摘要：簡要分析了衛生(sheng)填(tian)埋(mai)場滲濾(lv)液(ye)的(de)來源和特(te)性(xing)，并詳細討(tao)論了填(tian)埋(mai)場工作條(tiao)件(jian)下滲濾(lv)液(ye)產量的(de)計算公式及參數(shu)確定(ding)方法。

關鍵詞：城市垃圾  衛生填埋場  滲濾液產量(liang)

隨著中國(guo)城市化進程的(de)不斷向(xiang)前推(tui)進，中國(guo)眾多中小城市的(de)建成區規(gui)模將逐漸(jian)增(zeng)大，隨之(zhi)，城鎮化人口數量(liang)和(he)城市生(sheng)活(huo)垃(la)(la)圾的(de)數量(liang)也都會增(zeng)加(jia)。盡管(guan)世界各國(guo)的(de)生(sheng)活(huo)垃(la)(la)圾衛生(sheng)填(tian)埋(mai)(mai)場(chang)運行中暴露出了(le)很多問題，特別是(shi)填(tian)埋(mai)(mai)場(chang)滲濾(lv)液對于(yu)土壤、水體(ti)和(he)大氣的(de)二次污染危害，但垃(la)(la)圾衛生(sheng)填(tian)埋(mai)(mai)仍然是(shi)垃(la)(la)圾處理(li)的(de)主要方式之(zhi)一(yi)。因(yin)此，在(zai)填(tian)埋(mai)(mai)場(chang)規(gui)劃(hua)初期，就準確(que)預(yu)測填(tian)埋(mai)(mai)場(chang)滲濾(lv)液產量(liang)，合理(li)設計(ji)衛生(sheng)填(tian)埋(mai)(mai)場(chang)垃(la)(la)圾滲濾(lv)液收集(ji)系統，對于(yu)預(yu)防滲濾(lv)液二次污染問題的(de)出現、保護填(tian)埋(mai)(mai)場(chang)周圍(wei)環境具(ju)有非常重(zhong)要的(de)意義(yi)。

1  滲濾液來源

大氣降水(shui)、地表徑流、垃圾(ji)中的(de)水(shui)分、垃圾(ji)中的(de)有機(ji)物降解液等是衛(wei)生(sheng)填埋(mai)場滲濾液的(de)主要(yao)來源。按照規范要(yao)求，衛(wei)生(sheng)填埋(mai)場底部(bu)應做良(liang)好防滲處理，因此本文未考慮地下(xia)水(shui)滲入的(de)影(ying)響。

1.1  大氣(qi)降水(shui)

大(da)氣降(jiang)水(shui)，一部分(fen)在填(tian)(tian)埋體表(biao)(biao)面形成(cheng)地(di)表(biao)(biao)徑(jing)流(liu)，另一部分(fen)則向下(xia)滲透形成(cheng)滲濾(lv)液(ye)(ye)。降(jiang)雨(yu)量(liang)、降(jiang)雨(yu)強度(du)、降(jiang)雨(yu)歷時、填(tian)(tian)埋場覆蓋(gai)狀(zhuang)況等是(shi)決定降(jiang)水(shui)到達(da)填(tian)(tian)埋體表(biao)(biao)面后是(shi)形成(cheng)地(di)表(biao)(biao)徑(jing)流(liu)流(liu)失還是(shi)向下(xia)滲透形成(cheng)滲濾(lv)液(ye)(ye)的主要因素[1]。一般來說(shuo)，降(jiang)雨(yu)強度(du)大(da)，地(di)表(biao)(biao)徑(jing)流(liu)就大(da)；降(jiang)雨(yu)歷時長，下(xia)滲就大(da)；填(tian)(tian)埋場覆蓋(gai)層植被(bei)好，地(di)表(biao)(biao)徑(jing)流(liu)小，下(xia)滲量(liang)則大(da)。

1.2  地表徑(jing)流(liu)

