班戈縣生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液回噴處理設(shè)計(jì)

工程概況
班戈縣位于青藏高原北部，那曲地區(qū)西部，西藏最大的咸水湖——那木錯(cuò)湖部分位于班戈縣境內(nèi)，該縣氣候?qū)俑咴瓉喓畮О敫珊导撅L(fēng)氣候區(qū)，具體特點(diǎn)為：無(wú)絕對(duì)無(wú)霜期，年平均冰雹日數(shù)在30d以上，日照時(shí)數(shù)為2944.3h，平均氣溫在0℃以下，最高氣溫23.2℃，最低氣溫-31.4℃；年降水量為191.7～396.6mm，主要集中在6-9月份，占全年降水量的80%左右，年蒸發(fā)量為149818～2642.7mm，是降水量的7.0～7.5倍，年相對(duì)濕度為41%，年平均風(fēng)速為4.6m/s，最大風(fēng)速為3810m/s，最大凍土深度為2m。通過(guò)場(chǎng)址比選方案，考慮到工程風(fēng)險(xiǎn)、成庫(kù)條件、覆土來(lái)源等因素，填埋場(chǎng)場(chǎng)址定于西藏班戈縣北方，距離縣城約5km處的一處牧羊地。班戈縣2008年常住人口為5720人，服務(wù)區(qū)產(chǎn)垃圾量為7.2t/d，根據(jù)《班戈縣縣城總體規(guī)劃》（2005年），規(guī)劃至2010年縣城常住人口將達(dá)到6222人，預(yù)測(cè)服務(wù)區(qū)產(chǎn)垃圾量為816t/d，至2027年人口將達(dá)到13859人，預(yù)測(cè)服務(wù)區(qū)產(chǎn)垃圾量為20.9t/d，考慮到垃圾的收運(yùn)率，班戈縣生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)日平均處理規(guī)模為15t/d，服務(wù)年限為18a（2010-2027年），設(shè)計(jì)使用庫(kù)容為14.6萬(wàn)m3，工程占地面積為2.65萬(wàn)m2，填埋區(qū)占地面積為2.57萬(wàn)m2，以場(chǎng)外截洪溝和中間截洪溝最高點(diǎn)軸線將填埋場(chǎng)分成一區(qū)和二區(qū)分兩區(qū)填埋，壩頂高程4776.00m，最大壩高5m，處理工藝為衛(wèi)生填埋，防滲方式為HDPE膜單層防滲結(jié)構(gòu)。
2滲濾液污染控制技術(shù)的選擇
GB16889-2008《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定2011年7月1日起，現(xiàn)有的全部生活垃圾填埋場(chǎng)應(yīng)自行處理生活垃圾滲濾液并執(zhí)行規(guī)定的水污染排放濃度限值。因此滲濾液污染控制方案主要有就地處理達(dá)標(biāo)排放及滲濾液循環(huán)回噴處理[1-3]。由于班戈縣境內(nèi)有西藏最大咸水湖——納木錯(cuò)湖，單獨(dú)處理需達(dá)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，且填埋場(chǎng)規(guī)模較小，滲濾液產(chǎn)量少，采用單獨(dú)處理不經(jīng)濟(jì)，其建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用均較高，因而，本工程采用滲濾液循環(huán)回噴處理技術(shù)來(lái)處理滲濾液是可行的。
20世紀(jì)70年代初[4]，Pohlang F.G.等在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究，發(fā)現(xiàn)將滲濾液循環(huán)回噴或回灌到填埋場(chǎng)一段時(shí)間后，其污染物濃度與不經(jīng)過(guò)循環(huán)處理的滲濾液濃度相比較大程度地降低。滲濾液的回噴（灌）就是將未經(jīng)處理的滲濾液直接噴灑或回灌至填埋場(chǎng)內(nèi)填埋區(qū)域，利用填埋場(chǎng)自身形成的穩(wěn)定系統(tǒng)使?jié)B濾液中的有機(jī)成分經(jīng)過(guò)垃圾層和覆土層而降解，同時(shí)滲濾液還因蒸發(fā)而減少。Robinson和Maris提出回噴或回灌滲濾液可加速填埋場(chǎng)中有機(jī)物的分解穩(wěn)定，使原需15～20a的穩(wěn)定過(guò)程縮短至2～3a，這樣不僅可使?jié)B濾液濃度降低，還可以減少要處理的滲濾液量。此后的大量研究表明，滲濾液循環(huán)處理技術(shù)比傳統(tǒng)的填埋場(chǎng)滲濾液處理方法具有優(yōu)越性。其原因在于，棲息于土壤中的微生物對(duì)滲濾液進(jìn)行了降解轉(zhuǎn)化作用。根據(jù)國(guó)外循環(huán)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，滲濾液處理量可減少50%～70%，滲濾液的污染濃度將減少40%～50%。Carson[5]報(bào)道了目前在美國(guó)生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)的技術(shù)體系已初具規(guī)模，已有200多座垃圾填埋場(chǎng)采用了此技術(shù)。
滲濾液循環(huán)回噴（灌）的方式主要分為表層回噴和地下內(nèi)層回灌[6]。兩種方式性能比較見(jiàn)表1。
表1回噴（灌）方式性能比較表

