生活垃圾填埋場滲濾液回灌技術
摘要:詳細(xi)介紹了(le)(le)滲濾(lv)(lv)液(ye)回(hui)(hui)灌(guan)(guan)(guan)工(gong)程中所采用的(de)噴淋(lin)回(hui)(hui)灌(guan)(guan)(guan)、表面水塘回(hui)(hui)灌(guan)(guan)(guan)、垂直豎井回(hui)(hui)灌(guan)(guan)(guan)及水平回(hui)(hui)灌(guan)(guan)(guan)等(deng)工(gong)程技(ji)術,并對其優(you)缺點和適應性進行(xing)了(le)(le)分析論(lun)述。通過對影響滲濾(lv)(lv)液(ye)回(hui)(hui)灌(guan)(guan)(guan)效果的(de)三種因素——垃圾(ji)堆體(ti)特性、壓實度、中間(jian)覆(fu)蓋層(ceng)的(de)分析,提出了(le)(le)使用可生物降解的(de)垃圾(ji)盛裝袋、人工(gong)膜作為中間(jian)覆(fu)蓋層(ceng)等(deng)可行(xing)的(de)操作建(jian)議,以提高滲濾(lv)(lv)液(ye)的(de)回(hui)(hui)灌(guan)(guan)(guan)效果。
滲(shen)(shen)濾液(ye)(ye)回(hui)灌(guan)是(shi)將收集后的滲(shen)(shen)濾液(ye)(ye)再(zai)次回(hui)灌(guan)入(ru)填埋(mai)場(chang),利用填埋(mai)場(chang)堆體內的微生物對(dui)滲(shen)(shen)濾液(ye)(ye)進行處(chu)理(li)的一種技術,它是(shi)滲(shen)(shen)濾液(ye)(ye)管理(li)的一種有(you)效方法(fa)。
由于(yu)垃圾(ji)堆(dui)體內存在大量的孔隙,因此垃圾(ji)堆(dui)體具有較強的額(e)外(wai)貯(zhu)水能(neng)(neng)力,并(bing)且(qie)該(gai)貯(zhu)水能(neng)(neng)力隨垃圾(ji)堆(dui)體填(tian)(tian)埋(mai)高度的增(zeng)加而增(zeng)加。有關研究(jiu)表明(ming)[3]:當所填(tian)(tian)埋(mai)生(sheng)活(huo)垃圾(ji)的飽(bao)和度為50%,填(tian)(tian)埋(mai)高度為50 m時,每公頃(qing)生(sheng)活(huo)垃圾(ji)填(tian)(tian)埋(mai)場額(e)外(wai)貯(zhu)水能(neng)(neng)力為125×103 m3。
許(xu)多研究表明[1,2,4],通過滲(shen)濾液回灌增加填埋(mai)(mai)場(chang)(chang)堆(dui)體內的(de)濕度,不僅可以改善滲(shen)濾液的(de)水質,降低滲(shen)濾液中BOD、COD及重金(jin)屬的(de)濃度,而且(qie)可以加速填埋(mai)(mai)堆(dui)體的(de)穩定,使(shi)填埋(mai)(mai)場(chang)(chang)穩定期縮短至2~3 a,并增加填埋(mai)(mai)場(chang)(chang)的(de)甲烷產氣率。
1 回灌技術
將滲濾液回(hui)灌入填埋場的(de)方式有(you)多種,在生產中常(chang)用(yong)的(de)方法(fa)(fa)通常(chang)有(you)噴淋(lin)法(fa)(fa)、表面水塘回(hui)灌法(fa)(fa)、垂直豎井回(hui)灌法(fa)(fa)及水平回(hui)灌法(fa)(fa)。
1.1 噴淋回灌法
噴(pen)淋(lin)回灌(guan)法(fa)就(jiu)是(shi)將垃(la)(la)圾滲(shen)濾液噴(pen)灑(sa)至垃(la)(la)圾填埋場(chang)表面(mian)(mian),為了增加滲(shen)濾液的滲(shen)透(tou)性,可(ke)在垃(la)(la)圾填埋場(chang)的表面(mian)(mian)開挖一些縱(zong)橫交(jiao)錯的溝槽。噴(pen)淋(lin)回灌(guan)法(fa)相對(dui)較(jiao)(jiao)為靈活,由于管線敷設在填埋場(chang)的表面(mian)(mian),當填埋區(qu)域發生(sheng)變化時,回灌(guan)系(xi)統比較(jiao)(jiao)容(rong)易(yi)建設。
