填埋场为什么这样“水“?

引言：生活垃圾产生量大，与居民生活和城乡环境息息相关，是我国固体废物管理的重点对象之一。近年来，我国生活垃圾处理的“减量化、资源化、无害化”水平逐步提升，建成了一大批符合国家相关标准的卫生填埋场和焚烧发电厂，为改善城乡环境卫生条件和提升区域环境质量作出了重要贡献。填埋场是消纳生活垃圾的重要的市政基础设施，也是生活垃圾处理“减量化、资源化、无害化”链条上不可或缺的最后一环。主要来自降雨入渗和垃圾自身所含的“水”是影响填埋场垃圾稳定化、污染物产生释放和堆体安全的关键活跃因素。“水”在填埋场内迁移过程中，淋滤溶解裹挟垃圾中各类有机、无机污染物，形成一种特性复杂的高浓度有机废水，即垃圾渗滤液。渗滤液的导排与处理是填埋场设计、建设与运营管理的重要内容。渗滤液导排不畅，就会在填埋场内不断积存，雍高填埋场水位，成为填埋场运营中的一个突出问题。

目前，我国生活垃圾填埋场普遍存在积水严重、水位雍高的现象，渗滤液水位高达几米至几十米，远远超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)规定的30厘米的渗滤液积深限值。水位过高，使填埋场渗滤液渗漏速率和渗漏量大大增加，加剧了地下水污染。同时，垃圾堆体孔隙完全被水占据导致填埋气运移受阻，造成填埋气收集系统效率低下。更为重要的是，水位之下的垃圾堆体处于饱水状态，抗剪强度降低，堆体滑移失稳的风险升高，形成巨大的安全隐患。这一问题在我国尚未引起足够重视。本文将对我国生活垃圾填埋场渗滤液积累的成因进行分析，进而从“源头减水”、“设计补水”、“过程控水”和“优化排水”四个方面提出解决填埋场渗滤液积累问题的对策，为改进我国生活垃圾填埋场设计建设与运行管理提供参考依据。

成因分析

我国生活垃圾中厨余组分含量高达60%左右、水分含量高达50%以上，与发达国家以纸塑类为主、低含水率的垃圾迥然不同。这种“湿”垃圾进入填埋场，等同于向填埋场注入大量水分，必然导致较高的渗滤液产生量。据统计，我国北方地区垃圾自身含水对填埋场渗滤液产生量的贡献超过22%～45%，南方地区甚至超过50%。发达国家填埋场吨垃圾渗滤液产生量约150升，而我国填埋场吨垃圾渗滤液产生量可达500～800升。但是，作为设计依据的我国《生活垃圾卫生填埋处理技术规范》(GB 50869-2013)给出的渗滤液产生量计算公式，仅考虑了降雨入渗的贡献，而忽略了垃圾自身含水的贡献，因此填埋场渗滤液导排系统的设计排水能力先天不足，处理设施的设计规模普遍小于实际渗滤液产生量。一方面填埋场产生的渗滤液不能及时排出，排出的渗滤液也得不到及时处理，大量渗滤液积存于填埋场内，导致水位不断升高。

我国是多山型国家，三分之二左右的填埋场是山谷型填埋场。部分填埋场防洪系统不完善、截洪沟设计不合理、雨水无法顺利排出填埋库区，垃圾填埋场汇水面积过大，暴雨情况下雨水大量进入填埋场成为渗滤液。同时，早期建设的部分填埋场没有铺设水平防渗系统，地下水间歇性侵入，也成为渗滤液的一个重要来源。填埋作业过程中管理较为粗放，作业面过大，非作业面覆膜不及时，也会造成过多雨水进入填埋堆体。同时，由于我国垃圾中易降解有机质含量高，填埋堆体容易发生不均匀沉降，膜覆盖区无法形成统一的排水坡度，膜上汇集的雨水可能沿覆盖膜衔接处下渗进入堆体，进一步增加渗滤液产生量。

我国生活垃圾填埋场填埋高度大多在40米以上。随着填埋高度的增加，堆体不断压密，孔隙度减小，同时垃圾逐步降解也使堆体发生沉降。据研究，填埋堆体渗透系数随填埋深度的增加而下降，最低可达到10-6厘米/秒，近似不透水层。在这种情况下，上层垃圾及降雨入渗产生的渗滤液被阻隔在堆体高处，并沿水平方向运动，难以下渗进入渗滤液导排层。有的填埋场为作业方便，上层填埋垃圾时不揭去下层临时覆盖的膜，各层间的膜成为了相对不透水层，阻碍渗滤液下渗，形成多层上层滞水。

我国生活垃圾填埋场普遍存在渗滤液导排系统严重堵塞，场内渗滤液难以排出的问题。渗滤液导排系统堵塞是填埋场内物理、生物、化学综合作用的结果。由于我国生活垃圾组分复杂，渗滤液中悬浮颗粒物含量较高。携带高悬浮颗粒物的渗滤液流经导排层时，悬浮颗粒物被拦截沉积，导排层孔隙度降低，形成物理堵塞。特别是导排层上部铺设有无纺布保护层时，悬浮颗粒物被高效拦截，迅速堵塞无纺布结构孔隙，在其上发生沉积，数月之内就可能形成一层不透水层。另外，填埋堆体不均匀沉降可能导致渗滤液排水管强烈变形扭曲，进一步降低导排效率。渗滤液挥发性脂肪酸(VFA)浓度较高，营养元素丰富，VFA被微生物降解，在导排层材料表面形成活性生物膜，并会逐渐退化为惰性生物膜，沉积在导排层材料表面，侵占导排层孔隙空间，形成生物堵塞。VFA分解的主要产物是CO2，CO2溶解进入水体成为CO32-，与渗滤液中溶解的钙、镁等金属离子形成CaCO3、MgCO3、CaMg(CO3)2等沉淀，并沉积在导排层材料表面和生物膜内部，固结为珊瑚状结构，形成化学堵塞。一些填埋场采用回灌方式处理富集钙、镁离子的渗滤液膜处理浓缩液，进一步增大了化学堵塞风险。

我国部分生活垃圾填埋场还接受污水处理厂脱水污泥入场填埋。污泥中细颗粒物含量较高，与生活垃圾混合填埋加大了渗滤液导排系统物理堵塞的风险。同时，为达到入场含水率和抗剪强度等指标要求，污泥填埋前通常需要添加石灰等含钙物质进行固化稳定化，而大量含钙物质的加入又增加了导排系统化学堵塞的风险。另外，由于污泥颗粒蠕变性、持水性强，经压实后污泥颗粒间孔隙迅速降低，渗透系数与压实粘土接近甚至更低，成为难透水体，阻碍了渗滤液的下渗与导排。

我国生活垃圾焚烧发展高速发展，产生大量飞灰。目前，飞灰主要的处理方式是固化稳定化达到一定入场标准后进入生活垃圾填埋场处置。飞灰在填埋场被渗滤液冲刷释放出大量细颗粒物，加速了物理堵塞的发生。同时，生活垃圾渗滤液中一般碳酸根过量而钙离子缺乏，一定程度上限制了化学沉淀的发生速度，而飞灰中钙含量极高，钙离子的溶出恰好使原本受钙离子浓度制约的化学沉淀作用得以快速发生[7]。另外，由于飞灰的加入渗滤液pH值显著提升，使渗滤液中的H2CO3、HCO3-迅速转化为易于同钙离子发生沉淀的CO32-，大大促进了碳酸钙沉淀生成。因此，飞灰与生活垃圾共填埋会加剧渗滤液导排系统堵塞。

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