摘要：生活垃圾填埋場(chǎng)反滲透膜濃縮液常用于回灌垃圾堆體，但可能影響滲濾液水質(zhì)。選取3座生活垃圾填埋場(chǎng)作為研究對(duì)象，分析2023年上半年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，探究水質(zhì)指標(biāo)與反滲透膜濃縮液回灌量的關(guān)系。研究結(jié)果表明，懸浮物（Suspended Solids，SS）、五日生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand after"5 days，BOD5）和電導(dǎo)率等指標(biāo)存在明顯的臨界回灌量現(xiàn)象，呈現(xiàn)出顯著的季節(jié)性變化特征。其間通過(guò)分析物理、化學(xué)和生物三重作用機(jī)制，闡明濃縮液回灌過(guò)程的污染物控制原理，確定回灌量、pH值、溫度、含水率和有機(jī)負(fù)荷等關(guān)鍵參數(shù)的最佳范圍，提出優(yōu)化方案，為生活垃圾填埋場(chǎng)反滲透膜濃縮液回灌系統(tǒng)的科學(xué)管理提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：生活垃圾填埋場(chǎng)；反滲透膜；濃縮液回灌；垃圾堆體；滲濾液水質(zhì)

中圖分類號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）02-0-03

Analysis of the Impact of Domestic Waste Landfill Reverse Osmosis Membrane Concentrated Solution Backfilling into Garbage Heap on the Water Quality of Leachate

CHEN Junfei

（GRG Metrology amp; Test Group Co.， Ltd.， Guangzhou 510000， China）

Abstract： The concentrated solution of reverse osmosis membrane in domestic waste landfills is often used for recharging the garbage heap， but it may affect the quality of leachate. Three domestic waste landfills are selected as research objects， and the monitoring data are analyzed from the first half of 2023， and the relationship between water quality indicators and the amount of reverse osmosis membrane concentrate reinjection is explored. The research results indicate that there is a significant phenomenon of critical reinjection rate in indicators such as Suspended Solids （SS）， Biochemical Oxygen Demand after 5 days （BOD5）， and conductivity， showing significant seasonal variations. During this process， by analyzing the triple action mechanisms of physics， chemistry and biology， the principle of pollutant control in the concentrated solution reinjection process is elucidated， and the optimal ranges of key parameters such as reinjection volume， pH value， temperature， moisture content， and organic load are determined， and the optimization plans are proposed to provide a theoretical basis for the scientific management of reverse osmosis membrane concentrated solution reinjection systems in domestic waste landfills.

Keywords： domestic waste landfills; reverse osmosis membrane; concentrated solution recharge; garbage heap; water quality of leachate

反滲透膜分離技術(shù)是一種高效的滲濾液處理方法，雖然可以解決出水達(dá)標(biāo)問(wèn)題，但同時(shí)產(chǎn)生難以處理的濃縮液。濃縮液含有高濃度的難降解有機(jī)物、重金屬、氨氮和鹽分等污染物，處理難度大，已成為制約該技術(shù)推廣應(yīng)用的瓶頸。目前，濃縮液回灌垃圾堆體的工藝因其成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用[1]。然而，對(duì)于回灌對(duì)滲濾液水質(zhì)的影響，學(xué)界存在不同觀點(diǎn)[2-3]。部分研究表明，回灌處理效果良好，而另一些研究則發(fā)現(xiàn)，回灌存在微生物活性抑制和鹽分累積等問(wèn)題。鑒于此，選取某城市3座生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)作為研究對(duì)象，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)研究濃縮液回灌對(duì)滲濾液水質(zhì)的影響，以期為填埋場(chǎng)的科學(xué)運(yùn)營(yíng)管理提供依據(jù)。

