生活垃圾填埋場滲濾液污染情況與展望

賴建彬

（龍巖市環(huán)境衛(wèi)生中心，福建 龍巖 364000）

1 垃圾填埋現(xiàn)狀

根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，雖然近年來生活垃圾填埋量逐年下降，但填埋量依然很大，表1 顯示了近十年來我國生活垃圾處理能力、處理量等。其中，2020年全國生活垃圾衛(wèi)生填埋場644 座，垃圾填埋量7 771.5 萬t，占總無害化處理量的33.14%[1]。由于西部地區(qū)人口少、人口分布散，垃圾處理成本等原因，西部地區(qū)仍以填埋為主，不可避免產(chǎn)生滲濾液，滲濾液進(jìn)入水體和土壤中，對人類健康和環(huán)境造成不利影響。

表1 近十年全國生活垃圾處理情況

垃圾填埋場的滲濾液主要由垃圾填埋場周圍的降水滲透、垃圾發(fā)酵以及地下水浸入水分形成[2]。其中含有的污染物種類繁多，包括大量的無機(jī)離子、有機(jī)化合物、溶解性固體、及新污染物等[3]。與傳統(tǒng)的氨、氮等有機(jī)污染物相比，大部分新污染物具有持久性、累積性、遷移性等特征，環(huán)境中存在時(shí)間長、治理難度大[3]。影響垃圾滲濾液成分的因素很多，主要有水分供給狀況、場地及地表?xiàng)l件、垃圾成分、填埋時(shí)間、填埋工藝等，其中降雨量和填埋時(shí)間對其影響尤為重要[4-5]。因此，考慮影響滲濾液變化的多種因素，有必要進(jìn)行滲濾液污染風(fēng)險(xiǎn)評估[6]。滲濾液污染指數(shù)（LPI）是一種定量評估特定垃圾填埋場在特定時(shí)間段內(nèi)的污染風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)[7]。LPI 有助于確定滲濾液處理方法及量化污染程度，從而促進(jìn)監(jiān)管部門強(qiáng)化決策[8]。

2 垃圾滲濾液

2.1 垃圾滲濾液的產(chǎn)生

垃圾滲濾液主要由垃圾填埋場周圍的降水滲透、地下水浸入以及垃圾本身所含的水分形成。降水滲透是滲濾液的主要來源，垃圾堆填發(fā)酵分解也會產(chǎn)生滲濾液[9]。

根據(jù)垃圾填埋場的參數(shù)變化，已經(jīng)確定了廢物降解的5 個(gè)階段，即，初始需氧階段、厭氧酸階段、初始產(chǎn)甲烷階段、穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段和腐殖質(zhì)分解階段[10]。水分供給狀況、場地地表?xiàng)l件、垃圾性質(zhì)、填埋場構(gòu)造及操作條件等因素對滲濾液產(chǎn)量具有決定性影響[11]。

2.2 垃圾滲濾液的表征[12]

降解階段垃圾滲濾液主要分為兩類：產(chǎn)乙酸滲濾液和產(chǎn)甲烷滲濾液。下頁表2 顯示了國內(nèi)外不同研究人員對滲濾液不同年齡特性及不同階段的變化研究結(jié)果。乙酸滲濾液是在酸生成初期厭氧階段產(chǎn)生的新鮮滲濾液，其中典型特征是高BOD 值、高BOD 與COD 比值、高氨和pH 值呈酸性。甲烷滲濾液其特征是低BOD 值、低BOD與COD 比和高甲烷產(chǎn)量的特點(diǎn)，含高分子量的不可生物降解的腐殖質(zhì)類物質(zhì)。pH、氨氮（NH4+-N）、硝酸鹽氮（NO3--N）、BOD 和COD等會隨著生物、化學(xué)反應(yīng)而變化。

表2 產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷滲濾液特性不同研究結(jié)果

2.3 垃圾滲濾液成分

2.3.1 溶解性有機(jī)物（DOM）

DOM 是垃圾滲濾液中的主要成分，能與重金屬、其他有機(jī)物和無機(jī)污染物相互作用反應(yīng)[14]。DOM 主要包含AA、VFA、腐殖質(zhì)化合物，且濃度極高[15]。DOM中的各種官能團(tuán)（包括羧基、酚基、醇基、羥基醌和羰基等）活躍，能與其他物質(zhì)相互反應(yīng)[13，16]。DOM 還會影響重金屬的遷移和形態(tài)形成[17]。也是導(dǎo)致滲濾液呈深棕色的原因[18]。然而，目前滲濾液處理研究中對DOM絡(luò)合有毒金屬離子關(guān)注較少，只有少數(shù)研究集中于垃圾滲濾液中的DOM，且大多數(shù)研究未重視DOM[14，16]。

