生活垃圾衛(wèi)生填埋場滲瀝液產生量預測公式探討*

蔡 輝，熊向陽，陳 剛，唐書娟

（中國·城市建設研究院，北京 100029）

生活垃圾衛(wèi)生填埋場滲瀝液產生量預測公式探討*

蔡 輝，熊向陽，陳 剛，唐書娟

（中國·城市建設研究院，北京 100029）

通過分析生活垃圾填埋場滲瀝液產生的不同途徑，提出了逐年平均法預測滲瀝液產生量的公式，并將逐年平均法預測的滲瀝液產生量與工程實例中滲瀝液實際產生量對比，分析了該預測公式的可靠性。

生活垃圾；衛(wèi)生填埋場；滲瀝液產生量；逐年平均法；預測；可靠性

1 生活垃圾衛(wèi)生填埋場滲瀝液產生量預測方法比選

生活垃圾衛(wèi)生填埋場滲瀝液產生影響因素主要包括：填埋場區(qū)自然降水量、生活垃圾含水率、填埋場的分區(qū)設置、填埋場場底導流設施設置、填埋作業(yè)的規(guī)范性、當地的氣候影響等，其中自然降水量是影響滲瀝液產生總量的決定性因素。生活垃圾衛(wèi)生填埋場滲瀝液最常用的預測方法有入滲系數法、水量平衡法和經驗統(tǒng)計法。

入滲系數法根據垃圾作業(yè)區(qū)域的劃分，通過確定各區(qū)域的匯水面積及降水的入滲系數，計算滲瀝液的產生量。該法簡單，是目前應用最多的方法。

水量平衡法綜合考慮產生滲瀝液的各種影響因素，以水量平衡和損益原理而建立。該法準確但需要較多的基礎數據，在相關資料不完整的情況下該法的應用有局限性。

經驗統(tǒng)計法是以相鄰相似地區(qū)的實測滲瀝液產生量為依據，推算出本地區(qū)的滲瀝液產生量。該法不確定因素較多，計算結果與實際產生量相差較大，通常僅用來作為參考，不作為主要計算方法。

筆者主要以入滲系數法為基礎，將填埋場劃分為填埋作業(yè)區(qū)、臨時封場區(qū)及最終封場區(qū)3個區(qū)域，根據各區(qū)域滲瀝液產生量和垃圾堆體內滲瀝液產生的規(guī)律分別建立預測公式，對滲瀝液產生量進行逐年預測，得出與垃圾滲瀝液實際產生量較為符合的預測公式及參數。

2 滲瀝液來源分析

2.1 自然降水

自然降水包括降雨、降雪等，由于垃圾堆體比較松散，滲透系數較大，自然降水大部分滲入垃圾堆體形成垃圾滲瀝液。降水的持續(xù)時間、降水強度及大氣蒸發(fā)量對滲瀝液的產生量影響較大。由于大氣降水具有季節(jié)性，因此滲瀝液產生量也具有隨季節(jié)周期性變化大的特點。

在計算過程中，通過對降水入滲系數取值來調整降水入滲量與蒸發(fā)量的差值。這部分滲瀝液包括填埋作業(yè)區(qū)、臨時封場區(qū)和最終封場區(qū)降水滲入產生的滲瀝液。

2.2 垃圾擠壓過程滲出的飽和水產生的滲瀝液

垃圾在填埋過程中，含水率一定的原生垃圾經過初次擠壓后，飽和水被擠壓出產生滲瀝液。飽和水的滲出量與原生垃圾的平均含水率、通過初次擠壓后垃圾的平均持水率及垃圾的日平均處理規(guī)模等因素相關。主要指填埋作業(yè)區(qū)垃圾壓實過程中飽和水的滲出產生的滲瀝液。

2.3 垃圾在封閉環(huán)境中自身降解產生的滲瀝液

處于臨時封場和最終封場的生活垃圾，在封閉環(huán)境中會發(fā)生一系列復雜的化學反應，這些反應最終會伴隨水分子的形式產生，從而導致垃圾本身的平均持水率逐漸降低，當垃圾的降解穩(wěn)定后，垃圾自身的平均持水率也將保持一定的穩(wěn)定。