地(di)表徑流包(bao)括穩定的地(di)表水(shui)體和降(jiang)水(shui)徑流。當填埋場(chang)基礎建在地(di)表水(shui)以下，地(di)表徑流將有(you)可能浸入填埋場(chang)，增(zeng)加了滲濾液的數量。場(chang)地(di)排水(shui)設施(shi)的完(wan)善程度(du)對滲濾液產量有(you)影響。

1.3  垃(la)圾含水

隨垃(la)(la)圾攜帶進入填埋(mai)(mai)場的(de)水分，是(shi)滲濾液得主要(yao)來源之一。垃(la)(la)圾入場后(hou)，通過一定(ding)程度的(de)壓實作業(ye)，總有一部分得垃(la)(la)圾水分變成滲濾液從(cong)填埋(mai)(mai)場流出。

1.4  有機物(wu)分(fen)解(jie)液

垃圾中的(de)有機物在填埋場(chang)內發生(sheng)厭(yan)氧(yang)降解，產生(sheng)污染(ran)水。垃圾分解出(chu)水量主要取決(jue)于垃圾的(de)成分、溫度、覆(fu)蓋層性質等。

2  滲濾液特性

垃(la)圾填埋場滲濾液中的主要(yao)污染(ran)物(wu)有有機(ji)物(wu)、氨(an)氮(dan)(dan)和(he)重金(jin)屬。其(qi)中COD和(he)BOD5最(zui)高(gao)(gao)可達(da)45 000、90 000 mg/L，至最(zui)后(hou)封(feng)場氨(an)氮(dan)(dan)高(gao)(gao)達(da)10 000 mg/L以(yi)上，屬成(cheng)分復雜的高(gao)(gao)濃度(du)有機(ji)廢水(shui)，環境危害極(ji)大(da)。且滲濾液水(shui)質水(shui)量受垃(la)圾組份、填埋深度(du)、當地氣候和(he)季節變(bian)化及填埋場場齡等諸因素影響，尤其(qi)是受場齡的影響變(bian)化較大(da)。

2.1  對滲濾(lv)液有機物濃度的影(ying)響(xiang)

研究表(biao)明，對場齡(ling)5年以內的(de)年輕填埋場，處于(yu)產酸階段(duan)(duan)，滲(shen)濾液有(you)(you)機(ji)物(wu)濃度高，且含有(you)(you)大量易于(yu)生(sheng)物(wu)降(jiang)解(jie)的(de)低(di)(di)分(fen)子有(you)(you)機(ji)物(wu)（VFA,以總有(you)(you)機(ji)碳質(zhi)量分(fen)數表(biao)征），pH較低(di)(di)，BOD5/COD一般在0.5左右。但隨著場齡(ling)的(de)增(zeng)加，垃圾層日趨(qu)穩(wen)定，可(ke)降(jiang)解(jie)有(you)(you)機(ji)物(wu)濃度降(jiang)低(di)(di)，尤其是處于(yu)產甲烷階段(duan)(duan)的(de)“年老”滲(shen)濾液（10年以上）中往往含有(you)(you)大量的(de)富(fu)里酸和腐殖質(zhi)等高分(fen)子復雜有(you)(you)機(ji)物(wu)， pH升高并趨(qu)于(yu)弱堿性，BOD5/COD平(ping)均在0.1以下，見表(biao)1[2]。由表(biao)1可(ke)見，可(ke)生(sheng)化性降(jiang)低(di)(di)。

