史東曉，張懷玉，華建敏，呂 清，呂永彬，陳益琴

（1．常州市生活廢棄物處理中心，江蘇 常州 213171；2．江蘇維爾利環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，江蘇 常州 213125；3．常州市環(huán)境衛(wèi)生管理處，江蘇 常州 213001；4．宜興市環(huán)境衛(wèi)生管理處，江蘇 宜興 214200）

不同回灌堆體和回灌方式對納濾濃縮液回灌效果的影響*

史東曉1，張懷玉2，華建敏2，呂 清3，呂永彬4，陳益琴1

（1．常州市生活廢棄物處理中心，江蘇 常州 213171；2．江蘇維爾利環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆K 常州 213125；3．常州市環(huán)境衛(wèi)生管理處，江蘇 常州 213001；4．宜興市環(huán)境衛(wèi)生管理處，江蘇 宜興 214200）

分別以4 a的老齡垃圾和焚燒廠產(chǎn)生的灰渣為堆體，采用水平和垂直2種回灌方式，研究工程中最適合的回灌參數(shù)。結(jié)果表明：老齡垃圾堆體中的微生物降解進水中部分COD，使得出水COD有所下降。而爐渣堆體中對進水只有一定的物理截留作用。爐渣堆體對于NH4+有著吸附和離子交換的作用，導致初期出水的NH3-N較低。同時，爐渣堆體的回灌出水中電導率較高，影響后續(xù)產(chǎn)生的滲瀝液的處理。在回灌方式方面，水平回灌雖然進水的停留時間較長，但是出水的COD和電導率沒有太大的變化，NH3-N反而升高。

納濾；濃縮液；回灌

納濾濃縮液呈棕黑色，含有的有機物主要是腐殖質(zhì)類物質(zhì)，不易生物降解，COD通常在5 000 mg/L以上，氨氮達到100～1 000 mg/L，并含有大量的金屬離子，TDS為20 000～60 000 mg/L，電導率為40～50 mS/cm。采用回灌法處理納濾濃縮液，不僅可以利用填埋垃圾堆體對重金屬離子進行吸附截留，同時更加經(jīng)濟，更容易操作［1-4］。德國在1986年就已開始進行濃縮液回灌技術的研究和應用［5-7］?；诨毓嗉夹g的可操作性及投資和運行成本較低，目前在我國已受到業(yè)主和科研機構越來越多的關注，但仍未見具體例證［8-10］。本研究目的是在采取不同的填埋垃圾堆體和不同的回灌方式條件下，探索其對回灌出水的影響，進而得到納濾濃縮液回灌過程中的最佳技術參數(shù)，找到一條適合我國國情的納濾濃縮液的處置方法。

1 試驗

1.1 試驗裝置

試驗裝置分為3部分：進水水箱、回灌柱、出水儲池?；毓嘀刹Ａт撝瞥?，高2．2 m，直徑0．8 m。由圖1可知，回灌柱體頂部裝有法蘭蓋，填裝垃圾堆體時將其打開。平時回灌時，將其關閉。頂蓋300 mm以下為布水層，再往下的1．65 m為垃圾堆層，柱的底部設有50 mm的礫石層和200 mm的集水層。回灌柱中垃圾的支撐層是以井字架的玻璃鋼為支撐層的多孔柵板，其孔徑為20 mm?；毓喑鏊赏ㄟ^礫石層和篩孔流入集水層。集水層設計成圓球狀，防止?jié)B瀝液中固體顆粒的沉積。在柱體的底部設有三通閥，其中一個接口連接集水井，用以收集滲瀝液并計量滲瀝液量，另外一個接口則是為了方便取樣。

圖1 試驗工藝流程

1.2 試驗材料

回灌的進水來自常州市生活廢棄物處理中心滲瀝液處理站納濾處理工藝產(chǎn)生的濃縮液。垃圾堆體來自于填埋場中填埋時間為4 a、深度1 m處的生活垃圾和垃圾焚燒廠產(chǎn)生的爐渣垃圾。

1.3 試驗方法

1.3.1 回灌堆體的選取

由于新鮮的垃圾堆體產(chǎn)甲烷菌等微生物活性較低，并不適于回灌。初始試驗選用的是填埋齡為4 a的堆體，由于堆體中表層土的水分和微生物量較小，故選取了深度為1 m左右的堆土。老齡的垃圾堆體中容易生物降解的有機質(zhì)已經(jīng)在長時間的堆填中分解，垃圾中殘留的大部分都是塑料袋和紡織類物質(zhì)。將所取的垃圾堆填裝入罐體，并人工將其壓實。老齡垃圾堆體中的垃圾大部分為塑料，而爐渣堆體則是由焚燒廠產(chǎn)生的爐渣組成。爐渣堆體中含水率很低，間隙較小，爐渣的粒徑僅有1～5 mm。

