共填埋技術改善垃圾滲瀝液水質特性研究*

施至理

（上海環境衛生工程設計院有限公司，上海　200232）

共填埋技術改善垃圾滲瀝液水質特性研究*

施至理

（上海環境衛生工程設計院有限公司，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踐，考察了該技術對填埋滲瀝液水質特性的影響。以化學需氧量（CODCr）、生化需氧量 （BOD5）、可生化性 （B/C）、氨氮 （NH3-N）、總磷 （TP） 和pH為評價指標，對共填埋作業階段、封場階段填埋庫區的滲瀝液進行采樣監測。結果顯示：生活垃圾/深度脫水污泥夾心式共填埋可有效降解有機物，封場穩定后滲瀝液CODCr水平在3 000 mg/L以下，去除率達95.5%；滲瀝液可生化性較好，監測后期B/C維持在0.3以上；監測后期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填埋滲瀝液低；共填埋滲瀝液pH水平呈中性，利于后續生物處理。

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，對工程作業階段及封場后的滲瀝液水質進行了監測，并與生活垃圾單獨填埋和污泥單獨填埋的滲瀝液水質進行了對比分析，發現生活垃圾/深度脫水污泥夾心式共填埋處理具有明顯優勢。

1　材料與方法

1.1實踐工程設計

本工程總設計處理規模為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。滲瀝液收集系統由碎石層、盲溝和集水管構成。共填埋工程作業時間為2013年3月19日至4月14日，封場后監測時間為2013年4月至2014年3月。

1.2研究與分析方法

在共填埋作業階段，自有滲瀝液產生開始，每天不同時間采集5個樣品，測定滲瀝液的產生量及滲瀝液中CODCr、BOD5、NH3-N和TP；填埋封場后，每周采集1次滲瀝液樣品，測定其中的CODCr、BOD5、NH3-N、TP和pH。生活垃圾單獨填埋庫區和污泥單獨填埋庫區的滲瀝液每周采樣1次，監測內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（Thermo orion3 star） 測定。快速消解儀（HACH DR200） 和紫外 /可見光分光光度計 （HACH DR5000） 均購自美國哈希公司，分析所需試劑均購自國藥集團，等級為分析純（AR）。

2　結果與討論

2.1滲瀝液CODCr監測結果對比與B/C變化趨勢

滲瀝液CODCr的監測結果如圖1所示。可以看出，生活垃圾/深度脫水污泥夾心式共填埋滲瀝液的CODCr具有明顯的先增長后降低的趨勢。在填埋作業初期，微生物對垃圾底物有一個適應階段，隨著時間的推移，生活垃圾降解產生的中間產物不斷隨水分遷移至滲瀝液中，CODCr迅速上升，在填埋作業基本結束時達到最大濃度66 200 mg/L。在2013年4—7月，CODCr變化趨勢有一個先降后增的現象，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穩定在28 000 mg/L左右，與峰值相比降低了58%，這主要是因為微生物的降解作用，并在7月末降至10 000 mg/L以下，這一階段可以認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95.5%。與生活垃圾和污泥單獨填埋滲瀝液CODCr的監測結果對比，生活垃圾填埋滲瀝液CODCr在80 000 mg/L上下波動，污泥填埋滲瀝液CODCr在35 000 mg/L上下波動，在共填埋微生物進入慢速降解階段后，滲瀝液CODCr遠遠低于二者。因此可以看出，生活垃圾/深度脫水污泥夾心式共填埋技術起到了促進垃圾降解及填埋場穩定化的作用，可以有效縮短垃圾填埋場穩定化時間。

圖1 共處置、生活垃圾填埋和污泥填埋滲瀝液中CODCr對比

由于滲瀝液后續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為BOD5/CODCr（B/C），當該比值＞0.3時，則認為該污水可采用生化處理法。研究結果見圖2，可以看出在共填埋作業階段，B/C相對較高，基本大于0.4，可生化性極好。隨著生物降解的進行，在快速生物降解階段，B/C有一定幅度的降低，這主要是因為滲瀝液中的易生物降解有機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波動較大，但大多數試驗結果＞0.3，具有后續生物處理滲瀝液的可能性。與生活垃圾單獨填埋和污泥單獨填埋處理方式相比，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，這一結果說明了生活垃圾填埋滲瀝液中有大量易降解有機組分未得到降解，會給后續滲瀝液的生物處理帶來負荷過高的問題，而生活垃圾/深度脫水污泥夾心式共填埋技術則有效解決了這一問題。

