城市固體廢棄物垃圾填埋場臭氣治理措施探析

孫雨清

(蘇州市環(huán)境衛(wèi)生管理處，江蘇蘇州 215007)

0 引言

《2008年中國城市建設統(tǒng)計年鑒》統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明該年我國城市生活垃圾年總量達1.55 億 t，每日產(chǎn)量為42.5 萬 t［1］。目前，衛(wèi)生填埋是我國垃圾處理的主要方式。截至2008年我國正在建設的城市垃圾填埋場總計約900個，加之臨時堆放點以及簡易填埋場達上萬座，積存垃圾總量約70億t［2］。這些生活垃圾在長期的填埋過程中會發(fā)生生物化學反應，繼而產(chǎn)生有害氣體，俗稱填埋氣。填埋氣有多種氣體成分，主要為甲烷和二氧化碳，此外也包括一些有惡臭的臭氣。甲烷和二氧化碳是公認的溫室效應氣源，而臭氣也嚴重影響了城市居民的身心健康和環(huán)境質(zhì)量，給人們帶來極大的不適感。如今垃圾惡臭作為一種嗅覺公害嚴重影響人們的生活質(zhì)量，已成為世界上典型的公害之一，且其僅次于噪聲而居第二位為最嚴重的7種公害之一，引起了世界各國對惡臭污染問題的重視［3］。

1 惡臭污染定義、標準和產(chǎn)生來源

1.1 惡臭的定義和評判標準

城市生活垃圾在處理、收集、轉(zhuǎn)運和填埋的各個環(huán)節(jié)都會因其內(nèi)有機物的降解腐爛等原因而產(chǎn)生一定量的氨、硫化氫、有機胺、甲烷等既有害又有異味的氣體。根據(jù)李永峰等人的研究，填埋氣的成分會因垃圾種類、季節(jié)、環(huán)境溫度等不同而有所差異，其對北京市生活垃圾在夏、秋、冬三季產(chǎn)生臭氣成分進行的檢測試驗，發(fā)現(xiàn)夏天的臭氣濃度遠遠高出冬季;夏季和冬季共檢出揮發(fā)性有機物163種，其中夏季檢出127種，冬季97種［4］。這些惡臭氣體按組成可分為5類:

1)含氮化合物如酰胺、胺、吲哚等;2)含硫的化合物，如硫醇、硫化氫、二氧化硫、硫醚;3)鹵素及衍生物，如鹵代、烴氯氣;4)含氧的有機物，如醛酮、酚、有機酸等;5)烴類物質(zhì)如炔烴、烷烴、芳香烴、烯烴。

目前對環(huán)境的惡臭評價和監(jiān)測方法還沒有一個明確的標準和指標，因惡臭是人的一種感官體驗，而不是嚴格規(guī)定的科學特性。我國對惡臭污染物的評價多采用臭氣濃度、物質(zhì)濃度等進行評價，但很少直接針對臭氣的強度對人類生活造成的影響進行評價。臭味的概念定量化研究多采用兩條途徑:一是用試驗儀器對臭氣物質(zhì)進行分析和監(jiān)測。二是進行嗅覺試驗。在環(huán)境影響評價實踐中，我國一般參考日本環(huán)境保護廳的六級惡臭強度分級規(guī)定。

1.2 臭氣的來源

根據(jù)臭氣的來源和特點，填埋場的臭氣污染主要來自兩方面，一是填埋氣的無序排放散發(fā)臭氣，二是垃圾滲瀝液散發(fā)臭氣;具體主要有如下來源:

1)垃圾填埋作業(yè)區(qū)。進場的垃圾運輸車輛在沒有進入傾倒作業(yè)區(qū)排隊等候過程中，停留時間過長，陳腐垃圾沒有得到及時清除，同時運輸車輛接近起卸平臺時自動門打開后溢出臭氣，在卸料完成后，灑落的垃圾和滴漏的滲濾液直接暴露于空氣中產(chǎn)生惡臭。傾倒后填埋平鋪作業(yè)時垃圾的飛揚拋灑以及填埋場現(xiàn)場造成的新鮮垃圾暴露作業(yè)面積較大，沒有得到及時覆土會產(chǎn)生大量的惡臭氣體。