該種(zhong)(zhong)方法通(tong)常用(yong)在蒸發量(liang)較大的地區(qu),用(yong)以減少(shao)(shao)滲濾液的處理量(liang),減少(shao)(shao)率(lv)可達75%左右。在降雨量(liang)充沛或冰凍的地域,則不適合運用(yong)此種(zhong)(zhong)方法。
目前,由于(yu)滲(shen)濾液(ye)在噴灑過程(cheng)中(zhong)所(suo)產生微小(xiao)(xiao)的(de)(de)霧狀水(shui)滴(di)及(ji)氣味會對人的(de)(de)健康帶來危(wei)害(hai),有些(xie)國家已經開始禁止使用(yong)這種回灌(guan)方式。當采用(yong)這種回灌(guan)方式時,建議(yi)滲(shen)濾液(ye)的(de)(de)濃度應(ying)小(xiao)(xiao)于(yu)1000 mg/L[5]。
1.2 表面(mian)水塘(tang)回(hui)灌法
表面水(shui)塘回(hui)灌法就是在生活垃(la)圾填埋(mai)場的表面開挖基坑,內置級配碎石,滲(shen)濾(lv)液回(hui)灌到水(shui)塘內,然后滲(shen)透到填埋(mai)堆(dui)體內,通(tong)常水(shui)塘的直(zhi)徑大約為(wei)5 m,深度約為(wei)1.5 m。
此(ci)種回灌方法在美國佛羅里達州有較(jiao)成功的(de)應用實(shi)例。廣(guang)州的(de)李坑生活(huo)垃(la)圾填埋(mai)場(chang)在運營管(guan)理時也采用了(le)(le)這種回灌方式,在滲濾(lv)液減量及改善(shan)水質(zhi)方面取(qu)得了(le)(le)較(jiao)好的(de)效果(guo)。
滲(shen)濾液的(de)表面水(shui)塘回灌法同(tong)樣也會帶(dai)來環境(jing)問(wen)題,如氣味(wei)、蒼蠅等,并(bing)且(qie)由(you)于水(shui)塘的(de)位置相對較(jiao)為固定(ding),其開挖(wa)深度較(jiao)淺,在一定(ding)程度上影響了滲(shen)濾液的(de)回灌頻(pin)率與(yu)容量。
1.3 垂直豎井回灌法
垂(chui)直豎井回(hui)灌(guan)法(fa)是滲濾液回(hui)灌(guan)比較常用的方法(fa)之一,具體結構見(jian)圖1。為了避免短(duan)流,回(hui)灌(guan)井的底(di)部(bu)是不透水的。
由于垂直回(hui)灌(guan)法回(hui)灌(guan)點相對比(bi)較固定,在設(she)計時,回(hui)灌(guan)井的間距應適當(dang),若回(hui)灌(guan)井的距離太密,則影(ying)響填(tian)埋(mai)場垃圾的堆(dui)放與壓實,但(dan)太疏(shu),則未(wei)充(chong)分利用(yong)填(tian)埋(mai)場的貯水(shui)能(neng)力(li),導致填(tian)埋(mai)場濕度不均勻(yun)。在國外,每個回(hui)灌(guan)井的服務范圍(wei)通常(chang)為1600~8000 m2[5]。
由于垃圾填(tian)埋(mai)場初期的沉(chen)降比較厲害,在(zai)沉(chen)降過程中可能會(hui)破(po)壞垂直回灌井(jing)的整體(ti)性,并且,如果豎井(jing)的基礎(chu)是支撐在(zai)膜上面的,則有可能導致膜的破(po)損。
1.4 水平回灌法
水平回灌法是(shi)在垃圾面一定深度下開挖盲溝,內(nei)置穿(chuan)孔的HDPE管,盲溝內(nei)填充礫(li)石或廢棄(qi)的輪胎碎片,具體(ti)結(jie)構見圖(tu)2。
