衛(wèi)生填埋場滲濾液污染控制研究

查少翔　郭　威　胡俊波　薛俊杰

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

衛(wèi)生填埋場滲濾液污染控制研究

查少翔郭威胡俊波薛俊杰

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

分析了垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液產(chǎn)生的影響因素，介紹了滲濾液的計(jì)算方法，并指出了減少滲濾液產(chǎn)生以及控制滲濾液污染的措施。

衛(wèi)生填埋；滲濾液；污染控制

0　引言

垃圾衛(wèi)生填埋是實(shí)現(xiàn)垃圾無害化處理的一種重要技術(shù)手段和途徑。垃圾在填埋處理過程中會(huì)產(chǎn)生滲濾液和氣體，從而對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。滲濾液是指垃圾在堆放和填埋過程中由于發(fā)酵和降水的沖刷、地表水和地下水浸泡而濾出的污水。從填埋場工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理的角度來看，滲濾液水量和水質(zhì)對(duì)滲濾液處理設(shè)施的規(guī)模、處理工藝和填埋場環(huán)境評(píng)價(jià)，都是至關(guān)重要的。

1　垃圾滲濾液污染物來源

垃圾滲濾液中污染物主要有以下幾個(gè)來源：垃圾本身含有大量的可溶性有機(jī)物、無機(jī)物，在雨水、地表水或地下水的浸入過程中溶解而進(jìn)入滲濾液；垃圾通過生物、化學(xué)、物理等作用產(chǎn)生的可溶性物質(zhì)進(jìn)入滲濾液；覆蓋和周圍的土壤進(jìn)入滲濾液的可溶性物質(zhì)［1］。

2　垃圾滲濾液特征

垃圾滲濾液為高濃有機(jī)廢水，具有BOD5和CODcr濃度高，金屬含量、氨氮含量高，有毒有害物質(zhì)多，水質(zhì)水量變化大，且變化無規(guī)律性，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，微生物營養(yǎng)比例失調(diào)等特點(diǎn)。滲濾液水質(zhì)隨垃圾填埋時(shí)間而變化，新填埋體滲濾液的BOD5、CODcr值較高，可生化性較好。老填埋體滲濾液的BOD5、CODcr值較低，可生化性較差，而且滲濾液水中的營養(yǎng)比例（C∶N∶P）一般嚴(yán)重失調(diào)，其突出表現(xiàn)為氮高磷低。我國目前大部分城市生活垃圾都是采取混合收集處理的方式，廚房垃圾、工業(yè)廢棄物甚至有毒有害物質(zhì)混雜在一起，增加了滲濾液化學(xué)成分的復(fù)雜性和危害性。

3　滲濾液產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)因素

影響滲濾液產(chǎn)生的因素很多，歸納起來，主要有以下幾方面：區(qū)域降水及氣候狀況、垃圾性質(zhì)與成分、填埋場水文地質(zhì)條件、填埋場作業(yè)區(qū)大小、覆蓋層狀況等。

4　滲濾液計(jì)算方法

目前，國內(nèi)外計(jì)算滲濾液的方法多為水量平衡法，其基本原則就是考慮了各種產(chǎn)生滲濾液的影響因素，然后綜合得到某個(gè)時(shí)段滲濾液產(chǎn)生量。該法簡單適用，但沒有考慮填埋場內(nèi)水分的運(yùn)動(dòng)過程，因此計(jì)算出的滲濾液量偏高。另一種計(jì)算方法綜合考慮了水量平衡以及水分在填埋場內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，即美國的填埋場水文評(píng)價(jià)模式、HELP模型和FILL。這些模型考慮了典型的降雨量、地表徑流量、水平滲流量和蒸發(fā)量，通過求解達(dá)西滲透定律和連續(xù)方程，得到水分在填埋場內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律［2］。

