垃圾填埋中的渗滤液形成和特性

1、垃圾填埋中的渗滤液形成和特性一、城市垃圾的卫生填埋随着我国城市化建设步伐的加快，城市人口的急剧增加、城市规模的扩大和居民生活水 平的提高，我国城市生活垃圾的产量在急剧增加。据有关统计资料表明， 2005 年，我国的 城市生活垃圾年产量已突破2 亿吨，并且在进入21 世纪以来，全国每年的递增速度在10 以上，按照4亿城市人口日均人产垃圾已达到1.37 kg,与工业发达国家的人均日产数量已 经基本持平。进入21世纪以来，我国在垃圾资源化方面有了长足的进步，兴建了一批垃圾焚烧发电 厂，但是，垃圾焚烧发电不仅是个高投资高风险的项目，还必须要有规模，只适合于大中城 市应用，对于小城市、小城镇不宜采用。因此，根据垃圾处理“资源化、减量化、无害化” 的“三化”原则，我国的中小城市和小城镇、甚至于绝大部分中等城市将全部采用卫生填埋场 的形式来处置垃圾，而大城市和特大城市也将会由卫生填埋和焚烧发电同时并行，城市垃圾 的卫生填埋仍然要在今后相当长的年代里担任垃圾处置的主角。20 世纪60年代中期以来，国际上大体形成了填埋、焚烧、堆肥、热解等一系列处理方 法。各国根据本国的具体情况，发展了垃圾的处理方法：日

2、本以焚烧为主；美国60的垃 圾用卫生填埋法处理；西欧则多采用有控制的填埋法；我国由于资金与技术等原因，主要也 采用填埋法。填埋法由于其固有的经济实用、技术成熟等优点，仍然是当前世界上固体废弃 物的主要处理方法。按照最新出台的我国“十一五”环境保护规划，至2010 年末以前，我国的城市垃圾处理 率要达到 60%，而目前我国的城市垃圾安全处置率还不足一半。可以想见，未来五年内将 要新建一大批城市垃圾卫生填埋场。二、垃圾填埋场的渗滤液而垃圾卫生填埋场却将面临一个不可回避的问题垃圾渗滤液污染；垃圾焚烧发电过 程中，其垃圾临时堆场同样也存在垃圾沥滤液的问题，只是其量小而已。废弃物在填埋处置过程中产生的含有大量污染物的渗滤液便会构成新的污染源。渗滤液 来源于自然降水、废弃物自身含水、废物在堆场受热分解产生的液体等，以及在填埋场中产 生重力流动并在固体废弃物中冲淋浸泡所产生的液体。虽然渗滤液的水量不大，但由于液体 在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质，包括废弃物的种类、污染物的溶出速度 和其它相关物理因素、化学因素以及生物因素等，使得渗滤液中污染物的浓度非常高，水质 相当恶劣：BOD5和CO

3、D浓度可达几千或者上万，严重时甚至于高达几万也是常见的；并 且含有高浓度的氨氮；还含高重金属量离子；微生物营养元素比例失调等。城市垃圾渗滤液具有不同于一般城市污水的典型特点：成分复杂，水质非常差、水量很 小、水质水量变化的范围大、其随机性也极大。所以，垃圾渗滤液是否能够有效处理，实现 达标排放是衡量一个城市垃圾填埋场是否为“卫生”填埋场的重要指标之一。作为一种高浓度 有机废水，渗滤液的处理近十余年得到了广大科研人员的关注，进行了大量的试验研究，取 得了不少成果，现有的城市垃圾文生填埋场基本都配套有渗滤液处理厂。但是，城市垃圾渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。在实 际的处理过程中，由于渗滤液自身的典型特点使得小水量的渗滤液的处理成为相当复杂的工 程。但只有解决了城市垃圾渗滤液的污染问题，固体废弃物对环境的危害才被真正遏制。因 此，渗滤液污染问题的解决，是垃圾卫生填埋场建设过程中的关键问题，也是城市垃圾处理 中急待解决而又必须做好的一项十分重要的事情。为能切实有效地处理好垃圾渗滤液，就必须对垃圾渗滤液有一个全面的认识和深入的了 解。据此笔者试图通过本文就渗滤液的成分

