垃圾收集運(yùn)輸過(guò)程中的滲濾液特征研究

閆維佳　張　弛*　楊志宏　閆志強(qiáng)

(1.太原理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原　030024；　2.山西正陽(yáng)污水凈化有限公司，山西 晉中　030600)

1　概述

生活垃圾不僅是固體廢物污染，其伴生的滲濾液也造成了液體形態(tài)的污染[1,2]。垃圾收集運(yùn)輸過(guò)程中的滲濾液，一方面具有類(lèi)似于垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的水量水質(zhì)特征，另一方面又有其獨(dú)特之處[3]。對(duì)垃圾收集運(yùn)輸過(guò)程滲濾液的研究，有助于為垃圾箱、垃圾車(chē)、中轉(zhuǎn)站的選址建設(shè)、污染物治理工作提供決策依據(jù)[4,5]。以往的國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)填埋場(chǎng)滲濾液的研究較多[6,7]，而對(duì)垃圾收集運(yùn)輸環(huán)節(jié)中的滲濾液特征缺乏關(guān)注。我國(guó)垃圾成分的南北差異較大，與季節(jié)、生活習(xí)慣、燃料結(jié)構(gòu)有一定的相關(guān)關(guān)系[8]。垃圾中的廚余以及各種有機(jī)垃圾含水率較高，易產(chǎn)生滲濾液[9-11]。有學(xué)者對(duì)生化降解和應(yīng)力壓縮與新鮮高廚余垃圾持水量的影響機(jī)理進(jìn)行了研究[12]。但由于垃圾收集運(yùn)輸環(huán)節(jié)中的滲濾液水量、水質(zhì)的干擾因素復(fù)雜，難于界定[13]。垃圾箱、垃圾車(chē)的滲濾液難以收集，垃圾中轉(zhuǎn)站的滲濾液雖然可以收集，但由于其水量較小，處理難度大[14]，投資缺乏經(jīng)濟(jì)性，直接排入下水道或送至污水廠又存在沖擊負(fù)荷隱患。

本文以山西省典型的城區(qū)與鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生活垃圾滲濾液作為研究對(duì)象，對(duì)相應(yīng)的垃圾箱、壓縮式垃圾車(chē)、壓縮中轉(zhuǎn)站滲濾液水量、水質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)分析。對(duì)精確掌握垃圾收運(yùn)環(huán)節(jié)滲濾液的水量、水質(zhì)變化特征具有重要的參考價(jià)值。

2　研究方法

2.1　水量特征的研究方法

選取山西省具有代表性的4個(gè)城區(qū)與4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生活垃圾作為研究對(duì)象。在每個(gè)城區(qū)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)選取1個(gè)代表性的居民小區(qū)，對(duì)其生活垃圾進(jìn)行跟蹤采樣，取其7 d的數(shù)據(jù)的平均值作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣本。對(duì)各采樣點(diǎn)的垃圾箱12 h自然瀝出滲濾液量、壓縮式垃圾車(chē)滲濾液產(chǎn)量、壓縮中轉(zhuǎn)站純滲濾液產(chǎn)量、壓縮中轉(zhuǎn)站沖洗用水排出量、壓縮中轉(zhuǎn)站總排水量進(jìn)行檢測(cè)統(tǒng)計(jì)。

各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)都折算成1 t生活垃圾所產(chǎn)出的滲濾液量。本文中的水量數(shù)據(jù)為每噸生活垃圾每天產(chǎn)生的滲濾液量，記作t(滲濾液)/(t垃圾·d)，簡(jiǎn)寫(xiě)為t/(t垃圾·d)。滲濾液水量的取樣分為夏季、冬季兩個(gè)季節(jié)。

本文的垃圾箱12 h自然瀝出滲濾液量，是先將垃圾箱中的物料自然放置于漏水托盤(pán)中，12 h后收集從托盤(pán)中自然排出的滲濾液量而得到。本文在對(duì)垃圾車(chē)的滲濾液產(chǎn)水量進(jìn)行研究時(shí)，僅討論壓縮式垃圾車(chē)。對(duì)中轉(zhuǎn)站的滲濾液產(chǎn)水量進(jìn)行研究時(shí)，僅討論水平壓縮式垃圾中轉(zhuǎn)站。

2.2　水質(zhì)特征的研究方法

采用前述水量特征研究時(shí)的樣品，分別對(duì)4個(gè)城區(qū)與4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的垃圾收集運(yùn)輸過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)的夏季滲濾液CODCr,BOD5值進(jìn)行了檢測(cè)分析。同時(shí)對(duì)生活垃圾樣本的含水率，滲濾液的可生化性(BOD5/CODCr值)進(jìn)行了研究。

由于夏季是垃圾滲濾液各項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)較高的季節(jié)，為了更好地顯示滲濾液水質(zhì)特征規(guī)律，本文僅研究了夏季的情況。

