摘要：生活垃圾填埋場(chǎng)是城市重要的市政基礎(chǔ)設(shè)施，也是生活垃圾減量化、資源化、無(wú)害化鏈條上不可或缺的最后一環(huán)。由于垃圾特性、防滲系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理等方面的原因，我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液積累問(wèn)題較為突出，造成嚴(yán)重的環(huán)境與安全隱患。本文在分析填埋場(chǎng)滲濾液積累成因的基礎(chǔ)上，從“源頭減水”、“設(shè)計(jì)補(bǔ)水”、“過(guò)程控水”和“優(yōu)化排水”四個(gè)方面提出解決填埋場(chǎng)滲濾液積累問(wèn)題的對(duì)策措施。

引言：生活垃圾產(chǎn)生量大，與居民生活和城鄉(xiāng)環(huán)境息息相關(guān)，是我國(guó)固體廢物管理的重點(diǎn)對(duì)象之一。近年來(lái)，我國(guó)生活垃圾處理的“減量化、資源化、無(wú)害化”水平逐步提升，建成了一大批符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)生填埋場(chǎng)和焚燒發(fā)電廠，為改善城鄉(xiāng)環(huán)境衛(wèi)生條件和提升區(qū)域環(huán)境質(zhì)量作出了重要貢獻(xiàn)。填埋場(chǎng)是消納生活垃圾的重要的市政基礎(chǔ)設(shè)施，也是生活垃圾處理“減量化、資源化、無(wú)害化”鏈條上不可或缺的最后一環(huán)。主要來(lái)自降雨入滲和垃圾自身所含的“水”是影響填埋場(chǎng)垃圾穩(wěn)定化、污染物產(chǎn)生釋放和堆體安全的關(guān)鍵活躍因素?！八痹谔盥駡?chǎng)內(nèi)遷移過(guò)程中，淋濾溶解裹挾垃圾中各類有機(jī)、無(wú)機(jī)污染物，形成一種特性復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，即垃圾滲濾液。滲濾液的導(dǎo)排與處理是填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)、建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理的重要內(nèi)容。滲濾液導(dǎo)排不暢，就會(huì)在填埋場(chǎng)內(nèi)不斷積存，雍高填埋場(chǎng)水位，成為填埋場(chǎng)運(yùn)營(yíng)中的一個(gè)突出問(wèn)題。

目前，我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)普遍存在積水嚴(yán)重、水位雍高的現(xiàn)象，滲濾液水位高達(dá)幾米至幾十米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16889-2008)規(guī)定的30厘米的滲濾液積深限值。水位過(guò)高，使填埋場(chǎng)滲濾液滲漏速率和滲漏量大大增加，加劇了地下水污染。同時(shí)，垃圾堆體孔隙完全被水占據(jù)導(dǎo)致填埋氣運(yùn)移受阻，造成填埋氣收集系統(tǒng)效率低下。更為重要的是，水位之下的垃圾堆體處于飽水狀態(tài)，抗剪強(qiáng)度降低，堆體滑移失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)升高，形成巨大的安全隱患。這一問(wèn)題在我國(guó)尚未引起足夠重視。本文將對(duì)我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液積累的成因進(jìn)行分析，進(jìn)而從“源頭減水”、“設(shè)計(jì)補(bǔ)水”、“過(guò)程控水”和“優(yōu)化排水”四個(gè)方面提出解決填埋場(chǎng)滲濾液積累問(wèn)題的對(duì)策，為改進(jìn)我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)建設(shè)與運(yùn)行管理提供參考依據(jù)。

