垃圾渗滤液中有机物分子量的分布及在MBR系统中的变化

2.1 不同季节垃圾渗滤液的水质变化
北京市阿苏卫垃圾填埋场至今已投入运行近10年，平均每天处理垃圾约1800吨。四批水样的水质如表1所示。从表1可以看出，渗滤液呈弱碱性，氨态氮占总氮的90%以上，呈现出较明显的中晚期渗滤液的特征。而渗滤液中的有机污染物浓度呈现明显的季节性变化，表现为秋，冬季渗滤液的COD较低，BOD/COD在0.2—0.3之间，可生化性较差，具有中晚期渗滤液的特征。春，夏季渗滤液的COD很高，BOD/COD在0.5—0.8之间，可生化性很好，具有早期渗滤液的特征。这与北京的气候特点有很大关系，秋，冬季北京降雨量少，渗滤液在填埋层中停留时间长，如果把填埋场看作一个厌氧反应器，此时填埋层处于甲烷化阶段，有机污染物的降解比较彻底，因此，渗滤液的COD和BOD/COD都较低。而在春，夏阶段，北京降雨充沛，渗滤液在填埋层中停留时间短，此时填埋层处于水解酸化阶段，所以渗滤液的COD及BOD均较高，不同季节渗滤液中挥发性有机酸的含量变化更清楚地显示了这种现象。冬季渗滤液中的挥发酸主要以乙酸为主，丁酸和戊酸均未检出，而夏季渗滤液中除了乙酸，丙酸的含量很高外，丁酸，戊酸的含量也很高，出现很明显的酸积累现象。从表1也可看出，VFA是渗滤液中COD的重要组成部分。
2.2 SCOD及BOD的去除效果
在第一阶段和第二阶段的试验中，垃圾渗滤液中的SCOD和BOD在处理系统各部分的变化情况汇总于表2。第一阶段试验用水为春，夏季的垃圾渗滤液，进水的SCOD及BOD都较高，BOD/COD接近0.7，说明水样的可生化性很好。此时SCOD的平均去除率较高，达到88.3%，但是出水中仍然存在1000mg/L左右的SCOD不能除去。而BOD的去除率为99.5%，出水BOD为32mg/L。
表1 垃圾渗滤液的水质

注：N.D.：未检出；N.A.：未检测.
第二阶段的试验也有同样的规律性。由于第二阶段试验用水为秋，冬季渗滤液，所以进水的SCOD及BOD较低，此时SCOD的平均去除率为69.7%，而出水SCOD仍有700mg/L左右.第二阶段BOD的去除率仍达到99.6%，出水BOD为5mg/L。两个阶段的试验结果均表明在垃圾渗滤液中含有较高浓度的难降解有机物，好氧和缺氧生物处理都难以降解它，导致出水的SCOD很高。
表2 第一，二阶段SCOD和BOD的去除效果

注：第一阶段测定35次;第二阶段测定34次.
2.3 水溶性腐殖质的变化
水溶性腐殖质(Aquatic humic sub stances， AHS)是一种混合物，包括了在自然条件下溶于水中的大多数有机物，呈黄色或黑色。水溶性腐殖质(AHS)具有与黄腐酸相同的溶解特性，但也可能包含有少量腐殖酸、
图1是水样IV经过AF2MBR工艺处理后，水样TOC的变化以及水样中AHS含量的变化。从图1可以看出，进水中AHS的TOC占总TOC的65%，与出水按1：1的比例混合经过缺氧滤池后，由于在此发生反硝化反应，渗滤液中所含的挥发性有机酸等易被微生物利用的有机物被降解，这时水样中的TOC基本由难以被微生物降解的AHS组成，与MBR混合液相比，膜出水的TOC有比较明显的降低，AHS的含量也相应的降低，表明有部分AHS被膜截留，但大部分AHS的分子量较小，不能被膜所截留。从图1可清楚地看出，出水中的TOC几乎全部由AHS组成，这部分AHS既难以被微生物所降解，也不能被微滤膜所截留，所以它是垃圾渗滤液处理的难点所在。从另一角度讲，如果某一垃圾渗滤液中AHS含量较低，则生物处理的效果往往较好，反之则效果较差。
2.4 分子量分布的变化
图2为对水样进行凝胶层析分析时的淋出曲线。从图2可看出，不同季节渗滤液的淋出曲线均呈现双峰的形状，这与文献报道一致，渗滤液主要包括两部分的有机物，组分A是大分子物质，其淋出体积Ve＜250ml，MW＞5754，峰值分子量MWp在11480—13182之间，不同水样的MWp稍有不同。组分C是小分子物质，其淋出体积Ve=350-650ml，MW<1445，MWp在158-275之间。而介于这两个组分之间的中分子量部分为组分 B， 其淋出体积 V =260—340ml， MW =1660—5010，对于渗滤液原水，组分 C所占 TOC的比例最高，组分 A所占比例次之，而组分 B所占比例小于 5%。从冬季到夏季，小分子组分所占比例呈增加的趋势，这与渗滤液中挥发酸含量的变化趋势是一致的，表明组分 C中有相当大部分是由挥发性有机酸组成的，而大分子组分的比例呈减小的趋势，但其绝对含量则是春夏季大于冬季。