我國已經成為世界上最大的城市生活垃圾產生國⋯，且城市垃圾正以每年8％～9％的速度快速增長舊。城市生活垃圾處理方式主要有衛生填埋、焚燒和堆肥‘31，而我國約80％的垃圾是通過填埋處理的H1。
目前我國南方垃圾填埋場面臨的一個普遍問題是填埋場內滲濾液水位較高”⋯，其主要原因是填埋體的滲透系數過低。垃圾滲透系數是影響填埋體內水流運動和水分分布的主要因素"1，垃圾滲透系數過低令滲濾液不能及時進入導排系統，引起滲濾液在場內的累積伸1。填埋場內高滲濾液水位會導致一系列不利后果，如加劇滲濾液滲漏及污染物擴散、垃圾填埋場堆體·深圳市基礎研究杰青項目資助(XNY201110021)；
失穩滑坡、阻礙填埋氣體收集利用H1，甚至影響土工膜的使用壽命等一1。因此，填埋垃圾滲透系數的確定以及對其影響因素的充分了解在控制滲濾液水位方面有重要意義¨引。此外，滲濾液收集與排放系統的設計、滲濾液回灌計劃也需要對垃圾滲透系數的掌握¨川。
本文結合國內外最新相關研究文獻，對填埋垃圾滲透系數的影響因素及其調節方法的研究進展進行評述，以期為我國控制垃圾填埋場滲濾液水位和提高氣體收集方面的工程技術手段提供理論依據。
1垃圾滲透系數
1．1 測定方法
滲透系數(hydraulic conductivity)又稱水力傳導系數，用來度量多孑L性材料允許流體經過聯通的孔隙通過的難易程度‘1“，定義為單位水力梯度下的滲流速度，國際制單位為m／s。滲透系數根據所測材料是否處于被水飽和的狀態又分為飽和滲透系數和非飽和滲透系數，由于非飽和滲透系數測定難度大¨3|，實驗室研究較少，實際情況中主要對垃圾的飽和滲透系數(以下均簡稱為“滲透系數”)進行討論。國內外關于城市生活垃圾滲透系數的研究報道較多，大多數報道集中于其測定方法和影響因素方面。垃圾滲透系數多在實驗室中測定，實驗室測定方
法包括常水頭和變水頭兩種方法。常水頭滲透系數測定法是在保持水頭不變的條件下讓水流通過被測材料，而變水頭測定的方法則不控制水流的水頭，讓水流在壓差下自然下落，但兩種方法最后都是根據達"=ki (1)式中：口為水流通過被測材料的流速，m／s；k為滲透系數，m／s；i為水力梯度。然而，由于填埋垃圾性質(如密度、粒徑等)和填埋場環境等的不同，實驗室獲得的數據不能完全反映填埋垃圾滲透系數的真實情況。因此，部分研究者轉向填埋場現場測定，從而對填埋垃圾的滲透系數做出更為準確地評估¨4|，現場測定方法包括抽水試
驗‘”1、試坑實驗‘161、鉆孔滲透實驗‘141等。除了直接測定方法外，垃圾滲透系數還可以通過各種資料綜合估算的方法獲得¨7|。表1總結了國外研究者關于填西定律來計算被測物質的滲透系數，見式(1)。埋垃圾滲透系數測定研究的結果。
1．2影響滲透系數的因素
由表1可見，使用不同的測定方法來確定不同條件下城市生活垃圾的滲透系數，最后得到的結果差異較大，甚至達到幾個數量級。這主要是垃圾滲透系數受多種因素影響的結果，主要包括垃圾密度、垃圾組分、壓實程度、降解程度等。
1．2．1密度和組分
垃圾密度直接影響垃圾孔隙率的大小，密度越大孔隙率越小，使得流體流經垃圾孑L隙變得困難，使垃圾滲透系數變小。如圖1所示，密度變大后的垃圾與原來相比，孔隙率會明顯變小。
