生活垃圾卫生填埋场渗沥液产生量预测公式探讨*

蔡 辉，熊向阳，陈 刚，唐书娟

（中国·城市建设研究院，北京 100029）

生活垃圾卫生填埋场渗沥液产生量预测公式探讨*

蔡 辉，熊向阳，陈 刚，唐书娟

（中国·城市建设研究院，北京 100029）

通过分析生活垃圾填埋场渗沥液产生的不同途径，提出了逐年平均法预测渗沥液产生量的公式，并将逐年平均法预测的渗沥液产生量与工程实例中渗沥液实际产生量对比，分析了该预测公式的可靠性。

生活垃圾；卫生填埋场；渗沥液产生量；逐年平均法；预测；可靠性

1 生活垃圾卫生填埋场渗沥液产生量预测方法比选

生活垃圾卫生填埋场渗沥液产生影响因素主要包括：填埋场区自然降水量、生活垃圾含水率、填埋场的分区设置、填埋场场底导流设施设置、填埋作业的规范性、当地的气候影响等，其中自然降水量是影响渗沥液产生总量的决定性因素。生活垃圾卫生填埋场渗沥液最常用的预测方法有入渗系数法、水量平衡法和经验统计法。

入渗系数法根据垃圾作业区域的划分，通过确定各区域的汇水面积及降水的入渗系数，计算渗沥液的产生量。该法简单，是目前应用最多的方法。

水量平衡法综合考虑产生渗沥液的各种影响因素，以水量平衡和损益原理而建立。该法准确但需要较多的基础数据，在相关资料不完整的情况下该法的应用有局限性。

经验统计法是以相邻相似地区的实测渗沥液产生量为依据，推算出本地区的渗沥液产生量。该法不确定因素较多，计算结果与实际产生量相差较大，通常仅用来作为参考，不作为主要计算方法。

笔者主要以入渗系数法为基础，将填埋场划分为填埋作业区、临时封场区及最终封场区3个区域，根据各区域渗沥液产生量和垃圾堆体内渗沥液产生的规律分别建立预测公式，对渗沥液产生量进行逐年预测，得出与垃圾渗沥液实际产生量较为符合的预测公式及参数。

2 渗沥液来源分析

2.1 自然降水

自然降水包括降雨、降雪等，由于垃圾堆体比较松散，渗透系数较大，自然降水大部分渗入垃圾堆体形成垃圾渗沥液。降水的持续时间、降水强度及大气蒸发量对渗沥液的产生量影响较大。由于大气降水具有季节性，因此渗沥液产生量也具有随季节周期性变化大的特点。

在计算过程中，通过对降水入渗系数取值来调整降水入渗量与蒸发量的差值。这部分渗沥液包括填埋作业区、临时封场区和最终封场区降水渗入产生的渗沥液。

2.2 垃圾挤压过程渗出的饱和水产生的渗沥液

垃圾在填埋过程中，含水率一定的原生垃圾经过初次挤压后，饱和水被挤压出产生渗沥液。饱和水的渗出量与原生垃圾的平均含水率、通过初次挤压后垃圾的平均持水率及垃圾的日平均处理规模等因素相关。主要指填埋作业区垃圾压实过程中饱和水的渗出产生的渗沥液。

2.3 垃圾在封闭环境中自身降解产生的渗沥液

处于临时封场和最终封场的生活垃圾，在封闭环境中会发生一系列复杂的化学反应，这些反应最终会伴随水分子的形式产生，从而导致垃圾本身的平均持水率逐渐降低，当垃圾的降解稳定后，垃圾自身的平均持水率也将保持一定的稳定。

通过对国内临时封场和最终封场的生活垃圾卫生填埋场研究表明，垃圾在封闭环境中平均持水率的变化规律为：垃圾堆体在临时封场和最终封场后8～10 a内，垃圾渗沥液产生量趋于稳定［1］，其间渗沥液的产生量则因垃圾平均持水率的逐年降低而降低，且按一定规律变化。这部分渗沥液包括临时封场区和最终封场区垃圾自身降解产生的渗沥液［2］。

3 渗沥液产生量预测公式（逐年平均法）

3.1 基础数据及主要参数

本研究的基础数据及参数主要包括：垃圾逐年日平均处理量；填埋场作业顺序、高程及不同高程的汇水面积；原生垃圾的平均含水率；垃圾初次压实过程中饱和水渗出后垃圾的平均持水率；垃圾填埋场临时封场至最终封场垃圾堆体内平均持水率变化规律；垃圾填埋场最终封场后垃圾堆体平均持水率的变化规律；日平均降雨量及日平均蒸发量。

3.2 预测公式

3.2.1 填埋作业区渗沥液产生量

填埋作业区渗沥液产生量预测见公式（1）：Q1=IjC1A1/1 000+Qz1。 （1）式中：Q1为填埋场作业区垃圾堆体的渗沥液产生量（m3/d）；Ij为日平均降水量（mm/d）；C1为填埋作业区的降水入渗系数（一般取0.2～0.8），当降水量小于蒸发量时取0.3（经验值），当降水量等于蒸发量时取0.5（经验值），当降水量大于蒸发量时取0.7（经验值）；A1为填埋作业区的面积（m2）；Qz1为填埋作业区垃圾初次挤压的渗沥液产生量（m3/d），Qz1=G（Is－It）（Is为原生垃圾的平均含水率（%）；It为垃圾堆体经压实后最初的平均持水率（%）；G为垃圾逐年日平均处理规模（t/d））。

