生活垃圾填埋场渗滤液回灌技术

简介： 详细介绍了渗滤液回灌工程中所采用的喷淋回灌、表面水塘回灌、垂直竖井回灌及水平回灌等工程技术，并对其优缺点和适应性进行了分析论述。通过对影响渗滤液回灌效果的三种因素——垃圾堆体特性、压实度、中间覆盖层的分析，提出了使用可生物降解的垃圾盛装袋、人工膜作为中间覆盖层等可行的操作建议，以提高渗滤液的回灌效果。
关键字：生活垃圾填埋场 渗滤液回灌 渗透性 中间覆盖层

渗滤液回灌是将收集后的渗滤液再次回灌入填埋场，利用填埋场堆体内的微生物对渗滤液进行处理的一种技术，它是渗滤液管理的一种有效方法。

　　由于垃圾堆体内存在大量的孔隙，因此垃圾堆体具有较强的额外贮水能力，并且该贮水能力随垃圾堆体填埋高度的增加而增加。有关研究表明^[3]：当所填埋生活垃圾的饱和度为50%，填埋高度为50 m时，每公顷生活垃圾填埋场额外贮水能力为125×10³ m³。

　　许多研究表明^[1,2,4]，通过渗滤液回灌增加填埋场堆体内的湿度，不仅可以改善渗滤液的水质，降低渗滤液中BOD、COD及重金属的浓度，而且可以加速填埋堆体的稳定，使填埋场稳定期缩短至2～3 a，并增加填埋场的甲烷产气率。

　　1 回灌技术

　　将渗滤液回灌入填埋场的方式有多种，在生产中常用的方法通常有喷淋法、表面水塘回灌法、垂直竖井回灌法及水平回灌法。

　　1.1 喷淋回灌法

　　喷淋回灌法就是将垃圾渗滤液喷洒至垃圾填埋场表面，为了增加渗滤液的渗透性，可在垃圾填埋场的表面开挖一些纵横交错的沟槽。喷淋回灌法相对较为灵活，由于管线敷设在填埋场的表面，当填埋区域发生变化时，回灌系统比较容易建设。

　　该种方法通常用在蒸发量较大的地区，用以减少渗滤液的处理量，减少率可达75%左右。在降雨量充沛或冰冻的地域，则不适合运用此种方法。

　　目前，由于渗滤液在喷洒过程中所产生微小的雾状水滴及气味会对人的健康带来危害，有些国家已经开始禁止使用这种回灌方式。当采用这种回灌方式时，建议渗滤液的浓度应小于1000 mg/L^[5]。

　　1.2 表面水塘回灌法

　　表面水塘回灌法就是在生活垃圾填埋场的表面开挖基坑，内置级配碎石，渗滤液回灌到水塘内，然后渗透到填埋堆体内，通常水塘的直径大约为5 m，深度约为1.5 m。

　　此种回灌方法在美国佛罗里达州有较成功的应用实例。广州的李坑生活垃圾填埋场在运营管理时也采用了这种回灌方式，在渗滤液减量及改善水质方面取得了较好的效果。

　　渗滤液的表面水塘回灌法同样也会带来环境问题，如气味、苍蝇等，并且由于水塘的位置相对较为固定，其开挖深度较浅，在一定程度上影响了渗滤液的回灌频率与容量。

　　1.3 垂直竖井回灌法

　　垂直竖井回灌法是渗滤液回灌比较常用的方法之一，具体结构见图1。为了避免短流，回灌井的底部是不透水的。

　　由于垂直回灌法回灌点相对比较固定，在设计时，回灌井的间距应适当，若回灌井的距离太密，则影响填埋场垃圾的堆放与压实，但太疏，则未充分利用填埋场的贮水能力，导致填埋场湿度不均匀。在国外，每个回灌井的服务范围通常为1600～8000 m^2[5]。

　　由于垃圾填埋场初期的沉降比较厉害，在沉降过程中可能会破坏垂直回灌井的整体性，并且，如果竖井的基础是支撑在膜上面的，则有可能导致膜的破损。

　　1.4 水平回灌法

　　水平回灌法是在垃圾面一定深度下开挖盲沟，内置穿孔的HDPE管，盲沟内填充砾石或废弃的轮胎碎片，具体结构见图2。

　　由于水平管网覆盖面积大，该系统比其他回灌方式引入填埋场的渗滤液量大，但是也不能过度使用。有报道表明^[5]，水平回灌系统的过度使用会导致渗滤液收集系统收集量的加大，并且渗滤液的浓度峰值也将会增加。

　　由于该系统是敷设在垃圾面底下的，无论是正在使用的填埋场还是封场后的填埋场，均可采用此系统进行渗滤液回灌。

　　图1 渗滤液回灌竖井

　　图2 渗滤液水平回灌系统

　　2 影响渗滤液回灌效果的因素

　　渗滤液回灌可以改善渗滤液的水质情况，并加速填埋堆体的稳定。为了使渗滤液回灌获得较好的效果，应尽量使填埋堆体内湿度均匀，避免短流现象、局部饱和及顶部、边坡穿透现象的发生。在此，本文将就渗滤液回灌效果的影响因素进行论述分析，并提出操作建议。

