城市垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)滲濾液的控制和處理
隨著城市的發(fā)展和人民生活水平的提高，城市生活垃圾量日益增長(zhǎng)，垃圾的處置是一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。目前比較經(jīng)濟(jì)的方法是衛(wèi)生填埋，建造垃圾填埋場(chǎng)。填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)和管理的一項(xiàng)主要內(nèi)容是滲濾液的控制和處理。本文將討論滲濾液的影響因素、產(chǎn)量控制和處理技術(shù)。
1 影響滲濾液產(chǎn)量的主要因素
滲濾液主要由垃圾填埋場(chǎng)范圍的降水滲透、地下水侵入以及垃圾本身所含的水分形成。影響滲濾液產(chǎn)量的因素十分復(fù)雜，主要有降水、地下水侵入、垃圾成分、填埋場(chǎng)頂部的地表徑流和水分蒸發(fā)等。
垃圾填埋場(chǎng)一般不會(huì)建造在承壓地下水有可能侵入的地方，因此“地下水的侵入”是指地表的潛水，這部分潛水的量與降水密切相關(guān)；除夏季的西瓜等垃圾富含水分外，一般沒(méi)有大量的富含水分垃圾；所以降水是滲濾液的主要來(lái)源。
垃圾填埋場(chǎng)頂部的地表徑流量的大小與垃圾的密實(shí)度、覆土材料、覆土厚度、表面的植被和排水條件有關(guān)，在北方干旱地區(qū)，由頂部蒸發(fā)轉(zhuǎn)移的水分是比較可觀的，而在南方多雨地區(qū)，這部分水分相對(duì)較小。
影響滲濾液產(chǎn)量的主要因素歸納于表1。
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表1 影響滲濾液產(chǎn)量的主要因素
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2 控制滲濾液產(chǎn)量的主要措施
2.1 填埋場(chǎng)選址
影響滲濾液產(chǎn)量的諸因素中絕大部分是自然因素，因此首先要合理地選擇填埋場(chǎng)場(chǎng)址，要求集雨面積較小、庫(kù)容大、地下水位較低的區(qū)域。當(dāng)然，選址還要綜合考慮垃圾運(yùn)距、周圍環(huán)境、地形地質(zhì)、交通、覆土來(lái)源等。
2.2 截洪溝的設(shè)置
對(duì)于山溝式填埋場(chǎng)，需要設(shè)置截洪溝，以截留填埋區(qū)上游山區(qū)地表徑流和部分潛水。由于截洪溝的深度有限，部分來(lái)自填埋場(chǎng)上游的地下潛水將進(jìn)入填埋場(chǎng)，可能會(huì)形成大量的滲濾液，應(yīng)引起足夠重視？梢圆扇∫鞔胧p少進(jìn)入填埋場(chǎng)的潛水量。
2.3 填埋場(chǎng)底部防滲處理
根據(jù)場(chǎng)址的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，對(duì)填埋場(chǎng)底部進(jìn)行防滲處理。防滲處理的目的一方面是防止?jié)B濾液滲入地下，污染地下水；另一方面是防止地下水侵入填埋場(chǎng)，造成滲濾液水量大幅度上升。
防滲處理要因地制宜，水平防滲可以利用天然不透水層(要求透水率小于10-7cm/s),或鋪設(shè)不透水布建成人工不透水層，或兩者相結(jié)合。垂直防滲可以采用灌漿幕墻、不透水布等。
2.4 填埋作業(yè)規(guī)范化
嚴(yán)格規(guī)范的填埋作業(yè)可以有效地控制降水的滲入量。對(duì)山溝式填埋場(chǎng)宜采用斜坡作業(yè)法，填埋單元按1～2天的垃圾量劃分(冬季可擴(kuò)大至5～7天)，布置成矩形網(wǎng)格，每單元堆高約2m～3m，經(jīng)壓實(shí)后覆土，覆土層一般為0.2m～0.3m，覆土來(lái)源宜就近，由推土機(jī)整平碾壓。作業(yè)面布置成斜坡，每升高2m～5m設(shè)一平臺(tái)，兩階平臺(tái)間堆成斜坡，平臺(tái)上設(shè)排水溝，以排除表面徑流。