1 場(chǎng)地概況

1.1 生活垃圾填埋場(chǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀

選取A、B、C 3座生活垃圾填埋場(chǎng)作為研究對(duì)象，均采用標(biāo)準(zhǔn)化衛(wèi)生填埋工藝運(yùn)行。3座填埋場(chǎng)在規(guī)模和運(yùn)營(yíng)特征上存在顯著差異。B填埋場(chǎng)規(guī)模最大，設(shè)計(jì)庫(kù)容為167萬(wàn)m3，但實(shí)際存量已超過(guò)設(shè)計(jì)值，達(dá)171.60萬(wàn)m3；A填埋場(chǎng)規(guī)模最小，設(shè)計(jì)庫(kù)容為45萬(wàn)m3，目前存量為41.30萬(wàn)m3，接近設(shè)計(jì)容量；C填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)庫(kù)容為107萬(wàn)m3，現(xiàn)存量為71萬(wàn)m3，尚有較大庫(kù)容空間。從占地面積來(lái)看，C填埋場(chǎng)最大，達(dá)13.23萬(wàn)m2，這與其分散的場(chǎng)地布局有關(guān)；B填埋場(chǎng)次之，為8.42萬(wàn)m2；A填埋場(chǎng)最小，為5.04萬(wàn)m2。

目前，3座生活垃圾填埋場(chǎng)均處于臨時(shí)封場(chǎng)狀態(tài)。

3座生活垃圾填埋場(chǎng)投入使用的時(shí)間相近。

C填埋場(chǎng)始于2016年，運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)；B填埋場(chǎng)始于2017年；A填埋場(chǎng)始于2018年。所有填埋場(chǎng)均采用集裝箱式兩級(jí)碟管式反滲透工藝處理滲濾液，處理規(guī)模根據(jù)實(shí)際需求配置。A填埋場(chǎng)處理規(guī)模為400 m3/d，B填埋場(chǎng)處理規(guī)模為600 m3/d，C填埋場(chǎng)處理規(guī)模為200 m3/d。

1.2 濃縮液回灌系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)

對(duì)3座生活垃圾填埋場(chǎng)2023年上半年的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，包括回灌量及水質(zhì)指標(biāo)。A填埋場(chǎng)保持穩(wěn)定運(yùn)行，回灌量維持在1 300～1 500 m3，6月最高，達(dá)1 450 m3，3月最低，為1 300 m3；B填埋場(chǎng)回灌量呈逐月增長(zhǎng)趨勢(shì)，從1月的1 800 m3增至6月的3 900 m3；C填埋場(chǎng)回灌量最小且平穩(wěn)，保持在850～1 300 m3。

水質(zhì)指標(biāo)方面，各生活垃圾填埋場(chǎng)呈現(xiàn)不同特征。A填埋場(chǎng)懸浮物（Suspended Solids，SS）濃度波動(dòng)較大，保持在40～820 mg/L，3月達(dá)到峰值，可能與降雨增加有關(guān)；B填埋場(chǎng)SS濃度比較穩(wěn)定，保持在30～250 mg/L；C填埋場(chǎng)SS濃度波動(dòng)最小，保持在15～180 mg/L。有機(jī)物方面，A填埋場(chǎng)污染負(fù)荷最高，化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，CODCr）最高達(dá)4 800 mg/L，五日生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand after 5 days，BOD5）保持在1 050～3 000 mg/L；B填埋場(chǎng)CODCr濃度保持在1 500～2 600 mg/L，BOD5濃度多低于1 250 mg/L；C填埋場(chǎng)CODCr濃度保持在1 700～3 800 mg/L，BOD5濃度普遍低于600 mg/L。

從氨氮濃度來(lái)看，A填埋場(chǎng)波動(dòng)明顯，最高接近2 000 mg/L；B填埋場(chǎng)和C填埋場(chǎng)相對(duì)穩(wěn)定，分別保持在950～1 450 mg/L和700～1 250 mg/L?？偟矫妫珹填埋場(chǎng)濃度最高，達(dá)2 200 mg/L，B填埋場(chǎng)和C填埋場(chǎng)分別保持在1 100～1 900 mg/L和1 400～1 800 mg/L。A填埋場(chǎng)總磷濃度最高值達(dá)15 mg/L，B填埋場(chǎng)和C填埋場(chǎng)均低于此水平。電導(dǎo)率方面，A填埋場(chǎng)最高達(dá)22 000 μS/cm，B填埋場(chǎng)和C填埋場(chǎng)則保持在13 000～20 000 μS/cm，顯示較低的無(wú)機(jī)鹽負(fù)荷。這些數(shù)據(jù)為研究濃縮液回灌對(duì)滲濾液水質(zhì)的影響提供重要基礎(chǔ)。

