某生活垃圾衛(wèi)生填埋場運行問題及對策分析

吳 奐，歐春華

（1.湖南有色金屬研究院有限責任公司，湖南長沙 410100；2.中機國際工程設計研究院有限責任公司，湖南長沙 410021）

生活垃圾衛(wèi)生填埋場可解決城鎮(zhèn)生活垃圾露天堆放、滲濾液影響地下水和下游飲水水源水質、臭氣污染環(huán)境空氣、蚊蠅滋生疾病等問題，在改善城鎮(zhèn)環(huán)境和衛(wèi)生質量、防止地下水污染、防范飲用水水源水質安全風險等方面都發(fā)揮了重要作用，但隨著生活垃圾衛(wèi)生圾填埋場運行日久，也暴露了一些填埋場運行中存在的環(huán)境問題。2019年12月～2020年1月，H省住房和城鄉(xiāng)建設廳、生態(tài)環(huán)境廳對全省多個垃圾衛(wèi)生填埋場進行污染防治拉網式專項排查，排查結果顯示，各填埋場存在重視力度不夠、填埋場現(xiàn)場管理不規(guī)范、滲濾液收集處理問題突出以及監(jiān)測、除臭工作不到位等問題。各填埋場針對排查出的簡單問題進行了整改，但較為復雜的問題在后續(xù)調查中發(fā)現(xiàn)難以整改到位，本文將對這類復雜環(huán)境問題進行分析并就解決方案提供相關思路和建議。

1 某生活垃圾衛(wèi)生填埋場建設和運行狀況調查

1.1 填埋場設計建設情況介紹

某生活垃圾衛(wèi)生填埋場位于縣城城郊山坳，場地內整個地勢西北高東南低，場址谷口向東南開口，場址北面、西面、南面為次生林地帶，東南面1.3 km有河流流經，與城區(qū)相距約2 km。

填埋場占地19公頃，總庫容235萬m3，日處理生活垃圾約180 t，填埋垃圾總量約158萬t，服務年限24 a，于2011年開工建設，2012年建成并通過工程驗收，環(huán)保手續(xù)齊全。

填埋場采用改良型厭氧衛(wèi)生填埋工藝，平面布局分垃圾填埋區(qū)、滲濾液處理區(qū)以及管理、生活、環(huán)保監(jiān)測和維修區(qū)，實際建設垃圾填埋庫、垃圾壩和截污壩、環(huán)場截洪溝、防滲設施、地下水導排設施、滲濾液收集管、滲濾液處理站、填埋氣導出系統(tǒng)、垃圾場管理、生活輔助設施等，其中填埋庫區(qū)呈西北至東南走向，東南低西北高，庫區(qū)寬250 m，長300 m，分為一、二期庫區(qū)，二期庫區(qū)同時建設，分期填埋。在庫區(qū)下游設有1座垃圾主壩，位于垃圾填埋區(qū)的東南部，主壩下游建設滲濾液調節(jié)池和滲濾液處理站，滲濾液處理站建設規(guī)模240 m3/d。

1.2 填埋場運行狀況調查

至2020年，填埋場已運行8 a，已填埋垃圾28萬t（含老垃圾場存量垃圾約3萬t），占用一期庫區(qū)庫容50萬m3、二期庫區(qū)庫容約9萬m3，剩余二期庫容176萬m3。一期區(qū)目前覆蓋2.0HDPE防滲膜進行臨時封場，雨水排出垃圾堆體，填埋氣經導氣石籠直接排空；二期庫區(qū)于2019年啟動填埋，2020年日處理規(guī)模達到170 t/d。

填埋場于2018年底～2019年對滲濾液處理站進行大修，采用“MBR（一級A/O）＋納濾＋反滲透”處理工藝，實際處理能力50～80 m3/d，為此設置1臺150 m3/d臨時應急DTRO裝置，處理多余滲濾液和排水井受污染地下水。