2.2  對(dui)滲濾液氨(an)氮濃(nong)度的影響

滲濾(lv)液(ye)(ye)中的(de)(de)(de)氨氮(dan)主要來源于垃(la)圾中蛋白質等含氮(dan)物(wu)(wu)質的(de)(de)(de)生物(wu)(wu)降解。由于填埋層中的(de)(de)(de)氧(yang)氣被逐漸消耗并導致最(zui)終的(de)(de)(de)厭氧(yang)環境(jing)，使(shi)NH3-N無法得到進(jin)一(yi)步氧(yang)化，且濃(nong)度(du)隨場齡(ling)不(bu)斷(duan)升高，直至最(zui)后(hou)封(feng)場，其含量常占TN的(de)(de)(de)85%~89%[2]。高濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)NH3-N使(shi)得滲濾(lv)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)C/N過(guo)低，微生物(wu)(wu)營養元素比例嚴(yan)重(zhong)失調，且有機(ji)碳缺乏難以進(jin)行有效(xiao)的(de)(de)(de)硝(xiao)化和反硝(xiao)化。

2.3  對滲濾液金屬離子(zi)濃度(du)的影響

填埋(mai)初期滲濾(lv)液中(zhong)(zhong)高濃度(du)的(de)（重）金(jin)屬(shu)離子，使得微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)蛋白(bai)質(zhi)凝結，造成(cheng)微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)生(sheng)長和代(dai)謝的(de)停止。隨著場齡的(de)延長，滲濾(lv)液向著中(zhong)(zhong)性和弱堿性轉化，這(zhe)有利于重金(jin)屬(shu)離子形(xing)成(cheng)碳酸鹽或氫氧化物(wu)(wu)(wu)沉淀，且垃圾在(zai)降解(jie)過程中(zhong)(zhong)生(sheng)成(cheng)大分(fen)子類(lei)腐(fu)殖(zhi)質(zhi)也易與重金(jin)屬(shu)離子形(xing)成(cheng)穩定的(de)螯合(he)物(wu)(wu)(wu)，其濃度(du)開始下降。

3  滲濾液產量預測方法

如前所(suo)述(shu)，填(tian)埋(mai)(mai)(mai)場(chang)滲(shen)(shen)(shen)濾(lv)液(ye)主(zhu)要來自于(yu)降水(shui)、地(di)表徑(jing)流(liu)、垃圾中所(suo)含水(shui)分(fen)(fen)和(he)垃圾中易(yi)腐爛有機物(wu)分(fen)(fen)解生成的(de)水(shui)分(fen)(fen)。對于(yu)多數(shu)填(tian)埋(mai)(mai)(mai)場(chang)，其滲(shen)(shen)(shen)濾(lv)液(ye)數(shu)量(liang)主(zhu)要受降雨(yu)量(liang)影(ying)響(xiang)。處于(yu)填(tian)埋(mai)(mai)(mai)作業(ye)期的(de)填(tian)埋(mai)(mai)(mai)場(chang)，頂部開(kai)放(fang)，有較(jiao)多的(de)雨(yu)量(liang)滲(shen)(shen)(shen)透到填(tian)埋(mai)(mai)(mai)體，使(shi)得(de)產生的(de)滲(shen)(shen)(shen)濾(lv)液(ye)數(shu)量(liang)較(jiao)多。因(yin)此，位于(yu)填(tian)埋(mai)(mai)(mai)場(chang)底(di)部的(de)滲(shen)(shen)(shen)濾(lv)液(ye)收集管(guan)的(de)空間分(fen)(fen)布和(he)滲(shen)(shen)(shen)濾(lv)液(ye)收集池的(de)尺寸，都是根據對作業(ye)期滲(shen)(shen)(shen)濾(lv)液(ye)數(shu)量(liang)的(de)預測來設計的(de)。

根據美國(guo)加利福(fu)尼(ni)亞某填埋場(chang)運行數據統計(ji)(ji)，因(yin)有(you)機物分解產(chan)生的(de)(de)滲濾(lv)(lv)液(ye)數量(liang)(liang)是4.17 cm/m[3]。在實(shi)際設(she)計(ji)(ji)中，這部分滲濾(lv)(lv)液(ye)數量(liang)(liang)與降水量(liang)(liang)的(de)(de)影響相比可(ke)以(yi)被(bei)忽略。此外，對于設(she)計(ji)(ji)合理的(de)(de)填埋場(chang)，具備完善的(de)(de)排(pai)水設(she)施，地表徑流(liu)可(ke)以(yi)被(bei)充分引(yin)導而不進入(ru)到填埋體中，也不計(ji)(ji)入(ru)滲濾(lv)(lv)液(ye)產(chan)量(liang)(liang)。因(yin)此，可(ke)以(yi)得(de)出(chu)滲濾(lv)(lv)液(ye)產(chan)量(liang)(liang)預測計(ji)(ji)算公式(shi)[4]：