2 濃縮液回灌對(duì)滲濾液水質(zhì)的影響規(guī)律

2.1 水質(zhì)指標(biāo)隨回灌量的變化特征

生活垃圾填埋場(chǎng)水質(zhì)指標(biāo)隨濃縮液回灌而變化，分析顯示，3座生活垃圾填埋場(chǎng)均表現(xiàn)出獨(dú)特的臨界回灌量特征。就SS濃度而言，3座填埋場(chǎng)均存在明顯臨界值，其中B填埋場(chǎng)臨界回灌量最高（3 323 m3），與其較大垃圾存量（171.60萬(wàn)m3）相關(guān)，而A填埋場(chǎng)、C填埋場(chǎng)臨界值較低，分別為1 314 m3和1 061 m3。A填埋場(chǎng)、B填埋場(chǎng)回灌量分別達(dá)到1 141 m3和1 293 m3后，BOD5濃度開始上升，而C填埋場(chǎng)則呈持續(xù)上升趨勢(shì)，未見明顯臨界值。A填埋場(chǎng)、C填埋場(chǎng)回灌量分別達(dá)到1 140 m3和698 m3后，電導(dǎo)率開始升高，B填埋場(chǎng)則表現(xiàn)為持續(xù)緩慢上升，無(wú)明顯臨界值。A填埋場(chǎng)月均回灌量為1 400 m3，超過(guò)臨界值后，3項(xiàng)指標(biāo)均呈上升趨勢(shì)；B填埋場(chǎng)月均回灌量為2 633 m3，僅SS和BOD5表現(xiàn)出超臨界上升特征；C填埋場(chǎng)月均回灌量為1 067 m3，SS和電導(dǎo)率超臨界后上升。這些差異反映出各填埋場(chǎng)在垃圾特性和降解程度方面存在明顯區(qū)別。

2.2 水質(zhì)指標(biāo)與回灌量的時(shí)間序列分析

基于2023年上半年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析3座生活垃圾填埋場(chǎng)水質(zhì)指標(biāo)與回灌量的時(shí)間序列特征。A填埋場(chǎng)呈現(xiàn)明顯季節(jié)性波動(dòng)，SS濃度在3月達(dá)到峰值，為820 mg/L，6月降至40 mg/L；BOD5冬春季高值保持在2 600～3 000 mg/L，夏季降至1 050～1 150 mg/L；電導(dǎo)率從1月的22 000 μS/cm逐月下降；回灌量穩(wěn)定在1 300～1 500 m3。B填埋場(chǎng)整體呈逐月遞增趨勢(shì)，回灌量從1 800 m3增至3 900 m3，SS濃度波動(dòng)范圍為30～250 mg/L，BOD5濃度在4月達(dá)到峰值（1 250 mg/L），然后降至250 mg/L，電導(dǎo)率相對(duì)穩(wěn)定，保持在13 000～17 000 μS/cm。C填埋場(chǎng)回灌量表現(xiàn)為逐月遞減趨勢(shì)，從1 300 m3降至1 000 m3，SS濃度穩(wěn)定在15～180 mg/L，BOD5濃度變化范圍為300～600 mg/L，電導(dǎo)率緩慢下降，由19 000 μS/cm降低到16 500 μS/cm，其變化趨勢(shì)與回灌量減少趨勢(shì)相關(guān)。

3 濃縮液回灌與水質(zhì)調(diào)控機(jī)制

濃縮液回灌過(guò)程中，污染物濃度變化受物理、化學(xué)和生物三重作用影響。物理作用主要體現(xiàn)在垃圾堆體對(duì)懸浮物的過(guò)濾吸附，但隨著回灌量增加，吸附會(huì)出現(xiàn)飽和；化學(xué)作用通過(guò)離子交換和沉淀-溶解過(guò)程影響電導(dǎo)率，過(guò)量回灌會(huì)導(dǎo)致鹽分累積；生物作用則通過(guò)微生物降解有機(jī)物影響B(tài)OD5，但高濃度回灌和低溫會(huì)抑制微生物活性。

