我國填埋滲濾液產(chǎn)量影響因素分析及估算方法構(gòu)建

楊　娜,何品晶,呂　凡,章　驊,邵立明（.同濟(jì)大學(xué)固體廢物處理與資源化研究所,上海 200092；2.深圳市環(huán)境科學(xué)研究院,廣東 深圳 5800）

我國填埋滲濾液產(chǎn)量影響因素分析及估算方法構(gòu)建

楊娜1,2,何品晶1*,呂凡1,章驊1,邵立明1（1.同濟(jì)大學(xué)固體廢物處理與資源化研究所,上海 200092；2.深圳市環(huán)境科學(xué)研究院,廣東 深圳 518001）

在綜述已有研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了適合我國國情的滲濾液產(chǎn)量估算方法,根據(jù)來源將滲濾液概化為降水和垃圾自產(chǎn)水2部分.采用HELP模型獲得31個典型城市氣候特征下的滲出系數(shù)取值；按照產(chǎn)生原理,垃圾自產(chǎn)水分為壓縮產(chǎn)水和降解產(chǎn)水,分別建立估算公式并給出田間持水率和組分降解率的取值建議.應(yīng)用此方法,估算了10個城市的填埋滲濾液產(chǎn)生量.發(fā)現(xiàn)在填埋40a內(nèi),垃圾自產(chǎn)水占滲濾液總量的52%～82%,說明垃圾自產(chǎn)水的貢獻(xiàn)不可忽視.我國不同地區(qū)的降水滲出系數(shù)和生活垃圾性質(zhì)差異,使得填埋滲濾液產(chǎn)量具有顯著的地域差異性,在選擇滲濾液處理方式時應(yīng)因地制宜.

城市生活垃圾（MSW）；衛(wèi)生填埋；滲濾液產(chǎn)生量；降水滲出系數(shù)；初始含水率

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快和居民生活水平提高,城市生活垃圾清運(yùn)量持續(xù)增加.鑒于衛(wèi)生填埋對資金和技術(shù)要求相對較低,在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)仍將是我國主要的生活垃圾處理處置方式.生活垃圾在填埋場內(nèi)產(chǎn)生的滲濾液是一種高濃度有機(jī)廢水,一旦泄露將對地表水和地下水造成嚴(yán)重污染,威脅附近的環(huán)境質(zhì)量和居民健康［1］.滲濾液收集和處理設(shè)施是衛(wèi)生填埋場的主要組成部分,估算滲濾液產(chǎn)量是填埋工程設(shè)計(jì)及環(huán)境影響評價的一項(xiàng)重要內(nèi)容,對防治滲濾液造成的二次污染有關(guān)鍵作用.

我國真正意義的衛(wèi)生填埋場建設(shè)以1988年頒布的《城市生活垃圾填埋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（CJJ17）》［2］為起點(diǎn),規(guī)定了填埋作業(yè)方式、地表徑流控制及防滲、覆蓋、填埋氣體導(dǎo)出等系統(tǒng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),但尚未考慮滲濾液收集和處理.該規(guī)范的2004年修訂版［3］指出了滲濾液產(chǎn)量計(jì)算應(yīng)考慮的因素,但未給出計(jì)算公式.2010年頒布的《生活垃圾滲瀝液處理技術(shù)規(guī)范（CJJ 150-2010）》［4］（下文簡稱”現(xiàn)行滲瀝液處理技術(shù)規(guī)范”）中,首次以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形式提出了滲濾液產(chǎn)量估算方法.推薦方法為經(jīng)驗(yàn)公式法（又稱”滲出系數(shù)法”）,目前已被大多數(shù)填埋場設(shè)計(jì)者所接受.然而,近年來依此法設(shè)計(jì)的填埋場,陸續(xù)出現(xiàn)了滲濾液實(shí)際產(chǎn)量高于設(shè)計(jì)值的情況.例如,上海市某填埋場計(jì)算的滲濾液產(chǎn)量為1500m3/d,而實(shí)際產(chǎn)量高達(dá)近3000m3/d［5］.如此巨大的差異說明,在我國現(xiàn)階段的生活垃圾填埋場中,應(yīng)用上述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算滲濾液產(chǎn)量可能造成較大誤差.