班戈縣蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降雨量，根據(jù)班戈縣氣象資料，多年平均蒸發(fā)量為1976.9mm。班戈縣1986-2005年20a的逐月降雨量及蒸發(fā)量如表2。采用滲濾液循環(huán)回噴處理可以實(shí)現(xiàn)滲濾液不外排。根據(jù)滲濾液兩種回噴（灌）方式性能的比較，以及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況確定本設(shè)計(jì)采用表層回噴。
表2班戈縣月降雨量及蒸發(fā)量

3滲濾液回噴系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1滲濾液產(chǎn)生量參數(shù)確定
滲濾液的產(chǎn)量及其變化規(guī)律很復(fù)雜，主要取決于6個(gè)因素：降雨量、蒸發(fā)量、地表徑流、地下滲透量、垃圾含水率、填埋作業(yè)狀況。班戈縣填埋場(chǎng)由于采取了HDPE膜防滲和修建地表截洪溝等措施，則地表徑流和地下滲透量可得到處理，另根據(jù)當(dāng)?shù)噩F(xiàn)場(chǎng)勘查可知，該地垃圾主要為居民用牛糞取暖所產(chǎn)生，因此垃圾含水率極低，故場(chǎng)內(nèi)滲濾液的產(chǎn)生量主要取決于降雨量和蒸發(fā)情況，以及填埋作業(yè)分區(qū)狀況，因此影響本工程滲濾液產(chǎn)量的因素主要有以下幾個(gè)[7]：

