密閉化作業對填埋場垃圾滲瀝液水質和處理的影響

陳家偉，王振宇，由和璧

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

密閉化作業對填埋場垃圾滲瀝液水質和處理的影響

陳家偉1，王振宇1，由和璧2

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

結合南方某生活垃圾衛生填埋場工程實例，研究了密閉化作業對垃圾滲瀝液的水質造成的影響并分析了其原因，探討了水質變化后對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配處理、增加氨吹脫工藝環節和采用非生化處理工藝進行改造的對策。

密閉化作業；垃圾填埋場；滲瀝液水質；滲瀝液處理

生活垃圾的衛生填埋處置過程可以看出是“最大限度利用自然循環和分解機制”的過程，根據填埋場內生活垃圾分解方式的不同，可分為厭氧性填埋場、好氧性填埋場和準好氧性填埋場。其中，準好氧性填埋方式以運行成本低、分解速度快等優點，在國內的填埋場中應用最為廣泛［1］。準好氧性填埋場主要是通過加大排水管管徑，擴大排水和導氣空間，利用生活垃圾堆體內外的溫度差形成的壓強差，將外部的空氣通過填埋場內的豎向導氣石籠導入堆體內，在堆體內形成間隔的“好氧-厭氧”條件，加速垃圾的降解［2］。在實際填埋場的運行過程中，為了減少垃圾滲瀝液的產生量，減少填埋場惡臭對周邊環境造成的影響，部分填埋場采取了密閉化的填埋作業方式，對滲瀝液調節池進行加蓋，用HDPE膜對填埋庫區采取了及時臨時覆蓋措施，并將導氣石籠井封閉，將填埋氣抽取進行資源化利用。在臭氣和滲瀝液產生量減少的同時，外部的氧氣也難以通過導氣石籠井進入填埋堆體內，改變了“準好氧”的形態，對填埋場內的滲瀝液中各類污染物的濃度也產生了影響，滲瀝液水質的變化也給現狀滲瀝液處理站的運行造成了一定的影響。筆者結合實際工程案例，分析了密閉化填埋作業方式對滲瀝液水質造成的影響，并分析造成水質變化的原因。

1 密閉化作業方式對滲瀝液水質造成的影響

1.1 密閉化作業方式

1.1.1 填埋庫區

1）作業區的密閉工程：包括HDPE膜覆蓋工程、黏土覆蓋工程、導氣系統等工程措施。

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

1.1.2 滲瀝液調節池密閉化措施

采用2.0 mm厚HDPE膜將調節池密封，膜下設置泡沫浮塊，膜上設置壓重填沙管，調節池周邊膜下設置氣體收集管，氣體集中收集后進行處理或經加工后銷售。

1.2 采取密閉化作業措施后垃圾滲瀝液水質的變化

以南方某生活垃圾衛生填埋場為例，在2012年之前，填埋場采取了初步的雨污分流措施，并且對滲瀝液調節池采取了加蓋措施；從2012年開始，采取了更嚴格的密閉化作業措施，填埋庫區的暴露面僅留當天填埋作業所必須的作業面，對石籠井進行密封，抽取填埋氣用于生產液化氣，加強臨時覆蓋膜的焊接和作業道路、錨固溝、排水溝的防滲工作；基本達到了密閉化作業的效果。采取密閉化作業后，降低了填埋惡臭的溢出，降低了垃圾滲瀝液的產生量。

1.2.1 CODCr濃度隨時間的變化

該衛生填埋場2008年底投入使用，由填埋庫區、沉砂池、滲瀝液調節池組成，滲瀝液經庫區滲瀝液導排盲溝收集后排入沉砂池，經沉砂后排入滲瀝液調節池。取2009年1月至2016年5月當月沉砂池和調節池內垃圾滲瀝液水質數據的平均值進行分析，見圖1。

