摘要：簡要分析了衛(wèi)生填埋場滲濾液的來源和特性，并詳細討論了填埋場工作條件下滲濾液產(chǎn)量的計算公式及參數(shù)確定方法。

關(guān)鍵詞：城市垃圾  衛(wèi)生填埋場  滲濾液產(chǎn)量

隨著中國城市化進程的不斷向前推進，中國眾多中小城市的建成區(qū)規(guī)模將逐漸增大，隨之，城鎮(zhèn)化人口數(shù)量和城市生活垃圾的數(shù)量也都會增加。盡管世界各國的生活垃圾衛(wèi)生填埋場運行中暴露出了很多問題，特別是填埋場滲濾液對于土壤、水體和大氣的二次污染危害，但垃圾衛(wèi)生填埋仍然是垃圾處理的主要方式之一。因此，在填埋場規(guī)劃初期，就準確預(yù)測填埋場滲濾液產(chǎn)量，合理設(shè)計衛(wèi)生填埋場垃圾滲濾液收集系統(tǒng)，對于預(yù)防滲濾液二次污染問題的出現(xiàn)、保護填埋場周圍環(huán)境具有非常重要的意義。

1  滲濾液來源

大氣降水、地表徑流、垃圾中的水分、垃圾中的有機物降解液等是衛(wèi)生填埋場滲濾液的主要來源。按照規(guī)范要求，衛(wèi)生填埋場底部應(yīng)做良好防滲處理，因此本文未考慮地下水滲入的影響。

1.1  大氣降水

大氣降水，一部分在填埋體表面形成地表徑流，另一部分則向下滲透形成滲濾液。降雨量、降雨強度、降雨歷時、填埋場覆蓋狀況等是決定降水到達填埋體表面后是形成地表徑流流失還是向下滲透形成滲濾液的主要因素[1]。一般來說，降雨強度大，地表徑流就大；降雨歷時長，下滲就大；填埋場覆蓋層植被好，地表徑流小，下滲量則大。

1.2  地表徑流

地表徑流包括穩(wěn)定的地表水體和降水徑流。當填埋場基礎(chǔ)建在地表水以下，地表徑流將有可能浸入填埋場，增加了滲濾液的數(shù)量。場地排水設(shè)施的完善程度對滲濾液產(chǎn)量有影響。

1.3  垃圾含水

隨垃圾攜帶進入填埋場的水分，是滲濾液得主要來源之一。垃圾入場后，通過一定程度的壓實作業(yè)，總有一部分得垃圾水分變成滲濾液從填埋場流出。

1.4  有機物分解液

垃圾中的有機物在填埋場內(nèi)發(fā)生厭氧降解，產(chǎn)生污染水。垃圾分解出水量主要取決于垃圾的成分、溫度、覆蓋層性質(zhì)等。

2  滲濾液特性

垃圾填埋場滲濾液中的主要污染物有有機物、氨氮和重金屬。其中COD和BOD5最高可達45 000、90 000 mg/L，至最后封場氨氮高達10 000 mg/L以上，屬成分復(fù)雜的高濃度有機廢水，環(huán)境危害極大。且滲濾液水質(zhì)水量受垃圾組份、填埋深度、當?shù)貧夂蚝图竟?jié)變化及填埋場場齡等諸因素影響，尤其是受場齡的影響變化較大。

2.1  對滲濾液有機物濃度的影響

研究表明，對場齡5年以內(nèi)的年輕填埋場，處于產(chǎn)酸階段，滲濾液有機物濃度高，且含有大量易于生物降解的低分子有機物（VFA,以總有機碳質(zhì)量分數(shù)表征），pH較低，BOD5/COD一般在0.5左右。但隨著場齡的增加，垃圾層日趨穩(wěn)定，可降解有機物濃度降低，尤其是處于產(chǎn)甲烷階段的“年老”滲濾液（10年以上）中往往含有大量的富里酸和腐殖質(zhì)等高分子復(fù)雜有機物， pH升高并趨于弱堿性，BOD5/COD平均在0.1以下，見表1[2]。由表1可見，可生化性降低。

2.2  對滲濾液氨氮濃度的影響

滲濾液中的氨氮主要來源于垃圾中蛋白質(zhì)等含氮物質(zhì)的生物降解。由于填埋層中的氧氣被逐漸消耗并導(dǎo)致最終的厭氧環(huán)境，使NH3-N無法得到進一步氧化，且濃度隨場齡不斷升高，直至最后封場，其含量常占TN的85%~89%[2]。高濃度的NH3-N使得滲濾液的C/N過低，微生物營養(yǎng)元素比例嚴重失調(diào)，且有機碳缺乏難以進行有效的硝化和反硝化。

2.3  對滲濾液金屬離子濃度的影響

填埋初期滲濾液中高濃度的（重）金屬離子，使得微生物蛋白質(zhì)凝結(jié)，造成微生物生長和代謝的停止。隨著場齡的延長，滲濾液向著中性和弱堿性轉(zhuǎn)化，這有利于重金屬離子形成碳酸鹽或氫氧化物沉淀，且垃圾在降解過程中生成大分子類腐殖質(zhì)也易與重金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物，其濃度開始下降。