1）降水：降落在填埋場(chǎng)的雨雪量顯著地影響滲濾液的量，降水量由當(dāng)?shù)貧夂驐l件決定。
2）蒸發(fā)量：保持在填埋場(chǎng)覆蓋層或廢物層上部的水分，會(huì)因蒸發(fā)和植物蒸騰作用不斷進(jìn)入大氣，使?jié)B濾液量減少。
3）填埋作業(yè)狀況：本工程填埋采取分區(qū)作業(yè)方式。
3.2計(jì)算方法
目前，滲濾液產(chǎn)量計(jì)算方法主要有水量平衡法、經(jīng)驗(yàn)公式法和水文模型（hydrologic evaluation of landfill performance）等。水文評(píng)價(jià)模型中HELP模型是美國(guó)填埋場(chǎng)普遍采用的用于研究滲濾液產(chǎn)量以及污染物遷移的模擬模型[8-9]，應(yīng)用該模型時(shí)需要比較詳細(xì)的氣象資料和土壤數(shù)據(jù)，在國(guó)內(nèi)難以應(yīng)用。水量平衡法需考慮影響滲濾液產(chǎn)量的各種因素，但本項(xiàng)目在計(jì)算滲濾液產(chǎn)生量時(shí)只需考慮降雨量和蒸發(fā)量，故水量平衡法在此不可行。經(jīng)驗(yàn)公式法的計(jì)算只需考慮降雨量和蒸發(fā)量以及合理選擇填埋場(chǎng)滲出系數(shù)。
故本工程采用國(guó)內(nèi)垃圾填埋場(chǎng)工程滲濾液的產(chǎn)生量計(jì)算常用公式對(duì)滲濾液產(chǎn)生量進(jìn)行計(jì)算[7]：
Q=I×（A1×C1+A2×C2）/1000（1）
式中Q——滲濾液產(chǎn)出量，m3；
A1——填埋作業(yè)區(qū)集水面積，m2；
A2——中間封場(chǎng)區(qū)集水面積，m2；
C1——填埋作業(yè)區(qū)滲濾液滲出系數(shù)，（本工程取0.2）；
C2——中間封場(chǎng)區(qū)滲濾液滲出系數(shù)，（本工程取0.1）；
I——降雨量，mm。
3.3滲濾液產(chǎn)量
由于填埋庫(kù)區(qū)面積較大，填埋作業(yè)時(shí)考慮分區(qū)填埋，盡可能的做到雨污分流，減少滲濾液產(chǎn)生量。本工程填埋作業(yè)高程超過(guò)中間截洪溝后，以場(chǎng)外截洪溝和中間截洪溝最高點(diǎn)為軸線將填埋庫(kù)區(qū)分成兩個(gè)填埋作業(yè)區(qū)，滲濾液產(chǎn)量按照分區(qū)后最不利的狀況確定，本工程最不利狀況為一區(qū)填埋結(jié)束進(jìn)行中間封場(chǎng)后，二區(qū)填埋開(kāi)始時(shí)，此時(shí)最大填埋區(qū)面積為9671.91m2，中間封場(chǎng)區(qū)面積為9440.35m2。
根據(jù)班戈縣氣象局提供的上述數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，計(jì)算出每月滲濾液產(chǎn)量，見(jiàn)表3。
表3班戈縣垃圾填埋場(chǎng)滲濾液產(chǎn)生量計(jì)算表

由表3可知，由于班戈縣降雨量月分布極不均勻，滲濾液主要集中在6-9月產(chǎn)生。滲濾液產(chǎn)生總量為935.2m3。
3.4回噴處理量確定
滲濾液回噴有利于填埋垃圾和滲濾液本身的降解，而關(guān)于滲濾液回灌噴灑流量如何，目前尚無(wú)具體規(guī)定。從實(shí)施回噴的目的來(lái)看，滲濾液的回噴流量至少應(yīng)滿足以下要求：滲濾液回噴至垃圾堆體表面以后，在從回噴點(diǎn)流向垃圾堆體坡腳的這一段時(shí)間中，所回噴的滲濾液量不應(yīng)大于在回噴覆蓋面上滲濾液的下滲量和該面積上的蒸發(fā)量的總和，否則，多余的滲濾液將停留在垃圾堆體表面形成水洼。垃圾的滲透系數(shù)一般為（10.2～10.4）×10-4cm/s，在其他條件相同時(shí)，其下滲量變化幅度太大，無(wú)法采用。參照其它類似工程經(jīng)驗(yàn)，滲濾液回噴蒸發(fā)處理規(guī)模定為3m3/d，即每月處理量為90m3。
3.5回噴系統(tǒng)設(shè)計(jì)
回噴（回灌）方式采用主管繞填埋區(qū)鋪設(shè)，支管水平布置，旋轉(zhuǎn)噴頭噴灑方式。滲濾液噴灑支管上安裝截止閥，采用就地控制方式。
回噴（回灌）的主要設(shè)備為：?jiǎn)渭?jí)單吸離心泵：Q=7m3/s，H=34m，P=2.2kW，2臺(tái)（1用1備）。調(diào)節(jié)池中的滲濾液經(jīng)提升泵，通過(guò)一根DN150的UPVC管被送至填埋場(chǎng)內(nèi)。對(duì)應(yīng)于不同標(biāo)高在循環(huán)鋼管設(shè)置排水閥，以便于在填埋到不同高度和填埋到填埋場(chǎng)不同位置時(shí)，接上軟管，將滲濾液回流至在已壓實(shí)覆土的垃圾表面，再及時(shí)覆土、壓實(shí)。在風(fēng)速較小的條件下，可接上噴管進(jìn)行噴灑，則更有利于滲濾液的減量。一部分滲濾液因循環(huán)蒸發(fā)而減量，而未蒸發(fā)部分則滲入垃圾層，經(jīng)垃圾中豐富的微生物作用而得到降解，同時(shí)滲濾液中的菌群也促進(jìn)了垃圾的降解。
3.6調(diào)節(jié)池容積
按照滲濾液處理考慮將雨季處理不完的滲濾液利用調(diào)節(jié)池儲(chǔ)存至旱季處理的原則。利用表3計(jì)算出的滲濾液產(chǎn)生量和上節(jié)所確定的回噴量來(lái)計(jì)算調(diào)節(jié)池容量見(jiàn)表4。
表4班戈縣垃圾填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)余量計(jì)算表

