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。
參考文獻
[1] 高文武,任建鋒.城市生活垃圾處理、處置方法的比較[J].黑龍江環(huán)境通報 2003,(4):90-92.
[2] 楊青. 城市生活垃圾的綜合處理方法[J]. 山西科技, 2002,(3):39-40.
[3] 欒智慧,王樹國.垃圾衛(wèi)生填埋實用技術(shù)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2004.
[4] 石磊,邊炳鑫,趙由才,牛冬杰.城市生活垃圾的衛(wèi)生填埋場惡臭的防治技術(shù)進展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設備,2005,6(2):6-9.
[5] 紀華,夏立江,王進安,劉學建,等.垃圾填埋場硫化氫惡臭污染變化的成因研究[J].生態(tài)環(huán)境,2004,13(2):173-176.
[6] 聶永豐.三廢處理工程技術(shù)手冊:固體廢物卷[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003.
[7] 李海生,劉光輝,劉亮,李魚,等.城市垃圾填埋場滲濾液處理研究進展[J].環(huán)境科學研究,2004,17(1):77-80.
[8] 沈東升,何若,劉宏遠.生活垃圾填埋生物處理技術(shù)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003.
[9] 劉富強,唐薇,聶永豐.城市生活或垃圾填埋氣的產(chǎn)生、控制及利用綜述[J].固體廢物處置,2000,22(6):72-76.
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