摘要：以往垃圾簡單填埋處理的滲濾水主要是依靠下層土地來凈化，但是，日久天長或地質構造環境發生變化，滲濾水往往對地下水或周圍環境造成污染。調查結果表明，所有的垃圾簡單填埋處理后，在填埋場周圍的地下水均受到污染，許多有毒有害物質在一般地下水中不存在，卻在填埋場周圍的地下水中出現。因此，現代意義的垃圾衛生填埋處理已發成底部密封型結構，或底部和四周都密封的結構，從而防止了滲濾水的流出和地下水的滲入，并且對滲濾水進行收集和處理，有效地保證了環境的安全。

關鍵詞：城市垃圾填埋場 滲濾水處理技術

以往垃圾簡單填埋處理的滲濾水主要是依靠下層土地來凈化，但是，日久天長或地質構造環境發生變化，滲濾水往往對地下水或周圍環境造成污染。調查結果表明，所有的垃圾簡單填埋處理后，在填埋場周圍的地下水均受到污染，許多有毒有害物質在一般地下水中不存在，卻在填埋場周圍的地下水中出現。因此，現代意義的垃圾衛生填埋處理已發成底部密封型結構，或底部和四周都密封的結構，從而防止了滲濾水的流出和地下水的滲入，并且對滲濾水進行收集和處理，有效地保證了環境的安全。

垃圾滲濾水的來源

垃圾滲濾水產生的主要來源有：

（1）降水的滲入降水包括降雨和降雪，它是滲濾水產生的主要來源；

（2）外部地表水的流入這包括地表徑流和地表灌溉；

（3）地下水的流入當填埋場內滲濾水水位低于場處地下水水位，并沒有設置防滲系統時，地下水就有可能滲人填埋場內；

（4）垃圾本身含有的水分這包括垃圾本身攜帶的水份以及從大氣和雨水中的吸附量；

（5）垃圾地降解過程中產生的水分垃圾中的有機組分在填埋場內分解時會產生水份；

這些含有高濃度污染物質的滲濾水是垃圾填埋處理中最主要的污染源，如果不采取有效措施加以控制，則會污染地表水或地下水。

垃圾滲濾水的產生量

滲濾水的產生量受多種因素的影響，如降雨量、蒸發量。地面流失、地下水滲入、垃圾的特征、地下層結構、表層覆土和下層排水設施情況等：

（1）降雨量和蒸發量是影響滲濾水產生的重要因素，這可以從當地的氣象資料來獲得。

（2）填埋場表面的斜坡恨重要，在平緩的斜坡上，水易于集結，因而大量滲濾，而在較陡的斜坡上，水容易流掉，從而減少了到達垃圾中的水量。垃圾填埋場的最終覆土層一般做成中心高、四周低的拱型，保持1-2%的坡度，這樣可使部分降雨沿地表流走。但當表面準斜坡大于8%左右時，表面徑流就有可能侵蝕垃圾堆的頂部覆蓋物，使填埋場暴露，因此。表面斜坡應小得足以預防表面侵蝕。

（3）填埋最終覆土后，表面上長有植物，可以通過根系吸收水分，并通過葉面蒸發作用減少滲濾水發生量。

（4）地下水的滲透，要根據場內滲濾水水位和場外地下水來定，對于防滲情況良好的填埋場，可以不考慮滲濾水的滲出和外部地下水的滲入。

滲濾水產生量波動較大，但對于同一地區填埋場，其單位面積的年平均產生量是在一定范圍內變化的。

垃圾滲濾水的水質特征

由于滲濾水的來源使得滲濾水的水質具有與城市污水所不同的特點：

有機物濃度高滲濾水中的BOD5和COD濃度最高可達幾萬mg/L，主要是在酸性發酵階段產生，pH達到或略低于7，BOD5與COD比值為0.5－0.6。

金屬含量高滲濾水中含有十多種金屬離子，其中鐵和鋅在酸性發酵階段較高，鐵的濃度可達200mg/L左右，鋅的濃度可達130mg/L左右。

水質變化大滲濾水的水質取決于填埋場的構造方式，垃圾的種類、質量、數量以及填埋年數的長短，其中構造方式是最主要的。

氨氮含量高滲濾水中的氨氛濃度隨著垃圾填埋年數的增加而增加，可以高達1700mg/L左右。當氨氮濃度過高時，會影響微生物的活性，降低生物處理的效果。

營養元素比例失調對于生化處理，污水中適宜的營養元素比例是BOD5：N：P＝100：5：1，而一般的垃圾滲濾水中的BOD5/P大都大于300，與微生物生長所需的磷元素相差較大。