成因分析

垃圾自身含水的貢獻(xiàn)較大

我國(guó)生活垃圾中廚余組分含量高達(dá)60%左右、水分含量高達(dá)50%以上，與發(fā)達(dá)國(guó)家以紙塑類為主、低含水率的垃圾迥然不同。這種“濕”垃圾進(jìn)入填埋場(chǎng)，等同于向填埋場(chǎng)注入大量水分，必然導(dǎo)致較高的滲濾液產(chǎn)生量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)北方地區(qū)垃圾自身含水對(duì)填埋場(chǎng)滲濾液產(chǎn)生量的貢獻(xiàn)超過(guò)22%～45%，南方地區(qū)甚至超過(guò)50%。發(fā)達(dá)國(guó)家填埋場(chǎng)噸垃圾滲濾液產(chǎn)生量約150升，而我國(guó)填埋場(chǎng)噸垃圾滲濾液產(chǎn)生量可達(dá)500～800升。但是，作為設(shè)計(jì)依據(jù)的我國(guó)《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術(shù)規(guī)范》(GB 50869-2013)給出的滲濾液產(chǎn)生量計(jì)算公式，僅考慮了降雨入滲的貢獻(xiàn)，而忽略了垃圾自身含水的貢獻(xiàn)，因此填埋場(chǎng)滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)的設(shè)計(jì)排水能力先天不足，處理設(shè)施的設(shè)計(jì)規(guī)模普遍小于實(shí)際滲濾液產(chǎn)生量。一方面填埋場(chǎng)產(chǎn)生的滲濾液不能及時(shí)排出，排出的滲濾液也得不到及時(shí)處理，大量滲濾液積存于填埋場(chǎng)內(nèi)，導(dǎo)致水位不斷升高。

填埋場(chǎng)雨污分流不夠精細(xì)

我國(guó)是多山型國(guó)家，三分之二左右的填埋場(chǎng)是山谷型填埋場(chǎng)。部分填埋場(chǎng)防洪系統(tǒng)不完善、截洪溝設(shè)計(jì)不合理、雨水無(wú)法順利排出填埋庫(kù)區(qū)，垃圾填埋場(chǎng)匯水面積過(guò)大，暴雨情況下雨水大量進(jìn)入填埋場(chǎng)成為滲濾液。同時(shí)，早期建設(shè)的部分填埋場(chǎng)沒(méi)有鋪設(shè)水平防滲系統(tǒng)，地下水間歇性侵入，也成為滲濾液的一個(gè)重要來(lái)源。填埋作業(yè)過(guò)程中管理較為粗放，作業(yè)面過(guò)大，非作業(yè)面覆膜不及時(shí)，也會(huì)造成過(guò)多雨水進(jìn)入填埋堆體。同時(shí)，由于我國(guó)垃圾中易降解有機(jī)質(zhì)含量高，填埋堆體容易發(fā)生不均勻沉降，膜覆蓋區(qū)無(wú)法形成統(tǒng)一的排水坡度，膜上匯集的雨水可能沿覆蓋膜銜接處下滲進(jìn)入堆體，進(jìn)一步增加滲濾液產(chǎn)生量。

填埋堆體水分下滲困難

我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)填埋高度大多在40米以上。隨著填埋高度的增加，堆體不斷壓密，孔隙度減小，同時(shí)垃圾逐步降解也使堆體發(fā)生沉降。據(jù)研究，填埋堆體滲透系數(shù)隨填埋深度的增加而下降，最低可達(dá)到10-6厘米/秒，近似不透水層。在這種情況下，上層垃圾及降雨入滲產(chǎn)生的滲濾液被阻隔在堆體高處，并沿水平方向運(yùn)動(dòng)，難以下滲進(jìn)入滲濾液導(dǎo)排層。有的填埋場(chǎng)為作業(yè)方便，上層填埋垃圾時(shí)不揭去下層臨時(shí)覆蓋的膜，各層間的膜成為了相對(duì)不透水層，阻礙滲濾液下滲，形成多層上層滯水。

滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)堵塞

我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)普遍存在滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)嚴(yán)重堵塞，場(chǎng)內(nèi)滲濾液難以排出的問(wèn)題。滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)堵塞是填埋場(chǎng)內(nèi)物理、生物、化學(xué)綜合作用的結(jié)果。由于我國(guó)生活垃圾組分復(fù)雜，滲濾液中懸浮顆粒物含量較高。攜帶高懸浮顆粒物的滲濾液流經(jīng)導(dǎo)排層時(shí)，懸浮顆粒物被攔截沉積，導(dǎo)排層孔隙度降低，形成物理堵塞。特別是導(dǎo)排層上部鋪設(shè)有無(wú)紡布保護(hù)層時(shí)，懸浮顆粒物被高效攔截，迅速堵塞無(wú)紡布結(jié)構(gòu)孔隙，在其上發(fā)生沉積，數(shù)月之內(nèi)就可能形成一層不透水層。另外，填埋堆體不均勻沉降可能導(dǎo)致滲濾液排水管強(qiáng)烈變形扭曲，進(jìn)一步降低導(dǎo)排效率。滲濾液揮發(fā)性脂肪酸(VFA)濃度較高，營(yíng)養(yǎng)元素豐富，VFA被微生物降解，在導(dǎo)排層材料表面形成活性生物膜，并會(huì)逐漸退化為惰性生物膜，沉積在導(dǎo)排層材料表面，侵占導(dǎo)排層孔隙空間，形成生物堵塞。VFA分解的主要產(chǎn)物是CO2，CO2溶解進(jìn)入水體成為CO32-，與滲濾液中溶解的鈣、鎂等金屬離子形成CaCO3、MgCO3、CaMg(CO3)2等沉淀，并沉積在導(dǎo)排層材料表面和生物膜內(nèi)部，固結(jié)為珊瑚狀結(jié)構(gòu)，形成化學(xué)堵塞。一些填埋場(chǎng)采用回灌方式處理富集鈣、鎂離子的滲濾液膜處理濃縮液，進(jìn)一步增大了化學(xué)堵塞風(fēng)險(xiǎn)。

污泥、飛灰與生活垃圾共填埋

我國(guó)部分生活垃圾填埋場(chǎng)還接受污水處理廠脫水污泥入場(chǎng)填埋。污泥中細(xì)顆粒物含量較高，與生活垃圾混合填埋加大了滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)物理堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，為達(dá)到入場(chǎng)含水率和抗剪強(qiáng)度等指標(biāo)要求，污泥填埋前通常需要添加石灰等含鈣物質(zhì)進(jìn)行固化穩(wěn)定化，而大量含鈣物質(zhì)的加入又增加了導(dǎo)排系統(tǒng)化學(xué)堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。另外，由于污泥顆粒蠕變性、持水性強(qiáng)，經(jīng)壓實(shí)后污泥顆粒間孔隙迅速降低，滲透系數(shù)與壓實(shí)粘土接近甚至更低，成為難透水體，阻礙了滲濾液的下滲與導(dǎo)排。

我國(guó)生活垃圾焚燒發(fā)展高速發(fā)展，產(chǎn)生大量飛灰。目前，飛灰主要的處理方式是固化穩(wěn)定化達(dá)到一定入場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)處置。飛灰在填埋場(chǎng)被滲濾液沖刷釋放出大量細(xì)顆粒物，加速了物理堵塞的發(fā)生。同時(shí)，生活垃圾滲濾液中一般碳酸根過(guò)量而鈣離子缺乏，一定程度上限制了化學(xué)沉淀的發(fā)生速度，而飛灰中鈣含量極高，鈣離子的溶出恰好使原本受鈣離子濃度制約的化學(xué)沉淀作用得以快速發(fā)生[7]。另外，由于飛灰的加入滲濾液pH值顯著提升，使?jié)B濾液中的H2CO3、HCO3-迅速轉(zhuǎn)化為易于同鈣離子發(fā)生沉淀的CO32-，大大促進(jìn)了碳酸鈣沉淀生成。因此，飛灰與生活垃圾共填埋會(huì)加劇滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)堵塞。

控制對(duì)策

源頭減水

我國(guó)生活垃圾極高的含水率對(duì)滲濾液大量產(chǎn)生及其在場(chǎng)內(nèi)的積存貢獻(xiàn)較大，因此，降低進(jìn)入填埋場(chǎng)的垃圾含水率是解決我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)積水問(wèn)題的治本之策。通過(guò)垃圾分類，實(shí)現(xiàn)垃圾分類處理，避免或者減少高含水的廚余垃圾進(jìn)入填埋場(chǎng)，是最為直接、有效的減水方式。居民在將剩菜剩飯等廚余垃圾投放進(jìn)垃圾桶之前，先盡可能將水瀝干，也是一種簡(jiǎn)便易行的減水方式。另外，通過(guò)機(jī)械—生物方式，對(duì)垃圾進(jìn)行適度脫水干化預(yù)處理后再填埋處置，也是可行的選擇。

