生活垃圾填埋場二次污染分析與防治

師偉 徐一灃 郭鵬臻 余曉青

（徐州空軍學(xué)院，江蘇 徐州 221000）

1 前言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人口高度集中和城市化速度不斷加快，城市生活垃圾的產(chǎn)生量也越來越大。據(jù)有關(guān)資料顯示，世界各國的城市垃圾以快于經(jīng)濟增長速度3倍的平均速度增長。目前我國生活垃圾的年產(chǎn)量已達(dá) 1.5億噸，人均垃圾產(chǎn)生量在1.0 kg/d左右，并且還在以每年8%～9%的增長率遞增，垃圾產(chǎn)量迅速增長，給城市的發(fā)展和管理帶來了新的挑戰(zhàn)[1-3]。

我國城市生活垃圾集中處理起步于上世紀(jì)八十年代后期，全國有85%以上的城市生活垃圾采用填埋處理。據(jù)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)判斷，約80%的生活垃圾填埋場屬于簡易填埋場，約20%屬于受控填埋場，衛(wèi)生填埋場目前在我國較少，只存在于部分大城市[4]。加之部分填埋場設(shè)計施工不當(dāng)，管理運行存在疏漏，就會造成嚴(yán)重的二次污染。

2 填埋場二次污染分析

所謂二次污染是指一次污染物在自然條件下改變了原有性質(zhì)，而產(chǎn)生新的污染物，特別是那些反應(yīng)性較強的物質(zhì)，性質(zhì)極不穩(wěn)定，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。垃圾填埋場二次污染類型較多，如：滲濾液污染土壤及地下水以及對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的影響；有毒有害氣體、惡臭氣體及易燃易爆氣體泄露對環(huán)境的危害及風(fēng)險；場區(qū)孳生的蚊蠅等害蟲傳播疾病；各種環(huán)境地質(zhì)問題，如山谷型填埋場主要面臨邊坡穩(wěn)定性問題，平地型填埋場主要面臨地基穩(wěn)定性問題，而坑埋型填埋場主要面臨支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題[5-6]。本文主要探討最為普遍的填埋場二次污染，滲濾液和填埋氣的污染和防治問題。

2.1 滲濾液污染分析

垃圾滲濾液（Landfill Leachate) 是垃圾在填埋處理之后 ,由垃圾分解后所產(chǎn)生的內(nèi)源水和外來水分形成的液體。其水質(zhì)特征主要表現(xiàn)為：①有機污染物、COD、BOD5、色度、氨氮、重金屬等指標(biāo)含量高；②難生物降解的有機污染物含量較高；③水質(zhì)、水量變化幅度很大，營養(yǎng)元素比例失調(diào)[7]。滲濾液水質(zhì)受垃圾成分、填埋方式、季節(jié)、垃圾分解階段等諸多因素的影響，變化較大。可根據(jù)填埋時間將滲濾液變化分為調(diào)整期、過渡期、產(chǎn)酸期、產(chǎn)甲烷期、成熟期。

根據(jù)中國環(huán)境科學(xué)研究院的報告，垃圾滲濾液中至少含有93種有機污染物，其中有23種已被列入我國和美國環(huán)境保護局的重點控制名單，1種可直接致癌，5種可誘發(fā)致癌，除此之外還含有多種高濃度的重金屬、鹽類和多種病原微生物[8]。

垃圾滲濾液通過包氣帶滲入到地下含水層，使地下水喪失利用價值，且一旦污染極難修復(fù)。我國人均水資源匱乏，且多數(shù)地表水資源已遭受嚴(yán)重污染。地下水的污染將會對我國居民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成不可估量的損失。通過地表水與地下水之間的水力聯(lián)系，滲濾液還可進一步污染地表水。濾滲液的流動、下滲過程又會對土壤造成污染，主要是重金屬污染。宋躍群等（2005) 在研究溫州楊府山垃圾填埋場時發(fā)現(xiàn)下伏土層中重金屬的影響深度已達(dá)到地面下20～25 m[9]。