在填埋場(chǎng)使用初期，未進(jìn)行填埋的區(qū)域應(yīng)設(shè)臨時(shí)排水溝，將地表徑流引出。
2.5 工程實(shí)例
浙江某城市垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)設(shè)于山溝中，針對(duì)填埋場(chǎng)的形狀和地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)中采取了多種措施以有效降低垃圾滲濾液的產(chǎn)量。
因地制宜確定填埋場(chǎng)頂面坡度，減少填埋場(chǎng)的匯水面積，從而減少滲濾液產(chǎn)量。一般山溝式填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)頂面采用固定坡度自垃圾壩向山上逐步升高。本設(shè)計(jì)針對(duì)場(chǎng)址外寬內(nèi)窄的特點(diǎn)，通過(guò)改變頂面坡度有效提高填埋容積，減少占地。具體做法是在垃圾壩附近采用較大的坡度1∶3，在短距離內(nèi)迅速提高垃圾填埋高度，由于該處較寬，高度的增加能較大地增加填埋容積，而到較窄的區(qū)域則采用緩坡。這樣總體降低了填埋場(chǎng)的高度，縮短了環(huán)場(chǎng)道路和截洪溝的長(zhǎng)度，節(jié)省了總投資，減少了填埋場(chǎng)的匯水面積。
在防滲處理上，采取自然防滲和人工防滲相結(jié)合，平面防滲和垂直防滲相結(jié)合的方式。填埋場(chǎng)靠近垃圾壩的1/3區(qū)域采用自然防滲，該處地表下2.0m～3.0m處是一層3.0m～7.0m厚的淤泥層，透水率在10-7cm/s～10-10cm/s之間。其余區(qū)域地表下是一層厚10m～20m的透水層，該透水層一直延伸至下游不透水層下方，所以必須采用人工防滲，本設(shè)計(jì)采用1.5mm不透水布進(jìn)行底部防滲。在人工防滲與自然防滲交界處，不透水布下方的潛水有可能由此進(jìn)入庫(kù)區(qū)，庫(kù)區(qū)的滲濾液也有可能由此侵入地下水。為此先開(kāi)挖一條約1.0m的淤泥帶，將不透水布延伸到淤泥層上，再覆蓋一層1.0m厚的淤泥層和0.5m的粘性粉土。為了防止場(chǎng)外雨水通過(guò)截洪溝下方進(jìn)入場(chǎng)內(nèi)，不透水布一直鋪至截洪溝內(nèi)側(cè)墻體上緣。
在填埋場(chǎng)適當(dāng)位置設(shè)場(chǎng)內(nèi)雨水引流溝和引流管，截流填埋初期暫不使用區(qū)域的表面徑流，引至泄洪渠。
3 滲濾液產(chǎn)量的確定
以填埋場(chǎng)為主體，根據(jù)進(jìn)出物料平衡，滲濾液產(chǎn)量可以用式(1)表示：
Q=(I+G+W-S-E)×A (1)
式中Q——滲濾液水量；
A——填埋場(chǎng)匯水面積；
I——降雨量；
G——單位面積地下水滲入量；
W——單位面積垃圾及覆土的含水量；
S——單位面積地表徑流量；
E——單位面積自然蒸發(fā)量。
計(jì)算暴雨時(shí)的滲濾液水量，可以忽略垃圾及覆土的含水量和自然蒸發(fā)量，因?yàn)楸┯晖l(fā)生在雨季，在暴雨到來(lái)之前，垃圾填埋場(chǎng)中垃圾的含水量已基本飽和。此時(shí)的滲濾液水量可以近似用式(2)表示：
Q=(I+G-S)×A (2)
在非雨季，(1)式的各種因素都應(yīng)充分考慮，并結(jié)合相關(guān)因素經(jīng)試驗(yàn)確定水量。由于影響因素多為自然因素，故不同地區(qū)計(jì)算的方法和結(jié)果相差很大。
4 滲濾液處理技術(shù)
