垃圾衛生填埋場滲濾液控制系統探析

摘要：上世紀80年左右，我國首次采用垃圾衛生填埋技術，目前已有十幾個嚴格控制的填埋場。滲濾液的產生是填埋過程中不可避免的，為了顯著提高垃圾掩埋的質量，必須進一步推進滲濾液控制。本文筆者從滲濾液的危害、特點入手，詳細闡述了垃圾填埋場中滲濾液的控制技術和要點。

關鍵詞：垃圾填埋；危害；特點；控制

滲濾液的危害主要分為兩個方面。其一是由填埋場逐漸向地下滲漏，日積月累后，污染物會隨著地下水逐步向四周擴散從而造成地下水污染。其二滲濾液在未經過處理之前就被用來灌溉農田或者直接被排入江河，這樣會直接污染地表生物和水生生物，同時也會污染地下水。此外隨著食物鏈的傳遞，滲濾液中的亞硝酸鹽、重金屬離子等最終會進入人類體內，對人們的健康造成巨大影響。鎘會造成“骨痛病”，而汞會損害人的心臟、腸胃和神經系統。此外，滲濾液中還含有多種有機污染物，可能會致癌，不少存在于美國和我國EPA優先控制污染物黑名單中。

1 垃圾場滲漏液特點

垃圾填埋場的滲濾液不同于一般工業廢水，有其特殊性，具有特征如下。

1.1 垃圾成分：各個垃圾填埋場主要含有的垃圾種類不同，這就造成了滲濾液的組分不同。若垃圾主要是由廢棄的紙張、廚余和植物等組成時，有機物含量較高，則滲濾液中就會含有大量COD、BOD和氨氣。若垃圾主要由舊金屬構成，則滲濾液中的重金屬含量就會相應較高。

1.2 垃圾分解：垃圾在逐步分解階段可能會消耗部分氧氣，導致填埋場內氧氣含量的變化，一般由以下五個步驟組成：

①調整。在垃圾處理最初，由于填埋場內有充足的氧氣，垃圾會逐漸消耗這部分氧氣，持續過程大約只有幾個小時。消耗氧氣的原因主要是由于垃圾中的糖類和氧氣發生氧化還原反應生成水和二氧化碳。由于氧氣的存在，垃圾中的氮和硫也會被氧化為硝酸根和硫酸根離子。這個步驟中的氧化過程能夠減少垃圾中的可溶糖類，從而也使得后續步驟中的酸積累相應減少。此步驟中產生的滲濾液一般較少，產生的污染物主要是垃圾中的顆粒，滲濾液中含有一定濃度的硝酸根和硫酸根離子。

②過渡。在上一步驟之后，填埋場內的氧氣基本被消耗完，水分含量達到飽和，填埋場由富氧狀態轉變為缺氧狀態，硝酸根和硫酸根離子代替氧氣成為了電子受體，在還原菌的影響下兩者濃度均有減少。此過程歷時較短，產生的滲濾液也不多，沒有甲烷生成。由于填埋場逐漸形成水解酸化環境，滲濾液的pH值下降，并能檢測出少量VFA。

③發酵。隨著填埋場的氧氣逐步減少，厭氧微生物如產酸菌和水解菌快速繁殖，使填埋場的環境完全酸化。水解是指含氮有機物和碳氫化合物在脂肪分解菌、蛋白質分解菌、纖維素分解菌等微生物的作用下轉化為糖類、細胞原生質和醇類的過程。酸性發酵最終生成的是氫氣或醋酸，一般是通過產氫菌和醋酸分解菌在水解過程中產生可溶物質提供電子來實現的。在這個步驟中，垃圾中固體有機物迅速水解，產物經過酸發酵產生氫氣和醋酸囤積在滲濾液中，滲濾液中有機物含量增加，pH值進一步下降。但在后期會受到VFA影響，水解和酸化速率均被抑制。