由于(yu)水平管網覆蓋面積(ji)大,該系統比其(qi)他回灌方(fang)式(shi)引入(ru)填埋場的滲濾液(ye)量大,但是也不能過(guo)度(du)使用(yong)。有報(bao)道表明[5],水平回灌系統的過(guo)度(du)使用(yong)會導致滲濾液(ye)收集(ji)系統收集(ji)量的加(jia)(jia)大,并且滲濾液(ye)的濃度(du)峰值也將會增加(jia)(jia)。
由于該系統是敷設在垃圾面底下的,無論是正在使用的填埋場還是封場后的填埋場,均可采用此系統進行滲濾液回灌。
![]() 圖1 滲濾液回灌豎井 |
![]() 圖2 滲濾液水平回灌系統 |
2 影響滲濾液回灌效果的因素
滲(shen)(shen)濾(lv)(lv)液回灌可以改善滲(shen)(shen)濾(lv)(lv)液的水(shui)質(zhi)情況,并加速(su)填埋堆體(ti)的穩(wen)定。為了使滲(shen)(shen)濾(lv)(lv)液回灌獲(huo)得較好的效果,應盡量使填埋堆體(ti)內(nei)濕度均勻,避(bi)免短流現象(xiang)、局部飽和及頂部、邊坡穿(chuan)透現象(xiang)的發生。在此,本(ben)文將就滲(shen)(shen)濾(lv)(lv)液回灌效果的影響因素(su)進行論(lun)述分析(xi),并提出操(cao)作建議。
2.1 垃圾堆體特(te)性
垃(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)堆(dui)體各向(xiang)同性(xing)(xing)就是指在(zai)各個(ge)方向(xiang)上(shang)(shang),垃(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)具有相同的(de)滲(shen)(shen)透性(xing)(xing)。滲(shen)(shen)濾(lv)液(ye)回(hui)灌(guan)時(shi),垃(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)堆(dui)體各向(xiang)同性(xing)(xing)可使其持水均勻,達(da)到(dao)比(bi)較好的(de)滲(shen)(shen)濾(lv)液(ye)回(hui)灌(guan)效果。但(dan)實(shi)際上(shang)(shang),由(you)于目前大(da)部分城市采用由(you)環衛工人上(shang)(shang)門(men)收(shou)集袋裝垃(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)的(de)收(shou)集形(xing)式,而且,盛(sheng)裝垃(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)的(de)塑料袋很少采用可生(sheng)物(wu)降解的(de)垃(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)袋,因此,大(da)大(da)影響了(le)生(sheng)活垃(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)各向(xiang)同性(xing)(xing)的(de)性(xing)(xing)能,在(zai)滲(shen)(shen)濾(lv)液(ye)回(hui)灌(guan)的(de)過(guo)程中,容易導致滲(shen)(shen)濾(lv)液(ye)的(de)短流或滲(shen)(shen)濾(lv)液(ye)在(zai)垃(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)堆(dui)體內的(de)聚(ju)集,而不能均勻分布在(zai)垃(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)堆(dui)體內,達(da)不到(dao)充分利用填(tian)埋場內的(de)生(sheng)物(wu)群體降解滲(shen)(shen)濾(lv)液(ye)的(de)目的(de)。