2 填埋場運行中環(huán)境問題調查

在該生活垃圾衛(wèi)生填埋場采取整改措施后，2020年8～12月對填埋場進行詳細調查評估，發(fā)現(xiàn)填埋場仍存在如下問題。

2.1 滲濾液處理站實際處理量不滿足滲濾液處理需要

2020年該填埋場實際產生滲濾液100 m3/d，但該填埋場滲濾液處理站目前實際處理能力只有50～80 m3/d，不但遠小于240 m3/d的設計規(guī)模，也不能滿足填埋場實際產生滲濾液量的處理需要，僅依靠臨時應急DTRO裝置處理多余滲濾液，不能解決滲濾液處理站存在的處理規(guī)模的問題。

2.2 填埋場周圍存在明顯異味

該填埋場建成運行多年，雖2018～2020年廠界H2S、NH3濃度和臭氣濃度均滿足《惡臭污染物排放標準》（GB 14554-93）表1中二級標準，但臭氣濃度均能檢出，填埋場下風向明顯可聞到臭味。

2.3 地下水存在超標現(xiàn)象

該填埋場2018～2020年地下水日常監(jiān)測結果顯示，一眼監(jiān)視井、一眼擴散井存在Pb、菌落群數(shù)、NH3-N超過《地下水質量標準》（GB/T14848-2017）III類標準現(xiàn)象，另一眼監(jiān)視井存在Pb、菌落群數(shù)超標現(xiàn)象，一眼擴散井存在CODMn、NH3-N、Mn、菌落群數(shù)超標現(xiàn)象，排水井存在NH3-N、Mn、菌落群數(shù)超標現(xiàn)象。

2.4 地下水監(jiān)測井設置、維護及跟蹤監(jiān)測不符合標準要求

該填埋場設置了6眼地下水監(jiān)測井，其中本底井1眼，擴散井2眼，監(jiān)視井2眼，排水井1眼。根據填埋場水文地質勘查報告，本底井與填埋庫區(qū)不在同一地質單元，監(jiān)測水樣不具填埋場地質單元背景值代表性；因未維護，一眼擴散井塌方無法采水樣，2眼監(jiān)測井井口封閉不嚴，填埋場監(jiān)測井設置和維護均不滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889-2008）要求。

同時，該填埋場按季度進行地下水跟蹤監(jiān)測，或受天氣和降雨、監(jiān)測井塌方影響無法采到水樣時部分監(jiān)測井未采樣監(jiān)測，不滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889-2008）中每月1次的監(jiān)測要求。

3 原因分析

3.1 濃縮液回灌方式增大污染負荷、部分工藝組件老化使處理效率降低

垃圾滲濾液水質是復雜多變的，填埋初期BOD5和CODCr濃度高，且其比值也較大；但隨著填埋年限的增加，BOD5和CODCr濃度下降，比值也逐漸減小，滲濾液監(jiān)測值顯示BOD5/CODCr平均比值為0.28，可生化性較差，而NH3-N則會略有增加。但該填埋場滲濾液處理站濃縮液固定在一個地方回灌，回灌后很快全部進入滲濾液，且濃縮液中鹽分及難降解污染物會不斷積累，增大復雜成分的污染負荷，使反滲透系統(tǒng)中滲透壓升高，膜結垢比較嚴重，造成膜回收率有所降低［1］。同時，該填埋場滲濾液處理站運行日久，部分工藝組件老齡化嚴重，加之填埋場滲濾液產生濃度增大，導致處理效率降低，為保證處理尾水達標排放、滲濾液處理站只能減小處理規(guī)模。

3.2 填埋氣體自然導排、未收集利用

垃圾填埋氣主要是由于生活垃圾在填埋處理過程中其有機廢物經厭氧降解產生的混合氣體，主要成份包括CH4、CO2、H2、N2、CO、O2，還有一些微量氣體，如H2S、NH3、硫醇類、硫醚類、硫化物、醛類、脂肪類、胺類、酚類等揮發(fā)性有機物。甲烷是排名第二位的溫室氣體，其溫室效應是二氧化碳的21倍。