④生成甲烷。上述步驟產生氫氣和醋酸后，甲烷菌會利用其作為電子供體來進一步在厭氧環境下發酵生成甲烷。此步驟進行過程中，也伴隨著持續進行的水解反應和酸發酵反應。當越來越多的含氮有機物發生水解和酸轉化后，滲濾液中氨氮濃度增大，同時硝酸根和硫酸根離子持續被還原為氮氣和硫離子。由于脂肪酸的消耗，滲濾液的pH值在此過程中會逐步上升到7以上，在堿性溶液中重金屬離子會生成沉淀而脫離滲濾液。可見，當在厭氧環境下產甲烷過程開始后，滲濾液中的易降解物質如揮發性脂肪酸逐漸成為沉淀分離，殘留物質主要為難降解物質，滲濾液呈堿性，重金屬離子濃度相較之前大大下降。

⑤成熟。當垃圾慢慢降解后，滲濾液的組成漸漸趨于穩定，VFA和COD濃度均已經達到很低的水平，滿足排放標準。同時，也不再有甲烷產生，此時收集的氣體中以二氧化碳、氮氣和氧氣為主。

1.3 外部水的影響：填埋場之外的水進入填埋場會對滲濾液造成很大影響，主要體現在對滲濾液的稀釋和對不同階段降解的影響。若碰到多雨季節，大量外部水進入填埋場，使滲濾液的體積大大增加，從而起到了稀釋的效果，使得污染物在滲濾液中的濃度相對較低。滲入的外部水越多，就越容易達到填埋場的持水能力，從而產生滲濾液，之后的水解、酸化、甲烷生成等步驟也會相應提前發生。同時，滲入的外部水越多，場內微生物分解垃圾的能力就越強，造成最初滲濾液中污染物濃度較高，但在污染物陸續降解后，其濃度就會很快下降。

2 滲漏液控制系統構建分析

按目前技術水平，滲漏液控制系統一般可依次分設為四層：

2.1 防止滲入層

該層的主要用途是防止運行過程中填埋場內的滲濾液滲漏到地下水體或者土壤，此外也能防止外部水進入填埋場。根據各國的國情，目前主要有兩套防止滲入系統。其一是采用厚度為0.6米的壓實黏土與土工膜組合而成的符合防滲系統；其二是僅有人工黏土和天然黏土兩種黏土構成的防滲系統。為了保證水平方向滲濾液也不會滲漏，一些填埋場還會利用擋水壩、地連續墻、帷幕灌漿等來進行進一步防御。

2.2 加強防護層

加強防護層能夠有效減小垃圾的滲透系數，從而起到阻擋外部雨水進入滲濾液的作用。此外，加強防護層還能防止質量較輕的已被填埋物隨風飄揚污染周邊環境。同時，該層還可以防止鳥類等進入填埋場覓食，從而可能引起的蚊蟲滋生、病菌傳染等。目前，對于加強防護層并沒有一個統一的標準，各國均根據實際情況來進行選擇和建設。美國一般要求在填埋垃圾層上還需要覆蓋高度為15厘米左右的砂土或黏土；我國對于覆蓋層的高度要求一般為20至30厘米。

2.3 最終覆蓋層

該層位于填埋場垃圾體的最外層，主要是用來防止降雨進入填埋場，避免滲濾液被稀釋。對于該層，各國現階段也有不同的設計與要求。發達國家通常要求封閉填埋場時要鋪設壓實的低透水性土層、氣體排放層、排水層、土工膜以及保護層。我國則一般在封閉填埋場時先在其垃圾體上方鋪設厚度為30厘米左右的自然土，隨后再覆蓋15至20厘米左右厚的黏土，并要保證適當的坡度。

2.4 調節池

滲濾液最主要是由降水形成的，質量和體積會隨著實際降水情況而時刻改變。但是就實際而言，每個處理站每天能處理的滲濾液量基本為定值，因此碰到多雨季節，相關部門應當及時將多余水分儲藏到調節池內，從而填補少雨季節正常運行處理站水量的空缺。調節池應當保證一定體積，防止滲濾液外滲，同時還應該設計為厭氧環境，方便滲濾液在其中水解、酸化。

3 小結

對于垃圾衛生填埋來說，如何處理好滲濾液是一個十分重要的問題。填埋場產生的滲濾液體積龐大，且填埋時間不同時污染物的含量也不同，因此為了提高填埋場質量，相關部門應當從各個方面入手，合理地處理好滲濾液。

參考文獻

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