在生(sheng)活垃(la)(la)圾(ji)填(tian)(tian)埋前,進行垃(la)(la)圾(ji)破碎是(shi)達到垃(la)(la)圾(ji)堆體各(ge)向同性的(de)一種比(bi)較(jiao)有效的(de)方法,但是(shi)在許多城市,由于日產垃(la)(la)圾(ji)量(liang)較(jiao)大,填(tian)(tian)埋前對袋裝垃(la)(la)圾(ji)進行破碎不太可行,因此(ci)向居(ju)民宣傳使用可快速生(sheng)物降解的(de)環保垃(la)(la)圾(ji)袋是(shi)非常有必要(yao)的(de)。
2.2 壓實度
垃(la)圾(ji)在(zai)填埋(mai)時,先由推土機將垃(la)圾(ji)均勻推開,然后(hou)由壓(ya)(ya)(ya)實(shi)(shi)機來回(hui)壓(ya)(ya)(ya)實(shi)(shi),到達(da)一(yi)定的(de)壓(ya)(ya)(ya)實(shi)(shi)度(du)后(hou)再堆填另(ling)一(yi)層垃(la)圾(ji)。在(zai)一(yi)定程度(du)上,垃(la)圾(ji)的(de)壓(ya)(ya)(ya)實(shi)(shi)度(du)也影響滲(shen)(shen)(shen)濾液的(de)回(hui)灌效果。有研究表(biao)明[6],隨著垃(la)圾(ji)豎(shu)向(xiang)(xiang)(xiang)滲(shen)(shen)(shen)透(tou)性(xing)的(de)減少,滲(shen)(shen)(shen)濾液的(de)橫向(xiang)(xiang)(xiang)擴散(san)度(du)將增加,這主要是(shi)在(zai)實(shi)(shi)際施工作業時,由于(yu)邊坡(po)比較難壓(ya)(ya)(ya)實(shi)(shi),垃(la)圾(ji)堆體(ti)的(de)縱向(xiang)(xiang)(xiang)壓(ya)(ya)(ya)實(shi)(shi)度(du)通常都大(da)于(yu)橫向(xiang)(xiang)(xiang)壓(ya)(ya)(ya)實(shi)(shi)度(du),即橫向(xiang)(xiang)(xiang)滲(shen)(shen)(shen)透(tou)性(xing)大(da)于(yu)縱向(xiang)(xiang)(xiang)滲(shen)(shen)(shen)透(tou)性(xing),因此(ci)很容易(yi)造成滲(shen)(shen)(shen)濾液的(de)橫向(xiang)(xiang)(xiang)邊坡(po)穿透(tou)。
在(zai)敷設(she)滲濾液回灌(guan)系統時,為了避(bi)免(mian)因縱、橫(heng)向壓實度(du)不均勻(yun)而造(zao)成(cheng)的邊(bian)(bian)坡穿透,建議(yi)滲濾液的回灌(guan)系統的安(an)裝(zhuang)位(wei)置至(zhi)少(shao)應距邊(bian)(bian)坡6 m遠。
2.3 中間覆蓋層
當填(tian)(tian)埋(mai)單元輪換,前一(yi)個垃圾作(zuo)業面上較長時(shi)間(jian)不再填(tian)(tian)垃圾時(shi),會(hui)在(zai)其表面敷蓋一(yi)層(ceng)(ceng)滲(shen)(shen)(shen)透性較低的中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)覆蓋層(ceng)(ceng),以(yi)減少雨(yu)水滲(shen)(shen)(shen)入形成滲(shen)(shen)(shen)濾液,該單元繼續填(tian)(tian)埋(mai)時(shi),若(ruo)是采(cai)用(yong)粘(zhan)土作(zuo)中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)覆蓋層(ceng)(ceng),通常這一(yi)中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)覆蓋層(ceng)(ceng)將保留在(zai)垃圾堆(dui)體內。