實(shí)際上，求解水分在填埋場內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是一個(gè)十分復(fù)雜的問題。這些模型均沒有考慮垃圾分解出水，要得到精確解是比較困難的。由于下滲的水分不是在一個(gè)均勻介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)，而是在垂直方向與水平方向滲透性能差異都很大的復(fù)雜介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)。垃圾在填埋過程中，還伴隨著封場過程，影響滲濾液產(chǎn)生量的參數(shù)也在不斷變化，所以滲濾液產(chǎn)生量的計(jì)算應(yīng)考慮時(shí)間因素，不同的填埋階段會(huì)有不同的滲濾液產(chǎn)生量。

基于水量平衡關(guān)系式，考慮時(shí)間因數(shù)、填埋過程中不同的作業(yè)性質(zhì)與填埋場不同的分區(qū)性質(zhì)，滲濾液的產(chǎn)生量應(yīng)該由多年年平均降雨量、填埋作業(yè)區(qū)面積、區(qū)域降水的實(shí)際入滲系數(shù)、填埋時(shí)間、徑流系數(shù)、蒸發(fā)系數(shù)、覆蓋土和垃圾的持水系數(shù)、垃圾分解出水和填埋廠作業(yè)區(qū)數(shù)量等因素計(jì)算得出。

在填埋場的運(yùn)行期間，滲濾液產(chǎn)生量是一個(gè)變值，除了隨季節(jié)降雨變化之外，主要取決于作業(yè)區(qū)的面積、覆蓋土和地表植被隨填埋階段推進(jìn)而變化。降水入滲系數(shù)是地表徑流、蒸發(fā)、土壤與垃圾持水量的函數(shù)，在不同的作業(yè)區(qū)中，徑流、蒸發(fā)和持水量是不相同的，降水下滲量亦不相同。因此，在填埋場設(shè)計(jì)中，應(yīng)該動(dòng)態(tài)地考慮滲濾液產(chǎn)生量，以便能夠正確地確定滲濾液處理設(shè)施規(guī)模［3］。

5　滲濾液污染控制措施

由于垃圾的成分復(fù)雜，滲濾液水質(zhì)也非常復(fù)雜，CODcr濃度通常高達(dá)10 000 mg/L，屬于難處理水質(zhì)。滲濾液的處理是填埋場正常運(yùn)行的關(guān)鍵，處理不好會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，而且滲濾液的處理將是長期的，即使在填埋場封場后仍然存在。因此，必須考慮最大限度地減少滲濾液的產(chǎn)生量?？刹扇∫韵麓胧鹤韪魣鐾馑秩?；防止?jié)B濾液對(duì)地下水的污染；雨污分流，盡量減少降雨與垃圾的接觸面積；導(dǎo)排降雨徑流，采用中間覆土層等［4］。

5.1小單元封存法

小單元封存法是采用分區(qū)填埋及分層覆蓋的方法來盡量減少降雨與垃圾的接觸面積。對(duì)于大型填埋場，可實(shí)施分區(qū)填埋，即在場內(nèi)修筑臨時(shí)小壩，劃分為若干分區(qū)，分別導(dǎo)排降雨徑流。如果填埋作業(yè)區(qū)內(nèi)的降雨下滲形成滲濾液，填埋單元可采用水平推進(jìn)，在較短的時(shí)間內(nèi)可達(dá)設(shè)計(jì)填埋高度并及時(shí)進(jìn)行中間覆土或最終覆土，實(shí)行小單元封存。

覆蓋土層的主要功能是阻隔臭氣和防止蚊蠅滋生，并且有利于滲濾液的導(dǎo)濾，一般以150 mm的厚度為宜。對(duì)于某一段時(shí)間內(nèi)不填埋垃圾的中間覆土，除了阻隔臭氣和防止蚊蠅滋生外，還要防止降水下滲，一般以300～400 mm的厚度為宜。由于覆蓋土滲透系數(shù)較小，下滲量減少，徑流增加，因此應(yīng)考慮在中間覆土上設(shè)置臨時(shí)排水溝進(jìn)行雨污分流。最終封場時(shí)，必須在垃圾層上覆蓋一層較厚的黏土并壓實(shí)，下滲到垃圾層的水量就會(huì)大大減少。所以覆蓋土應(yīng)采用防滲性能較好的黏土，厚度為0.5～0.8 m，其上再覆營養(yǎng)土層，并恢復(fù)植被。在未填埋區(qū)應(yīng)將雨水引出場外排走，這樣可將雨入滲垃圾的實(shí)際匯水面積降低到最低程度，大大減少滲濾液的產(chǎn)生量［5］。

