矿化垃圾处理前后渗沥液组成研究

余　　辛，曹先艳，秦言杰，马材增

（1.上海市安全生产科学研究所，上海　200232；2.上海锦辉职业安全卫生咨询事务所，上海

200232）

矿化垃圾处理前后渗沥液组成研究

余辛1，2，曹先艳1，秦言杰1，2，马材增1，2

（1.上海市安全生产科学研究所，上海200232；2.上海锦辉职业安全卫生咨询事务所，上海

200232）

用不同孔径系列膜对老港填埋场调节池渗沥液进行梯度分离，对分离前后的渗沥液测定了COD、TOC、UV254等参数，并建立了各参数与不同孔径膜的关系。同时运用矿化垃圾反应床进行处理，对处理前后渗沥液的组分变化进行测定。结果表明：渗沥液的绝大部分污染物质集中于可溶性部分，而经矿化垃圾生物反应床处理后渗沥液，分子质量小于1 000 u的溶解性有机物的含量最高，在90%以上，胶体类与不溶性有机物含量较低，在10%左右。

渗沥液；膜；矿化垃圾生物床；化学组成

渗沥液的有效处理已成为制约填埋场发展的一个重要瓶颈，人们采用各种方法对渗沥液展开研究，主要有以下2种趋势［1-6］：一是沿用传统思路，从渗沥液的宏观性质出发，借鉴其他废水处理工程中的成功经验，把渗沥液作为一种特殊的废水，通过不同组合或强化其中的某一个和某些处理单元来处理渗沥液；另一种思路是借用现代化的仪器设备，如GC-MS、HPLC等，试图确切地确定其中的成分，然后有针对性地进行工艺选择。但从工程运行与处理效果来看，都没能达到高效、低耗这2条标准。

同时，矿化垃圾作为填埋场中的一种原生物质，对于渗沥液的预处理具有良好的功效，一般经过调节池+厌氧塘+兼氧塘+一级矿化垃圾生物反应床处理后的渗沥液，COD能达到渗沥液三级排放标准，甚至更高的处理要求。而水处理效果与水中有机物的分子量分布有密切关系。因此对渗沥液中有机物分子量的测定，对于了解其污染性，提供特定处理工艺以及考核处理效果都有重要作用。

综合以上的分析，笔者利用膜技术对渗沥液进行性质分析，通过膜的微滤和超滤作用，把渗沥液分成悬浮物（＞1.2μm部分）、粗胶体（＜1.2μm但＞0.45 μm部分）、细胶体（＜0.45μm但＞1000uMW部分）、可溶性物质（＜1000uMW部分）4部分，通过对这4部分物质组成的研究来确定渗沥液的性质，而通过对矿化垃圾生物反应床处理前后渗沥液性质的变化研究则有助于确定矿化垃圾在渗沥液处理过程中的作用。

1　　实验

1.1实验仪器

考虑到渗沥液组成复杂，且随时间、垃圾组成、填埋场位置、操作方式等方式的改变而改变，同时考虑到膜的污染性，选用了上海亚东核级树脂有限公司生产的SCM杯式超滤器（图1），选用氮气作为压力，其中微滤阶段，维持压力0.15 MPa，而超滤阶段则维持压力0.25 MPa。

图1　SCM杯式超滤器

过滤膜选用上海医药化验所与上海兴亚净化材料厂联合生产的微滤膜和超滤膜，选用的孔径为：

1.2 μm的混合纤维膜，主要起到澄清溶液，分离悬浮液，去除可见颗粒的作用；0.45 μm混合纤维膜，分离过滤态与颗粒态，透过0.45 μm膜的滤液中包括真溶液和部分胶体成分；100、30、10、1 ku的合成纤维超滤膜，分离小粒径的胶体物质。

1.2测试参数及方法

为了解渗沥液中的C元素在各区间的分配比例，本试验选用COD、TOC等作为渗沥液的污染指标。各参数测定方法参照文献［6］，TOC通过Multi N/C3000仪器和岛津公司生产的TOC-V测定。

1.3实验用渗沥液和矿化垃圾反应床

本实验用渗沥液取自上海老港生活垃圾填埋场

2015年3月调节池渗沥液。处理后渗沥液样品取自单级渗沥液脱氮工艺中的3#系统，见图2。

表1　调节池渗沥液的总体性质

2.2调节池渗沥液COD与膜孔径的关系

由图3可知，调节池渗沥液的COD很高，为15 193 mg/L，这可能与3月份垃圾成分有关，由于春节期间垃圾中蛋白质、脂肪等大分子的物质较多，而且气温较低，降解较慢，从而大中小分子的含量多经过这一系列的膜过滤后，渗沥液COD从15 193 mg/L降到7 289 mg/L，即1 ku以上的物质对COD的贡献占到了52%左右，同时发现3月份调节池渗沥液悬浮物占了24%，悬浮物所占比例较大。

