城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)現(xiàn)狀與展望

林雄平

城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)現(xiàn)狀與展望

林雄平

福安環(huán)境監(jiān)測(cè)站

簡(jiǎn)要介紹我國(guó)城市生活垃圾的處理現(xiàn)狀，對(duì)幾種處置方法進(jìn)行了總結(jié)和對(duì)比。重點(diǎn)介紹了適合我國(guó)國(guó)情的衛(wèi)生填埋處理過(guò)程中產(chǎn)生的填埋氣體和滲濾液的處理方法，比較了幾種垃圾滲濾液處理工藝，即物理化學(xué)法、生物法以及組合工藝處理系統(tǒng)，并總結(jié)和展望了相關(guān)技術(shù)在城市生活垃圾衛(wèi)生填埋中的發(fā)展趨勢(shì)。

城市生活垃圾 衛(wèi)生填埋 填埋氣體 滲濾液

1 城市生活垃圾現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代工業(yè)的興起和城市迅猛發(fā)展，人口大量涌入城市，使城市的生活垃圾產(chǎn)生量大大增加。這些垃圾占用大量的土地，且種類繁多，成分復(fù)雜、危害性強(qiáng)。如果處理不當(dāng)，勢(shì)必污染城市的大氣、水、土壤等，進(jìn)而降低和破壞城市自然生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)凈化能力[1]。

目前國(guó)外城市垃圾采用的處置方式主要有衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥等3種，表1為這3種處置方式的比較。

表1 生活垃圾處置方式對(duì)比

我國(guó)城市生活垃圾處置也主要采用填埋、焚燒和堆肥等方法，其中，以填埋為主，占70%以上；其次是高溫堆肥，占20%以上；焚燒量甚微[2]。

焚燒與堆肥技術(shù)在我國(guó)發(fā)展較慢，原因主要為：(1)我國(guó)城市生活垃圾未實(shí)行分類收集，垃圾成分復(fù)雜不利于燃燒與堆肥；(2)焚燒廠的投資太大，運(yùn)行成本太高；(3)控制不當(dāng)將產(chǎn)生二次污染問(wèn)題；(4)垃圾堆肥產(chǎn)品銷路不暢；(5)工藝技術(shù)和設(shè)備與國(guó)外亦有較大的差距。

針對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段國(guó)情，我國(guó)絕大部分垃圾仍采用填埋進(jìn)行處理為主，并且在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，垃圾填埋處理還將占主導(dǎo)地位。

2 衛(wèi)生填埋技術(shù)

在我國(guó)，由于垃圾填埋場(chǎng)啟用時(shí)間早，許多填埋場(chǎng)在最初的選址、設(shè)計(jì)、施工和使用中，未按現(xiàn)行的城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范執(zhí)行，填埋場(chǎng)底部和周邊都沒(méi)有采取防滲措施，垃圾產(chǎn)生的滲漏液和填埋氣體，極易給周邊環(huán)境和企業(yè)、社區(qū)帶來(lái)污染和安全隱患。

2.1 填埋氣體。填埋氣體是城市生活垃圾中的有機(jī)成分經(jīng)過(guò)厭氧降解產(chǎn)生的混合氣體，其主要組成為CH4、CO2、H2、N2和O2，還有少量的H2S、NH3、辛烷、氯乙烯等，其中CH4、CO2（沼氣主成分）占填埋氣體的99.5%~99.9%，NH3、H2S等有毒的惡臭氣體，占填埋氣體的0.2%~0.4%。這些氣體一旦遇到房屋或棚罩阻攔，將不斷積累，最終可能導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸事故。垃圾內(nèi)的易燃易爆物質(zhì)在一定條件下，也會(huì)自行燃燒爆炸。

2.2 滲漏液。垃圾滲濾液主要來(lái)源于垃圾本身、垃圾發(fā)酵過(guò)程以及受水體浸泡而產(chǎn)生的廢水。其主要特征為：滲濾液中污染物的濃度非常高，成分復(fù)雜，水質(zhì)惡劣，一般COD濃度達(dá)幾千或者上萬(wàn)；一些年代久的垃圾填埋場(chǎng)，COD濃度可高達(dá)幾萬(wàn)，并且含有高濃度的氨氮，滲濾液可生化性很差，含有大量的重金屬、多種病源微生物等有毒有害物質(zhì)，而且滲濾液的組成成分會(huì)隨著填埋時(shí)間的延長(zhǎng)越來(lái)越惡劣。

3 填埋氣與滲漏液的處理技術(shù)

3.1 填埋氣的收集技術(shù)

3.1.1豎井收集系統(tǒng)。早期的填埋氣主要用豎井收集系統(tǒng)，具體做法是在填埋場(chǎng)填埋作業(yè)后不久，通過(guò)挖掘機(jī)械或人工打井的方式建造豎井系統(tǒng)。

