摘要：笔者针对垃圾填埋场渗滤液收集系统结垢的成因及结垢机理进行了简要分析，并提出了有效的控制对策，以供同行业人士参考。
关键词：垃圾填埋场；渗滤液收集系统；结垢成因；控制对策
1垃圾填埋场渗滤液收集系统结垢成因
垃圾填埋场渗滤液收集系统结垢的形成，主要为渗滤液中的钙离子浓度和碱度过高，使CaCO3处于过饱和状态而导致结垢物生成。因为焚烧灰渣中的钙含量远高于生活垃圾，包括可溶性钙盐和低溶解度的含钙化合物，可溶性的钙盐可快速在渗滤液中溶解，同时，渗滤液的酸性条件也可促进低溶解度含钙化合物中钙的溶出。因此，炉渣和稳定后飞灰进入填埋场后，对钙浸出有促进作用。经过计算发现，混合填埋渗滤液中的碱度主要由生活垃圾降解过程产生，在生活垃圾填埋场的pH环境下，由外界大气中CO2溶入渗滤液提供的碱度几乎可以忽略。
2填埋场渗滤液收集系统的结垢机理
2.填埋场调节池管外结垢物的性质
笔者针对某垃圾填埋场的调节池外管壁结垢现状及化学成分进行了分析。其中的结垢物化学成分组成为Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Fe、Mn、S、P，某垃圾填埋场的调节池外管壁结垢化学成分质量分数分别为Na含量分数为0.34%；Mg含量分数为0.75%：Al含量分数为0.51%；Si含量分数为1.94%；K含量分数为nd；Ca含量分数为33.30%；Fe含量分数为2.03%；Mn含量分数为0.16%；S含量分数为0.67%；P含量分数为1.30%。由上述数据分析结果显示，在填埋场调节池渗滤液外管壁结垢物的化学组成中Ca的质量分数最高，几乎占了总分数的三分之一。
结垢物的性质基本相同，结垢物的化学组成均匀，且以CaCO3结垢为主。因此，推断结垢物的生成途径均为化学沉淀结垢过程。不同含钙化合物的浸出速率与表观活化能会存在一定的差异，具体分析数据如下：
CaCO3中，T(K)283，T-1(10-3K-1)3.53，k(s-1)1.48E-08，-lnk18.03，τ0.53.38E+07，lnτ0.5
17.33，R20.94，Ea(kJ/mol)215；CaSiO3中T(K)283，T-1(10-3K-1)3.53，k(s-1)9.86E-07，-lnk13.83，τ0.55.07E+05，lnτ0.513.13，R20.99，Ea(kJ/mol)76.7；Ca3(PO4)2中T(K)283，T-1(10-3K-1)3.53，k(s-1)2.97E-06，-lnk12.72，τ0.51.68E+05，lnτ0.512.03，R20.90，Ea(kJ/mol)178，可见不同的含钙化合物因渗出速率与表观活化能不同，采用的除垢对策需要具有针对性，才能发挥其应有的价值。
3填埋场渗滤液收集系统的防垢和除垢控制对策
3.1灰渣分区填埋
本研究通过浸出实验，比较了炉渣单独填埋的渗滤液和混合填埋的渗滤液性质。结果表明，单独填埋时，渗滤液中Ca离子的含量明显减少，在相同L/S的条件下（L/S=10），混合填埋时炉渣中Ca的溶出率为29.48%，而单独填埋时Ca的溶出率仅为2.27%。从碱度角度看，由于炉渣单独填埋的渗滤液pH在12.68~10.62之间，经过计算发现碱度主要为OH-碱度；而混合填埋时，碱度主要为HCO3-碱度和CO32-碱度。因此，从饱和指数的结果看，单独填埋时，渗滤液中的CaCO3基本处于未饱和状态，不具备结垢风险。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是，单独填埋时，应避免渗滤液过多地与外界空气接触，如采用潜水泵收集渗滤液，在渗滤液观测井、调节池等位置设置加盖等方式，可以避免外界大气中CO2侵入渗滤液带来的结垢风险。
3.2焚烧灰渣与生活垃圾混合填埋
当焚烧灰渣与生活垃圾混合填埋时，渗滤液的酸性pH条件会促进Ca的溶出；同时，垃圾降解过程中产生的碱度又为结垢物的生成提供了有利条件。因此，在混合填埋的条件下，结垢物会更快速地生成。从某种意义上说，结垢物的形成是一种必然趋势。一方面，应通过合适的预处理方式，如飞灰造粒或固化、炉渣淋洗（与水淬过程结合）等方式，降低灰渣中的可溶出钙，使钙以硫酸钙或硅酸钙等不易溶的形式存在，从而减缓结垢物的生成速率；另一方面，针对结垢物以碳酸钙为主的组成特征，可通过定期在渗滤液管道内喷射稀酸溶液，使碳酸钙结垢物溶解，消除渗滤液收集管道的堵塞风险。
3.3pH是影响含钙化合物浸出的最关键因素
不同含钙化合物的浸出特性并不相同，CaCO3只在pH<7的条件下浸出；CaSiO3可在pH<10条件下浸出；Ca3(PO4)2在pH=3~12的范围内均可浸出，且浸出过程呈现两段式的浸出规律；CaSO4的浸出不受pH变化的影响。对不同含钙化合物的浸出动力学特征分析发现，随着温度的升高，浸出率降低，但是，浸出速率明显增快。在研究的几种含钙化合物中，CaSiO3的浸出反应最易进行，其次为Ca3(PO4)2，而CaCO3最难进行。炉渣与稳定后飞灰的浸出规律分别与CaCO3、Ca3(PO4)2的浸出规律一致。相较炉渣，稳定后飞灰进入填埋场后造成的结垢风险更大。因此，较为合适的方式是将灰渣与生活垃圾分区填埋和分区收集渗滤液，可以有效减少结垢物的形成。炉渣单独填埋的模拟试验结果也证实，渗滤液中的CaCO3处于未饱和状态，渗滤液中的碱度不足以形成结垢。
3.4将灰渣的填埋方式由混合填埋改变为单独填埋的方式，能够有效避免填埋场渗滤液收集系统的结垢现象。由于灰渣单独填埋时，渗滤液pH处于强碱性范围，应警惕由外界CO2溶入渗滤液带来的结垢风险。因此，需避免渗滤液过多地与外界空气接触。防垢措施包括采用潜水泵收集渗滤液，在渗滤液观测井、调节池等位置设置加盖等。而若灰渣与生活垃圾混合填埋，则结垢几乎是难以避免的。但是，可以通过合适的灰渣预处理方式，降低钙的浸出程度，从而减缓结垢物的生成速率；另一方面，针对结垢物以碳酸钙为主的组成特征，可通过定期在渗滤液收集管道内喷射稀酸溶液，使碳酸钙结垢物溶解，以消除渗滤液收集管道堵塞风险。
结语：结合上文可知，垃圾填埋场渗滤液收集系统的结构形成原因及有效的除垢和防垢对策。在我国先进化科学技术的不断发展下，垃圾填埋场在系统除垢工作中，需要运用先进的科学技术，结合不同类型的污垢浸出速率与表观活化能的差异性，进行针对性的分析，并制定有效的解决对策，以此保障垃圾填埋场渗滤液收集系统的正常运行。
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论文作者:沈文辉,闵芒生,王中秋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
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