泉州市室仔前垃圾填埋场渗滤液水质变化趋势分析与处理对策

黄丽真

(泉州市环境卫生中心,福建 泉州 362000)

填埋是目前我国城市生活垃圾的主要处理方式之一。填埋过程中产生的渗滤液由于有雨水等外界水分渗入的影响，渗滤液水质、水量变动范围大，性质较不稳定。按填埋时间来分，填埋场可分为初期(一般为5年以内)、中期(5年以上)及晚期填埋场。初期填埋场渗滤液处理较容易，到了中晚期之后，渗滤液会出现可生化性(B/C值)降低、氨氮浓度升高、碳氮比严重失衡等特征，处理更加困难。本文对泉州市室仔前垃圾填埋场库区底部、填埋作业平台垃圾层、垃圾中转站及调节池渗滤液水质监测数据的变化趋势进行分析，并探讨如何改善中晚期填埋场渗滤液的处理问题，以期为其他中晚期垃圾填埋场的运行管理提供参考。

1 填埋场作业模式及常用渗滤液处理工艺

1.1 室仔前垃圾填埋场基本情况

室仔前垃圾填埋场于2000年年底建成投入运行，至2020年底累计填埋垃圾400多万吨，垃圾堆体最高处达50m左右，从时间上看已属于中晚期填埋场。场内垃圾填埋作业采用分区分单元进行，从库区底部逐层往高处填埋，直至全场达到终场设计标高。渗滤液导排采用水平方向导排与竖向导排相结合，库区底部设置主盲管与支盲管，支管与主管相连通。随着垃圾填埋高度的上升，每5～10m高度再设一层水平导排管，同时在竖直方向设置导排石笼，将垃圾层的渗滤液引流至库区底部盲管，最后汇流至渗滤液调节池。

1.2 常用的渗滤液处理工艺及水质对其的影响

垃圾填埋场占地面积大、填埋时间跨度长，垃圾渗滤液处理是垃圾填埋场日常管理中一项十分重要的工作。垃圾渗滤液处理一般采用前端生化处理+后端反渗透、芬顿氧化等深度处理的组合工艺，其中氨氮一般在生化阶段的硝化反硝化工艺去除，在反硝化过程中需提供碳源作为反硝化细菌生长繁殖的能源。但中晚期填埋场渗滤液的BOD5低，存在大量难降解的有机物，无法直接成为反硝化菌生长繁殖的碳源，需投加葡萄糖、甲醇等易降解有机物作为碳源，使碳氮比(C/N)达到4∶1才能满足生物脱氮需求。经前端生化阶段去除氨氮并降解部分COD后，渗滤液进入后端的反渗透或芬顿高级氧化等深度处理系统，进一步去除有机污染物，最终使出水水质达到排放标准。

目前，室仔前填埋场渗滤液处理工艺采用生化+芬顿高级氧化+BAF生物滤池。该工艺利用硝化反硝化反应去除氨氮及易降解有机污染物，利用芬顿反应破坏大分子和难降解的有机污染物的化学结构，再利用BAF生物滤池进一步降解至排放要求。

2 渗滤液水质分析

2.1 监测项目及分析方法

对2001年以来填埋场库底渗滤液水质、2015—2020年填埋作业平台垃圾层和部分垃圾中转站新渗滤液及2018年7月至2019年8月调节池渗滤液水质的COD、BOD5、氨氮等主要指标进行监测分析，监测项目及分析方法见表1。

表1 监测项目及分析方法

2.2 库区底部渗滤液水质变化趋势分析

填埋场使用初期库区底部渗滤液收集管的渗滤液为新渗滤液，从图1可知，初期COD、BOD5浓度高，B/C值范围为0.5～0.7，氨氮浓度在1000mg/L左右。

图1 2001-2020年填埋场库区底部渗滤液水质变化趋势

随着时间的延长，渗滤液的COD、BOD5浓度和B/C值逐渐下降，尤其是2011年以后，下降速度更快，而氨氮却逐步升高。这是由于填埋场底部最早的垃圾于2000年填埋，在长时间物理、生物、化学的综合作用下，有机质逐渐分解流出垃圾堆体，产生的渗滤液COD浓度逐步下降，而COD中难降解的大分子有机污染物占比却逐渐增多，导致BOD5快速下降，生化性越来越差，B/C值趋近于0。氨氮浓度却没有像COD一样下降，反而持续上升，并保持在高浓度状态下，这是由于垃圾堆体底部为厌氧环境，垃圾在氨化菌的氨化作用下，垃圾中蛋白质等含氮有机物经氨化作用，氮元素几乎全部转化为氨氮，而厌氧环境下微生物难以将氨氮转化为氮气排出系统，导致氨氮浓度居高不下，这与“氨氮浓度高与填埋时间关系紧密”的说法[1]一致。

