泉州市室仔前垃圾填埋場滲濾液水質變化趨勢分析與處理對策

黃麗真

(泉州市環境衛生中心,福建 泉州 362000)

填埋是目前我國城市生活垃圾的主要處理方式之一。填埋過程中產生的滲濾液由于有雨水等外界水分滲入的影響，滲濾液水質、水量變動范圍大，性質較不穩定。按填埋時間來分，填埋場可分為初期(一般為5年以內)、中期(5年以上)及晚期填埋場。初期填埋場滲濾液處理較容易，到了中晚期之后，滲濾液會出現可生化性(B/C值)降低、氨氮濃度升高、碳氮比嚴重失衡等特征，處理更加困難。本文對泉州市室仔前垃圾填埋場庫區底部、填埋作業平臺垃圾層、垃圾中轉站及調節池滲濾液水質監測數據的變化趨勢進行分析，并探討如何改善中晚期填埋場滲濾液的處理問題，以期為其他中晚期垃圾填埋場的運行管理提供參考。

1 填埋場作業模式及常用滲濾液處理工藝

1.1 室仔前垃圾填埋場基本情況

室仔前垃圾填埋場于2000年年底建成投入運行，至2020年底累計填埋垃圾400多萬噸，垃圾堆體最高處達50m左右，從時間上看已屬于中晚期填埋場。場內垃圾填埋作業采用分區分單元進行，從庫區底部逐層往高處填埋，直至全場達到終場設計標高。滲濾液導排采用水平方向導排與豎向導排相結合，庫區底部設置主盲管與支盲管，支管與主管相連通。隨著垃圾填埋高度的上升，每5～10m高度再設一層水平導排管，同時在豎直方向設置導排石籠，將垃圾層的滲濾液引流至庫區底部盲管，最后匯流至滲濾液調節池。

1.2 常用的滲濾液處理工藝及水質對其的影響

垃圾填埋場占地面積大、填埋時間跨度長，垃圾滲濾液處理是垃圾填埋場日常管理中一項十分重要的工作。垃圾滲濾液處理一般采用前端生化處理+后端反滲透、芬頓氧化等深度處理的組合工藝，其中氨氮一般在生化階段的硝化反硝化工藝去除，在反硝化過程中需提供碳源作為反硝化細菌生長繁殖的能源。但中晚期填埋場滲濾液的BOD5低，存在大量難降解的有機物，無法直接成為反硝化菌生長繁殖的碳源，需投加葡萄糖、甲醇等易降解有機物作為碳源，使碳氮比(C/N)達到4∶1才能滿足生物脫氮需求。經前端生化階段去除氨氮并降解部分COD后，滲濾液進入后端的反滲透或芬頓高級氧化等深度處理系統，進一步去除有機污染物，最終使出水水質達到排放標準。

目前，室仔前填埋場滲濾液處理工藝采用生化+芬頓高級氧化+BAF生物濾池。該工藝利用硝化反硝化反應去除氨氮及易降解有機污染物，利用芬頓反應破壞大分子和難降解的有機污染物的化學結構，再利用BAF生物濾池進一步降解至排放要求。

2 滲濾液水質分析

2.1 監測項目及分析方法

對2001年以來填埋場庫底滲濾液水質、2015—2020年填埋作業平臺垃圾層和部分垃圾中轉站新滲濾液及2018年7月至2019年8月調節池滲濾液水質的COD、BOD5、氨氮等主要指標進行監測分析，監測項目及分析方法見表1。

表1 監測項目及分析方法

2.2 庫區底部滲濾液水質變化趨勢分析

填埋場使用初期庫區底部滲濾液收集管的滲濾液為新滲濾液，從圖1可知，初期COD、BOD5濃度高，B/C值范圍為0.5～0.7，氨氮濃度在1000mg/L左右。

圖1 2001-2020年填埋場庫區底部滲濾液水質變化趨勢

隨著時間的延長，滲濾液的COD、BOD5濃度和B/C值逐漸下降，尤其是2011年以后，下降速度更快，而氨氮卻逐步升高。這是由于填埋場底部最早的垃圾于2000年填埋，在長時間物理、生物、化學的綜合作用下，有機質逐漸分解流出垃圾堆體，產生的滲濾液COD濃度逐步下降，而COD中難降解的大分子有機污染物占比卻逐漸增多，導致BOD5快速下降，生化性越來越差，B/C值趨近于0。氨氮濃度卻沒有像COD一樣下降，反而持續上升，并保持在高濃度狀態下，這是由于垃圾堆體底部為厭氧環境，垃圾在氨化菌的氨化作用下，垃圾中蛋白質等含氮有機物經氨化作用，氮元素幾乎全部轉化為氨氮，而厭氧環境下微生物難以將氨氮轉化為氮氣排出系統，導致氨氮濃度居高不下，這與“氨氮濃度高與填埋時間關系緊密”的說法[1]一致。