3  滲濾液產(chǎn)量預(yù)測方法

如前所述，填埋場滲濾液主要來自于降水、地表徑流、垃圾中所含水分和垃圾中易腐爛有機物分解生成的水分。對于多數(shù)填埋場，其滲濾液數(shù)量主要受降雨量影響。處于填埋作業(yè)期的填埋場，頂部開放，有較多的雨量滲透到填埋體，使得產(chǎn)生的滲濾液數(shù)量較多。因此，位于填埋場底部的滲濾液收集管的空間分布和滲濾液收集池的尺寸，都是根據(jù)對作業(yè)期滲濾液數(shù)量的預(yù)測來設(shè)計的。

根據(jù)美國加利福尼亞某填埋場運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，因有機物分解產(chǎn)生的滲濾液數(shù)量是4.17 cm/m[3]。在實際設(shè)計中，這部分滲濾液數(shù)量與降水量的影響相比可以被忽略。此外，對于設(shè)計合理的填埋場，具備完善的排水設(shè)施，地表徑流可以被充分引導(dǎo)而不進入到填埋體中，也不計入滲濾液產(chǎn)量。因此，可以得出滲濾液產(chǎn)量預(yù)測計算公式[4]：

                          LA=P+S-E-（FC-M）                          （1）

式中:LA為填埋作業(yè)期滲濾液產(chǎn)生速率，cm/h；P為降水量，cm/h；S為孔隙擠壓水量，cm/h；E為水分蒸發(fā)量，cm/h；FC為垃圾持水量，cm/h；M為垃圾初始含水量，cm/h。

4  滲濾液預(yù)測公式相關(guān)參數(shù)的確定方法

式（1）中的參數(shù)，降水量可從當?shù)貧庀蟛块T的資料獲得，因此本文主要討論其余4個參數(shù)的確定方法，其中水分蒸發(fā)量、孔隙擠壓水和垃圾持水率的取值較困難。

4.1  垃圾初始含水率

垃圾的含水率有兩種不同的定義方法，一是垃圾中水的質(zhì)量與垃圾干重之比，二是固體廢棄物中水的體積和廢棄物總體積之比。

注：1）以質(zhì)量分數(shù)計。

填埋場垃圾的含水率，在很大程度上與下列互相關(guān)聯(lián)的因素有關(guān)，包括垃圾的原始成分、填埋場地氣候條件、填埋場運行方式、滲濾液收集和排放系統(tǒng)的有效程度、填埋場生物分解過程中產(chǎn)生的水分數(shù)量以及從填埋場氣體中脫出的水分數(shù)量等密切相關(guān)。表1為美國不同地區(qū)城市固體廢棄物的含水量，表2列舉了美國加利福尼亞州某城市的垃圾含水量隨季節(jié)的變化情況。

4.2  垃圾孔隙擠壓水

垃圾孔隙體積與總體積之比稱為垃圾孔隙率。根據(jù)城市垃圾的惡成分何壓實程度，其孔隙率可取40%~52%。當某層垃圾置于填埋場時，該層垃圾細孔中的液體在其自重和它上面各層的重力作用下而排放出來。而這部分由孔隙擠壓作用而排出的液體，一部分是原來就存在于垃圾孔隙中的水分，更主要的是來自于垃圾中的有機物和微生物的分解作用。孔隙擠壓水數(shù)值需通過對實際垃圾樣品的實驗測定合理估算出來。

4.3  垃圾池水率

垃圾池水率是指經(jīng)過長期重力排水后土或垃圾所能保持的體積含水量。垃圾的池水率對于判斷填埋場滲濾液得形成非常重要，超過池水率的水將成為滲濾液排出。一般而言，垃圾的持水率隨外加壓力的大小和垃圾分解程度而變，其值約為22.4%~55%。SHARMA和LEWIS建議城市垃圾持水率的典型值可以取22.4% ，在填埋場運行水文計算模型（HELP模型）說明中所采用的城市垃圾持水率為29.2%。

4.4  填埋場水分蒸發(fā)量

降雨或填埋場內(nèi)在的水分 ，在適當?shù)臈l間下將會蒸發(fā)。蒸發(fā)量的大小依賴于以下幾個因素：如環(huán)境溫度、風(fēng)速、蒸發(fā)表面和大氣之間的氣壓差、大氣壓力、蒸發(fā)液體的相對密度等。一般來說，水分蒸發(fā)主要發(fā)生在淺表土層（大約10 cm的粘土層或20 cm的砂土層），可持續(xù)蒸發(fā)達到凋蔫濕度。深層土的蒸發(fā)量可以忽略不計。各地的蒸發(fā)量可取用氣象部門資料。

5  結(jié)  語

垃圾填埋場滲濾液數(shù)量主要依賴于難以預(yù)測的降水量，因此，滲濾液產(chǎn)量隨時間的波動十分顯著。同時，填埋場在工作條件和封閉條件下滲濾液的產(chǎn)量也相差很大。填埋場底部的滲濾液收排系統(tǒng)依據(jù)工作條件下滲濾液產(chǎn)生速率來設(shè)計，而填埋場長期的管理費用將依據(jù)填埋場封場后滲濾液的產(chǎn)生速率來估算。

參考文獻

[1] 王里奧，李東. 垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液水量計算[J]. 重慶大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2000，23（3）：112-114.

[2] 童慶，樊霆. 垃圾液滲濾液處理工藝中場齡影響分析[J]. 浙江化工，2005，36（10）：37-39，42.

[3] CWPCB，California Water Pollution Control Board. Effects of refuse dumps on ground water quality[M]. 24th ed. Cincinnsti，Ohio: Resources Agency，1961.

[4] 劉長禮，張云，殷密英. 城市垃圾地質(zhì)環(huán)境影響調(diào)查評價方法[M]. 北京：地質(zhì)出版社，2006. 

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”