按照《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》，滲濾液調(diào)節(jié)池容積應(yīng)不小于每個(gè)月滲濾液產(chǎn)量扣除當(dāng)月的處理量后剩下的最大累積余量。由表4可知，6，7，8，9四個(gè)月產(chǎn)生量都超過(guò)當(dāng)月的處理量，累計(jì)需要調(diào)節(jié)量為432.1m3，亦即滲濾液調(diào)節(jié)量為432.1m3，這一部分滲濾液必須進(jìn)行儲(chǔ)存、處理，可以采取建調(diào)節(jié)池儲(chǔ)水的方式來(lái)容納，考慮一定的富余量，則最終確定需要調(diào)節(jié)容量為450m3。對(duì)于這一部分滲濾液，具體操作為把雨季不能處理的滲濾液量用調(diào)節(jié)池儲(chǔ)存調(diào)節(jié)后分配到可回噴期（6-9月的非降雨期）進(jìn)行處理，根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料考慮可回噴期為100d，則分配到可回噴期（非降雨期）進(jìn)行處理的量為4.32m3/d。根據(jù)班戈縣氣象資料顯示，本工程全年的計(jì)算蒸發(fā)量為1976.9m3，為降雨量的6.08倍，故在有足夠的調(diào)節(jié)量及完善的回噴系統(tǒng)基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)滲濾液零排放，不必另設(shè)專門的滲濾液處理設(shè)施。

3.7滲濾液處置構(gòu)筑物設(shè)計(jì)
滲濾液總調(diào)節(jié)量為432.1m3，修建一座450m3的調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池尺寸為W×L×H=100m×15m×3.5m。
4結(jié)語(yǔ)
滲濾液循環(huán)回噴作為一種投資省、操作簡(jiǎn)單并能加速填埋場(chǎng)穩(wěn)定化過(guò)程以及減少滲濾液產(chǎn)量的污染控制技術(shù)。近年來(lái)在國(guó)外許多填埋場(chǎng)進(jìn)行了工程應(yīng)用，目前我國(guó)這方面的工程應(yīng)用才剛剛起步，有關(guān)滲濾液循環(huán)回噴處理的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)還不多。在班戈縣生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了滲濾液產(chǎn)量計(jì)算。根據(jù)班戈縣蒸發(fā)量大雨降雨量的特點(diǎn)，結(jié)合填埋場(chǎng)防滲和封場(chǎng)設(shè)計(jì)采用滲濾液循環(huán)回噴技術(shù)控制滲濾液的污染，在填埋操作區(qū)進(jìn)行表面回噴，可實(shí)現(xiàn)填埋場(chǎng)運(yùn)營(yíng)期滲濾液零排放。該工程可為我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液循環(huán)回噴處理設(shè)計(jì)提供借鑒。
參考文獻(xiàn)略