4、、特性进行深入和全面的分析与探讨，以便在城 市垃圾渗滤液处理工程中，为处理工艺和工程设计提供较为具体的参考依据。三、渗滤液的来源及控制（一）渗滤液的定义渗滤液是指降水、废弃物自身含水及废物分解产生的水分和液体等在填埋场中产生重力 流动并在固体废弃物中冲淋浸泡所产生的液体的总和。（二）渗滤液的来源城市垃圾填埋场渗滤液的主要来源如下：1. 自然降水直接降水包括降雨和降雪，它是渗滤液产生的主要来源。降水冲刷填埋场，使渗滤液水 质严重恶化。影响渗滤液产生数量的降雨特性有降雨量、降雨强度、降雨频率、降雨持续时 间等。2. 废物中的水分随固体废物进入填埋场中的水分，包括固体废物本身携带的水分以及从大气和雨水中的 吸附（当储水池密封不好时）量。入场废物携带的水分是渗滤液的主要来源之一。3. 地表径流地表径流是指来自场地表面上坡方向的径流水，对渗滤液的产生量也有较大的影响。4. 有机物分解生成水垃圾中的有机组分在填埋场内经厌氧分解会产生水分，其产生量与垃圾的组成、 PH 值、温度和菌种有关5. 地下水如果填埋场地的底部在地下水位以下，地下水就可能渗入填埋场内，渗滤液的数量和性 质与地下水同垃圾的接触情

5、况、接触时间及流动方向有关。但一般在设计施工中采取防渗措 施，可以避免或减少地下水的渗入量。（三）渗滤液产生量影响因素填埋场渗滤液的产生量通常由：场地地表条件、获水能力、固体废物条件、填 埋场构造、操作条件等五个相互有关的因素决定，并受其它一些因素一一如形成填埋场气 体所消耗的水分、形成水蒸气所消耗的水分等的制约。（四）控制渗滤液产生量的工程措施1 入场垃圾含水率控制填埋过程中随填埋废物带入的水分，相当部分会在废物填埋压实过程中沥渗出来，其量 展相当大的比例。通过入场前的废物压实、破碎和分选以保证垃圾含水率30% 。2 控制地表水渗入地表水渗入是渗滤液的主要来源。消除或者减少地表水的渗入量是填埋场设计的最为重 要的方面。主要是对降雨的有效控制，可以减少填埋场渗滤液的产生量。可供选用的控制设 施有雨水流路、雨水沟、涵洞、雨水储存塘等。3 控制地下水渗入（1）设置隔离层法通过低渗透率材料的隔离作用防止地下水进入填埋区。一般的防渗材料从下到上以此为 粘土层、卵石滤层和土工布。（2）设置地下水排水管法。（3）抽取地下水法。垃圾渗滤液的污染特征（一）有机污染有机污染一般以BOD5和CODcr指标

6、来表示，其中BOD5反映了可被微生物降解的那部 分有机物。运行中填埋场渗滤液中的BOD5、CODcr含量都很高。垃圾场在运行期间，新进 入的垃圾先在表层经好氧微生物作用，再进入下层经厌氧发酵，其中的有机物被逐步降解， 源源不断地进入渗滤液，使得BOD5 / CODcr数值相对稳定。一旦垃圾填埋场封闭后，不再 有新鲜垃圾进入，可被生物降解的有机物越来越少，体现在bod5指标逐渐下降，而不易被 降解的有机物相对增多，所以封闭期的渗滤液BOD5 / CODcr要比运行期的数值小，也就是 说此时渗滤液的可生化性更低。（二）无机污染填埋场渗滤液的无机污染主要以氮、磷为主。在填埋场运行期间，氮、磷污染物的浓度 较高；当填埋场封闭后，磷污染降低缓慢，而氮污染却逐渐上升。这是因为垃圾在厌氧条件 下的分解是一个缓慢过程，当垃圾场封闭后，原有的垃圾还要继续分解，其代谢产物中的氮、 磷不断进人渗滤液，致使渗滤液中氮、磷居高不降，而且这种情况仍将持续几年时间。由此 可见，封闭后的渗滤液因含有高浓度氨氮而比运行期的渗滤液更难处理。（三）重金属污染 生活垃圾单独填埋时，重金属含量会较低；但与工业废物或污泥混埋时，