滲濾液的組分比較復(fù)雜，與垃圾成分、填埋場(chǎng)的土壤組分和填埋場(chǎng)使用年齡有關(guān)，主要污染物是有機(jī)污染物、氨氮、磷、重金屬等，CODCr可達(dá)幾千至上萬(wàn)mg/L，pH值一般在6.5～7.8間。
滲濾液的量與降雨量直接相關(guān)，一般來(lái)說(shuō)降雨量越大，滲濾液量也越大，且隨季節(jié)、氣象等因素的變化很大。
滲濾液中有機(jī)污染物濃度很高，要達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，CODCr的總?cè)コ室话阋哂?9%，采用常規(guī)處理工藝無(wú)法達(dá)到要求。目前國(guó)內(nèi)各垃圾填埋場(chǎng)中的滲濾液處理能達(dá)到二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行實(shí)例極少，也沒(méi)有一種經(jīng)典、成熟的處理工藝。
結(jié)合本工程設(shè)計(jì)，我們進(jìn)行了大量的調(diào)查及研討，總結(jié)國(guó)內(nèi)外各種城市垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為滲濾液處理宜采用厭氧、好氧相結(jié)合的處理方法。浙江省某城市垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液處理采用如下工藝流程：
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滲濾液調(diào)節(jié)池調(diào)蓄雨季滲濾液水量，使之均勻送入后續(xù)污水處理設(shè)施，另外還起到濃度的均化調(diào)節(jié)和初步的厭氧處理作用。本設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)池有效容積根據(jù)當(dāng)?shù)赜炅拷y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，按連續(xù)3個(gè)月下雨產(chǎn)生的滲濾液產(chǎn)量，經(jīng)過(guò)雨量平衡計(jì)算確定。
垃圾滲濾液中含有一些不能被好氧微生物降解的物質(zhì)，因此僅僅通過(guò)好氧生物處理是難以達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)的，國(guó)內(nèi)外的工程實(shí)例已證明了這一點(diǎn)。厭氧處理和用強(qiáng)氧化劑氧化是提高這些物質(zhì)可好氧降解性的有效途徑，而厭氧處理的成本較低。在滲濾液處理中厭氧段的處理效果對(duì)總的處理目標(biāo)是至關(guān)重要的。為了提高厭氧處理效果，本工程采取了一些強(qiáng)化措施。在池中投放無(wú)剩余污泥懸浮填料，池底設(shè)潛水?dāng)嚢杵。厭氧池的設(shè)計(jì)負(fù)荷為1.5kgCODCr/( m3·d)，填料投加量為池容的25%。
本工程采用二級(jí)好氧處理，第一級(jí)利用活性污泥的吸附吸收作用，迅速去除有機(jī)物，采用的負(fù)荷為1.2kgCODCr/(m3·d)，停留時(shí)間為24h。第二級(jí)為延時(shí)曝氣，使污水進(jìn)行硝化作用，采用的負(fù)荷為0.8kgCODCr/( m3·d)，停留時(shí)間為15h。沉淀池用于去除好氧段出水的污泥，降低懸浮物濃度和CODCr濃度。
滲濾液中含有大量的細(xì)菌和病原體，排放前需進(jìn)行消毒處理。本工程采用液氯或次氯酸鈉，加藥量隨季節(jié)調(diào)整。滲濾液處理產(chǎn)生的污泥量較小，經(jīng)適當(dāng)濃縮后，抽回至垃圾填埋場(chǎng)處置。
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