城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液控制技术研究

我国从二十世纪80年代开始采用垃圾卫生填埋技术，至今全国己有十多个城市建有严格的垃圾卫生填埋场，尚有大量城市正在建设和准备建设垃圾卫生填埋场。我国建设部、国家环保总局、科技部联合制定的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》明确指出，垃圾卫生填埋是我国现阶段城市垃圾的主要处理手段，“在具备卫生填埋场地资源和自然条件适宜的城市，以卫生填埋作为垃圾处理的基本方案”。因此完全可以预计城市垃圾卫生填埋场将在我国得到越来越广泛的应用。尽管城市垃圾卫生填埋场具有众多优势，但其在填埋阶段以及填埋场封场后监管期间产生的渗滤液却是一个比较棘手的问题。填埋场产生的渗滤液不仅数量大，污染强度和污染特征还随填埋时间而不断发生变化。众多研究和实践表明，填埋场渗滤液不仅难处理，并且处理费用很高。同时由于填埋场设计、施工和运行监管的缺陷易使填埋场渗滤液控制系统发生故障，最终对填埋场地下水体造成污染。 本文对垃圾卫生填埋场渗滤液控制系统进行了较为系统的分析，采用土壤水分层均衡模型研究了填埋场垃圾体含水率增量的变化规律，为填埋场水分运动数学模型的研究奠定基础。同时，采用电化学+固定化微生物技术对垃圾渗滤液处理进行了初步研究。研究结果表明：(1)渗流力学模型能够在更小的时间和空间尺度上研究垃圾水分的动态变化，虽然渗流力学模型涉及的参数较多，但都是含水率θ的函数，因此，含水率的变化规律非常重要。含水率θ随着降水和蒸发而变化，给定垃圾体剖面含水率分布状况，只要获得剖面含水率增量的变化规律，即可获得垃圾体剖面含水率分布状况。(2)在人工降水后，垃圾体各层增加的水分由上而下逐渐减少。就某一深度而言，增量的大小取决于降水量、平均田间持水量和反映垃圾体均匀特性的参数K值。实际上，垃圾内部结构不是均一的，田间持水量在不同层次也有差异。当垃圾体密度较小时，K值较小，入渗能力较强，可达到较大的入渗深度；垃圾体密度较大时，K值较大，入渗能力较弱，最大入渗深度也较小。降雨入渗实验表明，不同降雨条件下的入渗系数无明显的规律性。因此，可以认为入渗系数主要取决于垃圾体剖面的结构特征，与降雨条件关系不大。(3)垃圾中毛细管孔隙中的下渗水所受的下渗力主要为重力和毛管力，但并非所有的垃圾孔隙都能产生毛细管作用，即存在非毛细管孔隙。非毛细管孔隙中下渗水的下渗力仅为重力。由于毛细管力通常远大于重力，故下渗流必被分为两种，一种是沿毛细管孔隙快速下渗的毛管流，另一种是沿非毛细管孔隙均速缓慢下渗的重 力流。(4)污染物的电化学修复工艺过程分为两类，一类是污染物离子在电极表面直接被氧化或还原，另一类是电化学发生的活性粒子与污染物反应而使污染物间接被修复处理。有机物直接电氧化又分两类进行研究，一是电化学转换，即把有毒物质转变为无毒物质，或把非生物相容的有机物转化为生物相容的物质(如芳香物开环氧化为脂肪酸)，提高废水中有机污染物的可生化性，以便进一步实施生物处理；二是电化学燃烧，即直接将有机物深度氧化为CO2。向垃圾渗滤液中曝气可有效控制电化学修复反应过程，从而有效进行电化学转化过程，使老垃圾渗滤液的可生化性得到较大改善。电流密度为15mA/cm2，电解时间6.5小时，老垃圾渗滤液的可生化性从0.11提高到0.30以上。(5)电化学+固定化微生物技术对老垃圾渗滤液有较好的处理效果，该工艺对COD和NH3-N有较好的去除率。经过16小时的连续处理后，渗滤液中COD和NH3-N的最高去除率分别达到73%和91.3%。