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

式中:LA為(wei)填埋作業期(qi)滲濾液產生速率，cm/h；P為(wei)降水(shui)量，cm/h；S為(wei)孔隙(xi)擠壓水(shui)量，cm/h；E為(wei)水(shui)分蒸發量，cm/h；FC為(wei)垃圾持水(shui)量，cm/h；M為(wei)垃圾初始含水(shui)量，cm/h。

4  滲濾液預測公式相關參數的確定方法

式（1）中的(de)參數(shu)，降水量可從(cong)當地氣象部(bu)門(men)的(de)資料(liao)獲(huo)得，因此本文主(zhu)要討(tao)論其余4個參數(shu)的(de)確定(ding)方法，其中水分蒸發(fa)量、孔隙擠壓水和垃圾持水率的(de)取值較困難。

4.1  垃圾初始(shi)含(han)水率

垃圾的(de)(de)含水(shui)率有兩種不同(tong)的(de)(de)定義方法，一是垃圾中水(shui)的(de)(de)質量與垃圾干重之比(bi)，二(er)是固體廢棄物(wu)中水(shui)的(de)(de)體積(ji)(ji)和(he)廢棄物(wu)總體積(ji)(ji)之比(bi)。

注：1）以質量分數計。

填(tian)埋(mai)場(chang)垃(la)圾(ji)的含水率，在很大(da)程度(du)上(shang)與下列互相(xiang)關(guan)聯的因(yin)素有關(guan)，包括垃(la)圾(ji)的原始成分、填(tian)埋(mai)場(chang)地氣候條件、填(tian)埋(mai)場(chang)運行方式、滲濾液收集和(he)排放系統(tong)的有效程度(du)、填(tian)埋(mai)場(chang)生物(wu)分解過程中(zhong)產生的水分數(shu)量(liang)以及從填(tian)埋(mai)場(chang)氣體(ti)中(zhong)脫出(chu)的水分數(shu)量(liang)等(deng)密切相(xiang)關(guan)。表(biao)1為(wei)美(mei)國不同(tong)地區城市(shi)固體(ti)廢棄(qi)物(wu)的含水量(liang)，表(biao)2列舉了美(mei)國加利(li)福尼亞(ya)州某城市(shi)的垃(la)圾(ji)含水量(liang)隨季節的變(bian)化情(qing)況。

4.2  垃圾孔隙擠壓(ya)水(shui)

垃圾(ji)(ji)孔隙(xi)(xi)體(ti)(ti)積與總體(ti)(ti)積之(zhi)比(bi)稱(cheng)為垃圾(ji)(ji)孔隙(xi)(xi)率(lv)。根據城市垃圾(ji)(ji)的惡(e)成分(fen)何壓(ya)實程度，其(qi)孔隙(xi)(xi)率(lv)可(ke)取40%~52%。當某(mou)層垃圾(ji)(ji)置于(yu)填埋場時，該層垃圾(ji)(ji)細孔中(zhong)的液(ye)(ye)體(ti)(ti)在(zai)其(qi)自重(zhong)和它上(shang)面(mian)各層的重(zhong)力作(zuo)用下(xia)而排放出來(lai)。而這部分(fen)由孔隙(xi)(xi)擠壓(ya)作(zuo)用而排出的液(ye)(ye)體(ti)(ti)，一(yi)部分(fen)是原來(lai)就存在(zai)于(yu)垃圾(ji)(ji)孔隙(xi)(xi)中(zhong)的水(shui)分(fen)，更主要的是來(lai)自于(yu)垃圾(ji)(ji)中(zhong)的有機物和微(wei)生物的分(fen)解作(zuo)用。孔隙(xi)(xi)擠壓(ya)水(shui)數(shu)值需(xu)通過對實際垃圾(ji)(ji)樣品的實驗測(ce)定(ding)合(he)理估算出來(lai)。