3　數(shù)據(jù)與討論

3.1　垃圾收集運(yùn)輸過(guò)程中的滲濾液水量特征

經(jīng)過(guò)采樣檢測(cè)分析，各個(gè)采樣點(diǎn)的垃圾箱12 h自然瀝出滲濾液量、壓縮式垃圾車(chē)滲濾液產(chǎn)量、壓縮中轉(zhuǎn)站純滲濾液產(chǎn)量、壓縮中轉(zhuǎn)站沖洗用水排出量、壓縮中轉(zhuǎn)站總排水量結(jié)果見(jiàn)表1,表2。

表1　垃圾收集運(yùn)輸過(guò)程中的滲濾液水量(夏季)　t/(t垃圾·d)

表2　垃圾收集運(yùn)輸過(guò)程中的滲濾液水量(冬季)　t/(t垃圾·d)

由表1,表2數(shù)據(jù)及相應(yīng)的計(jì)算可知，夏季垃圾箱12 h自然瀝出滲濾液量為0.000 5 t/(t垃圾·d)～0.001 0 t/(t垃圾·d)，壓縮式垃圾車(chē)滲濾液產(chǎn)量為0.043 t/(t垃圾·d)～0.079 t/(t垃圾·d)，壓縮中轉(zhuǎn)站純滲濾液產(chǎn)量為0.051 t/(t垃圾·d)～0.091 t/(t垃圾·d)，壓縮中轉(zhuǎn)站沖洗用水排出量為0.08 t/(t垃圾·d)～0.29 t/(t垃圾·d)，壓縮中轉(zhuǎn)站總排水量為0.13 t/(t垃圾·d)～0.38 t/(t垃圾·d)。冬季垃圾箱12 h自然瀝出滲濾液量為0.000 2 t/(t垃圾·d)～0.000 6 t/(t垃圾·d)，壓縮式垃圾車(chē)滲濾液產(chǎn)量為0.015 t/(t垃圾·d)～0.064 t/(t垃圾·d)，壓縮中轉(zhuǎn)站純滲濾液產(chǎn)量為0.019 t/(t垃圾·d)～0.061 t/(t垃圾·d)，壓縮中轉(zhuǎn)站沖洗用水排出量為0.01 t/(t垃圾·d)～0.08 t/(t垃圾·d)，壓縮中轉(zhuǎn)站總排水量為0.03 t/(t垃圾·d)～0.14 t/(t垃圾·d)。

分析可知，垃圾箱12 h自然瀝出滲濾液量在上述垃圾收集運(yùn)輸環(huán)節(jié)的滲濾液產(chǎn)量總量中占比例較小。壓縮式垃圾車(chē)與壓縮中轉(zhuǎn)站純滲濾液產(chǎn)量數(shù)據(jù)接近，中轉(zhuǎn)站存在沖洗用水時(shí)，中轉(zhuǎn)站的總排水量遠(yuǎn)大于純滲濾液產(chǎn)量。對(duì)于北方城鄉(xiāng)生活垃圾，其各環(huán)節(jié)的滲濾液產(chǎn)量數(shù)據(jù)普遍具有較明顯的季節(jié)波動(dòng)特點(diǎn)，這與居民燃料結(jié)構(gòu)、生活習(xí)慣、食品種類(lèi)隨季節(jié)變化而變化的特點(diǎn)有關(guān)。在壓縮式垃圾車(chē)中，垃圾經(jīng)過(guò)壓縮，含水物料包含的水分被擠壓流出，但垃圾的含水量不等于滲濾液產(chǎn)量，垃圾中的吸水物料會(huì)增加垃圾的持水能力，使其水分不能全部排出。對(duì)照城區(qū)與鄉(xiāng)鎮(zhèn)的情況可知，夏季垃圾含水率的差別不大，冬季差別較大。對(duì)于同一個(gè)采樣點(diǎn)而言，城區(qū)垃圾含水率的冬夏差別較小，鄉(xiāng)鎮(zhèn)垃圾含水率的冬夏差別較大。

從“減量化”角度而言，或者說(shuō)從減輕垃圾填埋場(chǎng)接收滲濾液量的壓力角度而言，垃圾箱、壓縮式垃圾車(chē)、壓縮中轉(zhuǎn)站都存在使?jié)B濾液減量的可能性。但不同于垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液產(chǎn)量規(guī)律，收運(yùn)環(huán)節(jié)的滲濾液產(chǎn)量，主要取決于垃圾成分及自身的含水率，以及垃圾清運(yùn)過(guò)程時(shí)間、壓縮車(chē)的壓縮情況、中轉(zhuǎn)站的壓縮情況。當(dāng)降雨難以混入垃圾箱、垃圾車(chē)、中轉(zhuǎn)站時(shí)，滲濾液產(chǎn)量與當(dāng)?shù)亟涤炅筷P(guān)系不大。