7、重金属含量会很高。 它是城市垃圾填埋场渗滤液中难以统一量化的参数，它的多少，和所在城市的工业化水平和 工业废弃物的掺入比例紧密相关。在采取混埋方式的城市垃圾中工业垃圾及其废弃物占了很大比例，这是重金属的主要来源， 而生活垃圾中重金属的含量一般会较低。影响渗滤液中重金属含量的还有另一个因素。那就是，垃圾填埋场中重金属的溶出，随渗滤 液的酸碱度而波动变化很大，当pH为78.5的中性条件下溶出量较低且趋于稳定，而当 PH 值偏离这一中性值时溶出量将升高，偏离愈远溶出量愈高。可见，渗滤液由于废弃物的诸多不确定因素造成其水质非常差，且有着许多难以处理的组成 成分。又因为填埋场所处时期、废弃物废水的溶出速率等导致渗滤液水质的变化也非常大。 其中至关重要的两个影响因素一是自然降水量、二是填埋场的年龄（场龄），故渗滤液的水 质变化往往是不确定的，但却是按照其自身特定的规律，会在一个相当大的范围内波动变化。 这些将给渗滤液处理带来很大的麻烦。在处理过程中，要注意到渗滤液的这些显著特点。垃圾填埋场渗滤液的特性和特征上（一）渗滤液的组分1常见元素和离子，如Cd、Mg、Fe、Na、NH3、碳酸根、硫酸根和氯根

8、等。2微量金属，如Mn、Cr、Ni、Pb等。 3有机物，低分子有机物与高分子有机化合物夹杂在一起，几乎可以覆盖所有 物质类型，很难做全分析，通常只是以 TOC、 COD 来分析化验和计量，只有酚 等主要有机有毒化合物才会做单独分析化验和计量。4微生物，有害有毒微生物与有益微生物大量滋生共存，包括病原体细菌、病 毒等，数量庞大，种类繁杂。（二）渗滤液特性各地区垃圾渗滤液的性质变化范围较大，受填埋物种类、填埋方法、填埋场 规模以及填埋周期、天气变化等各种因素的影响，尤其是在降水量大的地区，由 于降雨时，大量雨水的冲刷，将填埋场内的污染物被雨水淋洗出来，使渗滤液水 质恶化。渗滤液的物质成分和浓度变化很大，取决于填埋废弃物的种类、性质、填埋 方式、污染物的溶出速度和化学作用、降雨状况、填埋场场龄以及填埋场结构等。 但主要取决于填埋场的使用年限和取样时填埋场所处的阶段，新老填埋场渗滤液 的浓度变化范围的代表性特征见表 1。其浓度随时间成高度的动态变化关系。填 埋初期，填埋场处于产酸阶段，渗滤液中含有高浓度有机酸，挥发性有机酸占不 到1%,此时BOD5、TOC、营养物和重金属的含量均很高。随着时间

9、的推延， 填埋场处于产甲酸阶段，挥发性有机酸比例将增加，则相应的COD、BOD5等浓 度都降了下来。表 1 渗滤液随填埋场场龄而变化的水质特性水质项目新填埋场510a（中年）10a （老年）pH7.5COD(g/l)10102.72.0 2.72.0BODCOD0.5 0.80.1 0.50.1由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质，包括物理因 素、化学因素以及生物因素等，渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动。一般 来说，其pH值变化范围为49, CODCr和BOD5浓度高，COD在2000 62000mg/L的范围内，BOD5为6045000mg/L,特别是在垃圾填埋场运行初期， 垃圾渗滤液中的CODCr最高达到90000mg/L；渗滤液的性质及变化特征一般为： 1色嗅呈淡茶色或暗褐色，色度在 2000左右，有时高达4000度左右，有较浓的有 机物腐化臭味；其色深和恶臭会随场龄的增长而逐步消退或变淡，还会因自然降 水和工业废弃物的性质和数量而变化。2PH值填埋场初期PH值为67,呈弱酸性，随着时间的推移，PH值可提高到7 8,呈弱碱性；其PH值会随场龄的增长而逐步趋向偏碱性，同样也会因自然降 水而和工业废弃物的性质和数量而发生变化。3 BOD5随着时间和微生物活动的增加，渗滤液中的BOD5也逐渐增加。一般填埋6 个月至2.5年，达到最高峰值，此时BOD5多以溶解性为主，随后此指标开始下 降，到615年填埋场安定化为止。4 CODcr填埋初期CODcr较低（但一般也可以达到上万），随着时间的推移，CODcr 下降缓慢，而BOD5急速下降，这导致了 B/C大为下降，可生化性变差。具体的 CODcr与BOD5的关系见下文的有机污染特性分析。5 TOC浓度一般为2652

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