Chen等¨21用常水頭實驗測定了三種不同組分垃圾在不同壓實密度160，320，480 kg／m3下的滲透系數，相對應的平均滲透系數分別為9．6×10～，7．3×10～，4．7×10～cm／s。Bleiker等‘291對每層6 m厚共12層的垃圾滲透系數進行了估算，垃圾密度從685 kg／m3逐漸增加到1 345 kg／m3，滲透系數則從8．1×10。cm／s減小到4．8×10一cm／s。而瞿賢等舊1采用常水頭測滲實驗，對不同壓實密度新鮮垃圾和陳垃圾的滲透系數進行測試，新鮮垃圾密度為750～950 kg／m3時，滲透系數為1．26×10～～1．43×10一cm／s；陳垃圾則在密度為I 200，1 400 kg／m3時的滲透系數分別為8．29×10一，1．35×10一cm／s。圖2顯示了以上研究者關于滲透系數與垃圾密度的對應關系。總體而言，垃圾滲透系數隨著垃圾密度的增大而減小。
Ramli等。3叫則在馬來西亞取檳城中轉站垃圾壓縮箱中的新鮮垃圾作為試樣，采用變水頭測定方法研究紙一有機垃圾的滲透系數，結果表明有機含量越高，試樣的滲透系數會變得越小，證明了垃圾組分對垃圾滲透系數也有影響。因為不同垃圾組分的滲透系數有所不同，組分不同的垃圾滲透系數也會不同。
但是，Chen等¨2】的實驗結果表明，在較高的密度320 kg／m3和480 kg／m3下，垃圾組分對滲透系數無影響，而在低密度160 kg／m3時，垃圾組分對滲透系數有較小的影響。
1．2．2降解程度
隨著垃圾降解的進行，垃圾顆粒變小且重新排列’3“，垃圾內部結構的改變會使其滲透系數發生一定變化。如圖3所示，降解后的垃圾粒徑變小重新排列后的孔隙率有所減小，滲透系數也將會隨之變小。Hossain等”川通過在美國德克薩斯州的伯靈頓中轉站取垃圾樣，研究了生物反應器填埋場中分別處于4個降解階段的垃圾在3種壓實密度700，800，900 kg／m 3下的滲透系數，滲透系數采用常水頭測試方法，結果顯示垃圾滲透系數從第1階段的10。cm／s減小到第4階段的10～cm／s，而且在每個階段垃圾滲透系數都隨著密度的增大而降低，進一步驗證了滲透系數隨垃圾密度的增大而減小的結論。劉輝¨糾認為影響城市生活垃圾滲透系數變化的主要因素是垃圾填埋深度和垃圾有機成分降解率，也強調了垃圾降解程度對于垃圾滲透系數的重要影響。
1．2．3壓實程度
隨著填埋過程中對垃圾的壓實，垃圾密度隨之增大，問接地使垃圾孔隙率變小，從而令垃圾的滲透系數變小。圖4總結了Bleiker等。”。、陸曉平等。。和柯
瀚等¨川關于滲透系數在不同壓力下的變化情況，可以看出，隨著壓力的增大，垃圾滲透系數都是減小的趨勢。Bleiker等。1引的實驗數據表明隨著壓力的變大，垃圾滲透系數變動范圍為10～～10～cm／s；在陸曉平等”川的實驗中，正常固結狀態下，垃圾的滲透系數隨著壓力的增大會減小3個數量級，且滲透系數的對數與固結應力之間有較好的線性關系；柯瀚等。采用大直徑室內試驗測定城市生活垃圾的滲透系數，同時施加豎向荷載對其進行壓縮，發現垃圾體的滲透系數隨上覆壓力的增加而快速減小，未經壓實填埋體的滲透系數約為1×10～cm／s，荷載等級超過300 kPa時，滲透系數則低于1×10一cm／s。
另外，Stohz等”41的研究也發現垃圾滲透系數隨著壓實程度增強會有所減小，并解釋其是由隨著壓縮垃圾孔隙率變小造成的。Jain等’141對美國弗羅里達州一個填埋場的垃圾進行了滲透系數測定，發現上層垃圾的滲透系數要明顯高于中層和下層垃圾，也是由于各垃圾層所受上覆壓力不同而造成的。
1．2．4其他因素
影響垃圾滲透系數的其他因素包括實驗室測定條件如水力梯度、測定時間"1，垃圾降解產生的填埋氣等。關于常水頭測滲實驗中水力梯度對于垃圾滲透系數的影響，Chen等¨引與瞿賢等"1則得到了不同的實驗結果。前者測定表明水力梯度對滲透系數的測定沒有影響，而后者則測得水力梯度從1．3增大到2．0時，滲透系數增大了40％到70％，得出了水力梯度對滲透系數的測定有較大影響的結論。兩者得到不同的實驗結果可能是由于Chen等‘1引使用的垃圾根據美國的生活垃圾組成合成，而瞿賢等¨1的實驗材料直接取自上海市，兩者垃圾組分相差較大。