3.2　垃圾收集運(yùn)輸過(guò)程中的滲濾液水質(zhì)特征

垃圾收集運(yùn)輸過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)的夏季滲濾液CODCr數(shù)值如圖1所示。

由圖1中數(shù)據(jù)可知，垃圾箱的滲濾液CODCr濃度為5 382 mg/L～30 867 mg/L，壓縮式垃圾車(chē)的滲濾液CODCr濃度為6 150 mg/L～34 879 mg/L，壓縮中轉(zhuǎn)站的純滲濾液CODCr濃度為6 424 mg/L～31 170 mg/L，壓縮中轉(zhuǎn)站總排水的CODCr濃度為2 962 mg/L～25 472 mg/L。大多數(shù)城區(qū)比鄉(xiāng)鎮(zhèn)的CODCr略高。壓縮中轉(zhuǎn)站純滲濾液的CODCr值是總排水CODCr值的1.15倍～2.17倍。

對(duì)于鄉(xiāng)鎮(zhèn)采樣點(diǎn)，壓縮中轉(zhuǎn)站純滲濾液的CODCr值略高于“垃圾箱”“壓縮式垃圾車(chē)”的CODCr值。其原因可能是由于壓縮中轉(zhuǎn)站使居民垃圾袋加劇破裂，廚余中的水分更充分地排出，在水分排出過(guò)程中加劇了有機(jī)物的洗出，促使COD升高。對(duì)于城區(qū)采樣點(diǎn)，壓縮中轉(zhuǎn)站純滲濾液的CODCr值與“垃圾箱”“壓縮式垃圾車(chē)”的CODCr值差異規(guī)律不明顯。

垃圾收集運(yùn)輸過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)的夏季滲濾液BOD5值見(jiàn)圖2。

由圖2可知，垃圾箱的滲濾液BOD5濃度為1 170 mg/L～13 891 mg/L，壓縮式垃圾車(chē)的滲濾液BOD5濃度為1 253 mg/L～14 821 mg/L，壓縮中轉(zhuǎn)站的純滲濾液BOD5濃度為1 591 mg/L～12 820 mg/L，壓縮中轉(zhuǎn)站總排水的BOD5濃度為1 185 mg/L～5 859 mg/L?？傮w而言，BOD5的變化規(guī)律類(lèi)似于CODCr值的規(guī)律。

對(duì)垃圾收集運(yùn)輸過(guò)程夏季滲濾液的可生化性(BOD5/CODCr值)進(jìn)行了換算，分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　垃圾收集運(yùn)輸過(guò)程夏季滲濾液的可生化性(BOD5/CODCr值)

由表3可知，BOD5/CODCr值處于0.17～0.48之間。除了個(gè)別樣本異常之外，大部分樣本的BOD5/CODCr值的總體趨勢(shì)是后端環(huán)節(jié)比前端高。這種特點(diǎn)表明，滲濾液的可生化性較好，建議在滲濾液處理工藝選型時(shí)，可采用生化處理工藝或生化法與深度處理相結(jié)合的工藝。

4　結(jié)語(yǔ)

1)本文以山西省典型的城區(qū)與鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生活垃圾作為研究對(duì)象，對(duì)各采樣點(diǎn)的垃圾箱、壓縮式垃圾車(chē)、壓縮中轉(zhuǎn)站滲濾液水量、水質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)統(tǒng)計(jì)分析。獲得的研究成果可以反映出中國(guó)內(nèi)陸北方城市生活垃圾收運(yùn)環(huán)節(jié)滲濾液的特征規(guī)律，為相關(guān)的污染物減量化、無(wú)害化提供有價(jià)值的決策依據(jù)。

2)研究表明，各環(huán)節(jié)的滲濾液水量具有較明顯的季節(jié)波動(dòng)。夏季垃圾箱12 h自然瀝出滲濾液量為0.000 5 t/(t垃圾·d)～0.001 0 t/(t垃圾·d)時(shí)，相應(yīng)的壓縮中轉(zhuǎn)站總排水量為0.13 t/(t垃圾·d)～0.38 t/(t垃圾·d)，冬季數(shù)據(jù)明顯減小。中轉(zhuǎn)站的沖洗用水會(huì)大大增加污水產(chǎn)量。

3)各收運(yùn)環(huán)節(jié)的垃圾滲濾液CODCr處于2 962 mg/L～34 879 mg/L之間，BOD5處于1 170 mg/L～14 821 mg/L之間。大多數(shù)城區(qū)垃圾滲濾液比鄉(xiāng)鎮(zhèn)的CODCr略高。壓縮中轉(zhuǎn)站純滲濾液的CODCr值是總排水CODCr值的1.15倍～2.17倍。BOD5/CODCr值處于0.17～0.48之間，可生化性總體較好。BOD5/CODCr值的總體趨勢(shì)是后端環(huán)節(jié)比前端高。