當對垃圾(ji)填(tian)(tian)埋(mai)(mai)場(chang)進行滲(shen)濾(lv)(lv)液(ye)(ye)回灌處理時,應考(kao)慮這一低滲(shen)透性的(de)(de)(de)中間(jian)(jian)覆(fu)蓋(gai)(gai)層(ceng)對滲(shen)濾(lv)(lv)液(ye)(ye)回灌效果所帶(dai)來(lai)的(de)(de)(de)負(fu)面影(ying)響。由于低滲(shen)透性的(de)(de)(de)中間(jian)(jian)覆(fu)蓋(gai)(gai)層(ceng)的(de)(de)(de)存(cun)在,滲(shen)濾(lv)(lv)液(ye)(ye)回灌入填(tian)(tian)埋(mai)(mai)場(chang)內時,會(hui)有部分(fen)的(de)(de)(de)滲(shen)濾(lv)(lv)液(ye)(ye)滯留于中間(jian)(jian)覆(fu)蓋(gai)(gai)層(ceng)上,而不會(hui)沿垂直(zhi)方向滲(shen)透,堆體內的(de)(de)(de)濕度將(jiang)會(hui)分(fen)布不均勻,當過飽(bao)和后,回灌的(de)(de)(de)滲(shen)濾(lv)(lv)液(ye)(ye)會(hui)沿著(zhu)滲(shen)透性較大的(de)(de)(de)水平方向滲(shen)透,從而可能出現邊(bian)坡穿透的(de)(de)(de)現象(xiang)。為了(le)避免這種現象(xiang)的(de)(de)(de)發生,建議在滲(shen)濾(lv)(lv)液(ye)(ye)回灌的(de)(de)(de)填(tian)(tian)埋(mai)(mai)場(chang)內,中間(jian)(jian)覆(fu)蓋(gai)(gai)層(ceng)采(cai)用(yong)可重復(fu)使用(yong)的(de)(de)(de)人工覆(fu)蓋(gai)(gai)層(ceng),或繼續填(tian)(tian)埋(mai)(mai)時將(jiang)中間(jian)(jian)覆(fu)蓋(gai)(gai)層(ceng)去(qu)除,這不僅(jin)可增加填(tian)(tian)埋(mai)(mai)容積,而且可改善滲(shen)濾(lv)(lv)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)回灌效果。
3 結 論
(1)噴淋回灌(guan)法(fa)和表面(mian)水塘回灌(guan)法(fa)由(you)于是(shi)在垃圾表面(mian)進行建(jian)設,施工容易,但是(shi)由(you)于帶來的氣味(wei)、蒼蠅等(deng)環境問題,日前已很少(shao)被人采用。
(2)垂直豎井回(hui)灌法(fa)(fa)和表面(mian)水塘(tang)回(hui)灌法(fa)(fa)因能引入較大(da)量的滲(shen)濾液(ye),并且(qie)不(bu)影(ying)響填埋(mai)場的使用,不(bu)會導致(zhi)環境(jing)問題,而被(bei)廣泛采(cai)用。
(3)滲(shen)濾(lv)液(ye)的回灌(guan)效果受垃(la)圾(ji)(ji)(ji)場的垃(la)圾(ji)(ji)(ji)特性、壓(ya)(ya)實度及中(zhong)間(jian)覆(fu)蓋層的影響。使用可(ke)降解(jie)的垃(la)圾(ji)(ji)(ji)盛裝袋,盡(jin)量使垃(la)圾(ji)(ji)(ji)堆(dui)(dui)體呈現各向同性;在(zai)垃(la)圾(ji)(ji)(ji)填埋過程中(zhong),盡(jin)量使垃(la)圾(ji)(ji)(ji)邊坡的壓(ya)(ya)實度與垃(la)圾(ji)(ji)(ji)的縱向壓(ya)(ya)實度接(jie)近;減少垃(la)圾(ji)(ji)(ji)填埋場的中(zhong)間(jian)覆(fu)蓋層等措施將會增加滲(shen)濾(lv)液(ye)的回灌(guan)容量,使垃(la)圾(ji)(ji)(ji)堆(dui)(dui)體濕度均勻,減少邊坡穿透(tou),從而(er)達(da)到(dao)較好(hao)的滲(shen)濾(lv)液(ye)回灌(guan)效果。
參考文獻
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