1.3.2 回灌方式

試驗在常州市生活廢棄物處理中心進行，采用2種不同的垃圾作為堆體材料。采取水平回灌和垂直回灌2種回灌方式。水平回灌是采用廣角實心噴霧噴嘴，置于主表面的圓心處，在距離垃圾堆體表面0．1 m的位置進行噴灑，流量控制在1．8 L/min。垂直回灌則是以開孔直徑為15 mm的PVC管作為進水布水管，進水流量為2 L/min。布水管在中心位置直接伸入垃圾堆體0．8 m，布水管外面則是直徑為0．15 m的石籠，石籠與進水管之間布有粒徑為20～30 mm的礫石層，防止進水管的堵塞，同時達到擴大進水范圍的目的。

本試驗共有6套回灌裝置，其中3套采用4 a的老齡垃圾，另外3套堆填焚燒廠產(chǎn)生的爐渣。為了盡可能地模擬實際垃圾填埋場的回灌情況，3個相同堆體的回灌裝置中，有1套裝置采用滲瀝液進行回灌，以維持堆體中微生物的生長。其余2套堆體則回灌滲瀝液和濃縮液以1∶4的比例混合的混合液，2套裝置分別采用了水平和垂直回灌方式，以研究不同回灌方式對濃縮液的影響。

1.4 試驗測定指標及方法

本研究采用哈?？焖贉y定法（哈希DR2800）監(jiān)測了進出水的COD、VFA、氨氮和總氮；利用電導率儀（HANNA DIST4）測定電導率；利用便攜式pH計（SHKY 8205） 測定pH。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 回灌進水水質(zhì)

濃縮液回灌過程中，以滲瀝液進水為參比，以滲瀝液和濃縮液1∶4混合的混合液作為進水，研究濃縮液的回灌特性。由表1可知，由于濃縮液中的NH3-N較低，滲瀝液與濃縮液的混合液NH3-N僅為268．4 mg/L。同時，由于常州市生活廢棄物處理中心的濃縮液長時間得不到有效的處理直接回灌調(diào)節(jié)池，導致了調(diào)節(jié)池中滲瀝液的電導率逐步的升高。目前，濃縮液和滲瀝液的電導率分別為40．5、38．6 mS/cm，長此以往必將對滲瀝液的處理產(chǎn)生影響。

表1 回灌進水的水質(zhì)特性

2.2 不同回灌堆體對回灌出水的影響

根據(jù)常州市生活廢棄物處理中心的實際情況，取用堆填于填埋場的2種不同的堆體：老齡垃圾堆體及爐渣堆體。老齡垃圾中由于堆填的時間較久，部分有機質(zhì)已經(jīng)被降解或者隨著滲瀝液而流出，但是堆體中還殘留有部分的微生物；爐渣由于其本身多孔的物理性狀，期間雖然沒有微生物的生長，但是對離子有吸附和離子交換的作用。

2.2.1 COD的變化

以垂直回灌為例，研究不同回灌堆體對回灌出水的影響。由圖2可知，老齡垃圾堆體和爐渣堆體出水的COD變化趨勢相同，即隨著時間的變化而不斷降低。老齡垃圾堆體中，初期的出水COD為6 540 mg/L，相比于進水，高出了1 954 mg/L，升高了42．6%；而爐渣堆體初期的出水COD為13 550 mg/L，是進水的3倍，明顯高于老齡垃圾堆體中的出水。以老齡垃圾為堆體，出水的COD在回灌的第8天降至了3 950 mg/L，并趨于穩(wěn)定，后期出水的COD相比于初期降低了39%，相比于進水也降低了636．2 mg/L；以爐渣為堆體的回灌穩(wěn)定期為18 d，出水COD降至4 590 mg/L，之后回灌出水的COD一直維持在4 500 mg/L左右，相比于初期出水，COD降低了9 050 mg/L，降低率為66．8%?；毓喑鏊械腃OD在老齡垃圾堆體中的穩(wěn)定周期比爐渣堆體短，變化幅度比爐渣堆體小，出水的COD也低于爐渣堆體。

圖2 垂直回灌中不同堆體對出水COD的影響

由表1可知，回灌進水中的COD為4 586．2 mg/L，2種堆體初期出水的COD均高于進水，由回灌過程中COD的變化可知，爐渣堆體初期出水的COD不僅高于老齡垃圾堆體的出水COD，且是老齡垃圾堆體出水COD的2倍。同時，老齡垃圾堆體出水的穩(wěn)定期比爐渣堆體短。老齡垃圾堆體中回灌出水中的COD穩(wěn)定在3 950 mg/L左右，出水的COD低于進水，說明濃縮液中的COD在回灌過程中得到了部分的降解。而在爐渣堆體中，其最終的出水COD為4 500 mg/L，與進水值沒有太大的變化，說明在爐渣堆體回灌過程中，進水中的COD并沒有被去除。

