生活垃圾填埋場存量垃圾原位封場與異地轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)境影響分析

陳 芊，張 壘

(成都市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，成都 610041)

前 言

改革開放以來，隨著物質(zhì)生活水平的不斷提高，每年產(chǎn)生的生活垃圾數(shù)量也成倍增加，生活垃圾填埋技術(shù)因其技術(shù)發(fā)展成熟、管理方便、處理量大、投資成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為我國處理生活垃圾的主要手段[1-2]。垃圾填埋雖然一定程度上解決了生活垃圾的處理問題，但是近年來其弊端也越來越受重視，老舊垃圾填埋場存量垃圾帶來的問題主要包括：垃圾滲濾液的不斷累積、簡易封場后受雨水沖刷會(huì)導(dǎo)致?lián)P塵和填埋垃圾逸散氣體、部分區(qū)域裸露垃圾帶來的惡臭及景觀問題[3-4]。

為了解決老舊生活垃圾填埋場庫容飽和后產(chǎn)生的各類問題，國內(nèi)外的治理主要分為原位治理和異位治理兩大類。原位治理主要采用原位封場處理和原位好氧降解處理。原位封場處理采取覆蓋封場、垂直和水平防滲措施、滲濾液收集和處理以及填埋氣體的導(dǎo)排、燃燒或利用等措施，使非正規(guī)垃圾填埋場中污染的無序排放被人為控制，變成有序排放[5]。原位好氧降解處理是根據(jù)好氧填埋反應(yīng)器原理，將滲濾液、其他液體及空氣等根據(jù)場內(nèi)垃圾生物降解需要，改變填埋場中的物理和化學(xué)條件，建立符合微生物生長的環(huán)境，通過一種可控的方式加入至填埋場。異位治理的主要手段為全量轉(zhuǎn)運(yùn)異地處置和原位篩分異地處置[6]。全量轉(zhuǎn)運(yùn)異地處置是將存量垃圾開挖后，不經(jīng)過篩分直接轉(zhuǎn)運(yùn)至相應(yīng)場所處理或利用。原位篩分異地處置針對滿足條件的垃圾填埋場，進(jìn)行陳腐垃圾開挖、篩分、轉(zhuǎn)運(yùn)等處理，對不同類型組分進(jìn)行就地處理或者轉(zhuǎn)運(yùn)、暫存和資源化利用。

本文選擇攀枝花市一老舊生活垃圾填埋場，該填埋場庫容已滿，停止接收生活垃圾，并進(jìn)行了簡易封場。選擇應(yīng)用較為廣泛的原位封場處理和原地篩分異地轉(zhuǎn)運(yùn)處理，對兩種處理方式的環(huán)境影響進(jìn)行對比分析。

1 填埋場及處理方案概況

1.1 填埋場概況

該垃圾填埋場地處一溝谷中，場區(qū)東西向?qū)捈s300m，南北向長約600m，中間地帶為地勢較低的坡地。從1986年起，該生活垃圾填埋場作為攀枝花市主要生活垃圾填埋場之一，負(fù)責(zé)接納周邊片區(qū)的生活垃圾進(jìn)行簡易填埋。由于當(dāng)時(shí)國內(nèi)還沒有垃圾填埋的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，該填埋場也未履行環(huán)境影響評價(jià)手續(xù)，除在填埋場下方建有一漿砌石垃圾壩及一容積約1 000m3的滲濾液調(diào)節(jié)池外，填埋場再未采取任何防滲、導(dǎo)排及滲濾液處理等環(huán)保措施，故該填埋場實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)垃圾堆放場。

為解決上述污染問題和填埋場剩余庫容不多的問題，1998年在該生活垃圾填埋場庫區(qū)旁另行新建了一處城市生活垃圾處理廠，對此后進(jìn)入該填埋場的生活垃圾采取分選、堆肥和焚燒等無害化、資源化措施進(jìn)行處理，處理后剩余的以磚石等無機(jī)物為主的垃圾殘?jiān)头贌隣t渣再送至該填埋場進(jìn)行填埋。

2007年，由于該生活垃圾填埋場已填埋作業(yè)至設(shè)計(jì)終場標(biāo)高，在對該垃圾填埋場進(jìn)行簡單封場后，該生活垃圾填埋場關(guān)閉，不再接受垃圾填埋。截止2007年為止，填埋場填埋庫區(qū)占地約76.52畝，填埋垃圾庫容約200萬m3。

