陈家伟，王振宇，由和璧

（1.中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉430014；2.中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津300381）

密闭化作业对填埋场垃圾渗沥液水质和处理的影响

陈家伟1，王振宇1，由和璧2

（1.中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉430014；2.中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津300381）

结合南方某生活垃圾卫生填埋场工程实例，研究了密闭化作业对垃圾渗沥液的水质造成的影响并分析了其原因，探讨了水质变化后对垃圾渗沥液处理造成的影响，提出了引入其他高浓度污水调配处理、增加氨吹脱工艺环节和采用非生化处理工艺进行改造的对策。

密闭化作业；垃圾填埋场；渗沥液水质；渗沥液处理

生活垃圾的卫生填埋处置过程可以看出是“最大限度利用自然循环和分解机制”的过程，根据填埋场内生活垃圾分解方式的不同，可分为厌氧性填埋场、好氧性填埋场和准好氧性填埋场。其中，准好氧性填埋方式以运行成本低、分解速度快等优点，在国内的填埋场中应用最为广泛［1］。准好氧性填埋场主要是通过加大排水管管径，扩大排水和导气空间，利用生活垃圾堆体内外的温度差形成的压强差，将外部的空气通过填埋场内的竖向导气石笼导入堆体内，在堆体内形成间隔的“好氧-厌氧”条件，加速垃圾的降解［2］。在实际填埋场的运行过程中，为了减少垃圾渗沥液的产生量，减少填埋场恶臭对周边环境造成的影响，部分填埋场采取了密闭化的填埋作业方式，对渗沥液调节池进行加盖，用HDPE膜对填埋库区采取了及时临时覆盖措施，并将导气石笼井封闭，将填埋气抽取进行资源化利用。在臭气和渗沥液产生量减少的同时，外部的氧气也难以通过导气石笼井进入填埋堆体内，改变了“准好氧”的形态，对填埋场内的渗沥液中各类污染物的浓度也产生了影响，渗沥液水质的变化也给现状渗沥液处理站的运行造成了一定的影响。笔者结合实际工程案例，分析了密闭化填埋作业方式对渗沥液水质造成的影响，并分析造成水质变化的原因。

1 密闭化作业方式对渗沥液水质造成的影响

1.1 密闭化作业方式

1.1.1 填埋库区

1）作业区的密闭工程：包括HDPE膜覆盖工程、黏土覆盖工程、导气系统等工程措施。

2）非作业区密闭工程：包括膜上道路工程、HDPE膜覆盖工程、膜下黏土层、锚固沟、临时排水沟、膜压载系统［3］。

1.1.2 渗沥液调节池密闭化措施

采用2.0 mm厚HDPE膜将调节池密封，膜下设置泡沫浮块，膜上设置压重填沙管，调节池周边膜下设置气体收集管，气体集中收集后进行处理或经加工后销售。

1.2 采取密闭化作业措施后垃圾渗沥液水质的变化

以南方某生活垃圾卫生填埋场为例，在2012年之前，填埋场采取了初步的雨污分流措施，并且对渗沥液调节池采取了加盖措施；从2012年开始，采取了更严格的密闭化作业措施，填埋库区的暴露面仅留当天填埋作业所必须的作业面，对石笼井进行密封，抽取填埋气用于生产液化气，加强临时覆盖膜的焊接和作业道路、锚固沟、排水沟的防渗工作；基本达到了密闭化作业的效果。采取密闭化作业后，降低了填埋恶臭的溢出，降低了垃圾渗沥液的产生量。

1.2.1 CODCr浓度随时间的变化

该卫生填埋场2008年底投入使用，由填埋库区、沉砂池、渗沥液调节池组成，渗沥液经库区渗沥液导排盲沟收集后排入沉砂池，经沉砂后排入渗沥液调节池。取2009年1月至2016年5月当月沉砂池和调节池内垃圾渗沥液水质数据的平均值进行分析，见图1。

图1 渗沥液CODCr随时间的变化

从图1可以看出，填埋初期时，沉砂池和调节池内的CODCr最高可达45 000 mg/L和20 000 mg/L，氨氮则低至与垃圾焚烧厂类似的新鲜渗沥液近似的高COD、低氨氮现象；随着填埋时间的推移和库区密闭化作业措施和调节池加盖措施的实施，到2010年底CODCr迅速降低至25 000 mg/L和15000mg/L。填埋初期2a内调节池内的CODCr和沉砂池的CODCr的比值约0.6，密闭化作业措施采取后，CODCr逐步降低至17 500 mg/L和8 000 mg/L，并趋于稳定，比值约0.45。

1.2.2 NH3-N浓度随时间的变化

从图2可以看出，调节池和沉砂池的氨氮浓度基本近似沉砂池中氨氮浓度略低于调节池中的氨氮浓度，是因为调节池中的部分有机氮等形态的氮在厌氧条件下转化为氨氮。填埋初期氨氮浓度仅1000mg/L，到2010年迅速增加接近3000mg/L，随后迅速降低至2 000 mg/L以下，从2011年开始缓慢升高，至2016年基本稳定在2 000～2 500 mg/L。