图3　调节池渗沥液COD与膜孔径的关系

图2　矿化垃圾反应床示意

2.3调节池渗沥液TOC与膜孔径的关系

由图4可知，悬浮物在整个TOC中所占的比例都不大，说明悬浮物的主要组成为非含碳物质3月份调节池渗沥液主要位于可溶性物质部分，占78%。

图4　调节池渗沥液TOC与膜孔径的关系

2　　试验结果

2.1调节池渗沥液总体性质

调节池渗沥液的总体性质如表1所示。

2.4调节池渗沥液矿化垃圾反应床处理前后分子质量分级比较

由表2和表3可以看出，矿化垃圾反应床能够有效去除调节池渗沥液中的有机物，其中不同分子质量分级 （由大到小） COD的去除率分别为94.7%、93.3%、92.4%和89.8%；经矿化垃圾反应床处理后，COD基本为溶解性。不同分子质量分级（由大到小）TOC的去除率分别为95.7%、95.7%、95.6%和95.1%。

表2　　调节池渗沥液分子质量分级测定结果

表3　　调节池渗沥液不同分子质量范围的百分比

由表4和表5可以看出，矿化垃圾反应床处理后渗沥液COD、TOC、UV254随分子质量的减小逐渐下降，但与原水相比，下降的幅度较小。

2.5调节池渗沥液矿化垃圾反应床处理前后参数变化

由表3和表5可以看出，对于矿化垃圾反应床处理前后调节池渗沥液，大于1.2 μ m的有机物在处理后都有所下降，这是由于矿化垃圾具有良好的过滤作用，空隙率相对较小的矿化垃圾对不溶性有机物的去除作用主要是通过过滤作用得以实现。

1.2～0.45 μ m粗胶粒与0.45 μ m～1 ku细胶体也有较好的去除作用，这主要是通过矿化垃圾的吸附作用去除的。对于小于1 ku的有机物的百分率，矿化垃圾反应床处理后明显上升，在处理后渗沥液中，分子量小于1 ku的溶解性有机物的百分率上升是由于其他分子量范围的百分率下降引起的。根据表2和表4可知：矿化垃圾对分子量小于1 ku的有机物也有很好的去除作用，主要是通过吸附和生物降解作用得以去除，这里的上升是百分率的上升。

3　　结论

1）上海老港填埋场调节池渗沥液的有机物中，溶解性有机物含量最高，含量在50%以上，胶体类与不溶性有机物含量相差不大。

2）矿化垃圾生物反应床处理后渗沥液，分子质量小于1ku的溶解性有机物的含量最高，在90%以上，胶体类与不溶性有机物含量较低，在10%左右。

3）根据分子质量分布，矿化垃圾处理后渗沥液的深度处理，采用常规混凝技术和普通的膜处理是不可取的。

表4　　调节池渗沥液矿化垃圾反应床处理后分子质量分级测定结果

表5　　调节池渗沥液矿化垃圾反应床处理后不同分子质量范围的百分比

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Chemical Composition Change in Leachate with the Treatment by Aged Refuse Biofilter

Yu Xin1，2，Cao Xianyan1，Qin Yanjie1，2，Ma Caizeng1，2
（1.Shanghai Institute of Work Safety Science，Shanghai200232；2.Shanghai Jinhui Occupational Safety and Health Consulting Service，Shanghai200232）

Leachate samples were collected from the holding tank used in Laogang Landfill，and the leachate samples were gradiently separated by a series of membranes with various porosities.Meanwhile，the parameters，such as COD，TOC，UV254in the filtrates resulted from gradient filtration of the effluents were determined，and the relationships between these parameters and the membrane porosity sizes were quantitatively co-related.The components of leachate were determined before and after the treatment of aged refuse bilfilter.Results showed that most contaminants in the leachate focused on the soluble part and the organic matter，which molecular weight islessthan 1 000 u，showed the highest proportions，up to 90%.But the contentsofcolloidsand other undissolved matterswere aslow as10%.

leachate；membrane；aged refuse biofilter；chemical composition

X703

A

1005-8206（2016）01-0014-03

余辛（1981—），硕士，主要从事生产安全评价。

2015-12-31