生活垃圾卫生填埋场渗沥液调节池容积计算方法探讨-

1、生活垃圾卫生填埋场渗沥液调节池容积计算方法探讨摘要:本文从渗沥液产量计算公式入手,简要分析了渗沥液处理规模的确定和渗沥液调节池容积的计算方法,并以甘肃省某县生活垃圾填理场工程渗沥液调节池的设计为例,对生活垃圾卫生填埋处理技术规范(GB50869-2013附录C中调节池的计算方法的适用性进行探讨。关键词:渗沥液产量;处理规模;调节池设计;适用性探讨0.引言垃圾渗沥液是生活垃圾卫生填埋场的主要污染物。渗沥液中有机物和氨氮浓度高,处理难度大,投资和处理费用高,妥善收集和处理渗沥液是生活垃圾填埋场达到环保要求的关键因素之一,也是控制填埋场二次污染的重要工程措施。1.渗沥液产生量计算公式渗沥液的产生量受

2、多种因素影响,从对填埋场工程设计和运行管理来看,渗沥液产生量对渗沥液处理系统的规模的确定、处理工艺的选择和填埋场环境影响评价都是至关重要的。渗沥液的产生量计算比较复杂,目前主要有水量平衡法、经验模型法(浸出系数法等。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,而我国现阶段相关资料不完整的情况限制了该法的应用;经验模型法的相关参数易于确定,计算结果较为准确,在实际填埋场设计和施工中得到大量验证,因而常被采用。其数学表达式为: Q=I(C1A1+C2A2+C3A3+C4A410-3(m3/d(1式中:Q为渗沥液产生量,m3/d;I为降雨量,

3、mm;A1为正在填埋作业区汇水面积,m2;C1为正在填埋作业区浸出系数,宜取0.4-1.0;A2为已中间覆盖区汇水面积,m2;C2为已中间覆盖区浸出系数;A3为已终场覆盖区汇水面积,m2;C3为已终场覆盖区浸出系数,宜取0.1-0.2;A4为调节池汇水面积,m2;C4为调节池浸出系数,取0或1.0(若调节池设置有覆盖系统取0;否则取1.0。公式(1中,A4、C4一般为定值,A1、A2、A3随不同的填埋时期取不同值,渗沥液产生量的设计值应在最不利情况下计算,即在A1、A2、A3的取值使得Q最大的时候进行计算。但对于某个特定的生活垃圾卫生填埋场,在一定时期内,由于填埋作业水平和运行管理水平变化不大

4、,A1A3都可以看作是相对固定的值,与之相对应的C1C3也就可以看作是相对固定值,因此(C1A1+C2A2+C3A3+C4A4就可视为一个常数K,即:Q=K I10-3(m3/d。可见,在一定时期内渗沥液产生量只与降雨量I有关,并与之成线性关系。2.渗沥液处理规模的确定对于特定的生活垃圾卫生填埋场,由于填埋场所在地每天的降雨量不同,因此填埋场每天的渗沥液产生量也不同。一方面根据水量平衡原理,渗沥液处理设施应能将产生的渗沥液全部处理,但问题是渗沥液处理设施需要用多长时间才能将产生的渗沥液全部处理完;另一方面由于垃圾渗沥液的水质水量变化较大、很不稳定,且浓度高,属于处理难度较大的污水,要使渗沥液处

5、理达标后排放,单位投资大,处理成本较高。因此渗沥液处理设施规模的确定不仅要保证一定的处理量,还要兼顾工程投资的经济性。笔者认为在降雨量较少的地区(如西北地区,生活垃圾填埋场渗沥液处理规模宜按垃圾填埋场平均日渗沥液产生量计算,并考虑一定的系数P(P=365/年实际运行天数,即:Q=KPI ave-d10-3 (m3/d;而在大降雨量地区(如珠三角地区,由于年平均降雨强度很大,各季度降雨量分布很不均匀,为了保证渗沥液调节池能够满足雨季的容量要求,需要分别计算日平均渗沥液产生量和日最大产生量,然后再选择合适的处理规模。3.渗沥液调节池容积计算由于渗沥液的产生量总是滞后于水分的输入,必须设置一座调节池