2.2 填埋氣污染分析

垃圾填埋氣體(Landfill Gas)指的是在垃圾填埋場中，被堆積或填埋的城市生活垃圾中所含的大量有機物，被微生物厭氧消化、降解所生成的氣體。其主要成分 為CH4和CO2,還 有 少量 的NH3、H2S、N2，及 微 量揮發(fā)性有機物，包括氯代烴類、甲硫醇、苯系物等。Allen等（1997)[10]研究發(fā)現(xiàn)填埋氣存在140種以上的成分，90種以上普遍存在，這些氣體含量雖低 ,但其揮發(fā)性強，毒性較大，對環(huán)境污染比較嚴(yán)重。表1 為國外對填埋氣成分研究的典型代表。

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垃圾填埋氣有多種釋放途徑：一方面可以通過填埋場表面向大氣無序擴散，另一方面可以通過地下巖土中的地質(zhì)構(gòu)造，如裂隙等向周邊地區(qū)橫向水平擴散，遷移到離填埋場較遠(yuǎn)的地方才釋放進入大氣。徐捷等（2007)[14]對填埋場周圍大氣中的揮發(fā)性有機物進行監(jiān)測，檢測到多種成分濃度明顯高于對照環(huán)境中的濃度。

3 垃圾填埋場二次污染防治

3.1 滲濾液污染防治

對于滲濾液的污染的防治，首先要做好防的工作，也就是防止污染液體下滲，對滲濾液進行收集，從而切斷污染源頭；其次要對滲濾液進行凈化處理，達(dá)到國家或地方的排污標(biāo)準(zhǔn)；在做好上述工作的同時還要做好對濾液滲漏的監(jiān)測工作，防止污染事故發(fā)生。

要做好防滲 ,首先要防止外來水對滲濾液的侵入。這包括垃圾場底部、頂部雨水的侵入。對于防止頂部雨水的侵入，封場顯得尤為重要。封場后，需要排除覆蓋層表面雨水徑流以及周邊山體進入填埋場的水流，要設(shè)計雨水收集和排導(dǎo)系統(tǒng)，以便采取清污分流。在垃圾場內(nèi)外設(shè)置截洪溝和疏導(dǎo)渠，截留和疏導(dǎo)填埋區(qū)上游地表經(jīng)流和部分潛水。截洪溝宜按梯形斷面設(shè)計，結(jié)構(gòu)見圖1 。如果截洪溝深度有限，部分潛水難以截住，也可在垃圾填埋場內(nèi)適當(dāng)放置、設(shè)置雨水引流溝和引流管。對于地下水，要設(shè)置地下水導(dǎo)排系統(tǒng)。

滲瀝液處理技術(shù)主要包括物化處理 （混凝沉淀、汽提吹脫、高級氧化、膜法等）、生物處理（厭氧、好氧）、土地處理（穩(wěn)定塘、人工濕地及回灌）或其組合工藝。按照滲瀝液處理后的處置方式不同，滲瀝液處理工藝分為2類：現(xiàn)場預(yù)處理后排放至污水處理廠和現(xiàn)場處理后直接排放至地表水體或回用，見圖2 。前者滲瀝液的處理工藝一般以生化處理工藝為主，以物化法為輔；后者常用的處理方法是先采用物化處理、生化處理，然后再與膜分離結(jié)合進行深度處理。膜分離法可以單獨使用，也可與生化反應(yīng)組合成MBR系統(tǒng)使用。