表1 該垃圾填埋場垃圾構(gòu)成及分類Tab.1 Composition and classification of waste in the landfill (%)

注：可堆腐物包括有機(jī)物中動(dòng)植物和無機(jī)物中灰渣土。

從表1可以看出，該生活垃圾填埋場入場垃圾中灰渣土等無機(jī)物成分含量高達(dá)80.5%；動(dòng)植物等有機(jī)物含量為19.6%，垃圾填埋場入場垃圾中有機(jī)物含量總體不高；生活垃圾中可堆腐物約占垃圾總量的79%～87%，平均占垃圾總量的84%?？啥迅锢杏袡C(jī)物垃圾平均占23%，無機(jī)物垃圾平均占77%。

1.2 處理方案簡介

1.2.1 原位封場處理

該生活垃圾填埋場封場管理工程項(xiàng)目由主體工程、配套工程、生產(chǎn)管理與生活服務(wù)設(shè)施等構(gòu)成。具體包括以下內(nèi)容：

(1)主體工程：垃圾堆體整治、封場覆蓋、填埋氣體導(dǎo)排與處理系統(tǒng)、滲濾液導(dǎo)排與處理系統(tǒng)、截洪系統(tǒng)、綠化與植被恢復(fù)等。

(2)配套工程：供配電、給排水、消防和通信等(垃圾填埋場利用原有設(shè)施)。

(3)生產(chǎn)管理與生活服務(wù)設(shè)施：辦公用房等(垃圾填埋場利用原有設(shè)施)。

1.2.2 異地轉(zhuǎn)運(yùn)處理

好氧穩(wěn)定+原位篩分+分類轉(zhuǎn)運(yùn)異地處理目主要包括以下幾個(gè)子項(xiàng)：污染擴(kuò)散阻隔工程、好氧快速穩(wěn)定化系統(tǒng)、全量開挖篩分系統(tǒng)、分類轉(zhuǎn)運(yùn)處理系統(tǒng)等(下圖)。

圖 原位篩分異地轉(zhuǎn)運(yùn)處理技術(shù)路線圖Fig. Roadmap of in-situ screening technology and transshipment

2 環(huán)境影響分析

2.1 大氣環(huán)境影響

2.1.1 原位封場處理

該填埋場中大部分垃圾填埋時(shí)間均已在10年以上，垃圾堆體處于甲烷發(fā)酵階段向成熟階段過渡，封場期產(chǎn)生的填埋氣體中主要成份為CO2和CH4，含有少量NH3和H2S等惡臭氣體。封場后最大年產(chǎn)填埋氣體量為112.3萬m3，甲烷的體積分?jǐn)?shù)按50%計(jì)算，則封場后第1～5年、第10年、第15年、第20年甲烷產(chǎn)生源強(qiáng)如表2所示。

表2 甲烷產(chǎn)生源強(qiáng)Tab.2 Source of CH4

從表2可以看出，封場施工結(jié)束后，垃圾氣體中的CH4產(chǎn)生速率呈逐漸下降趨勢，因此，當(dāng)甲烷濃度降低到無法點(diǎn)燃處理時(shí)，填埋氣體不會(huì)對周圍環(huán)境產(chǎn)生影響；通過類比類似項(xiàng)目，預(yù)計(jì)10年甲烷濃度降低到無法點(diǎn)燃。

根據(jù)填埋場中填埋垃圾組分、填埋時(shí)間等垃圾填埋場情況，主要的惡臭產(chǎn)生源來自填埋庫區(qū)和滲濾液調(diào)節(jié)池?？紤]氣體處理措施及運(yùn)行情況，對惡臭氣體源強(qiáng)進(jìn)行估算。項(xiàng)目封場后最大產(chǎn)氣年填埋氣體量為112.3萬m3，其中氨氣(NH3)的平均體積百分比為0.000 9%、密度為0.597 1kg/m3，硫化氫(H2S)的平均體積百分比為0.000 2%、密度為1.19kg/m3。同時(shí)在封場后期，填埋氣體經(jīng)生物除臭設(shè)施處理直接外排，過濾脫臭效率在65%以上，由此得出填埋場最大產(chǎn)氣年氨氣排放濃度為2.3×10-4kg/h，硫化氫排放濃度為8.9×10-5kg/h。封場后第1～5年、第10年、第15年、第20年惡臭源強(qiáng)見表3、表4。