3.1.2表面收集系統(tǒng)。填埋場(chǎng)在表面覆蓋完成以后，便可進(jìn)行表面收集系統(tǒng)的安裝。整個(gè)系統(tǒng)是由排氣管編織而成的收集網(wǎng)，填埋氣通過(guò)排氣細(xì)管輸送到系統(tǒng)的幾個(gè)中央采氣點(diǎn)進(jìn)行收集。

3.1.3水平收集系統(tǒng)。水平式收集系統(tǒng)是在垃圾填埋到一定高度后，在填理場(chǎng)內(nèi)鋪設(shè)水平收集主管，然后，將水平氣管收集到的氣體匯集到主收集管。

3.2 填埋氣的應(yīng)用

3.2.1直接燃燒。對(duì)填埋氣進(jìn)行加工處理后，可以直接供給工業(yè)及溫室用戶，其中以供暖或工業(yè)生產(chǎn)為用途的熱效率最高。填埋氣的經(jīng)濟(jì)效益取決于填埋場(chǎng)到用戶的距離及發(fā)生源的連續(xù)性。

3.2.2發(fā)電。主要由填埋氣收集燃燒系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)組成，填埋氣經(jīng)收集后，經(jīng)加壓輸送至內(nèi)燃發(fā)機(jī)組，燃燒轉(zhuǎn)化成電能傳輸出去。

3.3 滲濾液的處理現(xiàn)狀

滲濾液水質(zhì)復(fù)雜，這給滲濾液的處理處置帶來(lái)了很大的困難，目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有非常完善的處理工藝，對(duì)滲濾液的主要處理途徑是：

3.3.1與城市污水合并處理。將垃圾滲濾液就近引入城市污水處理廠，與城市污水合并進(jìn)行處理。

3.3.2滲濾液回灌技術(shù)處理。用適當(dāng)?shù)姆椒?，將在填埋?chǎng)底部收集到的濾滲液從其覆蓋表面或覆蓋層下部重新灌入填埋場(chǎng)。

3.3.3滲濾液處理廠處理。目前，用于垃圾滲濾液處理的方法主要有生物法和物理化學(xué)法。

3.4 滲濾液的主要處理工藝

3.4.1活性炭吸附法

在滲濾液的處理中，該方法主要用于去除水中難降解的有機(jī)物(酚、苯、胺類化合物等)、金屬離子(汞、鉛、鉻)和色度，一般情況下，對(duì)COD和NH3-N的去除率為50%~70%[3]。活性炭吸附法處理可適應(yīng)水量和有機(jī)負(fù)荷的變化，且設(shè)備緊湊，管理方便。方士等[4]用回流式兩級(jí)序列間歇式活性污泥法(SBR)—活性炭吸附混凝工藝處理高氨氮、低碳氮比的垃圾滲濾液，粉末活性炭和鋁鹽投加量分別為1‰(W/V)和0.4‰(W/V)，吸附時(shí)間為100 min，總的水力停留時(shí)間為82 h，CODCr和氨氮的去除率可以穩(wěn)定在90%以上，出水中氮的主要形態(tài)為NO2--N，出水CODCr<300 mg/L、氨氮<20 mg/L。

3.4.2化學(xué)氧化

化學(xué)氧化法可以分解滲濾液中難降解的有機(jī)物，從而提高廢水的生物降解性能。其中高級(jí)氧化技術(shù)因能夠產(chǎn)生極強(qiáng)氧化性的·HO自由基而越來(lái)越廣泛地被用于處理滲濾液。Fenton法由于費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)便而受到人們的重視。張暉等[5]介紹了Fenton 法處理垃圾滲濾液的中試試驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)雙氧水與亞鐵鹽的總投加比一定(H2O2/Fe2+=3.0)時(shí)，COD的去除率隨雙氧水投加量的增加而增加。當(dāng)雙氧水的總投加量為0.1 mol/L時(shí)，COD的去除率可達(dá)67.5%。Fenton 法在處理高濃度的有機(jī)污水方面有很大的潛力，但它的缺點(diǎn)是對(duì)pH值敏感，且處理后的廢水需進(jìn)行鐵離子分離回收。其他的氧化劑主要有臭氧、氯和氯系氧化劑，但后者由于殘留產(chǎn)物的高毒性，不適合采用。

值得一提的是，近年來(lái)出現(xiàn)的光催化氧化技術(shù)，它具有工藝簡(jiǎn)單、能耗低、易操作、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，尤其對(duì)一些特殊污染物的處理具有顯著的效果。因此，該方法在垃圾滲濾液的深度處理方面有很好的應(yīng)用前景。譚小萍等[6]對(duì)影響垃圾滲濾液的光催化處理的因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：光強(qiáng)越大，最佳TiO2投量就越小；最佳反應(yīng)時(shí)間一般宜在1.5~2.5 h；波長(zhǎng)為253.7 nm的紫外線殺菌燈價(jià)格低廉、使用廣泛、處理效果好，COD去除率可達(dá)40%~50%，脫色率可達(dá)70%~80%。