2)污水調(diào)節(jié)池、厭氧塘、兼氧塘等滲濾液處理設施。填埋場中的滲濾液已達惡臭氣體排放源，特別是加蓋的排氣口和不加蓋的調(diào)節(jié)池，由于其面積較大點多面廣較分散，因而較難以收集和避免。由于惡臭氣體自身的特點，在氣溫較高以及有雨水進入填埋體使得它以空氣為傳播介質(zhì)，向填埋場周邊散播開來。滲濾液產(chǎn)生的臭味物質(zhì)具有臭味閾值濃度低的特點，這使得其通過呼吸系統(tǒng)對人體的嗅覺產(chǎn)生較大的不適影響，這就使得惡臭污染又難于一般空氣污染的治理。

3)臨時覆膜區(qū)。在已填埋并覆土或加膜的區(qū)域，因填埋時間不長，大部分正處于高速降解階段，產(chǎn)氣量較大。在我國臨時覆蓋結(jié)構(gòu)一般采用粘土或土工膜，施工質(zhì)量難以保證，氣密性較差，填埋氣處于無組織釋放狀態(tài)。同時多變的外部氣候環(huán)境如降雨、日照等，一方面對垃圾體加劇了降解產(chǎn)氣過程，另一方面覆蓋結(jié)構(gòu)的老化使得氣密性功能的逐漸喪失而加重了惡臭氣體的產(chǎn)生。

2 目前填埋場的臭氣治理方法

目前填埋場惡臭氣味治理一般是借助于化學、生物、物理等多種手段和工藝，通過稀釋吸收、中和轉(zhuǎn)化或生物降解等過程，以減輕或消除這些物質(zhì)在空氣中的濃度而達到治理的目的［5］。垃圾填埋場除臭技術(shù)起初采用簡單的水洗擴散稀釋等技術(shù)，現(xiàn)在逐漸采用焚燒、化學反應吸收、吸附和物理覆蓋等多種聯(lián)合運用的技術(shù)［6］。現(xiàn)在國外發(fā)達國家開始采用新興的光催化氧化、生物脫臭、臭氧化以及環(huán)境納米技術(shù)等除臭技術(shù)，下面對這些治理技術(shù)展開敘述。

1)物理法。物理法是采用常規(guī)物理手段如將臭氣源掩蔽或稀釋臭氣產(chǎn)生物質(zhì)法以及將產(chǎn)生出來的臭氣用多空材料進行吸附法等。其共同點是不改變惡臭物質(zhì)的化學性質(zhì)，只是用一種物質(zhì)將它的臭味掩蔽和稀釋或者將其從氣相轉(zhuǎn)移到液相或固相，雖然原理簡單，操作便捷，成本較低，但惡臭物質(zhì)對人體的影響依然存在，其實用來掩蓋的氣味本身又是一種污染物。例如北京安定填埋場采用的填埋場空氣膜支撐系統(tǒng)(見圖1)，利用空氣支撐膜設施對垃圾填埋場作業(yè)區(qū)進行圍合密閉，使填埋作業(yè)區(qū)釋放污染氣體的方式由無組織排放變?yōu)橛薪M織排放。同時，封閉的作業(yè)方式，也杜絕了揚塵、蚊蠅滋生、廢棄塑料的飛揚，減少了垃圾填埋對外界環(huán)境特別是周邊居民的影響。

圖1 北京安定填埋場空氣膜密閉系統(tǒng)外觀

2)化學法?；瘜W法主要有化學吸附、酸堿反應吸收、催化燃燒等方法。化學除臭法的共同點是使用另外一種物質(zhì)與惡臭物進行化學反應，從而改變其化學結(jié)構(gòu)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槌粑遁^小的物質(zhì)或無臭味物質(zhì)?；瘜W除臭法所用設備繁多、能耗大，且工藝復雜，處理成本較高，特別是二次污染后再處理難度大。

3)微生物法。微生物法除臭目前有如下兩種:一是利用微生物的代謝活動降解惡臭物質(zhì)，使之氧化為最終產(chǎn)物從而達到無臭、無害化。二是利用微生物自身的代謝活動所產(chǎn)生的產(chǎn)物與惡臭物質(zhì)進行反應，或充當催化藥劑加速或抑制其降解產(chǎn)氣作用。目前有生物過濾法(附著生長系統(tǒng))、生物吸收法(懸浮生長系統(tǒng))、生物滴濾法三種除臭方式，其中生物滴濾法又有堆肥脫臭法、土壤脫臭法、生物濾池脫臭法等。這些方法的共同點為:生物是生物脫臭的核心。

