我國生活垃圾衛(wèi)生填埋場環(huán)境污染全面治理的整體解決方案

王敬民 云松 徐文龍 屈志云 袁松 馮曉軍

生活垃圾填埋技術(shù)是世界上常用的處理垃圾量最大的四種方法之一。美國用這種方法處理的垃圾占總量的68%，歐洲一般在50%-85%。填埋處理也是我國目前采用的主要的垃圾處理方法，約占垃圾處理量的70%。特別是國家擴大內(nèi)需，加大市政基礎設施投入，垃圾衛(wèi)生填埋是本次中小城鎮(zhèn)垃圾處理設施的投資熱點。垃圾衛(wèi)生填埋處置的優(yōu)點是處理工序簡單、投資相對小，應急處理能力強。但是在運行過程當中也有許多問題隨之產(chǎn)生，如垃圾堆體臭氣的產(chǎn)生，內(nèi)部填埋氣爆炸隱患的存在，以及難處理滲濾液的排出，這些都阻礙了垃圾填埋技術(shù)的廣泛應用[1-2]。

鑒于以上種種原因，應當全面的考慮衛(wèi)生填埋場環(huán)境污染的防治，最大限度地降低生活垃圾衛(wèi)生填埋場的環(huán)境污染。

一、垃圾衛(wèi)生填埋場定義

根據(jù)建設部（現(xiàn)住房和城鄉(xiāng)建設部）2001年發(fā)布的《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范》中對衛(wèi)生填埋的解釋是：采取防滲、鋪平、壓實、覆蓋對城市生活垃圾進行處理和對氣體、滲濾液、蠅蟲等進行治理的垃圾處理方法[3]。規(guī)范化的填埋場基本組成部分如圖1所示。

衛(wèi)生填埋的意義在于：在進行垃圾填埋處理過程中，通過各種工程、技術(shù)、操作工藝手段來消除或減少對地下水、大氣等環(huán)境造成的影響。

二、污染源及成分分析

垃圾填埋后對環(huán)境造成的污染是多方面的，其中最主要的是對水和大氣的污染。

（一）水污染

衛(wèi)生填埋場的水體污染主要是指垃圾降解過程中產(chǎn)生的滲濾液造成的污染，滲濾液是一種成分復雜液體，其中含有難以生物降解的奈、菲等芳香族化合物、氯代芳香族化合物、磷酸脂、鄰苯二甲酸脂、酚類和苯胺類化合物等。滲濾液對地面水的影響會長期存在，即使填埋場封閉后一段時期內(nèi)仍有影響。滲濾液對地下水也會造成嚴重污染，主要表現(xiàn)在使地下水水質(zhì)混濁，有臭味，COD、三氮含量高，油、酚污染嚴重，大腸菌群超標等。地下和地表水體的污染，必將會對周邊地區(qū)的環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展和人民群眾生活造成十分嚴重的影響。

（二）大氣污染

在填埋場的中轉(zhuǎn)、平鋪、壓實等過程中，垃圾所產(chǎn)生的惡臭正嚴重危害著環(huán)境。惡臭氣體按其組成可分成5類：①含硫化合物，如硫化氫、二氧化硫、硫醇等；②含氮化合物，如氨氣、胺類、吲哚等；③鹵素及衍生物，如氯氣、鹵代烴等；④烴類及芳香烴 ；⑤含氧有機物，如醇、酚、醛、酮等[4]。

GB 14554-93《惡臭污染物排放標準》中確定了8種惡臭污染物，它們分別是硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、氨、三甲胺、苯乙烯。其中，有5種污染物為含硫氣體。在對我國329個城市生活垃圾處理場的調(diào)查結(jié)果表明，主要的含硫惡臭氣體為H2S，各填埋場的無組織排放廢氣中H2S的超標率為7.6%，超標倍數(shù)為0.5-24[5]。

三、滲濾液的控制和治理方法

（一）滲濾液的控制方法

我國垃圾處理的原則是“減量化、無害化、資源化”?！皽p量化”是垃圾處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在滲濾液的處理方面，必須從源頭抓起，先做到減量化[6]。

