摘      要
 

       生活垃圾填埋场是城市重要的市政基础设施，也是生活垃圾减量化、资源化、无害化链条上不可或缺的最后一环。由于垃圾特性、防渗系统设计、运行管理等方面的原因，我国生活垃圾填埋场渗滤液积累问题较为突出，造成严重的环境与安全隐患。本文在分析填埋场渗滤液积累成因的基础上，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措施。

 

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。

 

       垃圾自身含水的贡献较大

 

       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。

 

       填埋场雨污分流不够精细

 

       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。

 

       填埋堆体水分下渗困难

 

       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。

 

       渗滤液导排系统堵塞

 

       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。

 

       污泥、飞灰与生活垃圾共填埋

 

       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。

 

       控制对策

 

       源头减水

 

       我国生活垃圾极高的含水率对渗滤液大量产生及其在场内的积存贡献较大，因此，降低进入填埋场的垃圾含水率是解决我国生活垃圾填埋场积水问题的治本之策。通过垃圾分类，实现垃圾分类处理，避免或者减少高含水的厨余垃圾进入填埋场，是最为直接、有效的减水方式。居民在将剩菜剩饭等厨余垃圾投放进垃圾桶之前，先尽可能将水沥干，也是一种简便易行的减水方式。另外，通过机械—生物方式，对垃圾进行适度脱水干化预处理后再填埋处置，也是可行的选择。

 

       厨余垃圾主要为易降解有机物，是填埋场渗滤液高VFA浓度的主要来源，对填埋场渗滤液导排系统生物堵塞影响较大。因此，应结合我国普遍推行生活垃圾分类制度的要求，抓紧构建生活垃圾分类处理系统，积极推行原生垃圾零填埋，降低填埋垃圾中高含水易降解的厨余垃圾比例。

 

       设计“补”水

 

       我国生活垃圾填埋场渗滤液产生量计算公式忽略了垃圾自身高含水的巨大贡献，据此设计和建设的渗滤液导排系统排水能力偏低，相应的处理设施处理能力偏小，导致渗滤液在场内不能及时排出场内，即使排出也因能力不足处理不了，只能积存于场内，越积越多，形成恶性循环。因此，应尽快修订作为设计依据的我国生活垃圾填埋场渗滤液产生量计算公式，将垃圾自身含水作为重要的渗滤液产生源项考虑在内。在科学衡算我国生活垃圾填埋场渗滤液产生量的基础上，在设计中适当增大排水管管径、缩小排水管间距，增加导排层厚度和砾石粒径，提高渗滤液导排系统排水能力。同时，扩大渗滤液处理设施处理规模，保证排出的渗滤液能够得到及时处理。

 

       过程控水

 

       填埋场设计、建设与运行中应严格实行雨污分流，保证截洪沟发挥最大功能，严控作业面积，非作业面及时覆盖，达到填埋高度的区域及时封场，尽可能减少暴雨径流汇入量和降雨入渗量。在填埋库底及边坡全面铺设防渗及渗滤液导排系统的基础上，在地下水位较高的区域设计和建设地下水导排系统，避免地下水侵入。上层填埋垃圾时，及时揭去下层临时覆盖的膜，防止“覆盖层”变成“隔水层”。禁止渗滤液膜处理浓缩液回灌到填埋场，以避免钙镁离子累积，从而加剧导排层化学堵塞并影响渗滤液处理效率。填埋场一旦发生积水，水头的升高和污染物的积累又会进一步加速物理、生物和化学堵塞的发生。因此，有条件的地方，应对填埋场内积水情况进行定期监控，填埋场出现水位雍高时，不能无所作为，应采取积极干预措施进行降水疏导，避免积水情况进一步恶化。

 

       优化排水

 

       填埋场渗滤液导排系统设计中，除了提高其排水能力外，防止其发生物理、生物、化学堵塞更为重要。我国填埋场渗滤液导排系统主要由土工布保护层、砾石导排层和导排管三大组件构成，位于砾石导排层与垃圾层之间的土工布能对砾石导排层起到保护作用，但也容易将渗滤液中的颗粒物过滤而沉积下来，成为最先发生淤堵的位置。淤堵不断发展，土工布保护层转化为不透水层。因此，我国生活垃圾填埋场渗滤液导排系统设置土工布保护层的综合效应有待进一步研究。

 

       我国大中城市数量众多，相应地大型生活垃圾填埋场数量较多，分布较广。大型生活垃圾填埋场库区面积和堆体厚度较大，堆体由于压密作用渗透系数降低，底部的排水管容易发生扭曲变形，丧失排水能力，因此发生渗滤液积累和导排层堵塞的可能性更大。因此，大型填埋场应考虑分区、多层设置渗滤液导排系统，或构建水平导排与垂直导排相结合的立体导排系统，提高渗滤液导排效率。

 

       鉴于污泥和飞灰进入生活垃圾填埋场处置会显著加剧渗滤液导排系统堵塞，填埋场对于接受污泥和飞灰入场应系统规划科学设计严格管理。填埋场设计、建设和运行时，必须考虑到污泥和飞灰对渗滤液导排的不利影响。污泥应尽可能与生活垃圾分区填埋，飞灰必须在相对独立的区域单独填埋，并安装独立的渗滤液导排系统。

 

 

       原因 我国生活垃圾填埋场积水严重，水位超过标准规定限值的数十乃至数百倍，环境与安全风险较高。原因主要包括：

 

(1)垃圾自身含水率较高，渗滤液产生量远超设计导排能力与处理规模;

 

(2)填埋场雨污分流不够精细和严格，暴雨汇入量和降雨入渗量较大;

 

(3)填埋堆体厚度较大，垃圾的压密作用和降解过程使其渗透性降低;

 

(4)我国生活垃圾填埋场渗滤液具有高悬浮物、高有机负荷、高无机盐的特性，有利于填埋场内物理、生物、化学堵塞的发生，造成渗滤液导排系统堵塞失效;

 

(5)污泥及飞灰中富含细颗粒物和钙离子，且碱性较强，加剧了渗滤液导排系统堵塞。

 

       对策 据此，提出解决我国填埋场积水问题的对策主要包括：

 

(1)源头减水：通过垃圾分类、源头沥水和脱水预处理，降低进入填埋场垃圾的含水率，实现高含水、高厨余原生垃圾的零填埋;

 

(3)设计“补”水：将垃圾自身含水作为重要源项，修订我国生活垃圾填埋场渗滤液产生量计算公式，扩大渗滤液导排系统排水能力和处理设施处理能力;

 

(3)过程控水：填埋场设计、建设与运行过程中，严格实施雨污分流，出现水位雍高时采取积极干预措施进行降水疏导，禁止渗滤液膜处理浓缩液回灌;

 

(4)优化排水：优化渗滤液导排层结构设计，如取消无纺布保护层，大型填埋场应考虑分区、多层设置渗滤液导排系统，污泥与飞灰应严格分区填埋，且配备独立的渗滤液导排系统。