5.2防滲技術(shù)

過去，垃圾填埋場通常是利用自然的溝壑、洼地，無防滲措施，垃圾滲濾液會(huì)隨之滲入地下，污染地下水和地表水。建設(shè)現(xiàn)代化的衛(wèi)生填埋場，控制污染的關(guān)鍵在于控制滲濾液對(duì)水環(huán)境的污染，填埋場必須進(jìn)行嚴(yán)格的防滲處理。

1）襯里法

在有土源的情況下，可采用滲透系數(shù)小于10-7cm/s的黏土作防滲層。黏土滲透性差，對(duì)溶液具有隔擋作用，好似天然的防水材料，因此采用黏土在填埋場底部均勻分布的襯里法，對(duì)防止?jié)B濾液的滲漏有一定的控制作用，是廉價(jià)的防滲材料。在天然襯里不能滿足要求時(shí)，必須進(jìn)行人工防滲處理。目前較為有效的方法是采用高密度聚乙烯材料（HDPE）做防滲層。

2）注漿封閉法

灌注泥漿用以封閉巖石裂隙和土壤空隙，可解決滲濾液對(duì)地下水的污染問題。

3）修補(bǔ)堵漏法

以硅碳溶液來修補(bǔ)填埋場墊層的破損部位，可解決墊層不嚴(yán)的滲漏污染問題。

4）滲濾液循環(huán)方法

在填埋場運(yùn)行期間，滲濾液的最大產(chǎn)生量是在雨季，可設(shè)調(diào)節(jié)池收集，在旱季可充分利用蒸發(fā)作用將滲濾液回噴到垃圾體，蒸發(fā)剩余的可用其他方法處理，如生化法等，以減少滲濾液的滲漏污染。5.3滲濾液收集系統(tǒng)

滲濾液收集系統(tǒng)是填埋場防止?jié)B濾液污染周圍水體、保證垃圾體穩(wěn)定性、維護(hù)填埋場安全運(yùn)行的重要設(shè)施之一，由碎石盲溝、收集管道、收集井和調(diào)節(jié)池等組成。

一種有效的方法是在底部設(shè)置縱橫交錯(cuò)的碎石盲溝，盲溝中布設(shè)穿孔收集管，其上鋪設(shè)一層滲透性能良好的沙層及土工布保護(hù)層。這樣，在底部形成了導(dǎo)流層，將管道布設(shè)在導(dǎo)流層中。收集管匯集于各分區(qū)的滲濾液收集井或調(diào)節(jié)池，形成完整的滲濾液收集系統(tǒng)。

6　結(jié)語

在我國，垃圾衛(wèi)生填埋場的規(guī)范化設(shè)計(jì)是從近幾年才開始的，專項(xiàng)的研究和工程經(jīng)驗(yàn)還不多。文章是在某大型衛(wèi)生填埋場設(shè)計(jì)研究的基礎(chǔ)上，主要針對(duì)滲濾液的污染控制進(jìn)行了研究探討，提出了最小滲濾液產(chǎn)生量的工藝方法和影響因素，為現(xiàn)代化的填埋場優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一些依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，以促使我國的垃圾處理走向科學(xué)化的道路。

［1］British Stationery Office，Landfill Design，Construction and operational Practice，1997.

［2］趙有才.生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.35-47.

［3］王光華.垃圾填埋場選址中應(yīng)注意的地質(zhì)情況及建議［J］.環(huán)境保護(hù)，1999（9）.

［4］熊忠.處理垃圾滲濾液的因素研究［J］.城市環(huán)境，2002，16 （4）：19-20.

［5］盧成洪.垃圾填埋場滲瀝水量的計(jì)算［J］.環(huán)境與衛(wèi)生，1996 （4）.