本文綜述了我國生活垃圾填埋滲濾液產(chǎn)量估算的既有研究結(jié)果,總結(jié)現(xiàn)有方法的特點(diǎn)和局限性.在此基礎(chǔ)上,提出適合我國國情的滲濾液產(chǎn)量估算方法,并給出關(guān)鍵參數(shù)取值建議.

1　填埋滲濾液產(chǎn)量估算方法研究現(xiàn)狀及存在問題

1.1研究現(xiàn)狀

目前,填埋滲濾液產(chǎn)量估算主要有水量平衡法、經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法、模型法和經(jīng)驗(yàn)公式法4種.

（1）水量平衡法,是在水量守恒的基本假設(shè)下,綜合考慮填埋體的水分流入（如降水、垃圾降解產(chǎn)水、填埋體外滲入等）和流出（如地表徑流、蒸發(fā)、填埋氣體攜帶、滲濾液導(dǎo)出等）,通過建立水量平衡公式,解得以滲濾液形式流出的水量［6］.該方法中的參數(shù)較多,且部分參數(shù)難以確定,故通常作為分析滲濾液形成機(jī)制的理論基礎(chǔ),實(shí)際應(yīng)用并不多.

（2）經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法,根據(jù)已建填埋場單位面積滲濾液產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,推算設(shè)計(jì)填埋場的滲濾液產(chǎn)量［7］.我國擁有長期監(jiān)測數(shù)據(jù)的填埋場數(shù)量較少,且各地填埋操作方式和氣候條件等差異較大,限制了該方法的應(yīng)用范圍.

（3）模型法,根據(jù)填埋體內(nèi)垃圾和覆土的滲透系數(shù)、持水系數(shù)等參數(shù),結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件,模擬降水在填埋體內(nèi)的運(yùn)動規(guī)律,從而計(jì)算出降水形成的滲濾液量.目前,應(yīng)用最廣泛的是美國環(huán)保局推薦的HELP（Hydrology Evaluation for Landfill Performance）模型［8］,美國大部分州的填埋場在設(shè)計(jì)和評價過程中,都要用該模型對當(dāng)?shù)貧夂驐l件下的水量平衡進(jìn)行模擬驗(yàn)證［9］.

（4）經(jīng)驗(yàn)公式法,可以認(rèn)為是對水量平衡法的簡化.以降水量作為滲濾液產(chǎn)生量的計(jì)算依據(jù),用降水滲出系數(shù)表征降水形成滲濾液的比例,涵蓋了所有影響滲濾液產(chǎn)生的因素.經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算公式直觀,應(yīng)用方便,是我國目前主要的滲濾液產(chǎn)量估算方法［4］.現(xiàn)行滲瀝液處理技術(shù)規(guī)范即采用該方法（式1）,按填埋階段分別給出不同的滲出系數(shù)推薦值,但系數(shù)取值范圍較廣,系數(shù)選擇主觀性強(qiáng),可能對滲濾液產(chǎn)量估算帶來較大誤差.

式中：Q為滲濾液產(chǎn)生量,m3/d；I為多年平均日降水量,mm/d；A1,A2,A3分別為作業(yè)單元、中間覆蓋單元和終場覆蓋單元的匯水面積,m2；C1為作業(yè)單元的滲出系數(shù),宜取 0.5～0.8；C2為中間覆蓋單元的滲出系數(shù),宜取（0.4～0.6） C1；C3為終場覆蓋單元的滲出系數(shù),宜取0.1～0.2.

1.2我國滲濾液產(chǎn)生量估算應(yīng)考慮垃圾自產(chǎn)水

針對我國填埋場滲濾液實(shí)際產(chǎn)量高于規(guī)范方法預(yù)測值的現(xiàn)象,研究者普遍認(rèn)同的一種原因是［5,10-12］：我國生活垃圾的含水率和易降解組分較高,填埋后在壓力和降解作用下,一部分水分以自由水狀態(tài)從垃圾固體中滲出,從而對滲濾液產(chǎn)生貢獻(xiàn).因此,研究者們相繼提出改進(jìn)方法,將垃圾自產(chǎn)水計(jì)入上述滲濾液產(chǎn)量估算公式中（表1）.這些方法主要分為兩類：一是在原經(jīng)驗(yàn)公式的基礎(chǔ)上新增一項(xiàng),單獨(dú)計(jì)算垃圾自產(chǎn)水形成的滲濾液量；另一類是對經(jīng)驗(yàn)公式中的滲出系數(shù)進(jìn)行修正,加入對垃圾自產(chǎn)水的影響權(quán)重.

