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      老港污泥暫存庫區(qū)滲瀝液性質(zhì)研究

      2013-08-18 05:20:16張美蘭羅佳杰陳玉怡
      環(huán)境衛(wèi)生工程 2013年6期
      關(guān)鍵詞:瀝液小試庫區(qū)

      張美蘭,羅佳杰,陳玉怡

      (上海老港廢棄物處置有限公司,上海 201302)

      老港固體廢棄物綜合利用基地現(xiàn)有污泥暫存庫區(qū)70 多個,到目前為止共儲存未養(yǎng)護(hù)固化污泥40 多萬t,處置工藝為:將含水率80%的原生污泥添加固化劑后直接填埋至基地特建的污泥暫存庫區(qū)。筆者通過實驗室模擬和現(xiàn)場采樣監(jiān)測方式,研究未養(yǎng)護(hù)固化污泥滲瀝液性質(zhì)隨填埋時間的變化規(guī)律,為老港基地庫存污泥的安全性評價和穩(wěn)定化時間及資源化利用的可行性的確定提供基礎(chǔ)依據(jù)。

      1 試驗方案

      針對老港污泥處置現(xiàn)狀,通過監(jiān)測實驗室模擬和老港暫存庫區(qū)填埋的污泥滲瀝液性質(zhì)隨填埋時間的變化規(guī)律,建立各參數(shù)與填埋時間的定量關(guān)系。

      1.1 實驗室模擬未養(yǎng)護(hù)固化污泥填埋試驗

      實驗室1 t 模擬裝置示意見圖1。裝置底部鋪設(shè)有10 cm 厚的碎石作為滲瀝液導(dǎo)排層,并在底部設(shè)置滲瀝液取樣口。填埋初期以7 d 為1個采樣周期,定期進(jìn)行污泥采樣、監(jiān)測。采樣監(jiān)測周期在填埋后期由于污泥降解趨于穩(wěn)定時,延長至0.5個月或1個月。

      實驗室試驗期為2011 年12 月13 日至2012年11 月24 日,共343 天。

      1.2 暫存庫區(qū)污泥采樣監(jiān)測

      圖1 實驗室模擬1 t 未養(yǎng)護(hù)固化污泥填埋裝置示意

      暫存庫區(qū)污泥固化填埋屬于應(yīng)急填埋,未建設(shè)滲瀝液導(dǎo)排及沼氣收集等配套設(shè)施,表面采用HDPE 膜進(jìn)行覆蓋。通過現(xiàn)場采樣,監(jiān)測污泥的各物化性質(zhì)。

      1.3 固化養(yǎng)護(hù)污泥實驗室小試和現(xiàn)場中試監(jiān)測

      采用經(jīng)固化養(yǎng)護(hù)含水率降至60%左右的污泥為實驗對象,開展實驗室小試和現(xiàn)場中試。

      1.4 樣品監(jiān)測內(nèi)容

      污泥滲瀝液的主要監(jiān)測參數(shù)有氨氮(NH3-N)、總氮(TN)、COD、TOC、pH 等。

      2 結(jié)果與討論

      2.1 滲瀝液NH3-N 和TN 隨填埋時間的變化規(guī)律

      如圖2 所示,直接填埋污泥的實驗室模擬研究表明,隨著填埋時間的增加,滲瀝液的NH3-N和TN 濃度呈現(xiàn)不斷增加的趨勢。NH3-N 在填埋初期為886.62 mg/L,填埋343 d 后上升至3 862.67 mg/L;TN 在填埋初期為2 570 mg/L,填埋298 d 后上升至6 200 mg/L。

      圖2 實驗室模擬裝置中滲瀝液NH3-N 和TN 濃度隨填埋時間的變化

      與之對比,前期的研究成果表明,隨著填埋時間的增加,固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥的滲瀝液NH3-N也呈現(xiàn)不斷增加的趨勢。如圖3 所示,在實驗室小試中污泥填埋400 d 以上時,NH3-N 和TN 濃度分別達(dá)到1 500 mg/L 和2 000 mg/L 以上。而中試污泥NH3-N 和TN 濃度較低,是因為滲瀝液流入集水池后到取樣分析之間的時間較長,滲瀝液暴露在空氣中,氧化和生物轉(zhuǎn)化作用明顯。另外,雨水的稀釋也是很重要的原因。

      圖3 固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥滲瀝液NH3-N 和TN 隨填埋時間變化

      由此可知,污泥填埋過程中,滲瀝液的NH3-N、TN 均呈現(xiàn)波動上升趨勢,且兩者變化趨勢基本一致。這表明隨著填埋時間的增加,污泥中的含氮有機(jī)物,如蛋白質(zhì)和氨基酸等,逐步被分解轉(zhuǎn)化成氨氮,即有機(jī)氮的無機(jī)化或礦化。隨著有機(jī)氮不斷地被厭氧微生物礦化,滲瀝液中的氨氮也逐漸增加,但在厭氧條件下,氨氮不能繼續(xù)轉(zhuǎn)化,所以會出現(xiàn)不斷積累的現(xiàn)象,直到有機(jī)氮全部礦化成氨氮。另外,由于氨氮是總氮的主要組成部分,TN 有85%~90%以氨氮形式存在,故TN的變化趨勢與氨氮基本保持一致。固化養(yǎng)護(hù)污泥填埋現(xiàn)場作業(yè)設(shè)置的污水收集系統(tǒng)有利于污泥滲瀝液中污染物的降解,有利于滲瀝液進(jìn)一步處理處置。

