泉州市室仔前垃圾填埋場滲濾液水質(zhì)變化趨勢分析與處理對策

黃麗真

(泉州市環(huán)境衛(wèi)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(chǎn)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(zhì)、水量變動范圍大，性質(zhì)較不穩(wěn)定。按填埋時間來分，填埋場可分為初期(一般為5年以內(nèi))、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(xiàn)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(qū)底部、填埋作業(yè)平臺垃圾層、垃圾中轉(zhuǎn)站及調(diào)節(jié)池滲濾液水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)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(yè)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(nèi)垃圾填埋作業(yè)采用分區(qū)分單元進行，從庫區(qū)底部逐層往高處填埋，直至全場達到終場設(shè)計標高。滲濾液導(dǎo)排采用水平方向?qū)排c豎向?qū)畔嘟Y(jié)合，庫區(qū)底部設(shè)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(shè)一層水平導(dǎo)排管，同時在豎直方向設(shè)置導(dǎo)排石籠，將垃圾層的滲濾液引流至庫區(qū)底部盲管，最后匯流至滲濾液調(diào)節(jié)池。

1.2 常用的滲濾液處理工藝及水質(zhì)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(jīng)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(tǒng)，進一步去除有機污染物，最終使出水水質(zhì)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(yīng)去除氨氮及易降解有機污染物，利用芬頓反應(yīng)破壞大分子和難降解的有機污染物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，再利用BAF生物濾池進一步降解至排放要求。

2 滲濾液水質(zhì)分析

2.1 監(jiān)測項目及分析方法

對2001年以來填埋場庫底滲濾液水質(zhì)、2015—2020年填埋作業(yè)平臺垃圾層和部分垃圾中轉(zhuǎn)站新滲濾液及2018年7月至2019年8月調(diào)節(jié)池滲濾液水質(zhì)的COD、BOD5、氨氮等主要指標進行監(jiān)測分析，監(jiān)測項目及分析方法見表1。

表1 監(jiān)測項目及分析方法

2.2 庫區(qū)底部滲濾液水質(zhì)變化趨勢分析

填埋場使用初期庫區(qū)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(qū)底部滲濾液水質(zhì)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(xué)的綜合作用下，有機質(zhì)逐漸分解流出垃圾堆體，產(chǎn)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(dǎo)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(xù)上升，并保持在高濃度狀態(tài)下，這是由于垃圾堆體底部為厭氧環(huán)境，垃圾在氨化菌的氨化作用下，垃圾中蛋白質(zhì)等含氮有機物經(jīng)氨化作用，氮元素幾乎全部轉(zhuǎn)化為氨氮，而厭氧環(huán)境下微生物難以將氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣排出系統(tǒng)，導(dǎo)致氨氮濃度居高不下，這與“氨氮濃度高與填埋時間關(guān)系緊密”的說法[1]一致。

2.3 填埋作業(yè)平臺垃圾層及垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液水質(zhì)分析

填埋作業(yè)平臺垃圾層、中轉(zhuǎn)站滲濾液屬于新垃圾產(chǎn)生的新滲濾液，從圖2、圖3可見，填埋場作業(yè)平臺、中轉(zhuǎn)站滲濾液水質(zhì)雖然會受到垃圾成分及雨水的影響，導(dǎo)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(tǒng)計2015—2020年監(jiān)測數(shù)據(jù)，作業(yè)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(zhuǎn)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(jiān)測結(jié)果表明，作業(yè)平臺、垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液污染物濃度雖高，但可生化性良好，與庫區(qū)底部滲濾液水質(zhì)差異較大。

圖2 2015—2020年填埋場作業(yè)平臺垃圾層滲濾液水質(zhì)變化趨勢

圖3 2015—2020年中轉(zhuǎn)站滲濾液水質(zhì)變化趨勢

3 滲濾液處理問題及解決對策

由于庫區(qū)底部產(chǎn)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)，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(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析可知，作業(yè)平臺及垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液BOD5濃度高，可生化性良好，可作為庫區(qū)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(yè)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(qū)底部，這過程緩慢時間長，且經(jīng)過垃圾層微生物分解后又出現(xiàn)BOD5濃度下降、可生化性降低、氨氮濃度升高等問題，導(dǎo)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(yè)平臺垃圾層、垃圾中轉(zhuǎn)站轉(zhuǎn)運至填埋場的新滲濾液直接引入調(diào)節(jié)池(見圖4)。

圖4 滲濾液導(dǎo)排收集布置圖

為評價引入新滲濾液前后對調(diào)節(jié)池水質(zhì)的影響，選取2018年7月至2019年8月調(diào)節(jié)池水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)池滲濾液水質(zhì)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(jié)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(fēng)季節(jié)，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。可見，經(jīng)過混合的調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)池滲濾液水質(zhì)變化趨勢

將新滲濾液直接引入調(diào)節(jié)池，不僅緩解了滲濾液碳源不足的問題，可節(jié)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(jié)論

通過多年的監(jiān)測分析發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)COD、BOD5下降、可生化性下降、氨氮濃度上升、碳氮比失調(diào)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(yè)平臺、垃圾中轉(zhuǎn)站轉(zhuǎn)運至填埋場的新滲濾液直接引入調(diào)節(jié)池與庫底的滲濾液混合處理，填埋場封場后也可繼續(xù)將垃圾中轉(zhuǎn)站的滲濾液轉(zhuǎn)運至填埋場調(diào)節(jié)池與場內(nèi)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。