其他特點滲濾水在進行生機處理時會產生大量泡沫，不利于處理系統正常運行。由于滲濾水中含有較多難降解有機物，一般在生化處理后，COD濃度仍在500－2000mg/L范圍內。

垃圾滲濾水的影響因素

垃圾填埋場結構直接影響到滲濾水的降解和穩定。國土比較寬闊的歐美國家，由于缺乏填埋場早期穩定化或土地再利用的必要性，多采用厭氧性填埋方式，同時回收甲烷氣體用于發電。但厭氧性填埋方式對滲濾水中污染物質分解速度慢，井已近年來由于甲烷氣破壞臭氧層，使這些國家開始采用好氧性填埋方式。如氧性填埋是利用鼓風機直接向寬厚的填埋場中鼓風，通常情況下，好氧性結構的垃圾填埋場能夠使滲濾水中污染物質快速降解，并很快達到穩定。但好氧性垃圾填埋場的建設和維護費用相當高，而且對運行操作要求十分嚴格。日本福岡大學的Matsufji教授根據填埋層中空氣的存在狀況，提出并開發了“準好氧性填埋方式”。

與垃圾的厭氧性和好氧性填埋相比，準好氧性結構能夠滲濾水中污染物質快速降解，從而使滲濾水水質穩定化期間明顯縮短。實際中由于準好氧性結構的垃圾填埋場在費用上與厭氧性填埋沒有大的差別，而在有機物分解方面又與垃圾的好氧性填埋相近，因此，得到越來越廣泛地應用。

另外，滲濾水的化學特性還取決于以下幾個方面：

（1）垃圾的組成成分垃圾的組成成分直接影響到滲濾水的化學特性。

（2）垃圾的加工填埋前將垃圾破碎能增大垃圾的表面積，增加填埋場的密度，降低垃圾對水的滲透性，增大垃圾的持水能力，從而增長了垃圾與水的接觸時間，加速垃圾的降解，使滲濾水中污染物的濃度增加。

（3）填埋時間垃圾填埋后，其填埋年齡不同，降解速率及持水能力和水的滲透性能均不相同，產生滲濾水的組成及其各組成濃度均不相同。通常，埋填時間越長，滲濾水的濃度越低。

（4）填埋場的供水填埋場的供水速率大小直接決定了填埋場內垃圾的濕度。當供水率很小時，垃圾場內垃圾的濕度小于60%，垃圾的降解速率不能達到最大值。當供水率很大時，滲濾水就會被供水所稀釋。

（5）填埋場的深度當垃圾的透水性能相同時，填埋場越深，滲濾水的填埋場內滯留時間越長，滲濾液的強度越大（所合組分濃度越高）。

一、前言

帶狀污泥是在清華大學環境工程系的實驗室里發現的一種新的可以利用的微生物聚集體 [1] 。其基本特征是:以絲狀菌為主體組成大塊或條帶狀的活性污泥，在水平自由漂浮時，長度可達5～7 cm。由于帶狀污泥具有含水率低，沉降速度快，不產生污泥膨脹的優點，從而使得對它的研究具有十分重要的意義。考慮到帶狀污泥是在實驗室里以葡萄糖為基質培養出來的，我們在北京高碑店污水廠，用城市污水為進水基質進行了帶狀污泥的再現性研究。本文即是關于這一研究的情況總結。

二、試驗工藝及方法

(一)現場試驗的水質條件采用北京高碑店污水處理廠的初沉池出水作為本試驗的進水。其平均水質指標如表1所示。

(二)試驗工藝流程及設備采用實驗室的原套設備。其工藝流程如圖1。

(三)試驗方法

試驗從兩方面進行:(1)考察帶狀污泥是否形成，其影響因素如何?(2)考察形成的帶狀污泥的一些基本特性。

試驗所檢測的項目:COD cr 、BOD 5 、總固體、懸浮固體、MLSS及MLVSS、溫度、pH。試驗采樣每隔2h一次，24h的混合水樣由該廠化驗室按標準方法 [2] 配合化驗。溶解氧用溶解氧儀隨時檢測。

三、試驗結果及分析

(一)帶狀污泥的再現

1.再現:城市污水在以下方面不同于實驗室的葡萄糖合成廢水，(1)BOD 5 不高，本試驗的進水BOD 5 值一般在90～180mgL之間:(2)可生化性比葡萄糖合成廢水差；(3)成份復雜。一個可以預計的困難是為了保持纖維填料池的高負荷必須提高進水水力負荷，這樣，大大地提高了水力沖刷作用，加上水質的差別使我們擔心帶狀污泥的再現。