图2 渗沥液NH3-N变化

1.2.3 可生化性随时间的变化

从图3可以看出，沉砂池和调节池中垃圾渗沥液的碳氮比（C/N）填埋初期为45∶1和20∶1，生化性较好。从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。

图3 渗沥液C/N变化

另外，根据间隔检测的BOD数据来看，B/C从填埋初期的0.5左右逐步降低至0.3，渗沥液的可生化性迅速降低。

1.2.4 新旧渗沥液水质的变化对比

到2016年5月，沉砂池渗沥液中CODCr已基本稳定在15 000～20 000 mg/L，氨氮基本稳定在1 800～23 000 mg/L。旧填埋场填埋生活垃圾成分类似，未采取密闭化作业措施，渗沥液中CODCr浓度6 000～10 000 mg/L，氨氮浓度500～1 500 mg/L。

相比于旧填埋场中的CODCr和氨氮，采取了密闭化作业措施的新填埋场的渗沥液浓度分别提高了1倍左右。

根据上述分析可以得出，在采取了密闭化作业措施后，新填埋场的渗沥液污染物浓度要高于旧填埋场，在调节池内，CODCr浓度有所降低，氨氮浓度变化不大，渗沥液可生化性降低。

2 渗沥液水质变化原因分析

2.1 水量变化

渗沥液中的水分主要来自于大气降水，新旧填埋场填埋的生活垃圾成分近似，最大的区别是新填埋场采取了密闭化作业措施，将大部分雨水导排至填埋库区外，大大减少了雨水的入渗量，新填埋场的渗沥液中污染物浓度更高，说明水量的减少是污染物浓度偏高的主要原因。

2.2 准好氧变为厌氧

密闭化主要分为填埋库区和渗沥液调节池2个区域。其中填埋库区采用HDPE膜进行临时覆盖，并密封导气石笼将气体抽出，将燃烧气进行液化销售或进行燃烧发电。根据一般填埋气收集液化处理的要求，填埋气抽取范围在当前垃圾堆体标高的4 m以下，填埋气中的含氧量不超过0.5%，超过该界线，填埋气抽取将停止或降低抽取量以确保填埋气质量。以此为据，可认为填埋库区大部分区域处于厌氧条件下。

在渗沥液调节池中，采用HDPE膜进行覆盖后，外界空气基本无法进入，调节池内的微生物氧化有机物将基本耗尽氧气，因此，可以认为渗沥液调节池也处于厌氧状态。在该填埋场中，渗沥液调节池的容量为1.1×105m3，平均每天产生的渗沥液的量为800 m3/d，渗沥液在调节池内停留时间长达137.5 d。

因此，在填埋库区厌氧条件下，生活垃圾的降解速度相比准好氧条件要慢，采取密闭作业措施后的垃圾渗沥液的COD浓度则会比之前降低；在渗沥液调节池中，渗沥液中有机物在厌氧条件下降解，易降解的BOD部分被降解，B/C则迅速降低；而氨氮浓度会略微升高，主要原因是部分其他形态的氮转化为氨氮形态；COD浓度的降低和总氮浓度的基本不变则引起了C/N的降低。

3 渗沥液处理的对策

3.1 引入其他高浓度污水调配处理

就近引入垃圾焚烧厂的渗沥液与填埋场渗沥液进行调配，利用焚烧厂渗沥液高COD低氨氮的特性调节，将填埋场渗沥液调节至可生化性较高的范围内进行处理。

3.2 增加氨吹脱工艺环节

为了调高总氮去除效率，在生化环节之前增加氨吹脱工艺环节，有效降低渗沥液中的氨氮，提高C/N，但需有效控制氨气吹脱后的尾气。

3.3 采用非生化处理工艺进行改造

为从根本上解决生化处理效果差的问题，采用非生化处理工艺对渗沥液处理站进行改造，如MVR机械蒸汽再压缩蒸发工艺、DTRO双碟管反渗透处理工艺等以物理处理为主要污染物去除手段的处理工艺。

4 结论

1）卫生填埋场密闭化作业措施引起了垃圾渗沥液水质的变化，主要表现在COD降低、氨氮略微增高、可生化性变差。

2）垃圾渗沥液水质变化的主要原因是填埋场入渗水量的减少和填埋库区、渗沥液调节池的厌氧条件的形成。

3）提出污水调配处理、增加氨吹脱环节和采用非生化处理工艺改造等对策，解决渗沥液水质变化引起的渗沥液处理的问题。

［1］杨玉飞，黄启飞，王琪，等.准好氧填埋渗滤液水质变化特性研究［J］.应用生态学报，2005，16（11）:2168-2172.

［2］Masataka H.Commonly waste finally disposal（in Japanese）［M］. Chuanqi：Japan Environment Sanitation，1994.

［3］潘大晴，杨大帅，李爱军.阿苏卫垃圾卫生填埋场全密闭填埋工艺研究［J］.城市管理与科技，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

陈家伟（1986—），工程师，主要从事市政环卫设计及咨询工作。

E-mail：gytscjw@126.com。

2016-10-24