3.2.2 临时封场区渗沥液产生量

临时封场区渗沥液产生量预测见公式（2）：式中：Q2为临时封场区垃圾堆体的渗沥液产生量（m3/d）；C2为临时封场区的降水入渗系数（一般取0.2～0.5），当降雨量小于蒸发量时取0.2（经验值），当降雨量等于蒸发量时取0.3（经验值），当降雨量大于蒸发量时取0.4（经验值）；A2为临时封场区受纳降水的面积（m2）；Qi+1为临时封场区垃圾自身降解的渗沥液产生量（m3/d），为临时封场后垃圾填埋堆体渗沥液逐年产生的质量分数（%），可按照逐年垃圾持水率的20%～10%递减预测，i=0，1，…，7；Gi+1为临时封场后垃圾逐年平均日处理规模（t/d））。

3.2.3 最终封场区渗沥液产生量最终封场区渗沥液产生量预测见公式（3）：

式中：Q3为最终封场区垃圾堆体的渗沥液产生量（m3/d）；C3为最终封场区的降水入渗系数，取0.1；A3为最终封场区受纳降水的面积（m）2；为最终封场区垃圾自身降解的渗沥液产生量为最终封场第1～5年垃圾填埋堆体渗沥液产生的质量分数（%），可按照逐年垃圾持水率的9%～1%递减预测，i=8，9，…，12；G′i+1为封场后的垃圾日处理规模（t/d），可近似取i=7时的Gi+）1。

3.2.4 渗沥液产生总量

渗沥液产生总量计算见公式（4）：

4 渗沥液产生量计算实例

4.1 基本参数

柳州市立冲沟生活垃圾填埋场于2004年投入试运行，2005年正式运行，其中库区设计有效库容800万m3，设计使用年限14 a。填埋场分为3个填埋区，即1#、2#、3#填埋区，其汇水面积分别为38 000、75 000、89 000 m2。原生垃圾含水率Is为48%，垃圾压实过程中饱和水渗出后垃圾的平均持水率It为38.5%，日平均降水量Ij为4.055 mm/d，日平均蒸发量Ip为4.339 mm/d，C1取0.3，C2取0.2，C3取0.1。该垃圾填埋场2005—2018年垃圾处理量见图1。

根据对国内垃圾填埋场临时封场和最终封场垃圾持水率的研究，并结合柳州市立冲沟生活垃圾填埋场的监测数据，综合确定临时封场后渗沥液逐年产生的质量分数（ri+1，i=0，1，…，7） 按照逐年垃圾持水率的20%～10%递减预测；最终封场后渗沥液逐年产生的质量分数（ri+1，i=7） 按照逐年垃圾持水率的9%～1%递减预测（在实际计算中，由于最终封场后渗沥液产生基本趋于稳定，且产生量很少，为简化计算，可将最终封场第1年的产生量作为每年的渗沥液产生量计算，即按照垃圾持水率的9%代入公式，得出最终封场第1年的产生量）。

柳州市立冲沟生活垃圾填埋场填埋作业工序如表1所示。

表1 柳州市立冲沟生活垃圾填埋场填埋作业工序

4.2 计算结果及分析

柳州市立冲沟生活垃圾填埋场渗沥液预测产生量和2005—2010年实测渗沥液产生量曲线见图2。

从图2可看出，柳州市立冲沟生活垃圾填埋场2005—2010年渗沥液的产生量预测值与垃圾填埋场实测值的变化趋势基本一致，两者的差值相差不大，曲线的拟合度较好，说明根据渗沥液产生量逐年平均法预测公式计算结果与实际情况基本吻合，因此，利用逐年平均法预测公式对柳州市立冲沟生活垃圾填埋场2010年以后的渗沥液产生量预测是可靠的。

5 结论

1）垃圾渗沥液产生量预测和计算需分别考虑垃圾作业工序中填埋作业区、临时封场区和最终封场区不同区域产生的渗沥液。

2）经柳州市立冲沟生活垃圾填埋场渗沥液产生情况验证，采用逐年平均法预测垃圾渗沥液产生量与垃圾渗沥液实际产生量拟合度较高。

3）垃圾渗沥液逐年平均法预测垃圾渗沥液产生量可为垃圾渗沥液处理厂（站）的处理规模确定、工程设计提供有效的依据。

［1］楼紫阳，柴晓利，赵由才，等.生活垃圾填埋场渗滤液性质随时间变化关系研究［J］.环境科学学报，2007，27（6）：987-992.

［2］王宝贞，王琳.城市固体废物渗滤液处理与处置［M］.北京：化学工业出版社，2005.

Prediction Formula of Leachate Generation in Domestic Waste Sanitary Landfill Sites

Cai Hui,Xiong Xiangyang,Chen Gang,Tang Shujuan
（China Urban Construction Design&Research Institute,Beijing 100029）

Prediction formula of leachate average generation every year was put forward by analyzing different channels of leachate generation from domestic waste landfill sites.The reliability of prediction formula was assessed by comparing with the leachate generation predicted by the formula and the leachate actual generation in engineering projects.

domestic waste；sanitarylandfill site；leachateoutput；predictionof averagegenerationeveryyear；prediction；reliability

X703

A

1005－8206（2011） 03－0004－03

水体污染控制与治理科技重大专项（2008ZX 07316-002）

2011-03-21

蔡辉（1969—），高级工程师，副所长，主要从事生活垃圾处理工程设计及科研工作。

E-mail：caihui2001@sina.com。

（责任编辑：刘冬梅）