試驗結果表明，在一定條件下，帶狀污泥完全可以再現。下面的一組照片表明了城市污水培養出的帶狀污泥的情況。從外觀看，城市污水培養的帶狀污泥更大、更密實，且顏色呈灰黑色，而不是黃色。

2.帶狀污泥形成的影響因素:在諸多的影響因素之中，本文著重討論如下因素。

(1)有機負荷(水力負荷)的影響，進行了如下三方面的試驗:1)將負荷從低逐步提高(其它條件不變)，以觀察帶狀污泥出現的情況；2)在一定的水力負荷下考察形成的帶狀污泥的穩定性；3)形成帶狀污泥后，把負荷逐步降下來觀察帶狀污泥有何變化。現將試驗結果分述如下。

將負荷逐步提高，帶狀污泥由小到大逐步穩定出現。試驗結果如表2所示。一般說來，對城市污水而言，如有機負荷小于10kg COD/M 3 ·d，或3kgCOD/m 3 ·d，則帶狀污泥不易形成，即便形成，長度也僅在1～2cm左右。如果有機負荷大于5kgBOD 5 /m 3 .d，則可以形成帶狀污泥。這是因為填料池中生物膜的生長狀況，直接影響曝氣池中帶狀污泥的形成。當BOD 5 負荷大于5kg/m 3 ·d時，填料上的生物膜生長迅速，其長度超出纖維球上纖維長度的1～2 cm或更多。在一定的水力沖刷和氣體攪拌作用下，這些周邊上的生物膜不斷脫落。觀察表明，脫落下來的生物膜本身就長達2～3 cm。當它們進入曝氣池后，經少量曝氣及緩慢攪拌作用后，微生物一方面進一步利用吸附于其上的有機養份，一方面借助絮凝作用吸附或網捕小的菌膠團，最終發育成長為長達5～7cm左右的帶狀污泥。

2.一旦帶狀污泥形成后，只要條件不變，可以穩定存在，這一結果如圖2所示。

3.形成穩定的帶狀污泥后，如把水力負荷逐步降下(有機負荷的平均值當然也降下了)，只要時間長到足以改變填料池的生物膜的狀態，則曝氣池的帶狀污泥又逐步減小減少。試驗結果如圖3所示，由圖3知，當水量從100 L/h，減至80L/h后，僅五天時間，帶狀污泥的長度就從平均4-6cm降至1～2cm，并在今后穩定于此數值上。當水量從80L/h降至60L/h，帶狀污泥進一步變小。試驗獲得的MLSS和30分鐘沉降比數據表明，系統的有機負荷下降(通過調節進水水量處降低負荷)，則曝氣池中的帶狀污泥量本身在減少。以上三個試驗說明，有機負荷(水力負荷)對帶狀污泥的形成是至關重要的。

(2)溶解氧及氣體攪拌作用 試驗表明，當曝氣池溶解氧在1～6mg/L范圍內，帶狀污泥的形成與溶解氧無關，沉降性能差別不明顯。即溶解氧不是帶狀污泥形成的制約因素。

試驗還表明，氣體的攪拌作用有助于形成微生物聚集體，當曝氣池內污泥濃度較低時尤其如此。

(3)溫度的影響 當進水溫度低于15℃后，微生物的活動受到明顯的影響。當水溫為13℃時，BOD 5 負荷為5kg/m 3 ·d，即對應進水水量為100L/h時，填料池中生物膜不可能長到伸出纖維球纖維長度外1～2cm的程度。這時要形成帶狀污泥就必須提高BOD 5 負荷至10kg/m 3 ·d。當然，這種情況下出水效果不易保證。

綜上所述可知，a.采用纖維填料池為第一級、完全混合式曝氣池為第二級；b.在適當的水溫條件下(水溫不低于15℃):c.讓第一級在高負荷下運行，形成連續性的生物膜脫落；d.脫落的生物膜進入第二級曝氣池，且在一定的曝氣強度下運行，e.穩定運行，即可形成帶狀污泥。

(二)帶狀污泥的基本特性

1.沉降特性帶狀污泥的沉降特性與普通活性污泥不同。它既不象離散顆粒那樣在沉淀過程中保持其原始大小形狀基本不變，彼此不發生粘結現象，也不象絮凝顆粒那樣，由于不斷結成新的粒度較大，沉淀速度較快的顆粒，從而原始顆粒不復存在了。帶狀污泥的沉降特性不能用通常的離散顆粒和絮凝顆粒的沉淀試驗來概括。一般說來，生長良好的帶狀污泥，用1000mL量筒取樣后做靜置沉淀試驗，可觀察到如下現象:大的帶狀污泥(長為3～7cm)將卷裹著細小的活性污泥，在1分鐘之內沉到筒底，稍小一些的帶狀污泥(0.5～3 cm)，也在3 min之內沉到泥面。整個沉淀過程見不到明顯的渾液面。試驗還表明，帶狀污泥5min 沉降比與30min沉降比相差極小，故它在5min內完成沉降過程。

