，主要表現(xiàn)在COD降低、氨氮略微增高、可生化性變差。

2）垃圾滲瀝液水質(zhì)變化的主要原因是填埋場(chǎng)入滲水量的減少和填埋庫區(qū)、滲瀝液調(diào)節(jié)池的厭氧條件的形成。

3）提出污水調(diào)配處理、增加氨吹脫環(huán)節(jié)和采用非生化處理工藝改造等對(duì)策，解決滲瀝液水質(zhì)變化引起的滲瀝液處理的問題。

［1］楊玉飛，黃啟飛，王琪，等.準(zhǔn)好氧填埋滲濾液水質(zhì)變化特性研究［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，16（11）:2168-2172.

［2］Masataka H.Commonly waste finally disposal（in Japanese）［M］. Chuanqi：Japan Environment Sanitation，1994.

［3］潘大晴，楊大帥，李愛軍.阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)全密閉填埋工藝研究［J］.城市管理與科技，2011，13（5）:54-56.

Impact of Confined Operation on Landfill Leachate Quality and Treatment

Chen Jiawei1，Wang Zhenyu1，You Hebi2
（1.Central and Southern China Municipal Engineering Design&Research Institute Co.Ltd.，WuhanHubei430014；2.China Municipal Engineering North China Design Research Institute Co.Ltd.，Tianjin300381）

Combined with the engineering example of a waste landfill in southern China，we researched the effects of confined operation on the quality of landfill leachate，analyzed the causes，discussed the impact on treatment after water quality change，and proposed some strategy to eliminate the impact，for example，blending treatment by introducing other high-concentration sewage，adding ammonia stripping process，and using new technique ofnon-biochemical treatment.

confined operation；waste Landfill；landfill leachate quality；landfill leachate treatment

X703

A

1005-8206（2017）04-0063-03

陳家偉（1986—），工程師，主要從事市政環(huán)衛(wèi)設(shè)計(jì)及咨詢工作。

E-mail：gytscjw@126.com。

2016-10-24