Beaven等∞副則發現填埋氣對垃圾滲透系數也有一定影響，隨著氣體的累積垃圾的滲透系數會減小1到2個數量級。除實驗室測定時的條件因素外，垃圾密度、垃圾組分、降解程度、壓實程度、填埋氣等對垃圾滲透系數的影響都是垃圾孔隙率及其孔隙聯通程度發生了一定變化后的結果，凡是能影響垃圾孔隙率及孔隙聯通程度的因素都將會對垃圾的滲透系數產生一定的影響，使垃圾的滲透系數發生改變。
2滲透系數的調節方法
較高的垃圾滲透系數不但可以保證滲濾液順利進入導排系統而及時排出，降低滲濾液水位忙“，還能夠使填埋氣快速排出，提高填埋氣的利用率¨⋯。然而，我國的生活垃圾中餐廚垃圾含量較高(約占60％)"“，餐廚垃圾滲透系數極低造成生活垃圾總體滲透系數較低，不利于水分和氣體的流動。若是能夠根據需要采取相應措施來調節垃圾的滲透系數，不僅有助于在工程上對填埋場滲濾液水位的控制，還可提高填埋氣的回收利用率。調節垃圾的滲透系數可以從以下兩個方面著手。
2．1 改變影響因素
垃圾滲透系數的影響因素有垃圾密度、垃圾組分、降解程度、壓實程度等，理論上可通過改變這些因素來達到提高垃圾滲透系數的目的。然而在垃圾填埋場可行的工程控制手段則只有減小垃圾密度或降低壓實程度，其他因素為人為不可控或不科學。但通過減小垃圾密度或是降低垃圾壓實程度來提高垃圾滲透系數的方法在實際應用中有限制，過低的填埋垃圾密度或壓實程度會造成部分填埋空間的浪費，從而降低填埋場處理垃圾的效率。Jang等。2川的實驗結果表明垃圾壓實程度(定義為堆積密度與單位容重1 000 ks／m3的比值)從80％提高到120％時，滲濾液水位將會加倍，并提出壓實程度低雖有利于滲濾液的排出，但是也會造成填埋能力降低且垃圾穩定時會引起更多的沉降，因此兩者之間需要一個很好的權衡。
2．2加入惰性材料
不同材料的滲透系數會有差異，如果將具有不同滲透系數的兩種物質混合，混合后物質的滲透系數也會有一個新值。Akbulut等∞引實驗發現硅粉、飛灰和黏土都可以成功地作為土壤灌漿的添加劑來降低土壤的滲透系數，提高土壤性能的同時為工程材料廢棄物提供一個新的處理方式；Bilir一引則得出礦渣和底灰作為細骨料能降低混凝土的滲透系數從而提高混凝土的耐久性的結論；Kenney等㈣3把孔隙率比沙子小的膨潤土與沙子壓實混合，實驗測得混合物的滲透系數低至足以代替天然土壤來作為防止流體溢出的屏障。從以上實驗研究可看出：將滲透系數較小的物質加入到多孑L材料中后，將會降低原來多孔材料的滲透系數。可以推測，若將滲透系數較大的物質加入到多孔材料中將會提高該材料的滲透系數。因此，國外的學者轉向通過加入滲透系數較大的惰性材料來提高垃圾滲透系數的研究領域，探索提高垃圾滲透系數
的新方法。
在日本，污泥是填埋垃圾的主要成分，占總體工業固體廢棄物濕重的36％(2004年數據)，污泥滲透系數極低，因此污泥填埋前必須進行一定的預處理來提高填埋垃圾層的滲透系數。Asakura等H川向污泥垃圾中加入粗糙輔料爐渣或者建筑垃圾來提高其滲透系數，探索了能保證填埋場中好氧條件所需要的混合比，結果發現加入的爐渣或者建筑垃圾與污泥垃圾混合體積比從62％提高到75％時，污泥的滲透系數分別提高了200倍(爐渣)和10倍(建筑垃圾)。因此，將垃圾與爐渣或者建筑垃圾混合后再填埋，不僅可以提高垃圾的滲透系數，還可以處理掉一部分固體廢物爐渣和建筑垃圾。Valencia等H21則觀察到摻混了礫石的模擬生物反應器填埋場表現出了較高的垃圾穩定性，然而其他的模擬器則易于堵塞而降低了整體的處理效率，同時發現礫石與垃圾完全混合與兩者成層混合比較，完全混合更能加快垃圾的穩定化過程。綜上，向垃圾中加入一定量滲透系數較高的惰性材料來提高垃圾滲透系數的方法確實是可行的。