1.入場廢物含水率的控制。由于生活垃圾中有機物含量和含水率往往高達50%-60%，所以填埋過程中隨填埋廢物帶入的水分，相當部分會在廢物壓實過程中滲濾出來，其量在滲濾液產(chǎn)生量中占相當大的比例，為此必須控制填埋垃圾的含水率。城市垃圾衛(wèi)生填埋場一般要求入場垃圾含水率<30%（質(zhì)量分數(shù)）。

2.控制地表水的入滲量。由于地表水的滲入是滲濾液的主要來源，因此消除或者減少地表水的滲入量是填埋場設計最為重要的方向。對于包括降雨、降雪、地表徑流、間歇河和上升泉等的所有地表水進行有效控制，可以減少滲濾液的產(chǎn)量。地表水管理的目的是不讓區(qū)域徑流進入填埋場區(qū)，不讓填埋場內(nèi)徑流通過廢物而對外界水體進行污染。

3.控制地下水的滲入。當填埋場地下水水位高于填埋場底部時，若不采取工程措施降低地下水水位，則必然導致填埋場滲濾液量劇增。

4.對產(chǎn)生的滲濾液進行減量化。當垃圾堆體內(nèi)部已經(jīng)產(chǎn)生滲濾液，應該盡量減少其實際的處理量。

（二）滲濾液的處理方法

1.生物法[7]。當垃圾滲濾液的BOD5/COD大于0.3時，滲濾液的可生化性較好，可以使用生物處理法，具體內(nèi)容見表1。

由于生物法操作簡便，運行費用較低，且技術(shù)成熟，因而具有廣泛的應用前景，但是對于可生化性低、難降解的有機物以及毒性高的廢水，生物法處理效果較差，但物化法可彌補該方面的不足。

2.物理化學法[7-8]。物化處理作為生物處理的預處理工藝，以減輕生物處理的處理負荷，或作為生物處理的后續(xù)工藝，以保證最后的出水水質(zhì)達到設計要求。它主要包括混凝沉淀/氣浮法、氨吹脫、膜分離以及化學氧化法。具體內(nèi)容見表2。

四、氣體的控制和治理方法

（一）運輸和填埋過程中臭氣的控制技術(shù)[4]

通常填埋場布局分為：垃圾中轉(zhuǎn)區(qū)、填埋作業(yè)區(qū)、污水收集區(qū)和生活管理區(qū)。根據(jù)臭氣的來源和特點，應采取不同的預防和治理措施。

在垃圾中轉(zhuǎn)或定點傾卸區(qū)，應盡量保證垃圾運輸車輛和貯存設施的封閉性，減少垃圾停留時間，及時清除陳腐垃圾，并定時噴灑藥劑或石灰等防蠅除臭；若有垃圾貯存坑，則應使其處于負壓狀態(tài)，并設有一個小型凹陷裝置，以防止運輸車輛接近起卸平臺時自動門打開后溢出臭氣。在轉(zhuǎn)運完成后，應及時收集灑落的垃圾，并沖洗地面以消除滲濾液產(chǎn)生的惡臭。

在填埋區(qū)實施的斜面作業(yè)中，應在盡量縮小的區(qū)域內(nèi)快速地進行平鋪、壓實和覆土操作。應減少平鋪時垃圾的飛揚和拋灑，確保壓實強度，并采取日覆蓋與適時覆蓋相結(jié)合的方式，避免垃圾暴露。在填埋區(qū)完成后，最終覆土的厚度、材質(zhì)必須遵守防臭規(guī)劃；同時可在其上增加表土，建造植被，以防止水土流失，并減輕惡臭。

在污水收集區(qū)調(diào)節(jié)池、厭氧塘等處理設施的周圍，應實行通路隔斷，或建造防護林帶、構(gòu)建蘆葦濕地等方式，減少臭氣污染。鑒于填埋場在選址時就考慮到離周圍居民較遠，可以采用調(diào)節(jié)池加蓋密閉、抽吸臭氣后高空排放的技術(shù)路線；對于小型填埋場的調(diào)節(jié)池，也有加除臭菌種的嘗試。