劉戰(zhàn)宇等［10］認(rèn)為,應(yīng)按照填埋順序分層計(jì)算垃圾自產(chǎn)水形成的滲濾液量,但只提出了概念公式,并未給出每層垃圾自產(chǎn)水量的具體計(jì)算方法.蘭吉武等［5］建議根據(jù)生活垃圾含水率和田間持水量之差計(jì)算垃圾自產(chǎn)水量,這一建議在《生活垃圾衛(wèi)生填埋場巖土工程技術(shù)規(guī)范（CJJ176-2012）》［13］（下文簡稱”現(xiàn)行巖土技術(shù)規(guī)范”）中得以體現(xiàn).熊向陽等［11］提出,應(yīng)對填埋作業(yè)區(qū)、臨時封場區(qū)和最終封場區(qū)分別采用不同的公式計(jì)算垃圾自產(chǎn)水量.理論上來講,這種根據(jù)實(shí)際產(chǎn)生原因計(jì)算垃圾自產(chǎn)水的方法更加合理；但是,作者提出的計(jì)算公式默認(rèn)垃圾中的水分最終都會形成滲濾液,則不符合實(shí)際情況,因?yàn)榧词故峭耆到夂蟮睦?其含水率也不可能為零.最新頒布的《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術(shù)規(guī)范（GB50869-2013）》［14］（下文簡稱”現(xiàn)行填埋技術(shù)規(guī)范”）將垃圾自產(chǎn)水對滲濾液的貢獻(xiàn)用較高的滲出系數(shù)體現(xiàn),即在相似氣候條件下,填埋垃圾有機(jī)物含量高于 70% 時,滲出系數(shù)取值比其他垃圾高 10%～45%.這種方法不增加計(jì)算項(xiàng),使用起來更簡便；但是,也同時限制了其靈活性,即滲出系數(shù)不能及時反映生活垃圾性質(zhì)的變化.

表1　滲濾液產(chǎn)量估算方法改進(jìn)——如何考量垃圾自產(chǎn)水Table 1　Modification of the leachate generation estimation method： how to consider waste-generated-water

1.3我國滲濾液產(chǎn)量估算參數(shù)選取應(yīng)考慮地域差異性

我國幅員遼闊,各地降水規(guī)律相差巨大,蔣建國［15］和趙慶良等［16］研究表明,不同降水量下的滲出系數(shù)差別顯著.此外,各地區(qū)生活習(xí)慣和資源、經(jīng)濟(jì)水平不同,使得生活垃圾含水率和降解特性也存在明顯差別,這同樣會影響垃圾自產(chǎn)水形成的滲濾液量.研究者在計(jì)算滲濾液產(chǎn)量時,針對上述地域差異提出了3種考量方式（表2）.現(xiàn)行填埋技術(shù)規(guī)范［14］和熊向陽等［11］在滲出系數(shù)的選擇上,為不同地區(qū)提供了有差別的取值范圍.但是,兩者建議采用的地域劃分標(biāo)準(zhǔn)不同：前者以年降水量為判斷標(biāo)準(zhǔn),400mm和800mm年等降水量線是我國常用的氣候區(qū)劃分依據(jù),分別是傳統(tǒng)的北方與西北及與南方的分界線；后者以降水量和蒸發(fā)量的相對大小為判斷依據(jù),但缺乏全國范圍的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),且地面蒸發(fā)量與場地植被覆蓋關(guān)系密切,實(shí)際應(yīng)用中很難獲得確切值.現(xiàn)行巖土技術(shù)規(guī)范［13］僅在垃圾自產(chǎn)水一項(xiàng)的計(jì)算中考慮了地域差異問題,即根據(jù)年降水量分別賦予不同的垃圾初始含水率取值范圍.在實(shí)際應(yīng)用中,垃圾初始含水率是填埋場設(shè)計(jì)的重要參數(shù),通常需要通過實(shí)地取樣測試來獲取.