　　2.1 垃圾堆体特性

　　垃圾堆体各向同性就是指在各个方向上，垃圾具有相同的渗透性。渗滤液回灌时，垃圾堆体各向同性可使其持水均匀，达到比较好的渗滤液回灌效果。但实际上，由于目前大部分城市采用由环卫工人上门收集袋装垃圾的收集形式，而且，盛装垃圾的塑料袋很少采用可生物降解的垃圾袋，因此，大大影响了生活垃圾各向同性的性能，在渗滤液回灌的过程中，容易导致渗滤液的短流或渗滤液在垃圾堆体内的聚集，而不能均匀分布在垃圾堆体内，达不到充分利用填埋场内的生物群体降解渗滤液的目的。

　　在生活垃圾填埋前，进行垃圾破碎是达到垃圾堆体各向同性的一种比较有效的方法，但是在许多城市，由于日产垃圾量较大，填埋前对袋装垃圾进行破碎不太可行，因此向居民宣传使用可快速生物降解的环保垃圾袋是非常有必要的。

　　2.2 压实度

　　垃圾在填埋时，先由推土机将垃圾均匀推开，然后由压实机来回压实，到达一定的压实度后再堆填另一层垃圾。在一定程度上，垃圾的压实度也影响渗滤液的回灌效果。有研究表明^[6]，随着垃圾竖向渗透性的减少，渗滤液的横向扩散度将增加，这主要是在实际施工作业时，由于边坡比较难压实，垃圾堆体的纵向压实度通常都大于横向压实度，即横向渗透性大于纵向渗透性，因此很容易造成渗滤液的横向边坡穿透。

　　在敷设渗滤液回灌系统时，为了避免因纵、横向压实度不均匀而造成的边坡穿透，建议渗滤液的回灌系统的安装位置至少应距边坡6 m远。

　　2.3 中间覆盖层

　　当填埋单元轮换，前一个垃圾作业面上较长时间不再填垃圾时，会在其表面敷盖一层渗透性较低的中间覆盖层，以减少雨水渗入形成渗滤液，该单元继续填埋时，若是采用粘土作中间覆盖层，通常这一中间覆盖层将保留在垃圾堆体内。

　　当对垃圾填埋场进行渗滤液回灌处理时，应考虑这一低渗透性的中间覆盖层对渗滤液回灌效果所带来的负面影响。由于低渗透性的中间覆盖层的存在，渗滤液回灌入填埋场内时，会有部分的渗滤液滞留于中间覆盖层上，而不会沿垂直方向渗透，堆体内的湿度将会分布不均匀，当过饱和后，回灌的渗滤液会沿着渗透性较大的水平方向渗透，从而可能出现边坡穿透的现象。为了避免这种现象的发生，建议在渗滤液回灌的填埋场内，中间覆盖层采用可重复使用的人工覆盖层，或继续填埋时将中间覆盖层去除，这不仅可增加填埋容积，而且可改善渗滤液的回灌效果。

　　3  结  论

　　（1）喷淋回灌法和表面水塘回灌法由于是在垃圾表面进行建设，施工容易，但是由于带来的气味、苍蝇等环境问题，日前已很少被人采用。

　　（2）垂直竖井回灌法和表面水塘回灌法因能引入较大量的渗滤液，并且不影响填埋场的使用，不会导致环境问题，而被广泛采用。

　　（3）渗滤液的回灌效果受垃圾场的垃圾特性、压实度及中间覆盖层的影响。使用可降解的垃圾盛装袋，尽量使垃圾堆体呈现各向同性；在垃圾填埋过程中，尽量使垃圾边坡的压实度与垃圾的纵向压实度接近；减少垃圾填埋场的中间覆盖层等措施将会增加渗滤液的回灌容量，使垃圾堆体湿度均匀，减少边坡穿透，从而达到较好的渗滤液回灌效果。

　　参考文献

　　1  罗春泳，胡亚元，陈云敏.垃圾填埋场渗滤液回灌效果的理论研究.中国给水排水，2003，19(2)：5～8

　　2  徐迪民.垃圾填埋场渗滤水回灌技术的研究. 同济大学学报，1996，32：119～128

　　3  Koerner R M，Soong T Y.Leachate in landfills:the stability issues.Geotextiles and Geomembranes，2000，18：293～309

　　4  Irem S，Turgut T O.Impact of various leachate recirculation regimes on municipal solid waste degradation.Journal of Hazardous Materials，2001，B87：259～271

　　5  Reinhart D R.Full-scale experiences with leachate recirculating landfills:case studies. Waste Management & Research，1996，14：347～365

　　6  Mccreanor P T，Reinhart D R.Mathematical modeling of leachate routing in a leachate recirculating landfill.Wat.Res.，2000，34(4)：1285～1295

　　（收到修改稿日期：2004-10-09）

　　[1]作者：袁维芳，女，1972年生，硕士，工程师，主要从事固体废弃物处理方面的研究。