根據(jù)監(jiān)測(cè)分析結(jié)果，確定5個(gè)關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)?；毓嗔繎?yīng)控制在臨界值80%以下，通過(guò)分區(qū)輪灌避免污染物累積；pH值維持在6.8～7.5，以優(yōu)化微生物環(huán)境；溫度保持在25～35 ℃，確保降解效率；含水率控制在55%～65%，改善滲透條件；有機(jī)負(fù)荷控制在2.5 kg BOD5/（m3·d）以下，防止系統(tǒng)超負(fù)荷。通過(guò)協(xié)同調(diào)控這些參數(shù)，可有效提升處理效果。

4 管理優(yōu)化措施

4.1 優(yōu)化回灌工藝參數(shù)

針對(duì)3座生活垃圾填埋場(chǎng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，采取工藝參數(shù)優(yōu)化措施。嚴(yán)格控制回灌量，使其低于臨界值的20%，A填埋場(chǎng)、B填埋場(chǎng)、C填埋場(chǎng)分別不超過(guò)1 050、2 660、850 m3。采用分區(qū)輪灌制度，將填埋區(qū)劃分為3～4個(gè)子區(qū)域，每個(gè)區(qū)域輪流回灌7～10 d后休養(yǎng)。在回灌過(guò)程中，濃縮液pH值應(yīng)保持在6.8～7.5，必要時(shí)添加緩沖劑調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)節(jié)回灌頻率，堆體含水率維持在55%～65%的最佳范圍。冬季氣溫較低時(shí)，可采取保溫措施，確保堆體溫度維持在25～35 ℃的適宜范圍，避免低溫抑制微生物活性。采取稀釋和回灌方式控制有機(jī)負(fù)荷，使BOD5負(fù)荷維持在2.5 kg/（m3·d）以下，防止微生物系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行。

4.2 完善運(yùn)行管理制度

為確保濃縮液回灌系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，必須完善管理制度。建立健全水質(zhì)監(jiān)測(cè)體系，對(duì)SS、CODCr、BOD5和氨氮等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行每周一次的常規(guī)監(jiān)測(cè)，電導(dǎo)率需要進(jìn)行逐日監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)調(diào)整。制定季節(jié)性運(yùn)行方案，根據(jù)氣溫變化適時(shí)調(diào)整回灌參數(shù)，冬季需要采取保溫措施。建立回灌量動(dòng)態(tài)管理機(jī)制，根據(jù)各填埋場(chǎng)的臨界回灌量設(shè)定警戒值，當(dāng)月累計(jì)回灌量達(dá)到警戒值的80%時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整回灌策略。建立應(yīng)急預(yù)案，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)指標(biāo)異常時(shí)，快速響應(yīng)并采取相應(yīng)措施。加強(qiáng)運(yùn)行人員的專業(yè)培訓(xùn)，確保其掌握工藝參數(shù)調(diào)控要點(diǎn)和應(yīng)急處置方法。

5 結(jié)論

3座生活垃圾填埋場(chǎng)濃縮液回灌系統(tǒng)的實(shí)地監(jiān)測(cè)可以揭示濃縮液回灌對(duì)滲濾液水質(zhì)的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)存在明顯的臨界回灌量現(xiàn)象，超過(guò)臨界值后，SS濃度、BOD5濃度和電導(dǎo)率等指標(biāo)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。時(shí)間序列分析表明，水質(zhì)指標(biāo)的變化具有顯著的季節(jié)性特征，這與溫度變化導(dǎo)致的微生物活性變化密切相關(guān)。通過(guò)物理過(guò)濾、化學(xué)反應(yīng)和生物降解三重作用機(jī)制，濃縮液回灌過(guò)程實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的有效控制。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2024-12-11

作者簡(jiǎn)介：陳俊飛（1989—），男，山東新泰人，助理工程師。研究方向：生態(tài)環(huán)境咨詢與管理。