通常，高BOD 和COD 水平表明滲濾液中存在高DOM，而低BOD/COD 比表明低濃度的揮發(fā)性脂肪酸和較大量的腐殖質(zhì)和黃腐酸樣化合物[19]。

2.3.2 無機(jī)大分子物質(zhì)

在垃圾滲濾液濃度較高，某些無機(jī)大分子物質(zhì)的濃度與填埋場的年齡相關(guān)。NH4+、NO3-、SO42-、Cl-、PO43-及鈉、鉀、鈣、鎂、鐵和碳酸氫是最主要的無機(jī)化合物[17]。產(chǎn)甲烷滲濾液中的高pH 值誘導(dǎo)某些陽離子（如鈣、鎂和鐵）吸附到有機(jī)材料中，并與陰離子形成沉淀物。因此，滲濾液中仍保留較低濃度的陽離子。

由于沒有其他氨降解機(jī)制，浸出被確定為產(chǎn)甲烷階段氨減少的可能機(jī)制，因此，許多研究表明氨是長期滲濾液中最重要的成分。氨質(zhì)量濃度在1 500 mg/L～3 000 mg/L，對較高pH 水平的厭氧過程有抑制作用，而50 mg/L～200 mg/L 的范圍具有有益效果。高于3 000 mg/L 的氨質(zhì)量濃度會對微生物產(chǎn)生毒性作用[20]。在產(chǎn)甲烷階段，由于硫酸鹽被微生物還原為硫化物，硫酸鹽濃度也較低[21]。

發(fā)展理念體現(xiàn)了人們對于發(fā)展的認(rèn)識。隨著管理理念的發(fā)展，人們對發(fā)展的本質(zhì)有了更深的認(rèn)識。企業(yè)經(jīng)濟(jì)管理對企業(yè)資金運(yùn)轉(zhuǎn)開展一系列管理工作，與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益直觀相關(guān)，對于企業(yè)發(fā)展十分關(guān)鍵。重視企業(yè)經(jīng)濟(jì)管理工作，有著很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義與必要性。在新發(fā)展理念下，人們認(rèn)識到創(chuàng)新實(shí)踐是促進(jìn)工作開展的重要手段?；谄髽I(yè)經(jīng)濟(jì)管理工作實(shí)際，在經(jīng)濟(jì)管理工作中進(jìn)行創(chuàng)新與實(shí)踐探究，體現(xiàn)了發(fā)展理念的要求。提升經(jīng)濟(jì)管理工作水平，能夠有效地促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。積極進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)管理工作的質(zhì)量水平提升，符合企業(yè)發(fā)展實(shí)踐層面的需要[1]。

2.3.3 外源性有機(jī)化合物（XOCs）

XOCs 濃度較低，單一化合物的質(zhì)量濃度一般低于1 mg/L。XOCs 的主要是苯、甲苯、苯酚、氯化脂肪族化合物、鄰苯二甲酸鹽和鹵代烴。XOCs 主要來源于家用和工業(yè)化學(xué)品，如農(nóng)藥和化肥。垃圾成分、填埋技術(shù)和年齡會影響XOCs 水平[22]。

2.3.4 新興關(guān)注的污染物（CEC）

CEC 主要是不受管制的化學(xué)品，如藥品、個(gè)人護(hù)理品以及環(huán)境中存在的內(nèi)分泌物質(zhì)[23]。研究報(bào)道，CEC有多氟烷基物質(zhì)、全氟辛酸、有機(jī)磷酸酯、取代酚、雙酚、高氯酸鹽等。藥業(yè)、工業(yè)及農(nóng)用化學(xué)品是CEC 檢測到的主要物質(zhì)[24]。而鄰苯二甲酸酯和個(gè)人護(hù)理品是我國垃圾滲濾液中最常研究的兩種CEC 類別[23]。

2.3.5 重金屬

滲濾液中存在的一些微量重金屬包括鋅、鎳、鉛、鈾、鎘和鉻以及微量金屬如砷、硒、汞、鈷等，重金屬不可生物降解及可溶性使其長期存在于滲濾液中。通過環(huán)境中生物放大，在食物鏈積累富集，影響人類健康及對其他生物造成不利影響[18]。

3 滲濾液污染指數(shù)

滲濾液污染指數(shù)是一種重要的指標(biāo)，能定量測定特定垃圾填埋場產(chǎn)生的垃圾滲濾液的污染風(fēng)險(xiǎn)[8]，能用于判定滲濾液對環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。LPI 值通常介于5～100，LPI 值大于7.5 表明環(huán)境條件較差。