4)天然植物除臭。天然植物除臭劑是從可食用的樹木、鮮花和草中提取的油、汁或浸膏的萃取液配方復配而成的。溶液中的有效分子含有生物活性、化學活性、共軛雙鍵等活性基團，可以與不同的異味發(fā)生作用［7］。陳朱蕾等人選取填埋場惡臭氣體中的H2S和NH3作為評價指標，采用植物除臭劑，在不同稀釋濃度、用量及時段條件下進行現(xiàn)場噴灑除臭效果研究，結(jié)果表明采用植物除臭劑除臭效果較好且穩(wěn)定。

在生產(chǎn)操作過程中各個填埋場會采用上述一種或幾種方法同時或單獨使用，以上各種方法各有利弊，如植物除臭雖效果較好，但成本較高，化學除臭雖效果不穩(wěn)定，但在填埋場實際運營中采用較多，如夏季殺滅蚊蠅藥物的噴灑等。污染物的隔離法目前在填埋場已有廣泛采用，如臨時覆土和覆膜等工作，但他們的封閉性和隔離效果較差，要根據(jù)填埋場的實際情況具體分析，采用多種手段綜合利用以上方法來治理填埋場的惡臭。下文以蘇州七子山垃圾填埋場為例來說明惡臭的防止和治理手段。

3 工程案例

3.1 七子山垃圾填埋場填埋概況

七子山垃圾填埋場是蘇州市區(qū)唯一的大型垃圾填埋處置場所，填埋場位于吳中區(qū)木瀆鎮(zhèn)七子山麓，主要負責對蘇州市區(qū)非焚燒生活垃圾進行填埋處理(見圖2)。老場于1993年建成并運營，設計總庫容約470萬m3，于2009年完成封場，累計填埋生活垃圾約780萬t。2006年，為解決庫容問題填埋場進行了擴建工程。工程總投資約3.39億元，新增庫容800萬m3，對進場垃圾組分測試結(jié)果表明:廚余類生活垃圾較多，有機物含量較高，填埋后會在厭氧狀態(tài)下發(fā)酵降解，產(chǎn)生硫化氫、氨氣等異味氣體，場區(qū)周邊有惡臭氣味產(chǎn)生的現(xiàn)象。

3.2 惡臭治理措施

1)物理隔絕臭氣源，切斷臭氣傳播途徑。采用隔絕臭氣源，切斷臭氣傳播的物理手段而降低場區(qū)臭氣濃度。其包括減少垃圾裸露面積，對滲濾液處理設施進行加蓋和封閉。眾所周知垃圾裸露面越小，臭氣源釋放面積越小，異味影響就越小。因此減少垃圾裸露面是控制異味最重要的一項措施，根據(jù)我場的實際施工操作經(jīng)驗，具體采用了以下工程措施:嚴格實行分區(qū)堆填作業(yè)，控制分區(qū)面積和進場機械的填埋施工，采取及時堆填及時輾壓，控制產(chǎn)生臭氣的垃圾來源。填埋輾壓作業(yè)后，及時對已填埋區(qū)域進行覆蓋。覆蓋主要分為中間覆蓋和臨時覆蓋，中間覆蓋主要針對面積較大、已填垃圾能壓實整形到位的區(qū)域，采用HDPE膜焊接成型確保其完整性和密封性;臨時覆蓋主要針對面積較小、無法進行壓實整形到位的區(qū)域，采用篷布和粘土進行覆蓋。此外我場還對各滲濾液處理設施進行了加蓋處理。通過及時地覆蓋切斷臭氣產(chǎn)生傳播的途徑，我場作業(yè)裸露面約1 000 m2(國內(nèi)同規(guī)模填埋場控制在3 000 m2)，異味氣體能有效地控制在庫區(qū)內(nèi)收到了較好的效果。

2)庫區(qū)深層填埋體主動抽排和收集填埋氣。2006年開始，填埋場開始實施填埋氣發(fā)電項目(具體由光大環(huán)保實施，采用BOO模式)，主要區(qū)域為老填埋區(qū)以及2009年開始運營的新庫區(qū)。通過在填埋場內(nèi)設置的導氣收集系統(tǒng)對正處于高速穩(wěn)定降解階段的中層至深層垃圾所產(chǎn)生的填埋氣進行收集和抽排(見圖3)。該項目實施后，老庫區(qū)異味控制效果良好，基本不對周邊產(chǎn)生影響，同時具有較高的經(jīng)濟效益。根據(jù)統(tǒng)計今年前三季度沼氣抽排量約為500萬m3，沼氣發(fā)電量約為1 100萬度。