表3 氨氣排放源強(qiáng) Tab.3 Source of NH3

表4 硫化氫排放源強(qiáng)Tab.4 Source of H2S

續(xù)表4

封場年份填埋氣產(chǎn)量(萬m3/a)H2S產(chǎn)量(萬m3/a)H2S密度(kg/m3)產(chǎn)生源強(qiáng)(kg/h)364.150.032 11.71×10-4448.480.024 31.541.29×10-4536.640.018 39.75×10-5101.680.000 94.80×10-6150.410.000 21.07×10-6200.105.0×10-52.66×10-7

封場工程完工時(shí)，惡臭氣體(H2S、NH3)均滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-93)中二級標(biāo)準(zhǔn)(新擴(kuò)改建)，再加之施工結(jié)束后，對垃圾堆體進(jìn)行植物種植，因此，封場期滲濾液調(diào)節(jié)池產(chǎn)生的惡臭氣體不會(huì)超過惡臭排放標(biāo)準(zhǔn)，對周圍大氣環(huán)境影響較小。

2.1.2 異位轉(zhuǎn)運(yùn)處理

異位轉(zhuǎn)運(yùn)處理產(chǎn)生廢氣的階段主要集中在施工期，包括施工期揚(yáng)塵、開挖作業(yè)產(chǎn)生的惡臭氣體、好氧穩(wěn)定化處理抽氣廢氣和垃圾分選后電加熱熔融過程分解會(huì)產(chǎn)生有機(jī)廢氣。

正常工況下，本項(xiàng)目大氣環(huán)境影響污染點(diǎn)源及面源參數(shù)分別見表5、表6。

表5 點(diǎn)源污染源正常排放參數(shù)一覽表Tab.5 Normal emission parameters of point source pollution sources

表6 面源污染源正常排放參數(shù)一覽表Tab.6 Normal emission parameters of non-point source pollution sources

選用《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則大氣環(huán)境》(HJ2.2-2008)中的推薦模式SCREEN3估算結(jié)果作為本項(xiàng)目污染物對下風(fēng)向的環(huán)境影響結(jié)果。本項(xiàng)目投產(chǎn)后，對周圍環(huán)境保護(hù)目標(biāo)濃度預(yù)測及達(dá)標(biāo)情況分析見表7。

表7 環(huán)境保護(hù)目標(biāo)濃度預(yù)測及達(dá)標(biāo)情況一覽表Tab.7 Concentration prediction and standard achievement of environmental potection Targets

續(xù)表7

環(huán)境保護(hù)目標(biāo)(方位,距離)污染物排放量(mg/m3)標(biāo)準(zhǔn)值(mg/m3)占標(biāo)率(%)達(dá)標(biāo)情況非甲烷總烴0.032 822.01.64達(dá)標(biāo)保護(hù)目標(biāo)2(N,280m)氨0.004 670.202.34達(dá)標(biāo)硫化氫0.001 070.011.07達(dá)標(biāo)粉塵0.003 4840.3×1030.39達(dá)標(biāo)非甲烷總烴0.042 052.02.10達(dá)標(biāo)保護(hù)目標(biāo)3(NE,441m)氨0.003 620.201.81達(dá)標(biāo)硫化氫0.000 830.010.83達(dá)標(biāo)粉塵0.003 2790.3×1030.37達(dá)標(biāo)非甲烷總烴0.039 552.01.98達(dá)標(biāo)保護(hù)目標(biāo)4(SE,250m)氨0.004 850.202.43達(dá)標(biāo)硫化氫0.001 110.011.11達(dá)標(biāo)粉塵0.003 4260.3×1030.27達(dá)標(biāo)非甲烷總烴0.041 342.02.07達(dá)標(biāo)

通過對比表2～表6中兩種方案的污染物排放源強(qiáng)，可以看出原位封場處理的污染物排放明顯少于異地轉(zhuǎn)運(yùn)處理。原位封場處理在運(yùn)營期產(chǎn)生的填埋氣體、惡臭氣體(氨、硫化氫)濃度小于異地轉(zhuǎn)運(yùn)處理開挖階段產(chǎn)生的污染物濃度，且原位封場處理產(chǎn)生的廢氣逐年減少；與此同時(shí)，異地轉(zhuǎn)運(yùn)處理垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)焚燒仍需進(jìn)一步落實(shí)，垃圾焚燒產(chǎn)生的廢氣量較大，且持續(xù)時(shí)間較長。