2.3 填埋作业平台垃圾层及垃圾中转站渗滤液水质分析

填埋作业平台垃圾层、中转站渗滤液属于新垃圾产生的新渗滤液，从图2、图3可见，填埋场作业平台、中转站渗滤液水质虽然会受到垃圾成分及雨水的影响，导致波动范围较大，但普遍具有COD、BOD5浓度高、氨氮低、可生化性高等特点。统计2015—2020年监测数据，作业平台的渗滤液COD浓度范围为10000～26000mg/L，BOD5浓度范围为6200～18000mg/L，B/C值范围为0.5～0.7，氨氮浓度范围为900～1900mg/L；垃圾中转站的新渗滤液COD浓度范围为30000～53000mg/L，BOD5浓度范围为21000～37000mg/L，B/C值范围为0.5～0.7，氨氮浓度范围为800～1000mg/L。监测结果表明，作业平台、垃圾中转站渗滤液污染物浓度虽高，但可生化性良好，与库区底部渗滤液水质差异较大。

图2 2015—2020年填埋场作业平台垃圾层渗滤液水质变化趋势

图3 2015—2020年中转站渗滤液水质变化趋势

3 渗滤液处理问题及解决对策

由于库区底部产生的渗滤液氨氮浓度后期达3000mg/L左右，出水排放标准为25mg/L，去除率几乎要达到100%才能满足排放要求，按生化阶段调节后C/N比为4∶1计算，需投加葡萄糖、甲醇等碳源使BOD5达到12000mg/L以上，才能使氨氮去除率满足处理需求，如果直接通过投加碳源调节，则成本极高，碳源投加费用将占处理厂全部成本的50%左右。

从渗滤液水质监测数据分析可知，作业平台及垃圾中转站渗滤液BOD5浓度高，可生化性良好，可作为库区底部渗滤液处理硝化反硝化脱氮工艺的碳源，降低葡萄糖等碳源投加成本。如果填埋作业平台垃圾层的渗滤液直接通过厚度高达50m的垃圾层渗入库区底部，这过程缓慢时间长，且经过垃圾层微生物分解后又出现BOD5浓度下降、可生化性降低、氨氮浓度升高等问题，导致渗滤液处理困难。因此，2019年1月，填埋场布置专用管道将填埋作业平台垃圾层、垃圾中转站转运至填埋场的新渗滤液直接引入调节池(见图4)。

图4 渗滤液导排收集布置图

为评价引入新渗滤液前后对调节池水质的影响，选取2018年7月至2019年8月调节池水质监测数据进行分析。从图5可见，在未引入新渗滤液前，2018年7月至2019年1月调节池的COD的浓度范围为1300～2800mg/L，BOD5浓度范围为100～250mg/L，B/C值在0.08左右；引入新渗滤液后，2019年2月至2019年8月调节池的COD的浓度范围为1800～7000mg/L，BOD5浓度范围为350～2100mg/L，B/C值在0.3左右。调节池渗滤液水质变化大主要是受进场垃圾量及降雨的影响。泉州垃圾采取焚烧和填埋两种处理方式相结合，在焚烧厂可接收的情况下尽量进入焚烧厂处理，因此进入填埋场的垃圾量变化较大。而6～8月是泉州的台风季节，大量雨水稀释了污染物浓度，故这三月份的COD、氨氮浓度都明显比其它月份低，但对B/C值的影响较小。可见，经过混合的调节池渗滤液B/C值达到0.2～0.3，比未引入新渗滤液前的平均B/C值(0.08)有明显提高。这与“将新鲜的垃圾渗滤液及时分离并储存起来，并输送至渗滤液处理站，可以有效解决渗滤液碳源不足的问题”的观点[2]一致。

图5 2018年7月至2019年8月调节池渗滤液水质变化趋势

将新渗滤液直接引入调节池，不仅缓解了渗滤液碳源不足的问题，可节省20%左右的碳源投加费用，且混合后也在一定程度上降低了处理厂进水的氨氮浓度，缓解高浓度氨氮对微生物生长代谢的抑制作用。

4 结论

通过多年的监测分析发现，在填埋场运行使用期间渗滤液污染物浓度受降雨、垃圾成分等各种因素不断进行变化，填埋初期渗滤液处理较容易，随着填埋时间的延长，渗滤液出现COD、BOD5下降、可生化性下降、氨氮浓度上升、碳氮比失调等趋势，给处理造成极大的压力。由此可见，中晚期填埋场可在填埋场运行期间通过将作业平台、垃圾中转站转运至填埋场的新渗滤液直接引入调节池与库底的渗滤液混合处理，填埋场封场后也可继续将垃圾中转站的渗滤液转运至填埋场调节池与场内渗滤液混合，提高可生化性，降低运行成本，提高渗滤液前端生化处理效果，减少后端深度处理的压力。