垃圾填埋滲濾液的危害與防治

趙興考

【摘要】隨著城市的發(fā)展及農(nóng)村城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市生活垃圾劇增。一般選址在離城區(qū)較遠(yuǎn)的荒野山地沿山溝填埋。垃圾填埋由于技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低而成為國(guó)內(nèi)外廣泛采用的垃圾處理方法。但是垃圾在填埋過程中會(huì)產(chǎn)生大量的氣體及液體污染物，如不妥善處理，會(huì)對(duì)周圍的大氣、土壤、水體造成嚴(yán)重污染。對(duì)人類生產(chǎn)、生活以及身體健康產(chǎn)生重大危害。因此，查明垃圾填埋滲濾液產(chǎn)生的危害、污染特性及產(chǎn)生量，制定防治措施有著極其重大意義。

【關(guān)鍵詞】垃圾滲濾液 垃圾危害 地下水污染

1.垃圾滲濾液的產(chǎn)生來源及危害

垃圾滲濾液是指垃圾在堆放和填埋過程中由于發(fā)酵和降水的淋濾、沖刷，以及地表水和地下水的浸泡而濾出來的有機(jī)污水。

滲濾液的來源主要是由以下幾方面產(chǎn)生：①降水（包括降雨和降雪）直接落入填埋場(chǎng)；②地表水進(jìn)入填埋場(chǎng)；③地下水進(jìn)入填埋場(chǎng)；④填埋場(chǎng)垃圾廢物中含有部分水。

滲濾液是一種高濃度毒性大的有機(jī)廢水，由于其濃度高，流動(dòng)緩慢，滲漏持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)周圍地下水和地表水均會(huì)造成嚴(yán)重的污染。一個(gè)不合格的垃圾填埋場(chǎng)就是一個(gè)大的再生污染源，其污染延續(xù)時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年，甚至上百年。一旦地下水源和周圍土壤被其污染，與地下水連通后向周圍擴(kuò)散，有的地區(qū)每年可達(dá)1km的速度向外擴(kuò)散，10年后將有300km2的區(qū)域遭到污染。污染一旦產(chǎn)生，想用人工方法修復(fù)，技術(shù)上將十分困難，其費(fèi)用也是極其昂貴。國(guó)內(nèi)外有關(guān)垃圾滲濾液污染地下水和飲用水源的事故屢有發(fā)生，給人民生活生產(chǎn)帶來了非常大的危害和損失。

2.垃圾滲濾液的產(chǎn)生量及滲漏量

垃圾填埋場(chǎng)滲濾液對(duì)地下水的影響，一般需要大量的資料外還需要通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析計(jì)算。這里主要根據(jù)降雨入滲量和填埋場(chǎng)垃圾含水量估算滲濾液的產(chǎn)生量。從土壤的自凈、吸附、彌散能力以及有機(jī)物自身降解能力等方面，定性和定量的預(yù)測(cè)填埋場(chǎng)滲濾液可能對(duì)地下水產(chǎn)生的影響。

（1）滲濾液的產(chǎn)生量受垃圾含水量、填埋場(chǎng)區(qū)降水情況以及填埋作業(yè)區(qū)大小的影響；同時(shí)也受到場(chǎng)區(qū)蒸發(fā)量、風(fēng)力的影響和場(chǎng)地地面情況、種植情況等因素的影響。最簡(jiǎn)單的估算方法是假設(shè)整個(gè)填埋場(chǎng)的剖面含水率在所考慮的周期內(nèi)等于或超過相應(yīng)田間持水率，用水量平衡法進(jìn)行計(jì)算：

Q=（Wp-R-E）Aa+QL

式中：Q—滲濾液的年產(chǎn)生量，m3/a；Wp—年降水量；R—年地表徑流量，R=C×Wp；C—地表徑流系數(shù)；E—年蒸發(fā)量；Aa—填埋場(chǎng)地表面積；QL—垃圾產(chǎn)水量。

（2）滲濾液滲漏量對(duì)于一般的廢物堆放場(chǎng)、未設(shè)置襯層的填埋場(chǎng)，或者雖然底部為粘土層，滲透系數(shù)和厚度滿足標(biāo)準(zhǔn)但無滲濾液收排系統(tǒng)的簡(jiǎn)單填埋場(chǎng)，滲濾液的產(chǎn)生量就是滲濾液通過包氣帶土層進(jìn)入地下水的滲漏量。對(duì)于設(shè)有襯層、排水系統(tǒng)的填埋場(chǎng)，通過填埋場(chǎng)底部下滲的滲濾液滲漏量Q為：Q滲濾液=AKs

式中：Q滲濾液—通過填埋場(chǎng)底部下滲的滲濾液滲漏量，cm3/s；d—稱層的厚度，cm；Ks—襯層的滲透系數(shù)，cm/s；A—填埋場(chǎng)底部襯層面積，cm2；hmax—填埋場(chǎng)底部最大積水深度，cm。