2.2 地表水環(huán)境影響

2.2.1 原位封場處理

施工期廢水主要包括3部分：一是工程施工中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水，設(shè)備沖洗廢水產(chǎn)生量約為2.2m3/d，施工廢水經(jīng)沉淀、隔油、除渣后回用；二是工程施工人員產(chǎn)生的生活污水，主要含CODCr、BOD5、氨氮、SS等污染物質(zhì)，產(chǎn)生量約1.2m3/d；三是施工期滲濾液，期對原垃圾填埋場進(jìn)行封場施工時(shí)，產(chǎn)生的滲濾液約為11.2m3/d，產(chǎn)生的滲濾液經(jīng)露天導(dǎo)排明溝排入滲濾液調(diào)節(jié)池。為避免施工期調(diào)節(jié)池滲濾液滿溢，施工期間吸污車一天運(yùn)輸4次，滲濾液運(yùn)輸量為24m3/d。

封場后垃圾填埋場庫區(qū)內(nèi)不設(shè)管理生活區(qū)，填埋場勞動(dòng)定員按4人計(jì)，生活污水產(chǎn)生量約為0.19m3/d。生活污水主要污染物為CODCr、NH3-N等。生活污水排入滲濾液調(diào)節(jié)池，與滲濾液一起處理。在本項(xiàng)目封場完成后，滲濾液產(chǎn)生量約為4 333.2m3/a，每天平均產(chǎn)生量約為11.87m3。在封場后，隨著時(shí)間的增加，垃圾滲濾液中的有機(jī)物濃度將進(jìn)一步降低。封場期產(chǎn)生滲濾液經(jīng)新建的滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)收集進(jìn)入場區(qū)原調(diào)節(jié)池，由吸污車定期轉(zhuǎn)運(yùn)。

2.2.2 異地轉(zhuǎn)運(yùn)處理

廢水主要包括滲濾液、化驗(yàn)廢水、生活污水；施工期廢水污染源包括洗料廢水、保濕、沖洗與設(shè)備清洗廢水等。與原位封場處理相同，均選擇將滲濾液收集轉(zhuǎn)運(yùn)。目前滲垃圾填埋場滲濾液產(chǎn)生量為23.8m3/d，因工程采用全量開挖方式，所產(chǎn)生滲濾液全部轉(zhuǎn)運(yùn)。生活廢水產(chǎn)生量為5m3/d，產(chǎn)生量較小，而且以蒸發(fā)損耗為主，基本沒有排放。施工區(qū)的洗料廢水用量較大，經(jīng)過沉淀后可全部回用，不外排；地面沖洗和設(shè)備清洗廢水由于量非常小，集中收集回用后用于施工洗料或通過蒸發(fā)損耗，不外排。

表8 兩種處理方案廢水量對比Tab.8 Comparison of wastewater quantity between two treatment schemes (m3/d)

對比兩種方案，從滲濾液每日產(chǎn)生量、轉(zhuǎn)運(yùn)量，以及工程施工、滲濾液轉(zhuǎn)運(yùn)、降雨帶來的滲濾液風(fēng)險(xiǎn)等方面綜合考慮，原位封場處理對地表水環(huán)境的影響好于異地轉(zhuǎn)運(yùn)處理。

2.3 地下水環(huán)境影響

2.3.1 原位封場處理

分正常工況和風(fēng)險(xiǎn)事故兩種工況進(jìn)行預(yù)測。各工況設(shè)計(jì)及參數(shù)選取見表9。

表9 填埋場滲濾液下滲量工況表Tab.9 Leachate Infiltration conditions of landfill

各工況下廢水滲漏量及污染源強(qiáng)結(jié)果見表10。

表10 污染物源強(qiáng)數(shù)據(jù)Tab.10 Source of pollution

對封場維護(hù)管理期正常工況下污染物的變化趨勢進(jìn)行數(shù)值模擬，模擬計(jì)算結(jié)果顯示，由于正常工況下防滲條件極好，污染物下滲量極小，至施工期結(jié)束，并呈現(xiàn)出衰減趨勢。正常工況下，不同時(shí)間污染物濃度統(tǒng)計(jì)見表11。

表11 正常工況下污染物濃度最大濃度與時(shí)間關(guān)系表Tab.11 Relationship between maximum concentration of pollutants and time under normal conditions (mg/L)