表2　滲濾液產(chǎn)量估算改進(jìn)方法——如何考量地域差異Table 2　Modification of the leachate generation estimation method： how to consider spatial variation

1.4其他問題

王里奧等［17］認(rèn)為,現(xiàn)行滲瀝液處理技術(shù)規(guī)范建議采用多年平均日降水量估算滲濾液產(chǎn)量的做法,可能也是低估實(shí)際滲濾液產(chǎn)量的原因之一.因此,他們提出在設(shè)計(jì)滲濾液收集管道和場內(nèi)地表水控制系統(tǒng)時,應(yīng)該用最大暴雨量代替平均降水量.楊文博［12］認(rèn)為,除了降水量外,蒸發(fā)量和徑流量對降水入滲形成的滲濾液量也有一定影響,應(yīng)在計(jì)算過程中予以剔除,并據(jù)此重新定義滲出系數(shù).

此外,根據(jù)現(xiàn)行填埋技術(shù)規(guī)范,土工膜因其滲透系數(shù)低,已成為我國衛(wèi)生填埋場覆蓋層和防滲層的主要防滲材料之一.Rowe［18］對發(fā)達(dá)國家垃圾填埋場的研究發(fā)現(xiàn),土工膜在50℃時的使用壽命為40a左右.我國目前填埋場建設(shè)和管理水平與發(fā)達(dá)國家尚存在差距,土工膜的使用壽命可能會更短.土工膜達(dá)到使用壽命后,拉伸強(qiáng)度迅速衰減,膜上破損數(shù)量增加,可能會影響其滲透系數(shù).而這些并沒有在我國現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范中得以體現(xiàn).

2　適合我國國情的填埋滲濾液產(chǎn)量估算方法構(gòu)建

表3　31個省份代表城市在4種填埋覆蓋層結(jié)構(gòu)下的降水滲出系數(shù)Table 3　Precipitation infiltration factors at 4 landfill top cover types in 31 typical Chinese cities

由于降水和垃圾自產(chǎn)水形成滲濾液的水分來源及產(chǎn)生規(guī)律均顯著不同,本文將遵循現(xiàn)行巖土技術(shù)規(guī)范的方法架構(gòu),分別計(jì)算降水和垃圾自產(chǎn)水形成的滲濾液量.

2.1降水形成滲濾液的滲出系數(shù)確定

對于降水形成的滲濾液量計(jì)算項(xiàng),本文應(yīng)用HELP模型［8］研究滲出系數(shù)的取值方法.HELP模型考慮了降水、蒸發(fā)、徑流等諸多因素,是迄今為止較成熟的填埋場水量平衡模型.該模型內(nèi)嵌了全世界主要城市的多年平均氣候數(shù)據(jù),可供研究者直接調(diào)用.為了降低平均降水量數(shù)值對結(jié)果的影響,采用HELP模型模擬填埋100a內(nèi)的降水水量平衡.然后,計(jì)算滲濾液產(chǎn)量和降水量的比值,即為滲出系數(shù).依據(jù)現(xiàn)行填埋技術(shù)規(guī)范要求,構(gòu)建了日覆蓋（一層22.5cm沙壤土）、中間覆蓋（一層30cm黏土）、土工膜完好的終場覆蓋（自上而下依次是植被、50cm沙壤土、30cm卵石、非織造土工布、1.0mm HDPE土工膜、25cm黏土、30cm卵石）、土工膜破損的終場覆蓋（覆蓋層結(jié)構(gòu)與土工膜完好的終場覆蓋相同,但土工膜的破損數(shù)量設(shè)置較高）等4種覆蓋層結(jié)構(gòu)下的填埋場.為考察地域氣候差異對滲濾液產(chǎn)生的影響,在我國31個省、自治區(qū)和直轄市各選取一個代表城市,分別計(jì)算在上述4種覆蓋層結(jié)構(gòu)下的滲出系數(shù)（表3）.將本文計(jì)算的滲出系數(shù)與現(xiàn)行規(guī)范［13-14］推薦值比較,發(fā)現(xiàn)本文計(jì)算結(jié)果普遍較低,更接近熊向陽等［11］建議的取值范圍.