3.防治地下水污染的措施

人類對(duì)固體垃圾的處理最初是簡(jiǎn)單的堆放，認(rèn)識(shí)到其對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生的危害后，采取了衛(wèi)生填埋方法，這是垃圾最終處置且行之有效的方法之一。但衛(wèi)生填埋中比較重要的一環(huán)是防止?jié)B濾液對(duì)地下水的污染，其防滲措施和防滲材料是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前填埋場(chǎng)的防滲措施主要有：底層收集和排泄系統(tǒng)、底部襯墊層、封頂覆蓋層。最終處置的基本原則是合理地、最大限度地使其與自然和人類環(huán)境隔離，減少有毒有害物質(zhì)釋放進(jìn)入地下水的速率和總量，將其在長(zhǎng)期處置過程中對(duì)環(huán)境的影響減至最低程度。城市生活垃圾填埋場(chǎng)的安全處置期在30～40年。為了防止?jié)B濾液對(duì)地下水造成污染，應(yīng)從填埋場(chǎng)選址的天然環(huán)境地質(zhì)條件和工程措施等方面考慮。

（1）工程防滲措施：填埋場(chǎng)襯層系統(tǒng)是防止垃圾填埋處置污染環(huán)境的關(guān)鍵工程屏障。根據(jù)滲濾液收集系統(tǒng)、防滲系統(tǒng)和保護(hù)層、過濾層的不同組合，填埋場(chǎng)的襯層系統(tǒng)有不同的結(jié)構(gòu)，如單層襯層系統(tǒng)、復(fù)合襯層系統(tǒng)、雙層襯層系統(tǒng)和多層襯層系統(tǒng)等。

底層收集和排泄系統(tǒng)是填埋場(chǎng)的底層設(shè)置收集和排出滲濾液的裝置。一方面收集系統(tǒng)將收集的滲濾液稀釋后送入污水處理廠處理或回灌進(jìn)填埋場(chǎng)讓其進(jìn)行生物降解自凈，另一方面排出系統(tǒng)使?jié)B濾液按照設(shè)計(jì)路徑可控制排出，對(duì)防止和減少滲濾液對(duì)地下水的污染起著重要的作用。排出管道一般采用耐腐蝕、抗老化、光滑阻力系數(shù)小的材料。底部襯墊層的作用是防止未及時(shí)排走的滲濾液的滲漏，這是防止?jié)B濾液污染地下水的關(guān)鍵。頂部覆蓋層的作用主要是防止大氣降水或地表徑流入滲，同時(shí)也可以阻止填埋場(chǎng)中有害氣體的釋放。要求的安全處置時(shí)間越長(zhǎng)，所選用的襯層就應(yīng)該越好。重點(diǎn)是填埋場(chǎng)所選用的襯層（類型、材料、結(jié)構(gòu)）防滲性能及其在垃圾填埋需要的安全處置期內(nèi)可靠性是否滿足；把滲濾液封閉于填埋場(chǎng)中，使其進(jìn)入滲濾液收集系統(tǒng)；防止地下水進(jìn)入填埋場(chǎng)中，增加滲濾液的產(chǎn)生量。

滲濾液穿透襯層所需時(shí)間一般要求應(yīng)大于30年。采用下述簡(jiǎn)單公式計(jì)算：t=

式中：d—襯層厚度，m；v—地下水運(yùn)移速度，m/a。

（2）填埋場(chǎng)場(chǎng)址地質(zhì)屏障措施：一般來說，在含水層中的強(qiáng)滲透性砂、礫、裂隙巖層等地質(zhì)介質(zhì)對(duì)有害物質(zhì)具有一定的阻滯作用，但由于這些礦物質(zhì)的表面吸附能力一再因吸附量的增大而減弱。此外，地下水徑流量的變化，對(duì)有害物質(zhì)的阻滯作用不可能長(zhǎng)時(shí)間存在，因而含水層介質(zhì)不能被看做是良好的地質(zhì)屏障。

地質(zhì)介質(zhì)的屏障作用可分為三種類型：①隔斷作用。在不透水的深地層巖石層內(nèi)處置的廢物，地質(zhì)介質(zhì)的屏障作用可以將所處置廢物與環(huán)境隔斷。②阻滯作用。對(duì)于在地質(zhì)介質(zhì)中只被吸附的污染物質(zhì)，雖然其在此地質(zhì)介質(zhì)中的遷移速度小于地下水的運(yùn)移速度，所需的遷移時(shí)間比地下水的運(yùn)移時(shí)間長(zhǎng)，但此地質(zhì)介質(zhì)層的作用僅是使該污染物進(jìn)入環(huán)境的時(shí)間延長(zhǎng)，所處置廢物中的污染物質(zhì)，最終會(huì)大量進(jìn)入到環(huán)境中來。③去除作用。對(duì)于在地質(zhì)介質(zhì)中既被吸附又會(huì)發(fā)生衰變或降解的污染物質(zhì)，只要該污染物在此地質(zhì)介質(zhì)層內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，就可以使其穿透此介質(zhì)后的濃度達(dá)到所要求的低濃度。

（3）地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)管理措施

在填埋場(chǎng)選址和工程防治措施合理的情況下，管理部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)管理。應(yīng)在在場(chǎng)址周圍尤其是地下水流向的上下游，布置一定間距合理的監(jiān)測(cè)孔，構(gòu)成地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，定期檢測(cè)滲濾液的特征污染物因子，防止和及早發(fā)現(xiàn)襯層破裂污染環(huán)境，盡早及時(shí)采取消除和減緩措施，以防對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。