填埋場滲濾液產(chǎn)生、運(yùn)移及水位雍高機(jī)理和控制.pdf

1、我國多數(shù)填埋場存在滲濾液產(chǎn)量大，堆體水位高的問題，高滲濾液水位可能引發(fā)堆體失穩(wěn)、環(huán)境污染加劇和填埋氣爆炸等次生災(zāi)害。本研究以垃圾基本水力特性測試和總結(jié)為基礎(chǔ)，圍繞滲濾液產(chǎn)生機(jī)理和產(chǎn)量預(yù)測、滲濾液在垃圾堆體中運(yùn)移和水位壅高以及堆體滲濾液控制措施運(yùn)行效果模擬等問題開展。現(xiàn)場取樣測試了不同齡期填埋垃圾的含水率、田間持水量和持水曲線；利用現(xiàn)場抽水試驗(yàn)和室內(nèi)滲透試驗(yàn)，測試了填埋垃圾的飽和滲透系數(shù)；基于填埋垃圾產(chǎn)液機(jī)理的和水量平衡分析，提出了滲濾液

2、產(chǎn)量理論計(jì)算公式和簡化計(jì)算公式；利用飽和-非飽和數(shù)值模擬手段，分析了滲濾液在填埋場中的運(yùn)移規(guī)律和水位壅高機(jī)理；提出了滲濾液“立體”導(dǎo)排的概念，并利用數(shù)值模擬分析了兩種常用“立體”導(dǎo)排設(shè)施的運(yùn)行效果；研究成果應(yīng)用于兩座大型填埋場，效果良好。主要研究內(nèi)容和研究成果包括：
　　 (1)總結(jié)國內(nèi)外填埋垃圾初始含水率測試資料，西方國家平均27％，中國平均52％；中國垃圾初始含水率高的主要原因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)含量高；垃圾填埋后，隨著有機(jī)質(zhì)受壓縮和降

3、解作用逐步減少，垃圾中的水分逐步析出產(chǎn)生滲濾液。
　　 (2)現(xiàn)場取得不同填埋齡期的垃圾，采用自制大尺寸“田間持水量室內(nèi)測試儀”，測試了不同齡期的田間持水量。結(jié)果表明：田間持水量與填埋垃圾齡期和應(yīng)力條件有關(guān)；應(yīng)力越高，田間持水量越??；相同應(yīng)力條件下，齡期越大，田間持水量越低.總結(jié)匯總了國內(nèi)外持水曲線測試資料。
　　 (3)在蘇州七子山填埋場開展現(xiàn)場抽水試驗(yàn)，測試不同埋深垃圾的飽和滲透系數(shù)，結(jié)果表明飽和滲透系數(shù)取值范圍2.

4、62×10-4cm/s～5.76×10-4cm/s，且隨填埋深度增加，飽和滲透系數(shù)呈減小的趨勢。現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果可以使用深度的冪函數(shù)進(jìn)行擬合。匯總國外現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)可見，由于組分復(fù)雜、降解和壓實(shí)情況各異，現(xiàn)場測試出的垃圾飽和滲透系數(shù)分布較廣，從1×10-5cm/s至1×10-1cm/S，但同一組試驗(yàn)中垃圾飽和滲透系數(shù)均表現(xiàn)出隨埋深增加而減小的規(guī)律。蘇州七子山現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)處于國內(nèi)外測試數(shù)據(jù)的中間區(qū)域。
　　 (4)從蘇州七子山填埋場、成

5、都長安填埋場取樣，進(jìn)行了室內(nèi)滲透測試，結(jié)果表明：垃圾飽和滲透系數(shù)隨有效應(yīng)力增加而減小，隨著試驗(yàn)應(yīng)力由從20kPa增加到250kPa，飽和滲透系數(shù)由接近10-4cm/s量級減小到10-6cm/s量級；與國外數(shù)據(jù)相比，蘇州和成都室內(nèi)測試數(shù)據(jù)相對較低。
　　 (5)基于對填埋垃圾降解壓縮過程中持水和產(chǎn)水機(jī)理的認(rèn)識，利用水量平衡原理，提出了填埋場滲濾液產(chǎn)量的理論計(jì)算式；以典型山谷型填埋場為原型，建立了水量平衡模型，研究了填埋垃圾初始含水