      2.2 滲瀝液COD 和TOC 隨填埋時間的變化規(guī)律

      如圖4 所示,直接填埋污泥的實驗室模擬研究表明,隨著填埋時間的增加,滲瀝液的COD 和TOC 呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。COD 在填埋初期為29 183 mg/L,填埋200 d 時,上升至61 200 mg/L,填埋343 d 后又下降至45 472 mg/L;TOC填埋初期為8 664 mg/L,填埋300 d 時為19 190 mg/L。

      圖4 實驗室模擬裝置中滲瀝液COD 和TOC 隨填埋時間的變化

      與之對比,前期的研究成果表明,隨著填埋時間的增加,固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥小試實驗的COD和TOC 也呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢。如圖5 所示,在小試中污泥填埋200~300 d,COD 和TOC出現(xiàn)明顯下降。而中試污泥COD 和TOC 較低,原因同NH3-N 和TN 變化。

      由此可知,污泥填埋過程中,滲瀝液中COD 和TOC 呈現(xiàn)先升后降的趨勢。直接填埋污泥滲瀝液的COD 和TOC 下降時間較固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥的COD 和TOC 下降時間要遲。根據(jù)已有研究成果,可預(yù)測在填埋450~500 d時,直接填埋污泥滲瀝液的COD 和TOC 會有明顯下降。

      2.3 滲瀝液pH 隨填埋時間的變化規(guī)律

      如圖6 所示,直接填埋污泥的實驗室模擬研究表明,隨著填埋時間的增加,滲瀝液的pH 呈現(xiàn)先降低后增加的波動變化。滲瀝液的pH 在填埋初期為9.83,填埋92 d 時,下降至8.13,填埋343 d 時,又上升至9.54。

      圖5 固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥滲瀝液COD、TOC 隨填埋時間的變化

      圖6 實驗室模擬裝置中滲瀝液pH 隨填埋時間的變化

      與之對比,前期的研究成果表明,隨著填埋時間的增加,固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥滲瀝液的pH 呈現(xiàn)先下降后增加的波動變化趨勢,如圖7 所示,小試實驗中,在填埋250 d 左右,pH 降至最低點7.1 左右,隨后迅速上升,至300 d 左右,上升至9.0 左右。而中試污泥的pH 在填埋130 d 左右開始呈現(xiàn)較為平穩(wěn)狀態(tài),保持在7.5 左右。

      由此可知,填埋污泥滲瀝液的pH 隨著填埋時間的增加,呈現(xiàn)先下降后增加的波動變化趨勢。這是由于污泥填埋初期的水解酸化階段,產(chǎn)生大量的有機(jī)酸,從而使?jié)B瀝液的pH 降低。同時,有機(jī)氮化產(chǎn)生氨,使pH 升高。在填埋中后期,污泥滲瀝液中有機(jī)酸的分解速度遠(yuǎn)大于生成速度,導(dǎo)致pH 上升。固化養(yǎng)護(hù)污泥現(xiàn)場填埋作業(yè)有利于加速污泥pH 的穩(wěn)定。

      圖7 固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥滲瀝液pH 隨填埋時間的變化

      3 結(jié)論與建議

      1)污泥填埋滲瀝液的NH3-N、TN 均呈現(xiàn)波動上升趨勢,TN 有85%~90%以NH3-N 形式存在,兩者變化趨勢基本一致,滲瀝液NH3-N 均上升3 000 mg/L 左右。

      2)滲瀝液中COD 和TOC 呈現(xiàn)先升后降的趨勢,直接填埋污泥滲瀝液的COD 和TOC 下降時間較固化養(yǎng)護(hù)填埋污泥延遲80 多d。

      3)污泥滲瀝液的pH 隨著填埋時間呈現(xiàn)先下降后增加的波動變化趨勢,填埋1 a 左右,pH 基本保持穩(wěn)定,未養(yǎng)護(hù)固化污泥約9.5,固化養(yǎng)護(hù)污泥約8.0。

      4)固化養(yǎng)護(hù)污泥現(xiàn)場填埋作業(yè)受工程條件和各種環(huán)境因素的影響,有利于污泥滲瀝液的穩(wěn)定化。

      5)污泥填埋后的性質(zhì)和產(chǎn)物性質(zhì)是否穩(wěn)定,直接影響填埋污泥的資源化利用,因此,污泥的穩(wěn)定性評價就成為安全利用的重要依據(jù)。應(yīng)急直接填埋的未養(yǎng)護(hù)固化污泥的穩(wěn)定化時間較固化養(yǎng)護(hù)污泥有一定程度的延遲,后期可通過研究污泥產(chǎn)氣和堆體沉降量,進(jìn)一步預(yù)測污泥的穩(wěn)定化時間和資源化利用的可行性。

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