0　引言

目前，城市垃圾填埋場的設(shè)計和研究在我國尚處于起步階段，隨著城市垃圾填埋場的建設(shè)，滲濾液處理也在不斷探索與發(fā)展。回灌法作為一種新型的滲濾液處理技術(shù)，經(jīng)濟合理，適應(yīng)我國垃圾滲濾液處理的工藝流程，具有廣闊的前景。

1　滲濾液的來源、特點及危害

垃圾滲濾液主要是指超過垃圾及所覆土層持水容量及表面蒸發(fā)潛力的雨水進入填埋場地后，歷經(jīng)垃圾層和覆土層而產(chǎn)生的高濃度污水。即在垃圾的填埋過程中，由于壓實、降雨和微生物的分解作用，從垃圾層中滲出的高濃度有機廢水。垃圾滲濾液主要特點有有機污染物種類繁多，水質(zhì)復(fù)雜；污染物濃度高，變化范圍大；水質(zhì)、水量變化大；金屬含量高；氨氮含量高；營養(yǎng)元素比例失調(diào)；進行生物處理時會產(chǎn)生大量泡沫，不利于處理系統(tǒng)正常進行等。

垃圾在衛(wèi)生填理處置過程中，會產(chǎn)生大量滲濾液，而且固體垃圾中的重金屬及有毒有害物質(zhì)也會溶入滲濾液中，作為一種高濃度有機廢水，如不及時對其進行收集、處理，將造成對地下水、地表水和填埋場周圍環(huán)境的污染和影響。因此，處理好垃圾填埋過程中產(chǎn)生的滲濾液，是防止二次污染最重要的措施，也是垃圾填埋場設(shè)計成敗的關(guān)鍵。

2　滲濾液回灌處理法的研究現(xiàn)狀及進展

用土地法處理滲濾液的主要形式是滲濾液回灌和土壤植物處理系統(tǒng)。自20世紀(jì)70年代起，美國、英國、加拿大、澳大利亞、德國、丹麥、意大利、瑞典和日本等國相繼開始了生物反應(yīng)器填埋場的研究。Robinson等人的研究表明，通過滲濾液回灌可以縮短填埋垃圾的穩(wěn)定化進程(使原需15～20a的穩(wěn)定過程縮短至2～3a)。日本學(xué)者在“準(zhǔn)好氣填埋”理論的基礎(chǔ)上進行了“循環(huán)式準(zhǔn)好氣填埋”的實驗，并且己經(jīng)用于實踐中。

國內(nèi)最早有關(guān)垃圾滲濾液回灌的研究是1995年由同濟大學(xué)徐迪民等進行的。研究表明滲濾液回灌能較好地適應(yīng)滲濾液水質(zhì)水量的變化、加速填埋場穩(wěn)定化進程、投資省、運行費用低，具有較為廣闊的應(yīng)用前景。

3　試驗裝置

試驗裝置(垃圾柱)結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。覆蓋土層土砂比為7：1，與垃圾層進行交替。滲濾液回灌過程中，經(jīng)過覆土層、垃圾層和碎石層后，由垃圾柱下端的小孔流出，通過出水管進入滲濾液收集桶。碎石層是為了防止出水管的堵塞而鋪設(shè)的。本試驗試驗裝置共4套，其中1號不回灌，2號采取調(diào)節(jié)pH值進行回灌，3號完全回灌，4號進行好氧回灌。其填埋垃圾為居民生活垃圾。

4　試驗結(jié)果及討論

4.1　滲濾液CODcr的變化

由圖2可知，4個垃圾填埋柱滲濾液的CODcr濃度變化趨勢因回灌方式的不同隨時間呈現(xiàn)出不同的變化過程。由試驗溫度分析可知，在試驗正式啟動至結(jié)束期間，氣溫相對較高，平均氣溫25℃左右，較適宜微生物的分解活動。垃圾在微生物的分解作用下，進行水解酸化反應(yīng)。同時由于滲濾液的產(chǎn)生量較大，在其沖刷作用下，將垃圾層中的水解產(chǎn)物帶出，從而增加了滲濾液中的有機物含量。可以看出對4個垃圾柱進行第一次監(jiān)測時，CODcr濃度就已達(dá)到較高值。并且4個垃圾柱的CODcr濃度在起始狀態(tài)時基本保持在同一水平，說明4個垃圾填埋柱的裝填垃圾成分基本相同，具有可比性。1號垃圾柱滲濾液中的CODcr值和2、4號垃圾柱滲濾液中的CODcr值變化相同，分別由初始的較大值平緩下降至試驗后期的最小值，3號垃圾柱滲濾液在回灌初期CODcr就出現(xiàn)最小值，然后有所回升一段時間后趨于平緩下降。