結(jié)果表明，經(jīng)過長期的厭氧堆填，老齡垃圾中生存著部分兼氧或者厭氧微生物，在回灌過程中，這些微生物對進水中的COD有著一定的降解作用。對于爐渣堆體，由于其內(nèi)部微生物的種類及活性都沒有老齡垃圾堆體高，因此，在有機物的降解方面，老齡垃圾堆體好于爐渣堆體。

2.2.2 NH3-N的變化

由圖3可知，回灌進水NH3-N變化范圍為150～400 mg/L，但是老齡垃圾回灌出水NH3-N基本在1 000 mg/L以上，初期甚至達到了2 362．5 mg/L。NH3-N的變化趨勢與COD類似，初期其NH3-N相比后期較高。雖然穩(wěn)定后回灌出水的NH3-N最低為660 mg/L，但還是高于進水值。而在爐渣堆體中，回灌出水的NH3-N在初期最高只有120 mg/L，最低為32．5 mg/L。在進水的第40天出水的NH3-N升高到197．5 mg/L，出水的濃度逐漸接近于進水值。

圖3 垂直回灌中不同堆體對出水氨氮的影響

老齡垃圾中的出水NH3-N較高，這是由于在進水中的爐渣是一種多孔顆粒，其比表面積較大，對離子有著一定的吸附和交換作用，導致在回灌初期，出水NH4+降低。在回灌后期，出水的NH3-N突然升高，接近進水NH3-N，可能是由于進水在堆體中有著固定的流動路徑，同時，在此路徑中的爐渣對進水中的NH3-N可能已經(jīng)達到了吸附飽和。

2.2.3 電導率的變化

由圖4可知，爐渣堆體的回灌出水中電導率隨著回灌時間的增加而逐漸降低，但是初期回灌出水的電導率就達到了120 mS/cm，進水中的電導率僅在40 mS/cm左右，爐渣回灌出水即使在電導率穩(wěn)定情況下也達到了60 mS/cm，遠高于進水。老齡垃圾堆體回灌出水的電導率初期為43 mS/cm，穩(wěn)定后為39 mS/cm，老齡垃圾堆體中回灌出水的電導率與進水的電導率變化不大。爐渣堆體回灌出水的電導率過高，以爐渣為堆體很容易影響后續(xù)滲瀝液處理系統(tǒng)中的生化處理效果，為此，爐渣并不適宜作為回灌的堆體。

圖4 垂直回灌不同堆體對出水電導率的變化

2.3 不同回灌方式對回灌出水的影響

本試驗分別采用了水平和垂直2種回灌方式，水平回灌是以噴灌的形式進行，進水直接從表面進入，布水位置很高；而垂直回灌則是用1根長0．8 m的布水管通過石籠垂直回灌。由于布水管的布水位置不同，導致了回灌水在堆體中停留時間也有所不同，這對回灌出水的水質(zhì)變化有著巨大的影響。以老齡垃圾堆體為對象研究不同回灌方式下，回灌出水的特性。

2.3.1 COD和氨氮的變化

由于水平回灌的噴灌位置在罐體的頂部，噴灌的過程中，布水較為均勻，所以，相比于垂直回灌，回灌水在水平回灌方式下在罐體中的停留時間較長。圖5是采用老齡垃圾堆體在2種不同回灌方式下的COD和氨氮的變化情況。水平回灌出水達到穩(wěn)定時，其NH3-N為1 530 mg/L，垂直回灌出水NH3-N的穩(wěn)定值為1 000 mg/L，最低達到了660 mg/L。水平回灌出水的氨氮明顯高于垂直回灌出水的氨氮值。這可能是由于回灌水在水平回灌裝置中停留時間較久，在進水堆體中的回灌路徑較多。通過物理沖刷和厭氧消化作用，導致了出水中NH3-N較高。在COD的變化上，2種回灌方式對COD都沒有太大的影響。原因在于回灌水中的COD主要是一些難于生物降解的有機物，即使在水平回灌裝置中的停留時間比較久，也沒有得到降解，導致最終出水中COD差距不大。

圖5 垃圾堆體中垂直和水平回灌出水COD和氨氮的變化情況

2.3.2 電導率的變化

在滲瀝液回灌中，電導率及離子濃度對于后續(xù)的處理具有重要的作用。由圖6可知，水平回灌出水與垂直回灌出水的電導率變化曲線基本重合，同時由于水平回灌過程中，進水在堆體中的流經(jīng)路徑較為復雜，其出水的變化也較大，但是大部分的值與垂直回灌相同，說明在回灌過程中，即使進水在堆體中的停留時間較久，也不會影響出水電導率的變化，在實際的回灌過程中可采用垃圾的垂直回灌。