該填埋場只建設了導氣石籠，未設置收集系統(tǒng)，實際為無組織排放。由于該填埋場已占用庫容33.6%，一期庫區(qū)進行了臨時封場，會產生大量填埋氣，填埋氣中含有大量甲烷和惡臭氣體，產生的惡臭氣體對周圍環(huán)境也會造成污染，對公眾健康具有危害性。

3.3 填埋庫區(qū)部分防滲膜可能存在破損

該填埋場建設前進行了地下水背景值調查，結果顯示符合《地下水質量標準》（GB/T 14848-2017）III類標準。填埋場運行以來，跟蹤監(jiān)測部分擴散井、監(jiān)視井和排水井的地下水濃度均存在部分因子超標現(xiàn)象，而填埋場水文地質勘查報告表明填埋場為相對獨立的水文地質單元，無外來地下水污染源。因此，填埋場所在區(qū)域地下水受污染最大可能原因為填埋庫區(qū)部分防滲膜可能存在破損，填埋場滲濾液滲漏進入地下水。

3.4 對標準規(guī)范認識不足、管理不到位

該填埋場建設之初水文地質勘查不夠細致，對標準規(guī)范認識不足，導致建設的本底井不在填埋場同一水文單元內，在填埋場運營中管理不到位，沒有對監(jiān)測井進行維護管理，地下水跟蹤監(jiān)測未按標準要求開展，也未及時發(fā)現(xiàn)監(jiān)測井設置、維護的問題。

4 解決措施分析

4.1 滲濾液處理站改造和濃縮液回灌方式改變

提高滲濾液處理站的處理規(guī)模關鍵在于提高反滲透出水率，這需要控制鹽分的進入。在滲濾液處理過程中應盡量避免酸堿中和，盡量避免采用單一物化方法處理滲濾液，從而降低鹽分。

針對滲濾液高氨氮、可生化性差問題，填埋場過去以通過更換反滲透濾膜作為改造手段，但運行結果顯示，更換濾膜只能短期提高處理規(guī)模，但濾膜結垢耗損速度加快，隨著濾膜結垢，反滲透處理規(guī)模將降低，為保證處理規(guī)模不得不提高濾膜的更換頻率，則滲濾液處理的成本直線上升。

為此，填埋場可采取改變濃縮液回灌方式和對滲濾液處理站設備和工藝改造相結合的整改方案。（1）在利用回灌工藝處理濃縮液過程中，應當依據垃圾填埋場地理特點合理確定回灌方式。該垃圾填埋場為山谷型填埋場，可選擇石籠分散回灌方式，在垃圾填埋過程中建設回灌石籠。隨著填埋作業(yè)區(qū)域增加回灌石籠，分散回灌點，減少鹽分和復雜成分進入滲濾液，降低滲濾液處理站的污染負荷；（2）更換滲濾液處理站的老化設備，提高原有工藝的處理效率；（3）對滲濾液處理站工藝進行改造，在MBR處理工藝前增加一級A/O工藝，兩級A/O工藝為串聯(lián)連接，該工藝對脫氮工藝穩(wěn)定，兼具去除有機物、脫氮除磷效果，能提高滲濾液處理站前端生化處理設施的處理效率，降低反滲透濾膜污染負荷，減小膜結垢情況，提高膜的利用效率和反滲透出水率，進而達到提高滲濾液處理站整體處理規(guī)模的目的。該整改方案雖然在新增的A/O段增加一定運行成本，但能降低反滲透濾膜更換周期，極大地降低耗材成本，對滲濾液處理站的整體運行成本將會呈降低趨勢。