由于垃圾層剛開始回灌時，吸附的有機物很少，CODcr的去除為覆土層和垃圾層的吸附截留、離子交換和微生物降解綜合作用的結(jié)果，且垃圾層及覆土層的吸附截留作用占主導(dǎo)地位，將滲濾液中的一些大分子有機物和無機物截流在垃圾層中，因此在回灌初期就對CODcr有去除作用。隨著時間的推移，垃圾層的吸附基本趨于平衡或飽和，CODcr的降解主要為微生物的降解，CODcr的去除率有所下降。2、3號垃圾柱再未表現(xiàn)出良好的去除效果，可能是因為回灌水量較大導(dǎo)致“溝流”或“短流”的現(xiàn)象的發(fā)生，使得有機物的溶出速率較快，從而使CODcr的去除效果反而比不回灌的1號垃圾柱的去除效果要低。4號垃圾柱CODcr的去除率總體上要高于1、2、3號垃圾柱的CODcr的去除率，分析其原因可能是因為4號垃圾柱的反應(yīng)環(huán)境為好氧條件，有利于微生物的存活，并為其降解反應(yīng)創(chuàng)造有利條件。期間CODcr去除率出現(xiàn)波動以及零去除率的現(xiàn)象，分析原因可能是在垃圾體內(nèi)有機物的溶出速率與溫度存在密切關(guān)系，當(dāng)溫度較高時，加快了有機物的溶出，同時溫度的變化與有機物溶出速率的關(guān)系存在一定的滯后性，導(dǎo)致去除率出現(xiàn)波動變化以及零去除率的變化。

由此可見，滲濾液回灌增加了垃圾、水分、微生物和營養(yǎng)物之間的相互接觸，為垃圾層帶來了大量的微生物，提高了垃圾層的含水率，在垃圾層內(nèi)形成了更有利于垃圾降解的環(huán)境，從而加速了垃圾的降解速率。從試驗結(jié)果來看，4號垃圾柱內(nèi)滲濾液的CODcr濃度整體上低于未回灌的1號垃圾柱滲濾液CODcr濃度以及回灌水量較大而且處于厭氧條件的2、3號垃圾柱的CODcr濃度。

4.2　滲濾液氨氮值的變化

由圖3可知，4個垃圾填埋柱滲濾液的氨氮含量首先經(jīng)歷了一個短期的平緩增長，然后根據(jù)回灌水量及反應(yīng)條件的不同發(fā)生不同的變化趨勢，在經(jīng)歷一個快速增長之后變化情況趨于平緩。實驗開始期間，氨氮含量增長速度比較平緩。但由于溫度相對適中，水解性細(xì)菌將蛋白質(zhì)水解為氨基酸，脫氨基成為有機酸和氨，從而增加了滲濾液中氨氮的含量，試驗開始后10d左右氨氮含量經(jīng)歷了一個較快增長階段，之后呈現(xiàn)出曲折的緩慢上升趨勢。由圖2也可以看出，進行回灌試驗以后的2、4號垃圾填埋柱中的滲濾液氨氮濃度從整體上低于未經(jīng)回灌的1號垃圾填埋柱和3號垃圾填埋柱的滲濾液氨氮濃度。

由此可見，對垃圾填埋柱的滲濾液進行回灌處理，垃圾層及覆土層的吸附截留作用對滲濾液中的氨氮具有一定的去除效果。此外，偏堿性的反應(yīng)環(huán)境及其好氧條件都對氨氮的去除有較好的效果。

4.3　垃圾柱中的微生物差異

試驗對垃圾柱中的微生物進行了鏡檢試驗。鏡檢結(jié)果顯示在1號垃圾柱中含有不少的藻類和變形蟲等生物，因此1號桶在此時曾出現(xiàn)少量蛆蟲。2號垃圾柱中僅含有少量的藻類和少量的變形蟲，分析其原因可能是因為對2號垃圾柱的pH值進行了人工調(diào)節(jié)，偏堿性的條件對微生物的生存有利，但是2號過大的回灌水量反而使得微生物不易存活；3號垃圾柱中則幾乎沒有微生物的存在，這也與3號滲濾液較高的CODcr和NH3-N值相對應(yīng)，可能是因為偏酸性的環(huán)境和較大的回灌水量導(dǎo)致微生物的死亡；4號垃圾柱中存在很多線蟲、藻類和少量鐘蟲、裂口蟲等，大量微生物的存在使得4號滲濾液含有較低的CODcr和NH3-N值，而且4號桶中曾好長時間出現(xiàn)大量蛆蟲，這也說明好氧反應(yīng)條件有利于微生物的存在，對滲濾液中CODcr和NH3-N都有較好的去除效果。

5　結(jié)論

(1)適度增大滲濾液回灌的水力負(fù)荷、有機負(fù)荷可以提高滲濾液中CODcr的去除率，但是水力負(fù)荷、有機負(fù)荷過大不利于垃圾體內(nèi)微生物的生化降解、CODcr的去除。

(2)通過改變滲濾液的pH值至弱堿性進行回灌后，氨氮的去除率受水力負(fù)荷、有機負(fù)荷的影響變小，去除率在較大的水力負(fù)荷仍能達(dá)到良好效果，因此pH值是影響滲濾液回灌處理氨氮的重要因素，弱堿性的環(huán)境適宜硝化細(xì)菌及反硝化細(xì)菌的生長。

(3)溫度是影響回灌效果的重要因素，根據(jù)回灌的全過程可以看到，在夏末溫度較高回灌時CODcr和NH3-N的的去除率明顯。

(4)在整個試驗進行的范圍內(nèi)，從去除率和去除的穩(wěn)定性上考慮，原液回灌對滲濾液中CODcr、氨氮的去除效果最好，分析原因可能是由于原液回灌中微生物量多，相對保護微生物活性較好，回灌過程中有機負(fù)荷相對較大，補充碳源豐富，同時由于回灌的影響，使得垃圾體內(nèi)呈弱堿性環(huán)境，滿足微生物的營養(yǎng)要求和生長環(huán)境。