3結論與展望
本研究主要對填埋垃圾滲透系數的影響因素和調節方法進行了總結，為控制填埋場滲濾液水位的工程手段和提高填埋氣利用率的途徑提出了新建議，主
要得到以下幾個結論：
1)影響垃圾滲透系數的因素有很多，包括垃圾密度、垃圾組分、壓實程度及降解程度等，除實驗測定條件因素以外，其他影響因素對垃圾滲透系數的影響都可歸結為使垃圾孔隙率及孔隙聯通程度發生了變化。
2)垃圾滲透系數不僅決定了滲濾液的分布與遷移，還對填埋氣的排出有影響。而我國垃圾餐廚垃圾含量高滲透系數偏低，若能夠根據需要采取相應措施來調節垃圾的滲透系數，將有助于在工程上對填埋場滲濾液水位的控制，并提高填埋氣利用率。
3)可通過改變垃圾滲透系數的影響因素來調節滲透系數，但是實用性不強。國外的實驗結果表明，向垃圾中添加粗糙輔料的方法可以明顯改善垃圾滲透系數，國內研究人員可以借鑒經驗在這方面突破創新，探索控制滲濾液水位、提高氣體利用率的工程技術新手段。
REVIEW ABOUT HYDRAULIC CONDUCTIVITY OF LANDFILLED WASTE
Abstract：Landfill is the major method of municipal solid waste(MSW)management in China．One main problem associated with landfills，especially in south China is that leachate head on the liner is higher than the standard．Hydraulic conductivity of landfilled waste plays an important role in controlling the leachate level，and biogas collection and utilization．This paper mainly summarizes the previous research about the influencing factors on MSW hydraulic conductivity and the control methods，including waste density，waste composition，degree of degradation，degree of compaction and SO on．The control methods include changing of influencing factors and adding inert materials．Finally，new suggestions for the controlling leachate level in landfills and improving landfill gas collection are proposed．
Keywords：landfill；hydraulic conductivity；influencing factors