LPI 計(jì)算了18 個(gè)參數(shù)，包括COD、BOD、總凱氏氮、NH4+-N、pH、總?cè)芙夤腆w、鉻、鉛、汞、砷、氰化物、酚類化合物、鋅、鎳、銅、氯總鐵和總大腸菌群[8]。LPI分為三個(gè)步驟，第一步是通過實(shí)驗(yàn)室檢測；第二步是計(jì)算LPI 有機(jī)（LPIor）、LPI 無機(jī)（LPI in）和LPI 重金屬（LPIhm）（LPI 有機(jī)物主要用BOD、COD 和酚類化合物與總大腸菌群的生物污染物計(jì)算，LPI 無機(jī)基團(tuán)由氯化物，pH、NH4+-N、總凱氏氮和總?cè)芙夤腆w組成）；第三步是組合各子指標(biāo)得出LPI 值，通過LPI 評估有助于選定滲濾液處理工藝，通過處理前后滲濾的LPI值，可評估滲濾液污染物處理效率。LPI 值可使用以公式（1）計(jì)算：

式中：Wi為第i 個(gè)污染物重量；Pi為第i 個(gè)滲濾液污染物變量子指標(biāo)值；N 為滲濾液污染物變量數(shù)。

已發(fā)表的研究報(bào)道多數(shù)論述滲濾液處理技術(shù)，大多數(shù)研究未涉及LPI 的關(guān)鍵內(nèi)容[13，17]。

4 存在的問題與展望

4.1 存在的問題

盡管多年來滲濾液處理技術(shù)一直在改進(jìn)，但由于滲濾液的多樣性、影響因素復(fù)雜，滲濾液仍存在許多問題。

早期鄉(xiāng)鎮(zhèn)簡易填埋場由于技術(shù)及成本因素，沒有相關(guān)保護(hù)和處理措施，污染一直存在。

由于滲濾液污染物濃度高、成分復(fù)雜，難以通過單一處理方案進(jìn)行處理，目前處理工藝只能通過簡單、低成本的處理方法進(jìn)行處理，處理不徹底。

生物處理方法可用于減少有機(jī)污染物，但不能有效去除重金屬和無機(jī)化合物。相反，物理化學(xué)方法不適用于處理有機(jī)物含量高的年輕滲濾液。

滲濾液處理技術(shù)仍會產(chǎn)生污泥、濃縮液等難處理的物質(zhì)，污染風(fēng)險(xiǎn)并未完全解除，需要更多的后端技術(shù)協(xié)同處置。

國內(nèi)LPI 研究數(shù)據(jù)不充分，不能給滲濾液處理、技改提供良好的建議。

應(yīng)用LPI 和毒性評估作為基準(zhǔn)仍然存在誤判的可能，因?yàn)長PI 值隨滲濾液成分等因素而變化。

4.2 垃圾填埋場滲濾液污染和處理的未來展望

隨著垃圾填埋場老齡化，尤其是采用濃縮回灌工藝，滲濾液中富積的污染物量顯著增加，應(yīng)更加重視滲濾液的綜合處理技術(shù)。

2022 年2 月，國家生態(tài)環(huán)境部公開征求國家標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》意見，征求意見稿對填埋場污染控制提出了更高要求。

“十四五”規(guī)劃要求逐步實(shí)現(xiàn)生活垃圾零填埋，研究已填埋陳腐垃圾處理，徹底解決滲濾液問題。

建立滲濾液數(shù)據(jù)庫，用于協(xié)助滲濾液處理工藝設(shè)計(jì)，預(yù)測環(huán)保問題，幫助滲濾液處理監(jiān)測。

需要增加垃圾填埋場可持續(xù)防控研究，進(jìn)行有效的封場綠化覆蓋，減少滲濾液產(chǎn)生。

研究小型低成本處理工藝，緩解地級市以下填埋場滲濾液處理財(cái)政壓力，防范環(huán)保問題發(fā)生。

5 結(jié)語

垃圾滲濾液中的成分可大致分為四大類：溶解有機(jī)物、無機(jī)宏觀成分、重金屬和外源有機(jī)成分[13]，其中重金屬、XOCs 和NH3等污染物對人體具有急性毒性和致癌作用。通過計(jì)算滲濾液污染指數(shù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，協(xié)助提升滲濾液處理工藝及政府部門對滲濾液處理企業(yè)的監(jiān)管。政府部門可引入LPI 進(jìn)政府采購的滲濾液處理運(yùn)營服務(wù)進(jìn)行評估。