圖6 垃圾堆體中不同回灌方式下出水電導率的變化

3 結(jié)論

1）回灌過程中，4 a的老齡垃圾堆體中有一定量的微生物生長，可以對回灌溶液中的有機物進行進一步的生物降解，使得回灌出水的COD有所下降。而爐渣堆體中沒有微生物的生長，對于進水只有一定的物理截留作用。

2）爐渣的多孔性使回灌出水的氨氮遠低于進水，原因是爐渣堆體對氨氮有著一定的吸附和交換作用。

3）在爐渣堆體中回灌，其出水的電導率較高，影響后續(xù)產(chǎn)生的滲瀝液的處理。而在老齡垃圾堆體中回灌，出水的電導率與進水變化不大，對后續(xù)的反應影響不大。

4）對于納濾濃縮液采用老齡垃圾堆體垂直回灌方式，可以對濃縮液中的COD有一定程度的降解，氨氮濃度僅略有提高，而電導率基本保持不變，垃圾堆體對高價金屬離子有一定的吸附作用，表明納濾濃縮液在正確選擇垃圾堆體和回灌方式的條件下，是一種很好的濃縮液處理的備選方案。

［1］趙成云，林伯偉，肖強，等．垃圾滲瀝液反滲透濃縮液回灌中試研究［J］．環(huán)境衛(wèi)生工程，2011，19（1）：11-15．

［2］蔣寶軍，李俊生，楊威，等．垃圾滲濾液反滲透濃縮液回灌處理中試研究［J］．哈爾濱商業(yè)大學學報：自然科學版，2006，22（6）：36-40．

［3］劉研萍，李秀金，王寶貞，等．滲濾液的反滲透濃縮液回灌研究［J］．環(huán)境工程，2008，26（4）：89-93．

［4］陳斌．回灌法在垃圾滲濾液處理中的應用前景［J］．福建化工，2000（3）：30-33．

［5］ Robinson H D．The Treatment of Leachate from Domestic Wastes in LandfillⅠ：Aerobic Biological Treatment of a Medium-strength Leachate［J］．Water Res，1983，17 （7）：1573-1548．

［6］ Mosher F A，McBean E D，Cmtcher A J，et a1．Leachate Recirculation for Rapid Stabilization of Landfills：Theory and Practice［J］．Water Qual Intern，1997 （6）：33-36．

［7］ Pohland F G．Landfill Bioreactors Fundamentals and Practice［J］．Water Qual Intern，1996 （5）：18-22．

［8］汪太明，孟凡生，王業(yè)耀，等．回灌法去除垃圾滲濾液中氨氮的研究［J］．工業(yè)水處理，2007，27（3）：13-15．

［9］周磊．垃圾填埋場滲濾液回灌技術探討［J］．水處理信息報導，2006（2）：10-12．

［10］羅春泳，陳云敏，唐曉武，等．滲濾液回灌設計中一些參數(shù)的理論研究［J］．環(huán)境工程，2003，21（4）：13-15．

Influence of Different Recirculating Pile and Recirculation Way on Recirculation Effect of Nanofiltration Concentrated Liquor

Shi Dongxiao1,Zhang Huaiyu2,Hua Jianmin2,Lü Qing3,Lü Yongbin4,Chen Yiqin1
（1．Changzhou Domestic Waste Treatment Center,Changzhou Jiangsu 213171;2．Jiangsu Welle Environmental Co．,Ltd,Changzhou Jiangsu 213125;3．Changzhou Environmental Sanitation Management Office,Changzhou Jiangsu 213001;4．Yixing Environmental Sanitation Management Office,Yixing Jiangsu 214200）

Taking aged waste with four years and slag from one waste incineration plant as the pile,using horizontal and vertical recirculation ways,the most suitable recirculation parameters were studied．The results showed that microorganism in aged waste file degraded part of COD in the influent to make COD in the effluent fallen,and slag pile only played a certain role of physical interception for the influent．Slag pile also played the roles of adsorption and ion exchange for NH4+to lead to low concentration of NH3-N of effluent in the initial stage．At the same time,the recirculation effluent of slag pile had higher conductivity to influence the subsequent leachate treatment．In the recirculation ways,although the influent of horizontal recirculation had longer residence time,there was not much change in COD and conductivity of the effluent,and NH3-N rose instead．

nanofiltration；concentrated liquor；recirculation

X703．1

A

1005-8206（2012）05-0011-04

2010年常州市第32批科技計劃（社會發(fā)展科技計劃） （CS20100018）

2012-08-15

史東曉（1972—），高級工程師，主要從事填埋場的技術及管理工作。

E-mail：shidongxiao．2008@163．com。

（責任編輯：劉冬梅）