圖2 蘇州七子山填埋庫區(qū)全景

圖3 七子山填埋場老庫區(qū)焚燒發(fā)電的沼氣導排井

3)庫區(qū)淺層氣收集處置。沼氣發(fā)電項目考慮到安全性，在氣體抽排時勢必控制壓力，因此淺層的填埋氣難以抽取，目前國家相關(guān)規(guī)范也未對此部分氣體做出處理的要求，但實際根據(jù)我單位的觀察經(jīng)驗，淺層庫區(qū)的垃圾所產(chǎn)生的臭氣量是比較大的。為進一步提升周邊環(huán)境，七子山填埋場自加壓力除填埋氣發(fā)電外，還投資建設了一套庫區(qū)臭氣收集除臭系統(tǒng)，通過場區(qū)里鋪設的氣體導排收集管道，利用化學洗滌、火炬焚燒及生物除臭的方式對臭氣進行集中處理。除臭項目已于2012年9月初投入正式運行，目前運行效果良好。

4)作業(yè)庫區(qū)及周邊噴灑生物除臭劑。針對進入我場的垃圾轉(zhuǎn)運車，由于垃圾轉(zhuǎn)運車在較長時間的運輸過程中會有較大機械振動作用，這無疑加速了這些新鮮垃圾的產(chǎn)氣量。針對垃圾車在傾倒的過程中仍會產(chǎn)生大量的異味，我場采取在作業(yè)庫區(qū)及周邊噴灑生物除臭劑，通過這些除臭劑及時對轉(zhuǎn)運車輛的車廂和傾倒垃圾進行處理，抑制了在填埋作業(yè)操作過程中的產(chǎn)氣量。根據(jù)監(jiān)測部門對作業(yè)區(qū)周邊的空氣監(jiān)測，生物除臭劑的除臭效果持續(xù)時間較長，在夏季高溫多雨的情況下，噴灑該除臭劑后臭味明顯有所降低，取得了較好的效果。

5)實施填埋場信息化管理。為實施高效的填埋作業(yè)，我單位擬計劃建設一個網(wǎng)絡管理自動平臺，對填埋場實施信息化管理。該網(wǎng)絡平臺包括內(nèi)外網(wǎng)網(wǎng)站、辦公自動化管理系統(tǒng)、運行管理系統(tǒng)、設備管理系統(tǒng)、垃圾調(diào)度與計量管理系統(tǒng)、自動儀器儀表監(jiān)測功能，通過開發(fā)一套信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對全場情況的全面自動監(jiān)控，并實現(xiàn)領(lǐng)導輔助決策管理。例如通過對氣象條件的掌握實時控制填埋作業(yè)，指導垃圾體的臨時覆蓋時間和區(qū)域，并推算滲濾液的產(chǎn)量，為處理提供基礎性數(shù)據(jù)。通過軟件系統(tǒng)的實施，全面提升填埋場的填埋施工作業(yè)水平和管理能力，充分體現(xiàn)填埋場現(xiàn)代化管理水平。

3.3 工程治理效果

通過以上的綜合治理措施的采取，我場治臭和除臭工作取得了較好的效果。目前我單位垃圾收運體系密閉高效、處置方式安全科學、全程監(jiān)管完善到位，使得生活垃圾從開始收集到最終處置，始終處于安全、可控、受到監(jiān)管的狀態(tài)。目前場區(qū)附近臭味較小，空氣質(zhì)量符合國家相關(guān)規(guī)范要求，單位于2011年1月順利通過無害化等級Ⅰ級評估，同時被省住建廳評為“江蘇省園林式單位”。為廣大市民享提供了更加優(yōu)質(zhì)的環(huán)衛(wèi)服務，在蘇州城市的快速、健康、循環(huán)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。

4 結(jié)語

本文對垃圾填埋場場區(qū)的臭氣產(chǎn)生源頭，工程治理措施進行了分析總結(jié)，并結(jié)合蘇州七子山填埋場在治理惡臭方面采取的實際工程經(jīng)驗進行了分享和總結(jié)。結(jié)論表明:在采取多種手段的治理措施下，填埋場區(qū)空氣的惡臭污染可以得到有效控制;在治理措施的選擇上宜結(jié)合物理、化學和生物等多種手段，綜合治理能取得不錯的效果，相關(guān)工程經(jīng)驗值得兄弟單位借鑒和推廣。

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