風(fēng)險(xiǎn)事故設(shè)計(jì)為填埋場覆蓋層防滲系統(tǒng)完全失效，覆蓋系統(tǒng)對降雨入滲的阻隔作用減弱，此時(shí)下滲量明顯增加至7.16m3/d。發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)事故，應(yīng)及時(shí)采取措施。本次模擬計(jì)算為填埋場覆蓋層防滲系統(tǒng)完全失效至40年，對地下水環(huán)境的影響預(yù)測。風(fēng)險(xiǎn)事故下，不同時(shí)間污染物濃度見表12。

表12 事故事故工況下污染物濃度最大濃度與時(shí)間關(guān)系表Tab.12 Relationship between maximum concentration of pollutants and time under accident conditions (mg/L)

2.3.2 異地轉(zhuǎn)運(yùn)處理

正常工況下采用人工防滲、與雨污分流等措施，根據(jù)治理目標(biāo)，現(xiàn)有垃圾堆體滲濾液通過污水處理站處理后由原有建設(shè)單位用罐車將廢水運(yùn)送至二灘垃圾處理中心(鹽邊分廠)深度處理，處理達(dá)標(biāo)后排放。開挖工程進(jìn)行過程中，每日產(chǎn)生的垃圾滲濾液均會(huì)外運(yùn)，因此，在正常工況下不會(huì)對地下水環(huán)境造成影響。

由于2007年該填埋場關(guān)閉封場時(shí)覆蓋材料中未采用粘土或土工膜等防滲材料，封場后大氣降水入滲后仍導(dǎo)致較大量的滲濾液產(chǎn)生。根據(jù)填埋場資料，目前垃圾填埋場滲濾液產(chǎn)生量約為23.8m3/d，其中CODMn的含量為296mg/L，項(xiàng)目所在地水文地質(zhì)條件中，滲濾系數(shù)0.007～0.065 8m/d，有效孔隙度0.2，縱向彌散度20m2/d，橫向彌散度2m2/d，含水層厚度小于60m。

地下水環(huán)境影響預(yù)測采用平面連續(xù)點(diǎn)源一維穩(wěn)定流動(dòng)二維水動(dòng)力彌散模型，數(shù)學(xué)模型表示為：

式中：x,y—計(jì)算點(diǎn)處的位置坐標(biāo)；t—時(shí)間，d；

C(x,y,t)—t時(shí)刻x,y處的示蹤劑質(zhì)量濃度，mg/L；

M—承壓含水層厚度，m；

mt—單位時(shí)間注入示蹤劑的質(zhì)量，kg/d；

u—水流速度，m/d；

n—有效孔隙度，量綱為1；

DL—縱向彌散系數(shù)，m2/d；

DT—橫向y方向的彌散系數(shù)，m2/d；

π—圓周率；

K0(β)—第二類零階修正貝塞爾函數(shù)；

在事故工況下，覆蓋系統(tǒng)僅為中間簡易覆蓋功效，面積占總面積100%。此時(shí)滲濾液產(chǎn)生量為23.8m3/d，產(chǎn)生的滲濾液30%下滲進(jìn)入地下水系統(tǒng)，下滲量為7.16 m3/d。事故工況下，不同時(shí)間污染物濃度見表13。

從表13可以看出，當(dāng)工程施工期發(fā)生事故時(shí)，短時(shí)間內(nèi)地下水污染物含量超標(biāo)近6倍，在工程持續(xù)的兩年時(shí)間內(nèi)，地下水環(huán)境無法得到恢復(fù)。

綜合上述結(jié)果，在對地下水環(huán)境的影響上看，原位封場處理的污染輕、時(shí)間長；異地轉(zhuǎn)運(yùn)處理的污染重、時(shí)間短。

3 結(jié) 語

結(jié)合上述分析結(jié)果，針對庫容飽和的老舊生活垃圾填埋場，就目前主流的技術(shù)手段而言，原位封場處理的綜合環(huán)境影響優(yōu)于開挖篩分的異地轉(zhuǎn)運(yùn)處理方式。與此同時(shí)，在選擇處理工藝時(shí)，還應(yīng)對工程帶來的社會(huì)影響、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)損益進(jìn)行分析比較，選擇最優(yōu)方案。

在對老舊生活垃圾填埋場存量垃圾進(jìn)行處理時(shí)，要做好信息公開、穩(wěn)定群眾的工作，在工程實(shí)施過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照各項(xiàng)法律法規(guī)及規(guī)章制度完成相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施，減少對周邊環(huán)境和居民的影響，達(dá)到改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境的目的。