通過對國內臨時封場和最終封場的生活垃圾衛(wèi)生填埋場研究表明，垃圾在封閉環(huán)境中平均持水率的變化規(guī)律為：垃圾堆體在臨時封場和最終封場后8～10 a內，垃圾滲瀝液產生量趨于穩(wěn)定［1］，其間滲瀝液的產生量則因垃圾平均持水率的逐年降低而降低，且按一定規(guī)律變化。這部分滲瀝液包括臨時封場區(qū)和最終封場區(qū)垃圾自身降解產生的滲瀝液［2］。

3 滲瀝液產生量預測公式（逐年平均法）

3.1 基礎數據及主要參數

本研究的基礎數據及參數主要包括：垃圾逐年日平均處理量；填埋場作業(yè)順序、高程及不同高程的匯水面積；原生垃圾的平均含水率；垃圾初次壓實過程中飽和水滲出后垃圾的平均持水率；垃圾填埋場臨時封場至最終封場垃圾堆體內平均持水率變化規(guī)律；垃圾填埋場最終封場后垃圾堆體平均持水率的變化規(guī)律；日平均降雨量及日平均蒸發(fā)量。

3.2 預測公式

3.2.1 填埋作業(yè)區(qū)滲瀝液產生量

填埋作業(yè)區(qū)滲瀝液產生量預測見公式（1）：Q1=IjC1A1/1 000+Qz1。 （1）式中：Q1為填埋場作業(yè)區(qū)垃圾堆體的滲瀝液產生量（m3/d）；Ij為日平均降水量（mm/d）；C1為填埋作業(yè)區(qū)的降水入滲系數（一般取0.2～0.8），當降水量小于蒸發(fā)量時取0.3（經驗值），當降水量等于蒸發(fā)量時取0.5（經驗值），當降水量大于蒸發(fā)量時取0.7（經驗值）；A1為填埋作業(yè)區(qū)的面積（m2）；Qz1為填埋作業(yè)區(qū)垃圾初次擠壓的滲瀝液產生量（m3/d），Qz1=G（Is－It）（Is為原生垃圾的平均含水率（%）；It為垃圾堆體經壓實后最初的平均持水率（%）；G為垃圾逐年日平均處理規(guī)模（t/d））。

3.2.2 臨時封場區(qū)滲瀝液產生量

臨時封場區(qū)滲瀝液產生量預測見公式（2）：式中：Q2為臨時封場區(qū)垃圾堆體的滲瀝液產生量（m3/d）；C2為臨時封場區(qū)的降水入滲系數（一般取0.2～0.5），當降雨量小于蒸發(fā)量時取0.2（經驗值），當降雨量等于蒸發(fā)量時取0.3（經驗值），當降雨量大于蒸發(fā)量時取0.4（經驗值）；A2為臨時封場區(qū)受納降水的面積（m2）；Qi+1為臨時封場區(qū)垃圾自身降解的滲瀝液產生量（m3/d），為臨時封場后垃圾填埋堆體滲瀝液逐年產生的質量分數（%），可按照逐年垃圾持水率的20%～10%遞減預測，i=0，1，…，7；Gi+1為臨時封場后垃圾逐年平均日處理規(guī)模（t/d））。

3.2.3 最終封場區(qū)滲瀝液產生量最終封場區(qū)滲瀝液產生量預測見公式（3）：

式中：Q3為最終封場區(qū)垃圾堆體的滲瀝液產生量（m3/d）；C3為最終封場區(qū)的降水入滲系數，取0.1；A3為最終封場區(qū)受納降水的面積（m）2；為最終封場區(qū)垃圾自身降解的滲瀝液產生量為最終封場第1～5年垃圾填埋堆體滲瀝液產生的質量分數（%），可按照逐年垃圾持水率的9%～1%遞減預測，i=8，9，…，12；G′i+1為封場后的垃圾日處理規(guī)模（t/d），可近似取i=7時的Gi+）1。

