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好氧填埋技术对渗滤液水质变化的影响 * 徐文龙屈志云梁前芳冯晓军袁松郭强马海峰 城市建设研究院， 北京 100029 摘要 垃圾填埋场产生大量渗滤液， 而一般厌氧型填埋场产生渗滤液中含有很高浓度的有机物。因此， 渗滤液成为填 埋场的难题。通过试验模拟垃圾的好氧填埋过程， 并在此过程中对垃圾产生渗滤液中的 COD、 BOD5和 NH 4 -N 进行 连续监测， 通过试验初步得出 在好氧填埋条件下， 垃圾堆体产生渗滤液中有机物和 NH 4 -N 浓度得到较大程度降低。 渗滤液中 COD、 BOD5和 NH 4 -N 的降解率分别高达 98. 99 、 99. 94 和 99. 78 。 关键词 垃圾; 好氧填埋; 渗滤液 INFLUENCE OF AEROBIC LANDFILL TECHNOLOGY ON THE CHANGE IN LEACHATE WATER QUALITY Xu WenlongQu ZhiyunLiang QianfangFeng XiaojunYuan SongGuo QiangMa Haifeng China Urban Construction Design ＆ Research Institute，Beijing 100029，China AbstractPlenty of leachate can be produced from landfill sites， which includes highly concentrated organics. Therefore it is difficult to treat the leachate on the landfill site. The process of refuse aerobic landfill was simulated by tests，and COD，BOD5 and NH 4 -N in the leachate were monitored continuously. It was known by tests that on condition of aerobic landfill，the concentrations of organics and NH 4 -N were reduced greatly. The degradation rate of COD，BOD5and NH 4 -N in the leachate was up to 98. 99 ， 99. 94 and 99. 78 respectively. Keywordsgarbage;aerobic landfill;leachate *国 家 科 技 支 撑 计 划 项 目 No. 2006BAC06B01， 2006BAC06B05， 2006BAJ04A06， 2008BAJ08B13 。 0引言 垃圾填埋具有技术成熟， 处理费用低等优点， 是 我国城市垃圾集中处置的主要方式。卫生填埋场根 据垃圾层中氧气的存在状况可分为厌氧、 准好氧和好 氧 3 种填埋方式。通常传统卫生填埋场封场后， 在漫 长的稳定化过程当中产生大量的填埋气和渗滤液， 而 渗滤液为高浓度的有机废水， 具有氨氮含量高、 污染 负荷大、 水质水量变化大等特点， 如不作处理， 能持续 几十年对附近公众健康和周围环境产生危害。 好氧填埋作为一种新型的填埋方式， 其主要通过 将新鲜空气加压后， 用管道注入垃圾深处， 同时把垃 圾中的二氧化碳等气体抽出， 并对反应物温度与产生 气体进行监控， 激活垃圾中的微生物再生， 创造出一 个比较理想的反应环境， 使反应达到最佳状态， 从而 加速有机物的降解， 消除有毒有害物质的缓慢再生， 进而提高填埋空间或使在垃圾场上重新建设成为 可能。 由于好氧填埋技术使垃圾达到稳定化的时间缩 短， 同时降低渗滤液的污染强度， 因此越来越受到各 国的重视， 尤其是近年来许多大中城市的填埋用地越 来越紧张， 厌氧填埋带来的二次污染问题日益突出， 使越来越多的国家转而开始研究好氧填埋的方式。 该中试试验是在参考相关文献［ 1- 3］ 的基础上进 行的好氧填埋降解技术试验研究， 可为有机垃圾， 特 别是城市生活有机垃圾好氧处理的应用提供基础数 据支持。 1试验部分 1. 1试验装置 本试验采用直径为 1 m、 高3 m的圆柱形罐体， 罐 体进行防腐和保温处理， 罐体上部加盖， 防止气体扩 散。试验装置如图 1 所示。 好氧填埋罐的建立 填埋场底部先填埋部分砂 9 环境工程 2010 年 10 月第 28 卷第 5 期 图 1试验装置结构示意 子， 然后在砂子上面放置一直径为5 cm 渗滤液收集 管， 采用 “丰” 字型布置， 在收集管上交叉进行收集孔 开设， 连接后用小石块在有孔处垫起， 收集管周围用 碎石覆盖， 在收集管的中心处安装直径为5 cm 的竖 导气管， 导气管的两侧交叉进行开孔， 以利于气体的 导排， 在罐体的底部渗滤液收集管的上部安装布气 管， 管用角钢支撑， 然后往罐体内填埋生活垃圾并压 实至一定高度， 在高度为2. 