衛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計院有限責任公司（450002）

衛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計院有限責任公司（450002）

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

衛生填埋；滲濾液；污染控制

0　引言

垃圾衛生填埋是實現垃圾無害化處理的一種重要技術手段和途徑。垃圾在填埋處理過程中會產生滲濾液和氣體，從而對周圍環境產生一定的影響。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。從填埋場工程設計和運行管理的角度來看，滲濾液水量和水質對滲濾液處理設施的規模、處理工藝和填埋場環境評價，都是至關重要的。

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來源：垃圾本身含有大量的可溶性有機物、無機物，在雨水、地表水或地下水的浸入過程中溶解而進入滲濾液；垃圾通過生物、化學、物理等作用產生的可溶性物質進入滲濾液；覆蓋和周圍的土壤進入滲濾液的可溶性物質［1］。

2　垃圾滲濾液特征

垃圾滲濾液為高濃有機廢水，具有BOD5和CODcr濃度高，金屬含量、氨氮含量高，有毒有害物質多，水質水量變化大，且變化無規律性，化學性質不穩定，微生物營養比例失調等特點。滲濾液水質隨垃圾填埋時間而變化，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比例（C∶N∶P）一般嚴重失調，其突出表現為氮高磷低。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、工業廢棄物甚至有毒有害物質混雜在一起，增加了滲濾液化學成分的復雜性和危害性。

3　滲濾液產生的關聯因素

影響滲濾液產生的因素很多，歸納起來，主要有以下幾方面：區域降水及氣候狀況、垃圾性質與成分、填埋場水文地質條件、填埋場作業區大小、覆蓋層狀況等。

4　滲濾液計算方法

目前，國內外計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生滲濾液的影響因素，然后綜合得到某個時段滲濾液產生量。該法簡單適用，但沒有考慮填埋場內水分的運動過程，因此計算出的滲濾液量偏高。另一種計算方法綜合考慮了水量平衡以及水分在填埋場內的運動，即美國的填埋場水文評價模式、HELP模型和FILL。這些模型考慮了典型的降雨量、地表徑流量、水平滲流量和蒸發量，通過求解達西滲透定律和連續方程，得到水分在填埋場內的運動規律［2］。

實際上，求解水分在填埋場內的運動規律是一個十分復雜的問題。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均勻介質中運動，而是在垂直方向與水平方向滲透性能差異都很大的復雜介質中運動。垃圾在填埋過程中，還伴隨著封場過程，影響滲濾液產生量的參數也在不斷變化，所以滲濾液產生量的計算應考慮時間因素，不同的填埋階段會有不同的滲濾液產生量。

基于水量平衡關系式，考慮時間因數、填埋過程中不同的作業性質與填埋場不同的分區性質，滲濾液的產生量應該由多年年平均降雨量、填埋作業區面積、區域降水的實際入滲系數、填埋時間、徑流系數、蒸發系數、覆蓋土和垃圾的持水系數、垃圾分解出水和填埋廠作業區數量等因素計算得出。

在填埋場的運行期間，滲濾液產生量是一個變值，除了隨季節降雨變化之外，主要取決于作業區的面積、覆蓋土和地表植被隨填埋階段推進而變化。降水入滲系數是地表徑流、蒸發、土壤與垃圾持水量的函數，在不同的作業區中，徑流、蒸發和持水量是不相同的，降水下滲量亦不相同。因此，在填埋場設計中，應該動態地考慮滲濾液產生量，以便能夠正確地確定滲濾液處理設施規模［3］。

5　滲濾液污染控制措施

由于垃圾的成分復雜，滲濾液水質也非常復雜，CODcr濃度通常高達10 000 mg/L，屬于難處理水質。滲濾液的處理是填埋場正常運行的關鍵，處理不好會對環境造成污染，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生量。可采取以下措施：阻隔場外水侵入；防止滲濾液對地下水的污染；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。對于大型填埋場，可實施分區填埋，即在場內修筑臨時小壩，劃分為若干分區，分別導排降雨徑流。如果填埋作業區內的降雨下滲形成滲濾液，填埋單元可采用水平推進，在較短的時間內可達設計填埋高度并及時進行中間覆土或最終覆土，實行小單元封存。

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濾，一般以150 mm的厚度為宜。對于某一段時間內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較小，下滲量減少，徑流增加，因此應考慮在中間覆土上設置臨時排水溝進行雨污分流。最終封場時，必須在垃圾層上覆蓋一層較厚的黏土并壓實，下滲到垃圾層的水量就會大大減少。所以覆蓋土應采用防滲性能較好的黏土，厚度為0.5～0.8 m，其上再覆營養土層，并恢復植被。在未填埋區應將雨水引出場外排走，這樣可將雨入滲垃圾的實際匯水面積降低到最低程度，大大減少滲濾液的產生量［5］。

5.2防滲技術

過去，垃圾填埋場通常是利用自然的溝壑、洼地，無防滲措施，垃圾滲濾液會隨之滲入地下，污染地下水和地表水。建設現代化的衛生填埋場，控制污染的關鍵在于控制滲濾液對水環境的污染，填埋場必須進行嚴格的防滲處理。

1）襯里法

在有土源的情況下，可采用滲透系數小于10-7cm/s的黏土作防滲層。黏土滲透性差，對溶液具有隔擋作用，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，對防止滲濾液的滲漏有一定的控制作用，是廉價的防滲材料。在天然襯里不能滿足要求時，必須進行人工防滲處理。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，可解決滲濾液對地下水的污染問題。

3）修補堵漏法

以硅碳溶液來修補填埋場墊層的破損部位，可解決墊層不嚴的滲漏污染問題。

4）滲濾液循環方法

在填埋場運行期間，滲濾液的最大產生量是在雨季，可設調節池收集，在旱季可充分利用蒸發作用將滲濾液回噴到垃圾體，蒸發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

滲濾液收集系統是填埋場防止滲濾液污染周圍水體、保證垃圾體穩定性、維護填埋場安全運行的重要設施之一，由碎石盲溝、收集管道、收集井和調節池等組成。

一種有效的方法是在底部設置縱橫交錯的碎石盲溝，盲溝中布設穿孔收集管，其上鋪設一層滲透性能良好的沙層及土工布保護層。這樣，在底部形成了導流層，將管道布設在導流層中。收集管匯集于各分區的滲濾液收集井或調節池，形成完整的滲濾液收集系統。

6　結語

在我國，垃圾衛生填埋場的規范化設計是從近幾年才開始的，專項的研究和工程經驗還不多。文章是在某大型衛生填埋場設計研究的基礎上，主要針對滲濾液的污染控制進行了研究探討，提出了最小滲濾液產生量的工藝方法和影響因素，為現代化的填埋場優化設計提供一些依據和經驗，以促使我國的垃圾處理走向科學化的道路。

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

［2］趙有才.生活垃圾衛生填埋技術［M］.北京：化學工業出版社，2004.35-47.

［3］王光華.垃圾填埋場選址中應注意的地質情況及建議［J］.環境保護，1999（9）.

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

［5］盧成洪.垃圾填埋場滲瀝水量的計算［J］.環境與衛生，1996 （4）.