4.2 填埋氣收集發(fā)電綜合利用

填埋氣中除含有惡臭氣體H2S、NH3、硫醇等揮發(fā)性有機物外，還含有40%～60%甲烷。目前，填埋氣的處理方式主要有兩種，一種是收集后火炬焚燒處置，另一種是填埋氣發(fā)電綜合利用。由于甲烷是一種高熱值的能源，具有利用價值，如果收集后只采用高架火炬焚燒處置排放，是一種能源的浪費，不但沒實現(xiàn)經濟價值，反而增加收集和處置填埋氣的運行成本。而填埋氣發(fā)電綜合利用工程是一種更具循環(huán)經濟的利用方式，不但能減少填埋氣體排放帶來的溫室效應，還能在抵消運行成本后帶來經濟效益。

因此，從碳中和、碳達峰以及減輕臭氣影響角度來看，在該填埋場建設間距不大于50 m的垂直導氣井（沿堆體邊緣布置的導氣井間距不宜大于25 m），通過抽氣設施收集填埋氣凈化，配備填埋氣體發(fā)電機組發(fā)電綜合利用，設置焚燒火炬應急，能減少碳排放和有害氣體污染，降低甲烷爆炸風險，提升填埋場的環(huán)境效益，也能帶來經濟效益。

4.3 及時更換破損無紡布，查找和修補滲漏點或地下水收集處理

由于填埋場地下水超標，填埋場將排水井地下水排入臨時應急池，采用臨時應急DTRO裝置處理后排放。但由于排水井地下水導排量約為280 m3/d，150 m3/d的臨時應急DTRO裝置處理超出滲濾液處理站的滲濾液20～50 m3/d后，剩余處理規(guī)模為100～130 m3/d，不能滿足受污染地下水量處理的需要，應增加1臺處理規(guī)模200 m3/d以上的臨時應急DTRO裝置處理地下水。臨時應急DTRO裝置作為短期風險應對措施能起到較大效果，但從長遠來看，滲漏點將增多或擴大，如果長期不處理，進入地下水的滲漏液將增多，污染范圍也會增大，對環(huán)境的污染損失不可估量。因此，從運行成本和環(huán)境效益考慮，必須查找滲漏點后采取工程措施處理。

根據填埋場水文地質勘查報告，填埋場水文地質條件較簡單，同時水系統(tǒng)相對獨立、影響范圍較??；場地內地下水類型主要分為兩類，即松散巖類孔隙水、基巖裂隙水，各含水層（組）富水性貧乏，填埋場可委托水文地質勘查單位加密檢測，掌握地下水水質變化情況，查找滲漏點。如滲漏點較少，可采取對防滲膜滲漏點進行接補的工程措施；當漏點較多時在溝底集中排泄區(qū)設置地下隔水帷幕，在隔水帷幕前設置集水井，集中抽排受污染地下水進行處理，根據抽排受污染地下水配備適宜規(guī)模的DTRO設備，制定詳細的地下水環(huán)境監(jiān)測計劃、預防與應急處理制度并嚴格執(zhí)行，從源頭上切斷地下水污染源，保證地下水環(huán)境安全。

4.4 補設監(jiān)測井，加強環(huán)境監(jiān)測和管理

填埋場水文地質勘查報告，在填埋場同一水文單元上游重新鉆井作為本底井，原塌方擴散井廢棄，在其旁邊重新鉆井作為擴散井，對所有監(jiān)測井進行井壁和井口維護。

運營單位也應加強環(huán)境管理和環(huán)境監(jiān)測，依據《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889-2008）要求制定并執(zhí)行監(jiān)測計劃，跟蹤監(jiān)測地下水的頻次不低于每月1次。

5 結 語

通過采取有效可行的措施，某生活垃圾衛(wèi)生填埋場能解決運行中存在的問題，確保填埋場穩(wěn)定運行，減輕對環(huán)境的影響。其它生活垃圾填埋場的運行也會存在諸多問題，須遵循對癥下藥、達標排放原則，借鑒同類工程運行經驗，采取行之有效的措施，盡量做到資源綜合利用，避免二次污染。