5 m处铺设模拟降雨装 置， 最后用盖子封住罐体。 1. 2试验材料 本试验的试验材料来源于北京市石景山转运站 当日收集的北京市住宅区垃圾， 垃圾在运至试验场地 之前未经任何的分选， 因此符合北京市住宅区内的生 活垃圾状况， 垃圾成分见表 1。 表 1北京市城市生活垃圾成分分析 有机物无机物可回收物 动物植物灰土砖陶纸类塑料 纺织物 玻璃金属木竹 其他 3. 740. 25. 10. 97. 89. 93. 70. 10. 30. 727. 7 1. 3试验方法 先将当天的新鲜垃圾装入罐体， 压实。反应槽体 放置室外经历自然变化， 每周进行 1 次渗滤液的水质 分析， 每月进行 1 次反应罐体内的气体成分分析， 模 拟降雨量根据北京市年降雨量分次控制， 1 周为7 L。 2结果与讨论 2. 1COD 的降解过程 渗滤液中的 COD 是反映垃圾污染强度、 垃圾降 解程度和评价垃圾是否达到稳定化和无害化的重要 技术指标。COD 降解过程如图 2 所示。 由图 2 可知， 好氧反应槽内产生渗滤液中 COD 值随着时间的延长在不断降低。在试验进行初期， 反 应槽产生渗滤液中ρ COD 为38 236 mg/L， 经过一段 时间的降解， 至第 31 周时， 槽内渗滤液中ρ COD 降 图 2 COD 变化曲线 为500 mg/L， 其后随着气候的逐渐转冷， 反应槽内温 度很低， 其中由第 33 ～ 39 周时， 槽内温度降至0 ℃ 以 下， 渗滤液无法进行正常排放， 此后随着天气逐渐转 暖， 室外温度逐渐增高， 至第 41 周时， 反应槽内产生 渗滤液中ρ COD 为608 mg/L， 之后随着填埋时间的 不断 延 长， 至 第 47 周 时， 反应槽内 产 生 渗 滤 液 中 ρ COD 降至389 mg/L， 其降解效率为 98. 99 。 分析可知， 在填埋初期， 反应槽内填埋垃圾经过 堆放， 此时垃圾中易分解有机物快速分解进入渗滤液 中， 所以在试验开始， 反应槽内产生渗滤液中 COD 值 比较高， 此后随着填埋时间的不断延长， 反应槽内在 鼓风机的作用下好氧环境逐渐形成， 此时好氧微生物 在降解过程中处于主导地位， 对有机物降解快且彻 底， 所以反应槽内产生渗滤液中 COD 值稳步下降并 处于比较低的水平。 2. 2BOD5的降解过程 BOD5是一种环境监测指标， 主要用于监测水体 中有机物的污染状况。它能够反映出生物降解过程 中氧的需求量， 因此间接反应出垃圾中可生物降解有 机物的含量。BOD5的降解过程如图 3 所示。 图 3BOD5变化曲线 由图 3 可知， 反应槽内产生渗滤液中 BOD5值呈 现出不断下降的趋势。由试验初期的15 486 mg/L， 逐渐降解， 至第 31 周时， 槽内产生渗滤液中ρ BOD5 降至10 mg/L， 其后第 33 ～ 39 周时， 室外温度降至 0 ℃ 以下， 反应槽内温度过低， 渗滤液无法进行正常 排放， 因此， 这段时间未对产生渗滤液中相关指标进 行监测， 此后天气逐渐转暖， 反应槽内产生渗滤液可 01 环境工程 2010 年 10 月第 28 卷第 5 期 以进行正常排放， 至第 41 周时， 槽内产生渗滤液中 ρ BOD5 为104 mg/L， 随后逐渐降低， 至第 47 周时， 槽内产生渗滤液中 ρ BOD5 降至10 mg/L， 达到生活 垃圾填埋场污染物控制标准 GB16889 － 2008 新建生 活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值 中 BOD5浓度 标准， 降解效率为 99. 94 。 由图 3 中曲线可知槽内产生渗滤液中 BOD5值 变化趋势， 在试验进行初期， 由于反应槽内装填垃圾 经过堆放， 所以在填埋初期产生渗滤液中 BOD5值比 较高， 此后随着填埋时间的不断延长， 垃圾堆体在鼓 风机的作用下， 好氧环境逐渐建立， 好氧微生物在降 解过程中处于主导地位， 槽内产生渗滤液中 BOD5值 在其作用下逐渐降低， 此后随着天气的逐渐转冷反应 槽内产生渗滤液无法进行正常排放， 因此渗滤液在反 应槽内贮存， 由于冬季渗滤液在反应槽内对垃圾的浸 泡作用， 使槽内渗滤液中 BOD5值在天气转暖后突然 增高， 随后在好氧微生物作用下， 逐渐降低并趋于 稳定。 由相关资料 ［ 4］可知， 厌氧填埋条件下垃圾产生 渗滤液中 BOD5值在降解初期， 其产生渗滤液中的 BOD5值不断波动， 直至第 37 周反应结束， 槽内产生 渗滤液中 ρ BOD5 值为1 905 mg/L。 