2.2滲瀝液營養元素監測結果對比

圖2　共處置、垃圾填埋和污泥填埋滲瀝液中B/C對比

監測滲瀝液NH3-N的濃度不僅僅在于了解垃圾中有機物的降解問題，更加重要的是由于垃圾和污泥混合填埋會引進高含氮污泥，NH3-N的含量高會對微生物的活性產生抑制，通過滲瀝液NH3-N的濃度變化可以辨別填埋體內部垃圾的降解情況［2］。試驗結果如圖3所示。

圖3　 共處置、垃圾填埋和污泥填埋滲瀝液中NH3-N濃度對比

可以看出，共填埋滲瀝液中的NH3-N濃度并沒有因為高含氮污泥的引入而升高，相反與兩者分別單獨填埋的滲瀝液相比，平均水平較低。在變化趨勢上，與CODCr變化相似，在作業階段NH3-N濃度逐漸升高，在作業結束時達到峰值2 700 mg/L；封場后NH3-N濃度具有緩慢降低的趨勢，并沒有因為有機物的降解、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，極有可能導致滲瀝液中TP濃度的增加，這會對滲瀝液的后續處理造成一定困難。但從監測結果來看（圖4），污泥的引入并沒有使滲瀝液中TP濃度升高，共填埋滲瀝液中TP濃度基本介于兩者單獨填埋時滲瀝液中TP濃度之間，差異在20%之內。甚至在2013年12月以后，共填埋滲瀝液的TP濃度最低，且盡管污泥單獨填埋時滲瀝液中TP濃度劇烈波動，但在共填埋情況下一直穩定在較低水平。從整體趨勢來看，共填埋作業階段滲瀝液中TP濃度有上升趨勢，這可能是因為填埋初期聚磷菌的釋磷作用，隨著填埋場的穩定化，TP濃度又呈現一定的下降趨勢，這可能是因為TP中的不溶性磷酸鹽部分或大部分轉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濃度對比

2.3滲瀝液pH監測結果對比

填埋場穩定化是一個生物處理過程，大部分微生物的最適生存環境為中性環境，因此酸堿性是影響穩定過程的一個重要因素；同時，滲瀝液的酸堿性也會對后續的生物處理效果造成影響。

從試驗結果（圖5）可以看出，生活垃圾填埋庫區滲瀝液中pH在6～7波動，呈弱酸性；污泥填埋庫區滲瀝液中pH呈現一定弱堿性，在7～8波動；而共填埋庫區滲瀝液pH起初呈現一定弱酸性，后略有上升，呈現一定弱堿性，總體在6～8波動。生活垃圾填埋滲瀝液呈弱酸性主要是因為有機物分解產生有機酸的累計作用［4］，污泥填埋滲瀝液呈現弱堿性主要是因為在污水廠二沉池內會發生一定程度的反硝化作用而使剩余污泥中含有堿性物質［5］，因此將二者進行共填埋時，酸堿中和，可以使共填埋滲瀝液大部分呈現中性，反映了填埋體中的pH環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對比

3　結論

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，可進行后續生物處理。

2） 生活垃圾/深度脫水污泥夾心式共填埋較兩者單獨填埋的滲瀝液中NH3-N與TP濃度低，試驗后期NH3-N與TP濃度分別穩定在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境，使滲瀝液pH穩定在7左右，有利于滲瀝液的后續生物處理。

［1］ 王德河.生活垃圾填埋場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］.環境工程學報，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、設計與模擬［M］.施漢昌，胡志榮，周軍，等，譯.北京：中國建筑工業出版社，2011.

［4］ 于曉華，何品晶，邵立明，等.填埋層空氣狀況對填埋初期滲濾液水質的影響［J］.同濟大學學報：自然科學版，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

國家科技惠民計劃項目：村鎮生活垃圾城鎮一體化處理與資源化利用技術與工程示范研究（2014BAL02B03）

2016-01-05

施至理（1983—），工程師，主要從事垃圾及滲瀝液處理設計工作。