根據(jù)滲出系數(shù)數(shù)值,可將31個城市按地理位置分為3個區(qū)域,即西北地區(qū)（6個）、北方地區(qū)（10個）和南方地區(qū)（15個）,分別統(tǒng)計(jì)分析上述區(qū)域內(nèi)城市的降水滲出系數(shù).這一分類方式與現(xiàn)行規(guī)范中的方法類似,但更傾向于依據(jù)氣候特征而不僅僅是降水量分類,便于對各地的滲出系數(shù)選擇進(jìn)行直觀的分區(qū)指導(dǎo).結(jié)果表明,不同地區(qū)的降水滲出系數(shù)差異顯著,尤其是在日覆蓋、中間覆蓋和土工膜破損的終場覆蓋條件下,西北地區(qū)的降水滲出系數(shù)僅為北方地區(qū)的30%～60%、南方地區(qū)的 20%～40%.因此,當(dāng)采用現(xiàn)行規(guī)范推薦的滲出系數(shù)估算西北地區(qū)填埋場的滲濾液產(chǎn)量時,結(jié)果可能偏高.

本文還發(fā)現(xiàn),當(dāng)終場覆蓋的土工膜發(fā)生破損后,北方和南方地區(qū)的降水滲出系數(shù)顯著高于規(guī)范推薦的終場覆蓋滲出系數(shù) 0.1～0.2.也就是說,一旦填埋場土工膜出現(xiàn)破損,采用現(xiàn)行規(guī)范推薦的滲出系數(shù)可能低估滲濾液的實(shí)際產(chǎn)量.

2.2垃圾自產(chǎn)水形成滲濾液的估算方法

本文將垃圾自產(chǎn)水形成的滲濾液按產(chǎn)生原理分為壓縮產(chǎn)水和降解產(chǎn)水兩部分,分別提出計(jì)算方法.

生活垃圾在填埋作業(yè)階段,由于自身重力及機(jī)械壓實(shí)等作用,部分自由水從填埋垃圾固體中被擠壓出來形成滲濾液,即為壓縮產(chǎn)水.現(xiàn)行巖土技術(shù)規(guī)范應(yīng)用垃圾含水率和田間持水率之差估算壓縮產(chǎn)水量,計(jì)算基準(zhǔn)為原狀填埋垃圾質(zhì)量.實(shí)際上,一定質(zhì)量的原狀垃圾經(jīng)壓縮后由于水分流失,質(zhì)量會減少,田間持水率的基準(zhǔn)應(yīng)為水分流失后的垃圾質(zhì)量.因此,本文對現(xiàn)行巖土技術(shù)規(guī)范推薦的計(jì)算公式進(jìn)行了修正,采用垃圾干基質(zhì)量作為基準(zhǔn)計(jì)算壓縮產(chǎn)水量（式2）.

式中：Qc為單位質(zhì)量原狀垃圾壓縮產(chǎn)水量,t/t ww（濕垃圾）； IDW為單位質(zhì)量原狀垃圾的干物質(zhì)量,t dw（干垃圾）/t ww,計(jì)算公式為 IDW= 1-IMC/100,其中 IMC為垃圾初始含水率,% ww；IMCdw是以垃圾干基質(zhì)量為基準(zhǔn)的垃圾初始含水率,% dw,計(jì)算公式為是垃圾經(jīng)壓縮后,以干基質(zhì)量為基準(zhǔn)的垃圾田間持水率,% dw,計(jì)算公式為,其中FCC為壓縮后垃圾的田間持水率,% ww.

生活垃圾在填埋場內(nèi)被生物降解,損失了部分干物質(zhì)和水分后,最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài).生物降解過程復(fù)雜,垃圾性質(zhì)和環(huán)境條件變化對降解過程影響顯著,鮮有合適的模型模擬這一過程的水分損失情況.本文假設(shè)垃圾降解穩(wěn)定后,其含水率達(dá)到田間持水率.根據(jù)降解開始與結(jié)束兩個時間點(diǎn)的田間持水率,以單位質(zhì)量原狀垃圾的干物質(zhì)為基準(zhǔn)估算降解產(chǎn)水量（式3）.