由此可见， 好氧 填埋条件下， 反应槽内好氧微生物对渗滤液中有机物 降解比较迅速、 彻底， 因此在填埋很短的时间内槽内 产生渗滤液 BOD5可降解到很低的浓度。 2. 3NH 4 -N 的降解过程 图 4NH 4 -N 变化曲线 NH 4 -N 的降解过程见图 4。由图 4 可知， 反应槽 内产生渗滤液中ρ NH 4 -N 由试验初期的629 mg/L， 逐渐 增 高， 至 第 6 周 时， 反 应 槽 内 产 生 渗 滤 液 中 ρ NH 4 -N 达到峰值1 794 mg/L， 随后逐渐降解， 至 第 31 周 时， 槽 内 产 生 渗 滤 液 中 ρ NH 4 -N降 至 5 mg/L， 此后第 33 ～ 39 周， 室外温度降至0 ℃ 左右， 反应槽内温度降至最低， 导致渗滤液无法进行排放， 因此未对此段时期 NH 4 -N 进行监测， 随后随着天气 的逐渐转暖， 室外温度逐渐升高， 第 41 周时， 反应槽 内产生渗滤液中ρ NH 4 -N 为37 mg/L， 随后逐渐降 解， 至第 47 周时， 槽内产生渗滤液的 ρ NH 4 -N 降至 4 mg/L， 达 到 生 活 垃 圾 填 埋 场 污 染 物 控 制 标 准 GB16889 － 2008 中 NH 4 -N 浓 度 标 准，降 解 效 率 为 99. 78 。 通过对好氧填埋反应期内产生渗滤液中NH 4 -N 值监测表明， 在填埋初期， 由于反应槽内填埋垃圾经 过一定时间的堆放和富氧过程， 此过程中厌氧微生物 和模拟降水的双重作用， 垃圾内的蛋白质等含氮有机 物首先通过水解与脱氨基作用快速转变为NH 4 -N进 入渗滤液， 所以在填埋初期NH 4 -N值不断增高， 此后 随着填埋时间的不断延长， 好氧微生物在垃圾和产生 渗滤液的降解过程中逐渐适应， 并居于主导地位， 反 应槽内产生渗滤液中NH 4 -N在硝化细菌和亚硝化细 菌的作用下逐渐降低并趋于稳定。 由相关资料 ［ 5］可知， 厌氧填埋过程中， 反应槽内 产生渗滤液中NH 4 -N值在试验初期出现增高现象， 随后随着填埋时间的逐渐延长， NH 4 -N值缓慢降解， 至填埋封场 1 年以后， 产生渗滤液中 ρ NH 4 -N 值约 为800 mg/L左右。由此可以看出， 好氧填埋条件下， 垃圾中含氮有机物和渗滤液中含氮有机物降解速度 和降解程度均优于厌氧填埋条件下的降解效果。 2. 4ρ BOD5 /ρ COD 的降解过程 图 5ρ BOD5 /ρ COD 变化曲线 图 5 为好氧填埋条件下 ρ BOD5 /ρ COD 的变 化过程。在好氧填埋条件下， 反应槽内产生渗滤液中 ρ BOD5 /ρ COD 呈现出先增后降的变化过程。在 试 验 进 行 初 期，反 应 槽 内 渗 滤 液 中 ρ BOD5 / ρ COD 缓慢增高， 至第 5 周时， 增至峰值 0. 62， 随后 在波动中缓慢下降， 至第 31 周时， 槽内产生渗滤液的 ρ BOD5 /ρ COD 降至 0. 02， 随后室外温度降至0 ℃ 左右， 反应槽内温度过低， 导致槽内渗滤液无法进行 正常排放， 因此此段时期未对渗滤液中 ρ BOD5 / ρ COD 进行监测， 此后随着气候逐渐转暖， 反应槽 11 环境工程 2010 年 10 月第 28 卷第 5 期 内渗滤液可以进行正常排放， ρ BOD5 /ρ COD 逐渐 增高， 在第 41 周时， 槽内产生渗滤液中 ρ BOD5 / ρ COD 为 0. 17， 至第 47 周时， 槽内产生渗滤液中 ρ BOD5 /ρ COD 降为 0. 03。这表明在填埋初期， 由于模拟降雨进行布水产生的水解和淋溶作用， 使反 应槽内渗滤液中 ρ BOD5 /ρ COD 不断增高， 此后 随着好氧填埋时间的逐渐延长， 在好氧微生物的作用 下， 可生化有机物含量逐渐减少， 至试验后期， 反应槽 内产生渗滤液中 ρ BOD5 /ρ COD 降至很低。 3结论 1 好氧填埋条件下， 渗滤液中 BOD5值快速降 低， 至试验后期， 槽内产生 渗 滤液 中 BOD5值 降至 10 mg/L， 降 解 效 率 为 99. 94 ， 渗 滤 液 出 水 指 标 BOD5值达 GB16889 － 2008 标准。 2 好氧填埋条件下， 对渗滤液中NH 4 -N的处理 效果 明 显，至 试 验 后 期，槽 内 产 生 渗 滤 液 中 ρ NH 4 -N 值为4 mg/L， 降解效率为 99. 78 ， 渗滤液 出水水质达 GB16889 － 2008 中NH 4 -N浓度标准。 3 好氧填埋条件下， 垃圾渗滤液可生化性迅速 降低， 至试验后期， 反应槽内产生渗滤液的可生化性 很低， 远远低于 0. 3， 较大程度地降低了垃圾堆体产 生渗滤液的危害。 参考文献 ［ 1］ 宫田刚史， 樋口状太郎， 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