圖1 滲瀝液CODCr隨時間的變化

從圖1可以看出，填埋初期時，沉砂池和調節池內的CODCr最高可達45 000 mg/L和20 000 mg/L，氨氮則低至與垃圾焚燒廠類似的新鮮滲瀝液近似的高COD、低氨氮現象；隨著填埋時間的推移和庫區密閉化作業措施和調節池加蓋措施的實施，到2010年底CODCr迅速降低至25 000 mg/L和15000mg/L。填埋初期2a內調節池內的CODCr和沉砂池的CODCr的比值約0.6，密閉化作業措施采取后，CODCr逐步降低至17 500 mg/L和8 000 mg/L，并趨于穩定，比值約0.45。

1.2.2 NH3-N濃度隨時間的變化

從圖2可以看出，調節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節池中的氨氮濃度，是因為調節池中的部分有機氮等形態的氮在厭氧條件下轉化為氨氮。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 可生化性隨時間的變化

從圖3可以看出，沉砂池和調節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，根據間隔檢測的BOD數據來看，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 新舊滲瀝液水質的變化對比

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

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

根據上述分析可以得出，在采取了密閉化作業措施后，新填埋場的滲瀝液污染物濃度要高于舊填埋場，在調節池內，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，新舊填埋場填埋的生活垃圾成分近似，最大的區別是新填埋場采取了密閉化作業措施，將大部分雨水導排至填埋庫區外，大大減少了雨水的入滲量，新填埋場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 準好氧變為厭氧

密閉化主要分為填埋庫區和滲瀝液調節池2個區域。其中填埋庫區采用HDPE膜進行臨時覆蓋，并密封導氣石籠將氣體抽出，將燃燒氣進行液化銷售或進行燃燒發電。根據一般填埋氣收集液化處理的要求，填埋氣抽取范圍在當前垃圾堆體標高的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量。以此為據，可認為填埋庫區大部分區域處于厭氧條件下。

在滲瀝液調節池中，采用HDPE膜進行覆蓋后，外界空氣基本無法進入，調節池內的微生物氧化有機物將基本耗盡氧氣，因此，可以認為滲瀝液調節池也處于厭氧狀態。在該填埋場中，滲瀝液調節池的容量為1.1×105m3，平均每天產生的滲瀝液的量為800 m3/d，滲瀝液在調節池內停留時間長達137.5 d。

因此，在填埋庫區厭氧條件下，生活垃圾的降解速度相比準好氧條件要慢，采取密閉作業措施后的垃圾滲瀝液的COD濃度則會比之前降低；在滲瀝液調節池中，滲瀝液中有機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；而氨氮濃度會略微升高，主要原因是部分其他形態的氮轉化為氨氮形態；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 滲瀝液處理的對策

3.1 引入其他高濃度污水調配處理

就近引入垃圾焚燒廠的滲瀝液與填埋場滲瀝液進行調配，利用焚燒廠滲瀝液高COD低氨氮的特性調節，將填埋場滲瀝液調節至可生化性較高的范圍內進行處理。

3.2 增加氨吹脫工藝環節

為了調高總氮去除效率，在生化環節之前增加氨吹脫工藝環節，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滲瀝液處理站進行改造，如MVR機械蒸汽再壓縮蒸發工藝、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 結論

1）衛生填埋場密閉化作業措施引起了垃圾滲瀝液水質的變化，主要表現在COD降低、氨氮略微增高、可生化性變差。

2）垃圾滲瀝液水質變化的主要原因是填埋場入滲水量的減少和填埋庫區、滲瀝液調節池的厭氧條件的形成。

3）提出污水調配處理、增加氨吹脫環節和采用非生化處理工藝改造等對策，解決滲瀝液水質變化引起的滲瀝液處理的問題。

［1］楊玉飛，黃啟飛，王琪，等.準好氧填埋滲濾液水質變化特性研究［J］.應用生態學報，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.阿蘇衛垃圾衛生填埋場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，主要從事市政環衛設計及咨詢工作。

E-mail：gytscjw@126.com。

2016-10-24