浏览次
有关垃圾填埋场稳定化的研究已经有较多报道，但规模偏小。城市生活垃圾成分十分复杂，如果模拟填埋场的规模太小，取样的代表性差，所得研究结果的可靠性就可能较差。笔者研究规模为600kg生活垃圾的模拟填埋场中垃圾的降解规律。
1实验设计
实验采用三个完全相同的方型装置（见图1），所用垃圾与粘土均取自上海老港填埋场现场，垃圾的组成见表l。在填埋前，为了使渗滤液的排出不受阻，装置底部垫以3cm厚的小石子．剔除垃圾中粒径大于5cm的金属、玻璃和小石子等不可降解物，然后将混匀的垃圾填入实验装置内并压实，最后在垃圾上部覆以15cm厚土层（实验表明老港填埋场15cm厚粘土层的阻水性能与30cm厚粘土层相差不大）。垃圾的实际填埋高度为0.70m，堆密度为800kg/m3作右。初始垃圾和覆盖土层性质见表2。
图1垃圾填埋装置
表1初始垃圾组成
表2初始垃圾和覆盖土层性质
实验所用垃圾量相对实际填埋单元很小。为保证实验期间有足够的渗滤液排出，该实验在模拟降雨时忽略地表径流对通过覆盖层渗透到垃圾层的雨量的影响。通过计算得出：如忽略地表径流影响，老港填埋场通过覆盖层渗透到垃圾层的雨量为年均353.3mm，该实验覆盖层的表面积为1.032m2（＝1.20×0.86),所以实验期间每天洒自来水1.00L(≈353.3×1.032/365)。
实验持续近十个月。每隔一段时间取渗滤液分析，主要测定其体积、pH值、CODcr、BOD5和氨氮浓度。每隔1个月对固体垃圾进行取样分析，主要分析其水分含量、挥发分（Vs）和生物可降解物含量(BDM)。定期监测模拟填埋场的表面沉降量。实验至170d左右，其溶解氧浓度无法用碘量法测出，该实验未对BOD5作测定。
2实验结果
2.1渗滤液水量
填入垃圾后，立即产生大量的渗滤液，每天排出量将近1500mL，然后产率慢慢降低，150d后降至1000mL/d左右，此后变化不大（图2)。实验结束时三个实验装置中垃圾的渗滤液产量分别为339.33、339.00和330.02L。
图2模拟填埋场中自来水加入率和渗滤液产率随时间变化曲线
2.2渗滤液水质
2.2.1CODcr浓度变化
实验进行到20d左右，渗滤液CODcr浓度达到最大值，然后大幅度下降。至60d后，下降幅度明显变小（图3)。整个实验过程中，三个装置的垃圾渗滤液CODcr浓度相差不大。
2.2.2BOD5浓度变化
模拟填埋场封场后约30d，三个装置渗滤液的BOD5的浓度基本上在10000～15000吨压范围内，然后大幅度下降，至74d后，下降幅度明显变小（图4)。整个实验过程中，三个装置的垃圾渗滤液BOD5浓度相差不大。
图3模拟填埋场渗滤液CODcr浓度随时间变化曲线
图4模拟填埋场渗滤液BOD5浓度随时间变化曲线
2.2.3氨氮浓度变化
渗滤液氨氮浓度逐渐上升至最大值（装置一和装置二的时间为150d左右，装置三为100d左右）后，大幅度下降至一较小值（图5).整个实验过程中，三个装置的垃圾渗滤液氨氮浓度相差不大。
图5模拟填埋场渗滤液氮氮浓度随时间变化曲线
2.2.4pH值变化
渗滤液的pH值在6.8-8.0,除实验初期有20d左右的上升过程和封场200d左右有一向下波动过程（历经70d左右）外，其余时间都稳定在7.8左右（图6）。
2.3垃圾成分变化
2.3.1水分含量变化
图6模拟填埋场渗滤液ph值随时间变化曲线
图7模拟填埋垃圾水分含量随时间变化曲线
2.3.2有机质含量变化
垃圾有机质含量呈下降趋势（图8)。由于垃圾填埋前未破碎，封场后240d内，有机质含量波动较大，此后则波动不大。
图8模拟填埋场垃圾有机质含量随时间变化曲线
2.3.3BDM含量变化
与垃圾有机质含量变化相似，BDM含量呈下降趋势（图9).同时，由于垃圾填埋前未破碎，封场后210d内，有机质含量波动较大，此后则波动不大。
图9模拟填埋场垃圾BDM含量随时间变化曲线
2.4场地沉降