2.含水特性試驗測定了纖維填料上生物膜的含水率，其方法是:取出一串維纖填料(上含8個球)，讓明水滴干(滴5 min)，剪下每個纖維球，稱重，然后，置于烤箱中在60℃下烘至恒重，稱重，計算得生物膜的含水率為92.5%(不包括纖維球外延的粘液層)。用玻璃棒挑出帶狀污泥，測得含水率為96.5%。可見，無論是纖維上生長的生物膜，還是帶狀污泥本身，其含水率都很低，這種帶狀污泥若進入污泥處置工段，可能比傳統活性污泥有優越性。

3.機械強度帶狀污泥具有很好的機械強度。在試驗過程中，采用穿孔管大氣泡曝氣，氣水比高達20∶1，曝氣4 h后，觀察不到明顯的帶狀污泥解體現象。從曝氣池取出一小燒杯帶狀污泥懸浮液，經2h磁力攪拌，也無明顯破碎現象。為此，我們在工藝流程中加了一個隔柵，可將纖維填料池出水中的稍長一些的生物膜(如1～2 cm以上)隔住，其結果可以用于控制泥齡。這樣做的一個好處是隔住的污泥不必進入曝氣池，從而節省了穩定這部分泥所需的能量。

4.生物相特性帶狀污泥生物相的最大特點是，以絲狀菌為骨架，菌膠團及固著型纖毛蟲纏繞其上(見照片5)。

纖維填料的生物膜與帶狀污泥的生物相有一定的差別。一般纖維填料上的生物膜里絲狀菌更為發達，但其束狀性較差。鐘蟲、累枝蟲、線蟲較少且較小，而帶狀污泥內的絲狀菌成良好束狀。鐘蟲、累枝蟲較多。這些均和實驗室得到的帶狀污泥的生物相特性相似。

(三)試驗運行效果分析及工藝實質

表4是試驗運行的結果。本工藝在去除BOD 5 及COD cr 方面的效果是很好的，由表4可知，當水量為100L/h(對應的纖維填料池的有機負荷為15kgCOD cr /m 3 ·d)，整個工藝的水力停留時間僅為1.6h，而BOD 5 的去除率仍在87～90%范圍內，出水BOD 5 小于20mg/L。對應的C OD cr 的去除率也在60%以上。應當指出，本試驗采用的合建式曝氣池，其沉淀區僅數十分鐘的停留時間(對水量100L/h而言)，加上水力負荷過高，托起細小懸浮物，故出水懸浮固體較多。這一問題可以通過調整填料池與曝氣池的比例，控制污泥齡來解決。

通過以上分析，可對本工藝的實質作如下說明:(1)在第一級纖維填料池適當地提高負荷后，使得填料上的生物膜中優勢種群為絲狀菌。由于絲狀菌具有很強的處理能力，故填料池可以在高負荷情況下仍完成其降解大部分有機物的任務；(2)利用第二級曝氣，使纖維填料池上脫落下來的生物膜逐步穩定，而形成帶狀污泥。帶狀污泥雖仍然是絲狀菌占優，由于它的密度比一般活性污泥大，含水率低，而且體積大，帶狀污泥中的微生物能態也低，故沉降問題得以解決，而絕不會發生污泥膨脹。因此，帶狀污泥的形成使得人們高效地利用絲狀菌降解水中有機物成為可能。

四、結論

1.采用第一級纖維填料池，第二級曝氣池工藝，在高負荷情況下運轉，以城市污水為進水基質，可以形成帶狀污泥。

2.形成的帶狀污泥以絲狀菌為骨架，菌膠團及固著型纖毛蟲纏繞其上。

3.帶狀污泥在清水中的沉速為1m/min。其5min沉降比與30min沉降比相差極小。帶狀污泥含水率為96.5%，具有一定的機械強度可用載流或打撈的辦法從曝氣池中除去。

4.帶狀污泥的出現，使得利用絲狀菌高效地去除廢水中的有機物成為可能。

參考文獻

[1] Zhang Chonghua.et al.A Study of a Novel Approach of High Aerobic Biological Treatment Process. paper presented at Wastewater Treatment Conference at Tongji University .Shanghai. China May 1987.

[2] Standard Methods For the Examination of Water and Wastewater. 15th ed. American Public Health Association. 1980.