目前，最有發(fā)展前景的滲濾液滲漏監(jiān)測目技術(shù)是地質(zhì)和地球物理監(jiān)測。地球物理監(jiān)測方法能清晰地觀察到地下異常圖像 ,準(zhǔn)確地檢測出其滲漏狀況——準(zhǔn)確位置、范圍、滲漏程度和流速方向。這是一種快速而低成本的監(jiān)測技術(shù)。Porsani等（2004) 通過探地雷達(dá) (GPR)和垂向電阻率測深 (VES)成功描繪了巴西東南部某垃圾填埋場滲漏污染羽流。我國環(huán)境地球物理工作者在北京的幾個大型垃圾填埋場經(jīng)過兩年多的試驗研究，成功將高密度電阻法、瞬變電磁法以及探地雷達(dá)法應(yīng)用到快速檢測垃圾填埋場大范圍內(nèi)污染滲漏狀況領(lǐng)域。

3.2 填埋氣污染防治

3.2.1 凈化處理

凈化處理是填埋氣資源化利用的第一步，經(jīng)過凈化可以除去氣體中的有害組分和惰性組分，提高氣體純度，不同的利用途徑對凈化有不同的要求。填埋氣預(yù)處理系統(tǒng)主要由過濾器、升壓風(fēng)機、除濕設(shè)備和脫硫裝置等組成。填埋氣首先經(jīng)過過濾器，然后經(jīng)風(fēng)機升壓后進入除濕設(shè)備 ,除去氣態(tài)的水蒸氣成為干燥的填埋氣 ,隨后流經(jīng)脫硫裝置，除去其中的殘余雜質(zhì) ,最后經(jīng)壓力調(diào)節(jié)后利用。垃圾填埋氣的凈化方式主要有溶劑吸收、吸附分離、膜分離和生物凈化等。溶劑吸收多采用活化熱鉀堿法、烷基醇胺法和物理—化學(xué)吸收法等。

3.2.2 填埋氣利用

填埋氣體回收利用有多種技術(shù)選擇，包括：發(fā)電、作為加熱燃料和民用燃料、作為汽車燃料等。目前，利用填埋氣體發(fā)電是國際上應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。這種方式的優(yōu)越在于技術(shù)成熟，其技術(shù)裝備可以采用成熟的燃?xì)獍l(fā)電機組或?qū)Ｓ玫恼託獍l(fā)電機組。相對于其它利用方式而言，成本較低，不受當(dāng)?shù)赜脩魲l件的限制，所發(fā)電力可以通過電網(wǎng)輸送。發(fā)電燃料 (填埋氣 )可以短時間儲存，因此所發(fā)電力可以作為調(diào)峰電力。圖3 為填埋氣發(fā)電典型流程。其技術(shù)限制原因主要在于垃圾填埋場與電網(wǎng)距離和發(fā)電上網(wǎng)的條件。北京北神樹垃圾衛(wèi)生填埋場、上海老港垃圾填埋場、濟南垃圾填埋氣發(fā)電項目等是我國填埋氣發(fā)電的典型。

4 結(jié)論與展望

（1) 城市生活垃圾填埋場的二次污染包括滲濾液污染、填埋氣污染及環(huán)境風(fēng)險、場區(qū)孳生的蚊蠅等害蟲造成疾病傳播及垃圾填埋堆放誘發(fā)的各種環(huán)境地質(zhì)問題。其中以滲濾液和填埋氣的污染最為普遍，危害也最為嚴(yán)重。

（2) 對于滲濾液污染防治，首要問題是做好防滲；其次對收集的滲濾液要進行凈化處理，達(dá)標(biāo)排放，不具備達(dá)標(biāo)排放條件的應(yīng)做簡單處理后送有處理能力的污水處理廠；對滲濾液滲漏情況必須定期監(jiān)測，新的物探技術(shù)的應(yīng)用是滲漏監(jiān)測的一個發(fā)展方向。

（3) 填埋氣中甲烷比例很高，通過凈化處理去除其中的有毒成分、惰性氣體及雜質(zhì)，可實現(xiàn)其資源化利用。目前國內(nèi)外技術(shù)最成熟、應(yīng)用最普遍的是將凈化后的填埋氣用于發(fā)電。

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