生活管理區(qū)應處于填埋場的上風向，周圍建有圍墻、灌喬木、綠地、防護林等阻隔，并定時噴灑除臭防腐劑或其他有中和掩蔽作用的藥劑。辦公樓、宿舍、食堂、浴室等設施內(nèi)應密閉，并采取空間消臭和強制通風相結(jié)合的方式，最大程度地降低惡臭影響。

（二）填埋氣的處理

為了減少填埋場氣體對人類和環(huán)境產(chǎn)生危害，必須對填埋場氣體進行控制。目前對填埋場釋放氣體的控制手段主要有兩種：被動型和主動型[9]。

1.被動型控制。被動型氣體控制通過填埋場內(nèi)部產(chǎn)生氣體的壓力和濃度梯度，用非泵等耗能設備將氣體導排入大氣或控制系統(tǒng)。通過由透氣性較好的礫石等材料構(gòu)筑的氣體導排通道，填埋場內(nèi)產(chǎn)生的氣體被直接導入大氣、燃燒裝置或氣體利用設備。當填埋場頂部、周邊、底部防透氣性能較好時，被動型氣體收集系統(tǒng)也有較高的收集效率。但總的說來，被動型氣體控制效率較低，只解決了部分環(huán)境問題，如減少爆炸的危險，防止氣體無組織釋放而損壞防滲層等，尚不能滿足對氣體進行充分回收和利用的要求。

2.主動型控制。主動型氣體控制通過泵等耗能設備創(chuàng)造壓力梯度來收集氣體，收集的氣體可進行利用，也可直接燃燒。其收集系統(tǒng)又可分為垂直井和水平溝系統(tǒng)。垂直井系統(tǒng)一般在填埋場大部分或全部填埋完成以后，再進行鉆孔和安裝；而水平溝系統(tǒng)在填埋過程中即進行分層安裝。主動型氣體控制系統(tǒng)的關(guān)鍵是根據(jù)收集井、收集溝的影響范圍確定系統(tǒng)的布設，保證填埋場內(nèi)各部分氣體盡可能完全地被回收。

對于有合適條件(填埋垃圾中可降解有機物的含量在50%以上、產(chǎn)氣量大、產(chǎn)氣速率穩(wěn)定)的填埋場，應該鼓勵采取主動收集利用填埋場氣體的方法，世界各國也正逐步采用主動型來代替被動型氣體控制系統(tǒng)。

五、城市生活垃圾衛(wèi)生填埋整體解決方案

（一）城市生活垃圾處理設想

城市生活垃圾處理最根本的解決方法首先是與產(chǎn)生源、分類收集運輸和分類處置相結(jié)合。21世紀，人的生存發(fā)展觀念由單純對自然索取轉(zhuǎn)變?yōu)榕c自然和諧共生，以恢復和修復已被破壞的生態(tài)系統(tǒng)為主題；應建立新的發(fā)展觀和環(huán)境治理新趨勢——全壽命周期模式，從末端走向起始，從集中走向集中與分散相結(jié)合。變集中污染治理為與分散治理相結(jié)合、變集中排放治理為與分散治理相結(jié)合、變集中治理達標為與分散治理達標相結(jié)合將是未來方向。國外已有過這方面的經(jīng)驗和教訓，如家庭庭院堆肥處理有機垃圾。其次，各種垃圾收運系統(tǒng)的合理規(guī)劃和調(diào)配，在分類收集的基礎上將有機物、可回收物等分別收集運輸?shù)綄I(yè)化的處理廠，有利于充分無害化、減量化、資源化。第三，建立誰排放誰治理、誰多產(chǎn)生誰多付費的垃圾收費機制，從源頭減少垃圾產(chǎn)生量。近幾年我國發(fā)達地區(qū)城郊周邊很多村鎮(zhèn)都在建垃圾收運處理設施，以至于農(nóng)村的煤灰、建筑垃圾等無機垃圾均進入垃圾衛(wèi)生填埋場處置。其實煤灰、部分建筑垃圾原本可以作為填坑筑路的材料，樹枝樹葉及農(nóng)業(yè)垃圾混合也可以作為有機肥料來源直接在當?shù)叵{，但由于垃圾的無償處理，結(jié)果這些垃圾均進入了垃圾衛(wèi)生填埋場，浪費填埋空間和投資。

