蔡 輝，熊向陽(yáng)，陳 剛，唐書(shū)娟

（中國(guó)·城市建設(shè)研究院，北京 100029）

生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)滲瀝液產(chǎn)生量預(yù)測(cè)公式探討*

蔡 輝，熊向陽(yáng)，陳 剛，唐書(shū)娟

（中國(guó)·城市建設(shè)研究院，北京 100029）

通過(guò)分析生活垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液產(chǎn)生的不同途徑，提出了逐年平均法預(yù)測(cè)滲瀝液產(chǎn)生量的公式，并將逐年平均法預(yù)測(cè)的滲瀝液產(chǎn)生量與工程實(shí)例中滲瀝液實(shí)際產(chǎn)生量對(duì)比，分析了該預(yù)測(cè)公式的可靠性。

生活垃圾；衛(wèi)生填埋場(chǎng)；滲瀝液產(chǎn)生量；逐年平均法；預(yù)測(cè)；可靠性

1 生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)滲瀝液產(chǎn)生量預(yù)測(cè)方法比選

生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)滲瀝液產(chǎn)生影響因素主要包括：填埋場(chǎng)區(qū)自然降水量、生活垃圾含水率、填埋場(chǎng)的分區(qū)設(shè)置、填埋場(chǎng)場(chǎng)底導(dǎo)流設(shè)施設(shè)置、填埋作業(yè)的規(guī)范性、當(dāng)?shù)氐臍夂蛴绊懙?，其中自然降水量是影響滲瀝液產(chǎn)生總量的決定性因素。生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)滲瀝液最常用的預(yù)測(cè)方法有入滲系數(shù)法、水量平衡法和經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法。

入滲系數(shù)法根據(jù)垃圾作業(yè)區(qū)域的劃分，通過(guò)確定各區(qū)域的匯水面積及降水的入滲系數(shù)，計(jì)算滲瀝液的產(chǎn)生量。該法簡(jiǎn)單，是目前應(yīng)用最多的方法。

水量平衡法綜合考慮產(chǎn)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(zhǔn)確但需要較多的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在相關(guān)資料不完整的情況下該法的應(yīng)用有局限性。

經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法是以相鄰相似地區(qū)的實(shí)測(cè)滲瀝液產(chǎn)生量為依據(jù)，推算出本地區(qū)的滲瀝液產(chǎn)生量。該法不確定因素較多，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)生量相差較大，通常僅用來(lái)作為參考，不作為主要計(jì)算方法。

筆者主要以入滲系數(shù)法為基礎(chǔ)，將填埋場(chǎng)劃分為填埋作業(yè)區(qū)、臨時(shí)封場(chǎng)區(qū)及最終封場(chǎng)區(qū)3個(gè)區(qū)域，根據(jù)各區(qū)域滲瀝液產(chǎn)生量和垃圾堆體內(nèi)滲瀝液產(chǎn)生的規(guī)律分別建立預(yù)測(cè)公式，對(duì)滲瀝液產(chǎn)生量進(jìn)行逐年預(yù)測(cè)，得出與垃圾滲瀝液實(shí)際產(chǎn)生量較為符合的預(yù)測(cè)公式及參數(shù)。

2 滲瀝液來(lái)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(shù)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(shí)間、降水強(qiáng)度及大氣蒸發(fā)量對(duì)滲瀝液的產(chǎn)生量影響較大。由于大氣降水具有季節(jié)性，因此滲瀝液產(chǎn)生量也具有隨季節(jié)周期性變化大的特點(diǎn)。

在計(jì)算過(guò)程中，通過(guò)對(duì)降水入滲系數(shù)取值來(lái)調(diào)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(shí)封場(chǎng)區(qū)和最終封場(chǎng)區(qū)降水滲入產(chǎn)生的滲瀝液。

2.2 垃圾擠壓過(guò)程滲出的飽和水產(chǎn)生的滲瀝液

垃圾在填埋過(guò)程中，含水率一定的原生垃圾經(jīng)過(guò)初次擠壓后，飽和水被擠壓出產(chǎn)生滲瀝液。飽和水的滲出量與原生垃圾的平均含水率、通過(guò)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(guān)。主要指填埋作業(yè)區(qū)垃圾壓實(shí)過(guò)程中飽和水的滲出產(chǎn)生的滲瀝液。