三个模拟填埋场场地的累积沉降量与时间的关系不完全相同．其中，装置三的累积沉降量始终要小于装置一与装置二；装置二的累积沉降量，在实验初期（封场后50d内）与装置三相近，在买验后期（封场200d后）则与装置一相接近（图10)。三个装置的累积沉降量的变化趋势相同，封场后场地沉降幅度很大，19d时达填埋高度的3％左右，19d后，场地累积沉降量增加得很缓慢。
从渗滤液（水量、COD、BOD5和氨氮浓度、pH值）、垃圾成分（水分含量、有机质和BDM）和表面沉降量的实验结果来看，三个模拟填埋场的实验重现性是好的。
3分析与讨论
3.1渗滤液量与水质
3.1.1渗滤液水量
三个装置内所填垃圾组成、填埋及压实操作相同，垃圾压实密度、覆盖土用量及厚度基本一致，模拟降雨所洒自来水量相等．所以，可以通过水量分析来考察实验的重现性。
忽略覆盖土层含水率的差别，渗滤液排出量、垃圾降解产水量、实验前后垃圾持水量之差、通过覆盖层渗透到垃圾层的降雨量四者之间的关系，可由式（1)表达．
P——通过覆盖层渗透到垃圾层的降雨量。
实验进行了292d，实验期间因模拟降雨共洒自来水292L。假设实验期间所洒自来水的蒸发量为E(L)，则通过覆盖层到达垃圾层的自来水量为292-E(L)。
图10模拟填埋场累积沉降量随时间变化曲线
三组实验所填入初始垃圾量分别为589.6、611.5,590.5kg，水分含量为35.56％，所以初始垃圾持水量分别为209.66、217.45、209.98L。
实验结束时三组实验垃圾水分含量分别为29.57％、29.91％、31.22％．研究证明，经过300d左右降解后，垃圾自身约失重（干）10％。假设在该实验中三个装置内垃圾经过292d降解后均失重10%，则实验结束时垃圾持水量分别为143.57、151.34、155.45L。
根据式（1)可得出，三个实验装置中垃圾降解产水量分别为
即三个装置中垃圾降解渗滤液产量分别为E+7.92、E+7.43、E+4.63（L）。由于实验中气体产量很小，所以此处忽略转化为气体的垃圾量。渗滤液比重约为1.0kg/L,根据质量平衡分析可得
装置一：37.99≈E＋18.76即E≈19.23，
装置二：39.41≈E＋19.11即E≈20.30，
装置三：38.05≈E+16.33即E≈21.72。
三者相差不大，说明实验的重现性好。同时可得，覆盖层表面单位面积日均蒸发量约为0.19L/m3•d-1。
3.1.2渗滤液水质
实验结束时，渗滤液氨氮浓度才下降到较低水平，无法进行数学拟合，故只分析CODcr和BOD5浓度的变化规律。
(1）CODcr浓度变化
根据渗滤液CODcr浓度变化幅度的不同，按时间对CODcr浓度的实测曲线进行分段数学拟合。拟合结果见表3。
表3渗滤液CODcr浓度变化数学拟合结果
对三个装置的浓度值取平均值，按时间分段进行数学拟合。拟合结果如下：
(2)BOD5浓度变化
根据渗滤液BOD5当浓度变化幅度的不同，按时间对BOD5浓度的实测曲线分段进行数学拟合．拟合结果见表4。
表4渗滤液BOD5浓度变化数学拟合结果
对三个装置的浓度值取平均值，按时间分段进行数学拟合。拟合结果如下：
3.2场地沉降
由于在封场后19d前对场地沉降量只测量了一次，故仅对封场19d后的模拟填埋场场地累积沉降量随时间变化曲线进行数学拟合。拟合结果如下：
将三个实验装置的累积沉降量取平均值，可得模拟填埋场场地平均累积沉降量随时间变化的拟合公式为
由此，可进一步得到场地平均年沉降量的数学拟合公式为
场地平均年沉降率的数学拟合公式为
4结束语该项工作研究了实验室模拟填埋场垃圾的降解过程，共进行了三组平行实验．从渗滤液水质浓度、场地沉降和垃圾组成等方面来看，实验重现性较好，实验结果与用量为几十千克的垃圾柱的结果近似。这说明了长期以来人们利用模拟填埋场研究垃圾在填埋场中的降解规律是可行的。
参考文献 略