（二）垃圾衛(wèi)生填埋污染治理整體解決方案

在生活垃圾減量和分類的基礎上，對進入垃圾衛(wèi)生填埋場的垃圾嚴格控制，并通過對填埋場的污染源及污染物分析，合理制定垃圾衛(wèi)生填埋污染控制的解決方案，盡可能減少垃圾填埋場對環(huán)境的二次污染。具體解決方案有以下幾個方面：

1.合理規(guī)劃選址。填埋場的選址應符合生活垃圾處理總體規(guī)劃、環(huán)境衛(wèi)生專業(yè)規(guī)劃、生活垃圾處理專項規(guī)劃，以及現(xiàn)行國家標準《生活垃圾填埋污染控制標準》和《生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范》的要求，綜合考慮地理位置、地形、地貌、工程與水文地質(zhì)、地質(zhì)災害等條件對周圍環(huán)境、工程建設投資、運行成本和運輸費用的影響，經(jīng)過多方案比選后確定。

2.選擇可靠防滲措施。填埋場必須采取防滲措施，嚴格按照《生活垃圾衛(wèi)生填埋場防滲系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》的要求選用相應的防滲系統(tǒng)，將填埋場滲漏的可能性降到最低。

3.選擇適宜的滲瀝液處理技術(shù)。填埋場垃圾滲瀝液的處理是決定填埋場是否達到無害化的重要因素，其處理方法有多種，但目前還沒有長期運行可靠的成套技術(shù)設備，而且建設費用和運行成本較高。因此在確定垃圾填埋滲濾液處理工藝技術(shù)時，要進行多工藝比較，最終選定適合垃圾填埋滲濾液特點的處理工藝設備，保證滲瀝液處理長期穩(wěn)定達到《生活垃圾填埋污染控制標準》的要求。

4.填埋氣體處理和利用。垃圾填埋氣體是甲烷含量很高的氣體，據(jù)國內(nèi)外的測試，填埋氣體的甲烷含量一般在40%～70%。這種氣體不僅是影響環(huán)境的溫室氣體，而且是易燃易爆氣體。填埋氣體與空氣混合，甲烷濃度達到5%～15%之間時遇火即會爆炸。國內(nèi)外由于填埋氣體的聚集和遷移引起的爆炸和火災事故時有發(fā)生，因此填埋場的填埋氣體對周圍的安全始終存在著威脅，必須對垃圾填埋場內(nèi)的氣體進行有效地控制才能保證安全。填埋氣體的熱值很高，當垃圾填埋量達到一定規(guī)模時，填埋氣體經(jīng)過收集、儲存和凈化后其利用方式主要有沼氣發(fā)電、提供燃氣、供熱等。由于填埋氣體是很強的溫室氣體，其溫室效應是二氧化碳的近100倍，當填埋氣體達不到利用條件時，應盡可能導出，集中燃燒處理。

5.規(guī)范填埋作業(yè)，加強填埋場監(jiān)管。俗話說“三分建設七分管理”，垃圾衛(wèi)生填埋場的高效安全運營，取決于填埋場的建設和運營，但規(guī)范運營管理至關(guān)重要。填埋場建成后，進行衛(wèi)生填埋處理的垃圾必須從垃圾接收及稱重、填埋作業(yè)、滲濾液處理、填埋氣體利用與處理、填埋場維護、地表水及地下水管理等全過程進行規(guī)范管理，嚴格按照《生活垃圾衛(wèi)生填埋場運行維護技術(shù)規(guī)程》的要求進行運營，并制定填埋場突發(fā)事件應急預案，降低突發(fā)事件對填埋場安全運行的影響，同時聘請有相關(guān)經(jīng)驗的第三方咨詢公司對填埋場運營全過程進行監(jiān)管。

總之，垃圾衛(wèi)生填埋處理過程是一個復雜的系統(tǒng)工程，其運營每一環(huán)節(jié)的好壞，均會對環(huán)境造成一定的影響，我們不能孤立地考量獨立環(huán)節(jié)，必須利用系統(tǒng)工程的方法對垃圾衛(wèi)生填埋污染防治方法進行規(guī)劃，合理制定適合地域特點的垃圾填埋污染防治整體解決方案。

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（責任編輯：文雪峰）