2.3 垃圾在封閉環(huán)境中自身降解產(chǎn)生的滲瀝液

處于臨時(shí)封場(chǎng)和最終封場(chǎng)的生活垃圾，在封閉環(huán)境中會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)最終會(huì)伴隨水分子的形式產(chǎn)生，從而導(dǎo)致垃圾本身的平均持水率逐漸降低，當(dāng)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(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)臨時(shí)封場(chǎng)和最終封場(chǎng)的生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)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(shí)封場(chǎng)和最終封場(chǎng)后8～10 a內(nèi)，垃圾滲瀝液產(chǎn)生量趨于穩(wěn)定［1］，其間滲瀝液的產(chǎn)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(shí)封場(chǎng)區(qū)和最終封場(chǎng)區(qū)垃圾自身降解產(chǎn)生的滲瀝液［2］。

3 滲瀝液產(chǎn)生量預(yù)測(cè)公式（逐年平均法）

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及主要參數(shù)

本研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及參數(shù)主要包括：垃圾逐年日平均處理量；填埋場(chǎng)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(shí)過(guò)程中飽和水滲出后垃圾的平均持水率；垃圾填埋場(chǎng)臨時(shí)封場(chǎng)至最終封場(chǎng)垃圾堆體內(nèi)平均持水率變化規(guī)律；垃圾填埋場(chǎng)最終封場(chǎng)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(yù)測(cè)公式

3.2.1 填埋作業(yè)區(qū)滲瀝液產(chǎn)生量

填埋作業(yè)區(qū)滲瀝液產(chǎn)生量預(yù)測(cè)見(jiàn)公式（1）：Q1=IjC1A1/1 000+Qz1。 （1）式中：Q1為填埋場(chǎng)作業(yè)區(qū)垃圾堆體的滲瀝液產(chǎn)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(shù)（一般取0.2～0.8），當(dāng)降水量小于蒸發(fā)量時(shí)取0.3（經(jīng)驗(yàn)值），當(dāng)降水量等于蒸發(fā)量時(shí)取0.5（經(jīng)驗(yàn)值），當(dāng)降水量大于蒸發(fā)量時(shí)取0.7（經(jīng)驗(yàn)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(chǎn)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(jīng)壓實(shí)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(shí)封場(chǎng)區(qū)滲瀝液產(chǎn)生量

臨時(shí)封場(chǎng)區(qū)滲瀝液產(chǎn)生量預(yù)測(cè)見(jiàn)公式（2）：式中：Q2為臨時(shí)封場(chǎng)區(qū)垃圾堆體的滲瀝液產(chǎn)生量（m3/d）；C2為臨時(shí)封場(chǎng)區(qū)的降水入滲系數(shù)（一般取0.2～0.5），當(dāng)降雨量小于蒸發(fā)量時(shí)取0.2（經(jīng)驗(yàn)值），當(dāng)降雨量等于蒸發(fā)量時(shí)取0.3（經(jīng)驗(yàn)值），當(dāng)降雨量大于蒸發(fā)量時(shí)取0.4（經(jīng)驗(yàn)值）；A2為臨時(shí)封場(chǎng)區(qū)受納降水的面積（m2）；Qi+1為臨時(shí)封場(chǎng)區(qū)垃圾自身降解的滲瀝液產(chǎn)生量（m3/d），為臨時(shí)封場(chǎng)后垃圾填埋堆體滲瀝液逐年產(chǎn)生的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%），可按照逐年垃圾持水率的20%～10%遞減預(yù)測(cè)，i=0，1，…，7；Gi+1為臨時(shí)封場(chǎng)后垃圾逐年平均日處理規(guī)模（t/d））。

3.2.3 最終封場(chǎng)區(qū)滲瀝液產(chǎn)生量最終封場(chǎng)區(qū)滲瀝液產(chǎn)生量預(yù)測(cè)見(jiàn)公式（3）：