廚余垃圾主要為易降解有機(jī)物，是填埋場(chǎng)滲濾液高VFA濃度的主要來(lái)源，對(duì)填埋場(chǎng)滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)生物堵塞影響較大。因此，應(yīng)結(jié)合我國(guó)普遍推行生活垃圾分類制度的要求，抓緊構(gòu)建生活垃圾分類處理系統(tǒng)，積極推行原生垃圾零填埋，降低填埋垃圾中高含水易降解的廚余垃圾比例。

設(shè)計(jì)“補(bǔ)”水

我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液產(chǎn)生量計(jì)算公式忽略了垃圾自身高含水的巨大貢獻(xiàn)，據(jù)此設(shè)計(jì)和建設(shè)的滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)排水能力偏低，相應(yīng)的處理設(shè)施處理能力偏小，導(dǎo)致滲濾液在場(chǎng)內(nèi)不能及時(shí)排出場(chǎng)內(nèi)，即使排出也因能力不足處理不了，只能積存于場(chǎng)內(nèi)，越積越多，形成惡性循環(huán)。因此，應(yīng)盡快修訂作為設(shè)計(jì)依據(jù)的我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液產(chǎn)生量計(jì)算公式，將垃圾自身含水作為重要的滲濾液產(chǎn)生源項(xiàng)考慮在內(nèi)。在科學(xué)衡算我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液產(chǎn)生量的基礎(chǔ)上，在設(shè)計(jì)中適當(dāng)增大排水管管徑、縮小排水管間距，增加導(dǎo)排層厚度和礫石粒徑，提高滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)排水能力。同時(shí)，擴(kuò)大滲濾液處理設(shè)施處理規(guī)模，保證排出的滲濾液能夠得到及時(shí)處理。

過(guò)程控水

填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)、建設(shè)與運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格實(shí)行雨污分流，保證截洪溝發(fā)揮最大功能，嚴(yán)控作業(yè)面積，非作業(yè)面及時(shí)覆蓋，達(dá)到填埋高度的區(qū)域及時(shí)封場(chǎng)，盡可能減少暴雨徑流匯入量和降雨入滲量。在填埋庫(kù)底及邊坡全面鋪設(shè)防滲及滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在地下水位較高的區(qū)域設(shè)計(jì)和建設(shè)地下水導(dǎo)排系統(tǒng)，避免地下水侵入。上層填埋垃圾時(shí)，及時(shí)揭去下層臨時(shí)覆蓋的膜，防止“覆蓋層”變成“隔水層”。禁止?jié)B濾液膜處理濃縮液回灌到填埋場(chǎng)，以避免鈣鎂離子累積，從而加劇導(dǎo)排層化學(xué)堵塞并影響滲濾液處理效率。填埋場(chǎng)一旦發(fā)生積水，水頭的升高和污染物的積累又會(huì)進(jìn)一步加速物理、生物和化學(xué)堵塞的發(fā)生。因此，有條件的地方，應(yīng)對(duì)填埋場(chǎng)內(nèi)積水情況進(jìn)行定期監(jiān)控，填埋場(chǎng)出現(xiàn)水位雍高時(shí)，不能無(wú)所作為，應(yīng)采取積極干預(yù)措施進(jìn)行降水疏導(dǎo)，避免積水情況進(jìn)一步惡化。

優(yōu)化排水

填埋場(chǎng)滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，除了提高其排水能力外，防止其發(fā)生物理、生物、化學(xué)堵塞更為重要。我國(guó)填埋場(chǎng)滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)主要由土工布保護(hù)層、礫石導(dǎo)排層和導(dǎo)排管三大組件構(gòu)成，位于礫石導(dǎo)排層與垃圾層之間的土工布能對(duì)礫石導(dǎo)排層起到保護(hù)作用，但也容易將滲濾液中的顆粒物過(guò)濾而沉積下來(lái)，成為最先發(fā)生淤堵的位置。淤堵不斷發(fā)展，土工布保護(hù)層轉(zhuǎn)化為不透水層。因此，我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)設(shè)置土工布保護(hù)層的綜合效應(yīng)有待進(jìn)一步研究。