3.4.3組合工藝處理技術(shù)

如前所述，垃圾滲濾液由于水質(zhì)復(fù)雜使得單一工藝不能很好地達(dá)到理想的處理效果。所以宜采用組合工藝對(duì)滲濾液進(jìn)行處理。

目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)發(fā)展出許多組合工藝，且取得了較好的處理效果。Laitinen等[7]研究了SBR和淹沒(méi)式膜生物反應(yīng)器(MBR)組合工藝處理垃圾滲濾液，在SBR中，SS、BOD5、NH3-N和PO43--P的去除率分別達(dá)到89%、94%、99.5%和82%。MBR進(jìn)一步提高了出水水質(zhì)，并減少了水質(zhì)的波動(dòng)，其中SS和PO43--P的去除率分別超過(guò)了99%和88%，BOD5和NH3-N的去除率均超過(guò)97%，TN去除率可以達(dá)到50%～60%。王延濤[8]研究山西省平順縣填埋場(chǎng)滲濾液處理工藝（如圖1所示），該工藝采用高效專用微生物處理單元缺氧＋厭氧(UBF)—曝氣生物流化床(BFB)組合工藝，運(yùn)行結(jié)果表明：當(dāng)進(jìn)水SS為600 mg/L，NH4+-N濃度為700 mg/L，BOD、COD的濃度分別為4500 mg/L、10000 mg/L，經(jīng)過(guò)處理后，出水SS、NH4+-N、BOD和COD的濃度分別降到75 mg/L、10~30 mg/L、30~50 mg/L、600~900 mg/L；總?cè)コ剩篠S=95%，BOD=99%、COD=94%。

圖1 UBF—BFB處理滲濾液工藝圖

3.4.4膜滲析與分離系統(tǒng)

膜處理一般與其他處理方法聯(lián)用，超濾或微濾常常作為反滲透的預(yù)處理。袁維芳等[9]對(duì)廣州市大田垃圾填埋場(chǎng)滲濾液預(yù)處理出水進(jìn)行了反滲透實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，進(jìn)水壓力為3.5 MPa，pH值為5~6的條件下，當(dāng)進(jìn)水COD濃度為250~620 mg/L時(shí)，出水濃度幾乎為0，去除效率達(dá)100%，平均透水量為30~42 L/(m2·h)。但膜分離方法一次性投資費(fèi)用大，而且對(duì)濃度較高的滲濾液，處理費(fèi)用很高。

4 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)，衛(wèi)生填埋技術(shù)是生活垃圾處理的主要手段，而填埋產(chǎn)生的滲濾液是一種高濃度、成分復(fù)雜、水質(zhì)水量易變化的污水，人們對(duì)滲濾液的處理一直處于探索和發(fā)展之中。針對(duì)垃圾滲濾液的處理，可選用的方法雖然較多，但不同程度地都存在一些缺陷，如何選擇最佳處理，工藝或?qū)F(xiàn)有的處理工藝有機(jī)結(jié)合，降低運(yùn)行成本，提高出水質(zhì)量是目前需要研究解決的問(wèn)題。

[1] 段麗杰,馬繼力,孟凡萍.城市生活垃圾對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)的破壞及防治對(duì)策分析[J]. 內(nèi)蒙古環(huán)境科學(xué)，2009，21(5): 26-36.

[2] 高惠璇.應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析[M]. 北京：北京大學(xué)出版社，2005.

[3] 周愛(ài)姣,陶濤. 垃圾填埋場(chǎng)滲濾液物化處理的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 重慶環(huán)境科學(xué)，2001，23(6)：67-70.

[4] 方士,盧航，藍(lán)雪春. 兩級(jí)SBR-PAC 吸附混凝法處理垃圾滲濾液的研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào),2002,28(4):435-439.

[5] 張暉,Huang C P. Fenton法處理垃圾滲濾液[J].中國(guó)給水排水,2001,17(3):1-3.

[6] 譚小萍,王國(guó)生,湯克敏.光催化法深度處理垃圾滲濾液的影響因素[J].中國(guó)給水排水,1999,（5）:52-54.

[7] Niina Laitinen，Antero Luonsi，Jari Vilen. Landfill leachate treatment with sequencing batch reactor and membrane bioreactor[J]. Desalination，2006，191(1-3)：86-91.

[8] 王延濤,等.平順縣生活垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液處理工藝設(shè)計(jì)[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì),2009,19(33):116-118.

[9] 袁雅芳,王國(guó)生,湯克敏.反滲透法處理城市垃圾填埋場(chǎng)滲濾液[J].水處理技術(shù),1997,23(6):333-336.