式中,QD是單位質(zhì)量原狀垃圾因降解產(chǎn)生的滲濾液量,% ww；DWA代表單位質(zhì)量原狀垃圾降解穩(wěn)定后的干物質(zhì)量,t dw/t ww,可用公式 DWA=∑［IDWi·（1-DRi/100）］計(jì)算；根據(jù)降解速率不同,可將垃圾的物理組分分為快速、慢速和不可降解3 類,i代表這3類組分； IDMi是單位質(zhì)量原狀垃圾中,第i類物理組分的初始干基質(zhì)量； DRi是第i類物理組分的降解率,%； FCAdw是降解穩(wěn)定后的生活垃圾以干基重量為基準(zhǔn)的田間持水率,% dw,可用公式計(jì)算,其中FCA代表降解穩(wěn)定后垃圾的田間持水率,% ww.

生活垃圾田間持水率是重要的參數(shù)之一.綜合國內(nèi)外生活垃圾田間持水率與垃圾密度（BD）研究結(jié)果［6,19-22］,可獲得兩者的線性關(guān)系：FC= （60±2.5）-（13±2.3）BD.根據(jù)現(xiàn)行垃圾填埋技術(shù)規(guī)范,填埋場封場前需保證生活垃圾密度達(dá)到0.8t/m3以上,據(jù)此推測我國填埋場內(nèi)壓縮后的垃圾田間持水率最高為 49.3%.國內(nèi)外研究文獻(xiàn)［6,19-22］中的最低田間持水率為 39%,可作為降解穩(wěn)定后的垃圾田間持水率.此外,快速、慢速和不可降解組分的降解率也是估算垃圾降解產(chǎn)水量的必要參數(shù),本文參考Barlaz等［23］通過實(shí)驗(yàn)室模擬獲得的數(shù)據(jù),即上述3類組分在厭氧條件下的最大降解率分別為84%、39%和0%.

通過查閱我國現(xiàn)有的城市生活垃圾調(diào)研資料, 以采樣、分析方法可靠性及數(shù)據(jù)完整性為依據(jù),選取 10個城市的生活垃圾性質(zhì)數(shù)據(jù).分別采用現(xiàn)行巖土技術(shù)規(guī)范和上文建立的方法,估算垃圾自產(chǎn)水形成的滲濾液量,結(jié)果如表4所示.采用現(xiàn)行巖土技術(shù)規(guī)范計(jì)算的結(jié)果僅為本方法的50%左右（僅比較壓縮產(chǎn)水量）,說明現(xiàn)行巖土技術(shù)規(guī)范設(shè)定的田間持水量計(jì)算基準(zhǔn),會顯著低估壓縮產(chǎn)水形成的滲濾液量.

根據(jù)本文的計(jì)算結(jié)果,垃圾壓縮、降解產(chǎn)水合計(jì)形成的滲濾液量約占原狀垃圾總含水量的60%～80%.與熊向陽等［11］假設(shè)原狀垃圾中所有水分都會形成滲濾液相比,本文提出的垃圾自產(chǎn)水計(jì)算方法更接近填埋滲濾液產(chǎn)生的實(shí)際情況.

2.3單位質(zhì)量原狀垃圾填埋產(chǎn)生的滲濾液量

依據(jù)本文獲得的降水滲出系數(shù)（表3）,以表4中10個城市為例,計(jì)算每t原狀生活垃圾填埋20a、40a和100a后降水形成的滲濾液量.假設(shè)典型填埋場的填埋高度為20m,日覆蓋和中間覆蓋的暴露時間分別為1a和3a,土工膜的使用壽命為40a.

填埋 20a后,垃圾自產(chǎn)水形成的滲濾液占滲濾液累計(jì)總產(chǎn)量的 57%～87%；40a后為 52%～82%；100a后,該比例仍在10%以上,北京、天津和沈陽3個北方城市甚至高達(dá)40%.可見,對我國生活垃圾的性質(zhì)而言,填埋過程垃圾自產(chǎn)水對滲濾液產(chǎn)量的貢獻(xiàn)不可忽視.