3.2.4 滲瀝液產生總量

滲瀝液產生總量計算見公式（4）：

4 滲瀝液產生量計算實例

4.1 基本參數

柳州市立沖溝生活垃圾填埋場于2004年投入試運行，2005年正式運行，其中庫區(qū)設計有效庫容800萬m3，設計使用年限14 a。填埋場分為3個填埋區(qū)，即1#、2#、3#填埋區(qū)，其匯水面積分別為38 000、75 000、89 000 m2。原生垃圾含水率Is為48%，垃圾壓實過程中飽和水滲出后垃圾的平均持水率It為38.5%，日平均降水量Ij為4.055 mm/d，日平均蒸發(fā)量Ip為4.339 mm/d，C1取0.3，C2取0.2，C3取0.1。該垃圾填埋場2005—2018年垃圾處理量見圖1。

根據對國內垃圾填埋場臨時封場和最終封場垃圾持水率的研究，并結合柳州市立沖溝生活垃圾填埋場的監(jiān)測數據，綜合確定臨時封場后滲瀝液逐年產生的質量分數（ri+1，i=0，1，…，7） 按照逐年垃圾持水率的20%～10%遞減預測；最終封場后滲瀝液逐年產生的質量分數（ri+1，i=7） 按照逐年垃圾持水率的9%～1%遞減預測（在實際計算中，由于最終封場后滲瀝液產生基本趨于穩(wěn)定，且產生量很少，為簡化計算，可將最終封場第1年的產生量作為每年的滲瀝液產生量計算，即按照垃圾持水率的9%代入公式，得出最終封場第1年的產生量）。

柳州市立沖溝生活垃圾填埋場填埋作業(yè)工序如表1所示。

表1 柳州市立沖溝生活垃圾填埋場填埋作業(yè)工序

4.2 計算結果及分析

柳州市立沖溝生活垃圾填埋場滲瀝液預測產生量和2005—2010年實測滲瀝液產生量曲線見圖2。

從圖2可看出，柳州市立沖溝生活垃圾填埋場2005—2010年滲瀝液的產生量預測值與垃圾填埋場實測值的變化趨勢基本一致，兩者的差值相差不大，曲線的擬合度較好，說明根據滲瀝液產生量逐年平均法預測公式計算結果與實際情況基本吻合，因此，利用逐年平均法預測公式對柳州市立沖溝生活垃圾填埋場2010年以后的滲瀝液產生量預測是可靠的。

5 結論

1）垃圾滲瀝液產生量預測和計算需分別考慮垃圾作業(yè)工序中填埋作業(yè)區(qū)、臨時封場區(qū)和最終封場區(qū)不同區(qū)域產生的滲瀝液。

2）經柳州市立沖溝生活垃圾填埋場滲瀝液產生情況驗證，采用逐年平均法預測垃圾滲瀝液產生量與垃圾滲瀝液實際產生量擬合度較高。

3）垃圾滲瀝液逐年平均法預測垃圾滲瀝液產生量可為垃圾滲瀝液處理廠（站）的處理規(guī)模確定、工程設計提供有效的依據。

［1］樓紫陽，柴曉利，趙由才，等.生活垃圾填埋場滲濾液性質隨時間變化關系研究［J］.環(huán)境科學學報，2007，27（6）：987-992.

［2］王寶貞，王琳.城市固體廢物滲濾液處理與處置［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2005.

Prediction Formula of Leachate Generation in Domestic Waste Sanitary Landfill Sites

Cai Hui,Xiong Xiangyang,Chen Gang,Tang Shujuan
（China Urban Construction Design&Research Institute,Beijing 100029）

Prediction formula of leachate average generation every year was put forward by analyzing different channels of leachate generation from domestic waste landfill sites.The reliability of prediction formula was assessed by comparing with the leachate generation predicted by the formula and the leachate actual generation in engineering projects.

domestic waste；sanitarylandfill site；leachateoutput；predictionof averagegenerationeveryyear；prediction；reliability

X703

A

1005－8206（2011） 03－0004－03

水體污染控制與治理科技重大專項（2008ZX 07316-002）

2011-03-21

蔡輝（1969—），高級工程師，副所長，主要從事生活垃圾處理工程設計及科研工作。

E-mail：caihui2001@sina.com。

（責任編輯：劉冬梅）