6、率變化對滲濾液總產(chǎn)量和來源組成的影響；結(jié)果表明：填埋垃圾初始含水率越高，則計(jì)算得到的日均滲濾液產(chǎn)量越大，垃圾自身滲濾液產(chǎn)量所占滲濾液總產(chǎn)量的比例越高；我國大部分地區(qū)填埋垃圾的初始含水率達(dá)到50％～60％，填埋后垃圾自身產(chǎn)生的水量，是滲濾液產(chǎn)量的主要部分；如果在進(jìn)行滲濾液產(chǎn)量計(jì)算時(shí)，不考慮這部分滲濾液量，將明顯低估實(shí)際運(yùn)行時(shí)填埋場滲濾液產(chǎn)量。
　　 (6)我國現(xiàn)行滲濾液處理規(guī)范中規(guī)定的滲濾液產(chǎn)量計(jì)算方法，也是目前設(shè)計(jì)中普遍采用的“

7、浸出系數(shù)法”，僅考慮了因降雨入滲產(chǎn)生的水量，忽略了垃圾自身產(chǎn)生(或吸收)的水量，計(jì)算誤差較大。在本文提出的滲濾液產(chǎn)量理論計(jì)算公式基礎(chǔ)上簡化，得到滲濾液產(chǎn)量修正計(jì)算公式，利用廣州興豐、上海老港實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，可取得較為保守的計(jì)算結(jié)果，符合設(shè)計(jì)偏安全、偏保守的原則，可在實(shí)際工程中采用。
　　 (7)利用實(shí)測和總結(jié)參數(shù)，參考典型山谷型填埋場建立Seep/W數(shù)值模型，分析了填埋垃圾初始含水率、降雨量、填埋場雨污分流效果、垃圾滲透系數(shù)隨

8、填埋深度和齡期變化、垃圾飽和滲透系數(shù)的各向異性以及導(dǎo)排層淤堵對填埋場水位壅高的影響，結(jié)果表明：填埋垃圾初始含水率越高，雨污分流效果越差，滲濾液導(dǎo)排層淤堵和垃圾滲透系數(shù)越低，堆體水位壅高越明顯。當(dāng)填埋垃圾飽和滲透系數(shù)降低，或考慮垃圾滲透系數(shù)取值各向異性、豎向垃圾飽和滲透系數(shù)取值降低時(shí)，堆體內(nèi)易形成滯水，此時(shí)水位壅高形式變得更加復(fù)雜。
　　 (8)基于Seep/W數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果，揭示出填埋堆體典型的滲濾液存在形式。若場底滲濾

9、液導(dǎo)排層通暢，而底層填埋垃圾飽和滲透系數(shù)較低，滲濾液導(dǎo)排層水和垃圾堆體主水層有可能脫開，填埋場內(nèi)存在滲濾液導(dǎo)排層水、垃圾堆體主水層和垃圾堆體滯水層三種存在形式，此時(shí)導(dǎo)排層內(nèi)滲濾液水頭往往較低。當(dāng)滲濾液導(dǎo)排層淤堵時(shí)，導(dǎo)排層中水壅高，與堆體主水層連通，從場底滲濾液導(dǎo)排層至一定高度堆體完全飽和，填埋場內(nèi)僅存在垃圾堆體主水層和垃圾堆體滯水層兩種存在形式，此時(shí)導(dǎo)排層內(nèi)滲濾液水頭往往較高。
　　 (9)針對中國填埋場滲濾液產(chǎn)量大，堆體水位高

10、的問題，為實(shí)現(xiàn)水位有效控制，提出了由庫底滲濾液導(dǎo)排層、堆體內(nèi)滲濾液抽排豎井和水平導(dǎo)排盲溝組成的填埋場滲濾液“立體”導(dǎo)排系統(tǒng)；利用Seep/W數(shù)值模擬分析了滲濾液抽排豎井的運(yùn)行性狀，結(jié)果表明：抽排豎井深度越深，排水效果越好；長期運(yùn)行的抽排豎井，井管和井周邊垃圾的淤堵將顯著減小抽排豎井排水流量；分層填埋垃圾滲透各向異性不會對抽排豎井排水效果造成顯著影響；應(yīng)用于滲濾液產(chǎn)量大的場地時(shí)，可密布較淺的抽排豎井；應(yīng)用于滲濾液產(chǎn)量小的區(qū)域時(shí)，可采用間距