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

3.2.4 滲瀝液產(chǎn)生總量

滲瀝液產(chǎn)生總量計(jì)算見(jiàn)公式（4）：

4 滲瀝液產(chǎn)生量計(jì)算實(shí)例

4.1 基本參數(shù)

柳州市立沖溝生活垃圾填埋場(chǎng)于2004年投入試運(yùn)行，2005年正式運(yùn)行，其中庫(kù)區(qū)設(shè)計(jì)有效庫(kù)容800萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)使用年限14 a。填埋場(chǎng)分為3個(gè)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(shí)過(guò)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(chǎng)2005—2018年垃圾處理量見(jiàn)圖1。

根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)垃圾填埋場(chǎng)臨時(shí)封場(chǎng)和最終封場(chǎng)垃圾持水率的研究，并結(jié)合柳州市立沖溝生活垃圾填埋場(chǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，綜合確定臨時(shí)封場(chǎng)后滲瀝液逐年產(chǎn)生的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ri+1，i=0，1，…，7） 按照逐年垃圾持水率的20%～10%遞減預(yù)測(cè)；最終封場(chǎng)后滲瀝液逐年產(chǎn)生的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ri+1，i=7） 按照逐年垃圾持水率的9%～1%遞減預(yù)測(cè)（在實(shí)際計(jì)算中，由于最終封場(chǎng)后滲瀝液產(chǎn)生基本趨于穩(wěn)定，且產(chǎn)生量很少，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將最終封場(chǎng)第1年的產(chǎn)生量作為每年的滲瀝液產(chǎn)生量計(jì)算，即按照垃圾持水率的9%代入公式，得出最終封場(chǎng)第1年的產(chǎn)生量）。

柳州市立沖溝生活垃圾填埋場(chǎng)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(chǎng)填埋作業(yè)工序

4.2 計(jì)算結(jié)果及分析

柳州市立沖溝生活垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液預(yù)測(cè)產(chǎn)生量和2005—2010年實(shí)測(cè)滲瀝液產(chǎn)生量曲線見(jiàn)圖2。

從圖2可看出，柳州市立沖溝生活垃圾填埋場(chǎng)2005—2010年滲瀝液的產(chǎn)生量預(yù)測(cè)值與垃圾填埋場(chǎng)實(shí)測(cè)值的變化趨勢(shì)基本一致，兩者的差值相差不大，曲線的擬合度較好，說(shuō)明根據(jù)滲瀝液產(chǎn)生量逐年平均法預(yù)測(cè)公式計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況基本吻合，因此，利用逐年平均法預(yù)測(cè)公式對(duì)柳州市立沖溝生活垃圾填埋場(chǎng)2010年以后的滲瀝液產(chǎn)生量預(yù)測(cè)是可靠的。

5 結(jié)論

1）垃圾滲瀝液產(chǎn)生量預(yù)測(cè)和計(jì)算需分別考慮垃圾作業(yè)工序中填埋作業(yè)區(qū)、臨時(shí)封場(chǎng)區(qū)和最終封場(chǎng)區(qū)不同區(qū)域產(chǎn)生的滲瀝液。

2）經(jīng)柳州市立沖溝生活垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液產(chǎn)生情況驗(yàn)證，采用逐年平均法預(yù)測(cè)垃圾滲瀝液產(chǎn)生量與垃圾滲瀝液實(shí)際產(chǎn)生量擬合度較高。

3）垃圾滲瀝液逐年平均法預(yù)測(cè)垃圾滲瀝液產(chǎn)生量可為垃圾滲瀝液處理廠（站）的處理規(guī)模確定、工程設(shè)計(jì)提供有效的依據(jù)。

［1］樓紫陽(yáng)，柴曉利，趙由才，等.生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液性質(zhì)隨時(shí)間變化關(guān)系研究［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，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(xué)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(zhuān)項(xiàng)（2008ZX 07316-002）

2011-03-21

蔡輝（1969—），高級(jí)工程師，副所長(zhǎng)，主要從事生活垃圾處理工程設(shè)計(jì)及科研工作。

E-mail：caihui2001@sina.com。

（責(zé)任編輯：劉冬梅）