4.3  垃圾池水率

垃圾池(chi)水(shui)(shui)率(lv)(lv)是(shi)指經(jing)過(guo)長期重(zhong)力排水(shui)(shui)后土或(huo)垃圾所(suo)能保持的(de)(de)(de)體積含水(shui)(shui)量(liang)。垃圾的(de)(de)(de)池(chi)水(shui)(shui)率(lv)(lv)對于判斷(duan)填埋(mai)場(chang)滲(shen)濾液(ye)得(de)形成非常重(zhong)要，超過(guo)池(chi)水(shui)(shui)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)將成為滲(shen)濾液(ye)排出。一般而言，垃圾的(de)(de)(de)持水(shui)(shui)率(lv)(lv)隨外加壓力的(de)(de)(de)大小和垃圾分解程度而變，其值約為22.4%~55%。SHARMA和LEWIS建議(yi)城(cheng)市垃圾持水(shui)(shui)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)典(dian)型(xing)值可(ke)以取(qu)22.4% ，在填埋(mai)場(chang)運(yun)行水(shui)(shui)文計算模型(xing)（HELP模型(xing)）說明中所(suo)采用的(de)(de)(de)城(cheng)市垃圾持水(shui)(shui)率(lv)(lv)為29.2%。

4.4  填埋場(chang)水分蒸發量

降雨或填埋場內在的水(shui)分 ，在適當的條間下將會蒸(zheng)發(fa)。蒸(zheng)發(fa)量的大小(xiao)依賴(lai)于以下幾個因(yin)素：如環境溫度(du)、風速、蒸(zheng)發(fa)表(biao)面和大氣(qi)(qi)之間的氣(qi)(qi)壓(ya)差、大氣(qi)(qi)壓(ya)力(li)、蒸(zheng)發(fa)液體的相(xiang)對密度(du)等。一般來(lai)說，水(shui)分蒸(zheng)發(fa)主(zhu)要發(fa)生在淺表(biao)土(tu)層(ceng)（大約10 cm的粘土(tu)層(ceng)或20 cm的砂土(tu)層(ceng)），可(ke)持續蒸(zheng)發(fa)達到(dao)凋蔫(nian)濕度(du)。深(shen)層(ceng)土(tu)的蒸(zheng)發(fa)量可(ke)以忽(hu)略不計。各地(di)的蒸(zheng)發(fa)量可(ke)取用氣(qi)(qi)象(xiang)部門資料。

5  結  語

垃圾(ji)填(tian)埋場(chang)滲濾液(ye)(ye)(ye)數(shu)量主要依(yi)賴于難以預(yu)測的(de)(de)降水量，因此，滲濾液(ye)(ye)(ye)產(chan)量隨時(shi)間(jian)的(de)(de)波動十分顯著(zhu)。同時(shi)，填(tian)埋場(chang)在(zai)工作條件(jian)(jian)和封(feng)閉條件(jian)(jian)下(xia)滲濾液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)產(chan)量也相(xiang)差(cha)很大。填(tian)埋場(chang)底部(bu)的(de)(de)滲濾液(ye)(ye)(ye)收排(pai)系統依(yi)據工作條件(jian)(jian)下(xia)滲濾液(ye)(ye)(ye)產(chan)生速(su)率來設計，而填(tian)埋場(chang)長(chang)期的(de)(de)管理(li)費(fei)用將依(yi)據填(tian)埋場(chang)封(feng)場(chang)后滲濾液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)產(chan)生速(su)率來估算。

參考文獻

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