2.3 填埋作業平臺垃圾層及垃圾中轉站滲濾液水質分析

填埋作業平臺垃圾層、中轉站滲濾液屬于新垃圾產生的新滲濾液，從圖2、圖3可見，填埋場作業平臺、中轉站滲濾液水質雖然會受到垃圾成分及雨水的影響，導致波動范圍較大，但普遍具有COD、BOD5濃度高、氨氮低、可生化性高等特點。統計2015—2020年監測數據，作業平臺的滲濾液COD濃度范圍為10000～26000mg/L，BOD5濃度范圍為6200～18000mg/L，B/C值范圍為0.5～0.7，氨氮濃度范圍為900～1900mg/L；垃圾中轉站的新滲濾液COD濃度范圍為30000～53000mg/L，BOD5濃度范圍為21000～37000mg/L，B/C值范圍為0.5～0.7，氨氮濃度范圍為800～1000mg/L。監測結果表明，作業平臺、垃圾中轉站滲濾液污染物濃度雖高，但可生化性良好，與庫區底部滲濾液水質差異較大。

圖2 2015—2020年填埋場作業平臺垃圾層滲濾液水質變化趨勢

圖3 2015—2020年中轉站滲濾液水質變化趨勢

3 滲濾液處理問題及解決對策

由于庫區底部產生的滲濾液氨氮濃度后期達3000mg/L左右，出水排放標準為25mg/L，去除率幾乎要達到100%才能滿足排放要求，按生化階段調節后C/N比為4∶1計算，需投加葡萄糖、甲醇等碳源使BOD5達到12000mg/L以上，才能使氨氮去除率滿足處理需求，如果直接通過投加碳源調節，則成本極高，碳源投加費用將占處理廠全部成本的50%左右。

從滲濾液水質監測數據分析可知，作業平臺及垃圾中轉站滲濾液BOD5濃度高，可生化性良好，可作為庫區底部滲濾液處理硝化反硝化脫氮工藝的碳源，降低葡萄糖等碳源投加成本。如果填埋作業平臺垃圾層的滲濾液直接通過厚度高達50m的垃圾層滲入庫區底部，這過程緩慢時間長，且經過垃圾層微生物分解后又出現BOD5濃度下降、可生化性降低、氨氮濃度升高等問題，導致滲濾液處理困難。因此，2019年1月，填埋場布置專用管道將填埋作業平臺垃圾層、垃圾中轉站轉運至填埋場的新滲濾液直接引入調節池(見圖4)。

圖4 滲濾液導排收集布置圖

為評價引入新滲濾液前后對調節池水質的影響，選取2018年7月至2019年8月調節池水質監測數據進行分析。從圖5可見，在未引入新滲濾液前，2018年7月至2019年1月調節池的COD的濃度范圍為1300～2800mg/L，BOD5濃度范圍為100～250mg/L，B/C值在0.08左右；引入新滲濾液后，2019年2月至2019年8月調節池的COD的濃度范圍為1800～7000mg/L，BOD5濃度范圍為350～2100mg/L，B/C值在0.3左右。調節池滲濾液水質變化大主要是受進場垃圾量及降雨的影響。泉州垃圾采取焚燒和填埋兩種處理方式相結合，在焚燒廠可接收的情況下盡量進入焚燒廠處理，因此進入填埋場的垃圾量變化較大。而6～8月是泉州的臺風季節，大量雨水稀釋了污染物濃度，故這三月份的COD、氨氮濃度都明顯比其它月份低，但對B/C值的影響較小?？梢?，經過混合的調節池滲濾液B/C值達到0.2～0.3，比未引入新滲濾液前的平均B/C值(0.08)有明顯提高。這與“將新鮮的垃圾滲濾液及時分離并儲存起來，并輸送至滲濾液處理站，可以有效解決滲濾液碳源不足的問題”的觀點[2]一致。

圖5 2018年7月至2019年8月調節池滲濾液水質變化趨勢

將新滲濾液直接引入調節池，不僅緩解了滲濾液碳源不足的問題，可節省20%左右的碳源投加費用，且混合后也在一定程度上降低了處理廠進水的氨氮濃度，緩解高濃度氨氮對微生物生長代謝的抑制作用。

4 結論

通過多年的監測分析發現，在填埋場運行使用期間滲濾液污染物濃度受降雨、垃圾成分等各種因素不斷進行變化，填埋初期滲濾液處理較容易，隨著填埋時間的延長，滲濾液出現COD、BOD5下降、可生化性下降、氨氮濃度上升、碳氮比失調等趨勢，給處理造成極大的壓力。由此可見，中晚期填埋場可在填埋場運行期間通過將作業平臺、垃圾中轉站轉運至填埋場的新滲濾液直接引入調節池與庫底的滲濾液混合處理，填埋場封場后也可繼續將垃圾中轉站的滲濾液轉運至填埋場調節池與場內滲濾液混合，提高可生化性，降低運行成本，提高滲濾液前端生化處理效果，減少后端深度處理的壓力。