表4　我國10個城市的生活垃圾填埋過程滲濾液產(chǎn)量Table 4　Leachate generations during MSW landfilling in 10Chinese cities

由于資料有限,本文未獲得西北地區(qū)城市生活垃圾的干基組分比例,無法確切估算該類地區(qū)垃圾自產(chǎn)水對滲濾液產(chǎn)量的貢獻(xiàn).而根據(jù)烏魯木齊［34］、蘭州［35］和拉薩［36］的調(diào)研數(shù)據(jù),填埋垃圾的初始含水率為 45%左右,垃圾組分以降解速率較快的食品廢物為主.因此,推測西北地區(qū)城市生活垃圾填埋過程的壓縮產(chǎn)水量較其他城市少,降解產(chǎn)水量與其他城市相比應(yīng)相差不大.

2.4方法可靠性驗(yàn)證

為驗(yàn)證本文構(gòu)建的估算方法的可靠性,本文選取了5座有滲濾液產(chǎn)量實(shí)測數(shù)據(jù)的填埋場,應(yīng)用本方法對其滲濾液產(chǎn)量進(jìn)行估算.將估算值與實(shí)測值對比后（表5）,發(fā)現(xiàn)兩者的差異在5%～50%范圍內(nèi),填埋齡越長,估算誤差會相應(yīng)增大.原因可能在于,填埋齡越長,影響滲濾液產(chǎn)量的因素越多,其不確定性亦越高,這些都是本方法尚未完全考慮到的.

3　結(jié)論

3.1填埋場覆蓋層的主要防滲材料——土工膜破損后,降水形成滲濾液的滲出系數(shù)會明顯升高.因此,滲濾液產(chǎn)量估算方法中,應(yīng)考慮土工膜的使用壽命,提高土工膜破損后的滲出系數(shù)取值.

3.2我國城市生活垃圾在填埋后的40a內(nèi),由于壓縮和降解產(chǎn)生的滲濾液占滲濾液總產(chǎn)生量的52%～82%；即使將時間范圍放大到 100a,這一比例仍達(dá) 10%～40%.因此,估算生活垃圾填埋滲濾液產(chǎn)量時,必須考慮垃圾自產(chǎn)水的貢獻(xiàn).

3.3在我國不同地區(qū),影響滲濾液產(chǎn)量的參數(shù)有顯著差異.尤其是,西北地區(qū)降水滲出系數(shù)和生活垃圾初始含水率均低于北方和南方地區(qū),將導(dǎo)致其滲濾液產(chǎn)率較低.西北地區(qū)的生活垃圾填埋場在選擇滲濾液處理方式時,可根據(jù)其產(chǎn)量選擇經(jīng)濟(jì)適用的方法,不宜照搬其他地區(qū)的既有模式.

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Impact factor analysis and quantification method establishment for landfill leachate generation in China.

YANG Na1,2, HE Pin-jing1*, Lü Fan1, ZHANG Hua1, SHAO Li-ming1（1.Institute of Waste Treatment and Reclamation, Tongji University, Shanghai 200092, China；2.Shenzhen Academy of Environmental Science, Shenzhen 518001, China）.

China Environmental Science, 2015,35（8）：2452～2459

To reflect specific conditions in China, this study established a method to estimate landfill leachate amounts in two sources： infiltrated precipitation and water squeezed from waste. A hydraulic model （i.e. HELP） was used to obtain the precipitation infiltration factors for 31 typical Chinese cities. The calculation method for water squeezed from waste by compaction and degradation was set up based on theoretical analysis, and the key parameters—field capacity and degradation percentage—were acquired by literature mining. According to this method, landfill leachate quantities in 10 Chinese cities were calculated. Water squeezed from waste accounted for 52%～82% of the total leachate amounts during 40 years after landfilling, implying its importance in Chinese municipal landfills. Leachate generation amounts showed significant spatial variations due to the different precipitation infiltration factors and waste properties. Hence, leachate treatment measures should be selected according to its generation amounts rather than using certain general method.

municipal solid waste （MSW）；sanitary landfill；leachate generation；precipitation infiltration factor；initial moisture content

X705

A

1000-6923（2015）08-2452-08

2015-01-07

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目（2012CB719801）

* 責(zé)任作者, 教授, solidwaste@#edu.cn

楊娜（1986-）,女,山東聊城人,工程師,博士,主要從事固體廢物處理與資源化研究.發(fā)表論文10篇.