我國(guó)大中城市數(shù)量眾多，相應(yīng)地大型生活垃圾填埋場(chǎng)數(shù)量較多，分布較廣。大型生活垃圾填埋場(chǎng)庫(kù)區(qū)面積和堆體厚度較大，堆體由于壓密作用滲透系數(shù)降低，底部的排水管容易發(fā)生扭曲變形，喪失排水能力，因此發(fā)生滲濾液積累和導(dǎo)排層堵塞的可能性更大。因此，大型填埋場(chǎng)應(yīng)考慮分區(qū)、多層設(shè)置滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)，或構(gòu)建水平導(dǎo)排與垂直導(dǎo)排相結(jié)合的立體導(dǎo)排系統(tǒng)，提高滲濾液導(dǎo)排效率。

鑒于污泥和飛灰進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)處置會(huì)顯著加劇滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)堵塞，填埋場(chǎng)對(duì)于接受污泥和飛灰入場(chǎng)應(yīng)系統(tǒng)規(guī)劃科學(xué)設(shè)計(jì)嚴(yán)格管理。填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行時(shí)，必須考慮到污泥和飛灰對(duì)滲濾液導(dǎo)排的不利影響。污泥應(yīng)盡可能與生活垃圾分區(qū)填埋，飛灰必須在相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域單獨(dú)填埋，并安裝獨(dú)立的滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)。

結(jié)論與思考

原因：我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)積水嚴(yán)重，水位超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值的數(shù)十乃至數(shù)百倍，環(huán)境與安全風(fēng)險(xiǎn)較高。原因主要包括：

(1)垃圾自身含水率較高，滲濾液產(chǎn)生量遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)導(dǎo)排能力與處理規(guī)模;

(2)填埋場(chǎng)雨污分流不夠精細(xì)和嚴(yán)格，暴雨匯入量和降雨入滲量較大;

(3)填埋堆體厚度較大，垃圾的壓密作用和降解過(guò)程使其滲透性降低;

(4)我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液具有高懸浮物、高有機(jī)負(fù)荷、高無(wú)機(jī)鹽的特性，有利于填埋場(chǎng)內(nèi)物理、生物、化學(xué)堵塞的發(fā)生，造成滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)堵塞失效;

(5)污泥及飛灰中富含細(xì)顆粒物和鈣離子，且堿性較強(qiáng)，加劇了滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)堵塞。

對(duì)策：據(jù)此，提出解決我國(guó)填埋場(chǎng)積水問(wèn)題的對(duì)策主要包括：

(1)源頭減水：通過(guò)垃圾分類、源頭瀝水和脫水預(yù)處理，降低進(jìn)入填埋場(chǎng)垃圾的含水率，實(shí)現(xiàn)高含水、高廚余原生垃圾的零填埋;

(3)設(shè)計(jì)“補(bǔ)”水：將垃圾自身含水作為重要源項(xiàng)，修訂我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液產(chǎn)生量計(jì)算公式，擴(kuò)大滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)排水能力和處理設(shè)施處理能力;

(3)過(guò)程控水：填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)、建設(shè)與運(yùn)行過(guò)程中，嚴(yán)格實(shí)施雨污分流，出現(xiàn)水位雍高時(shí)采取積極干預(yù)措施進(jìn)行降水疏導(dǎo)，禁止?jié)B濾液膜處理濃縮液回灌;

(4)優(yōu)化排水：優(yōu)化滲濾液導(dǎo)排層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如取消無(wú)紡布保護(hù)層，大型填埋場(chǎng)應(yīng)考慮分區(qū)、多層設(shè)置滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)，污泥與飛灰應(yīng)嚴(yán)格分區(qū)填埋，且配備獨(dú)立的滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)。

來(lái)源:《環(huán)境保護(hù)》  作者:劉建國(guó)等

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