6、容纳不能及时处理的渗沥液,减轻冲击负荷对后续处理设施的影响,因此渗沥液调节池的作用主要是调节渗沥液水量和水质,以保证后续渗沥液处理设施的稳定运行。目前比较常用的渗沥液调节池容量计算步骤如下:首先根据项目所在地多年(通常为20年逐月平均降雨量I计算出每个月的渗沥液产生量Q;然后扣除当月的渗沥液处理量M;最后计算出渗沥液最大累积余量,该最大累积余量即为调节池的最小调节容量。具体计算方法详见表1:表1 渗沥液调节池容量计算表月份多年平均逐月降雨量/mm逐月渗沥液产生量/m3逐月渗沥液处理量/m3逐月渗沥液余量/m31 I1Q1M1C1=Q1-M12 I2Q2M2C2=Q2-M211 I11Q11M1

7、1C11=Q11-M1112 I12Q12M12C12=Q12-M12注:表1中将1-12月中C0的逐月渗沥液余量累积相加,即为需要调节的总容量。4.工程实例甘肃省某县生活垃圾卫生填埋场是笔者按生活垃圾卫生填埋处理技术规范(GB50869-2013设计的一座生活垃圾卫生填埋场,场址位于某县城区北部约7km的李家沟。该工程日处理生活垃圾100吨,垃圾填埋场总库容为64104m3,填埋场设计使用年限12年,工程总占地面积75780m2。4.1渗沥液产量计算本工程填埋库区采取了严格的雨污分流措施,填埋作业期间,东侧边坡第一道锚固平台以上(东侧边坡共设置三道锚固平台的降雨汇水将由设置在锚固平台上的临时

8、排水沟导排至场外,填埋作业期间域汇水面积仅考虑东侧边坡第一道锚固平台以下边坡和西侧边坡,总汇水面积约34170 m2。设计正在填埋作业区汇水面积A1=3417m2,浸出系数C1=0.50;已中间覆盖区汇水面积A2=20502m2,浸出系数C2=0.20;已终场覆盖区汇水面积A3=10251m2,浸出系数C3=0.15;调节池汇水面积A4=400m2,浸出系数C4=1.0(调节池无盖。岷县地区多年平均降雨量为538.2mm,按公式(1计算该填埋场渗沥液的日均产量为Q=(538.2/365(34170.50+205020.20+102510.15+4001.010-3=11.46(m3/d,取整并

9、考虑一定的系数(渗沥液处理设施停产检修时间75天,确定渗沥液处理规模为15m3/d。4.2调节池容积确定根据生活垃圾卫生填埋处理技术规范(GB50869-2013附录C中调节池的计算方法计算调节池容积,计算结果如表2所示:表2 渗沥液调节池容量计算表月份多年平均逐月降雨量/mm逐月渗沥液产生量/m3逐月渗沥液处理量/m3逐月渗沥液余量/m3渗沥液累计余量/m31 2.9 22 465 -4432 4.6 36 420 -3843 17.9 139 465 -3264 44.4 344 450 -1065 33.4 259 465 -206671.2 552 450 102 1027110.1

10、853 465 388 489 8107.0 829 465 364 853 991.7 710 450 260 111410 46.4 359 465 -10611 7.0 54 450 -39612 1.6 12 465 -453经计算,渗沥液最低累积余量为1114m,考虑到填埋场露天操作的不可预见性,取安全系数1.15,调节容量确定为1281m3,同时调节池考虑预留0.5m超高,最终确定渗沥液调节池容积为1500m3。5.一点思考生活垃圾卫生填埋处理技术规范(GB50869-2013附录C中调节池的计算方法将1-12月中C0的逐月渗沥液余量累积相加,即为需要调节的总容量。实际设计中会出现

11、两种情况:一种情况就如本工程,拟建场地位于西北地区,降雨相对集中在每年的6-9月,降雨量占全年60%以上。这时通过计算可知,表1中的C1-C5均小于0,C6-C9均大于0,C10-C12均小于0。C0的月份是连续存在的,此时将C0的逐月渗沥液余量累积相加,即为需要调节的总容量。第二种情况,比如拟建场址所在地的降雨分布相对均匀,通过计算得到C0的月份是不是连续存在的,两个C0的月份中间有C0的逐月渗沥液余量累积相加,即为需要调节的总容量的话,显然调节池的容积会比实际所需的大。因为在两个C0的月份之间存在的C0的月份开始,连续累加渗沥液余量(无论C0还是C0的月份开始,将逐月渗沥液余量(无论C0还