城市生活垃圾衛生填埋技術現狀與展望

林雄平

城市生活垃圾衛生填埋技術現狀與展望

林雄平

福安環境監測站

簡要介紹我國城市生活垃圾的處理現狀，對幾種處置方法進行了總結和對比。重點介紹了適合我國國情的衛生填埋處理過程中產生的填埋氣體和滲濾液的處理方法，比較了幾種垃圾滲濾液處理工藝，即物理化學法、生物法以及組合工藝處理系統，并總結和展望了相關技術在城市生活垃圾衛生填埋中的發展趨勢。

城市生活垃圾 衛生填埋 填埋氣體 滲濾液

1 城市生活垃圾現狀

隨著現代工業的興起和城市迅猛發展，人口大量涌入城市，使城市的生活垃圾產生量大大增加。這些垃圾占用大量的土地，且種類繁多，成分復雜、危害性強。如果處理不當，勢必污染城市的大氣、水、土壤等，進而降低和破壞城市自然生態系統的調節凈化能力[1]。

目前國外城市垃圾采用的處置方式主要有衛生填埋、焚燒、堆肥等3種，表1為這3種處置方式的比較。

表1 生活垃圾處置方式對比

我國城市生活垃圾處置也主要采用填埋、焚燒和堆肥等方法，其中，以填埋為主，占70%以上；其次是高溫堆肥，占20%以上；焚燒量甚微[2]。

焚燒與堆肥技術在我國發展較慢，原因主要為：(1)我國城市生活垃圾未實行分類收集，垃圾成分復雜不利于燃燒與堆肥；(2)焚燒廠的投資太大，運行成本太高；(3)控制不當將產生二次污染問題；(4)垃圾堆肥產品銷路不暢；(5)工藝技術和設備與國外亦有較大的差距。

針對我國現階段國情，我國絕大部分垃圾仍采用填埋進行處理為主，并且在今后相當長時間內，垃圾填埋處理還將占主導地位。

2 衛生填埋技術

在我國，由于垃圾填埋場啟用時間早，許多填埋場在最初的選址、設計、施工和使用中，未按現行的城市生活垃圾衛生填埋技術規范執行，填埋場底部和周邊都沒有采取防滲措施，垃圾產生的滲漏液和填埋氣體，極易給周邊環境和企業、社區帶來污染和安全隱患。

2.1 填埋氣體。填埋氣體是城市生活垃圾中的有機成分經過厭氧降解產生的混合氣體，其主要組成為CH4、CO2、H2、N2和O2，還有少量的H2S、NH3、辛烷、氯乙烯等，其中CH4、CO2（沼氣主成分）占填埋氣體的99.5%~99.9%，NH3、H2S等有毒的惡臭氣體，占填埋氣體的0.2%~0.4%。這些氣體一旦遇到房屋或棚罩阻攔，將不斷積累，最終可能導致火災和爆炸事故。垃圾內的易燃易爆物質在一定條件下，也會自行燃燒爆炸。

2.2 滲漏液。垃圾滲濾液主要來源于垃圾本身、垃圾發酵過程以及受水體浸泡而產生的廢水。其主要特征為：滲濾液中污染物的濃度非常高，成分復雜，水質惡劣，一般COD濃度達幾千或者上萬；一些年代久的垃圾填埋場，COD濃度可高達幾萬，并且含有高濃度的氨氮，滲濾液可生化性很差，含有大量的重金屬、多種病源微生物等有毒有害物質，而且滲濾液的組成成分會隨著填埋時間的延長越來越惡劣。

3 填埋氣與滲漏液的處理技術

3.1 填埋氣的收集技術

3.1.1豎井收集系統。早期的填埋氣主要用豎井收集系統，具體做法是在填埋場填埋作業后不久，通過挖掘機械或人工打井的方式建造豎井系統。

3.1.2表面收集系統。填埋場在表面覆蓋完成以后，便可進行表面收集系統的安裝。整個系統是由排氣管編織而成的收集網，填埋氣通過排氣細管輸送到系統的幾個中央采氣點進行收集。

3.1.3水平收集系統。水平式收集系統是在垃圾填埋到一定高度后，在填理場內鋪設水平收集主管，然后，將水平氣管收集到的氣體匯集到主收集管。

3.2 填埋氣的應用

3.2.1直接燃燒。對填埋氣進行加工處理后，可以直接供給工業及溫室用戶，其中以供暖或工業生產為用途的熱效率最高。填埋氣的經濟效益取決于填埋場到用戶的距離及發生源的連續性。

3.2.2發電。主要由填埋氣收集燃燒系統和發電系統組成，填埋氣經收集后，經加壓輸送至內燃發機組，燃燒轉化成電能傳輸出去。

3.3 滲濾液的處理現狀

滲濾液水質復雜，這給滲濾液的處理處置帶來了很大的困難，目前國內外還沒有非常完善的處理工藝，對滲濾液的主要處理途徑是：

3.3.1與城市污水合并處理。將垃圾滲濾液就近引入城市污水處理廠，與城市污水合并進行處理。

3.3.2滲濾液回灌技術處理。用適當的方法，將在填埋場底部收集到的濾滲液從其覆蓋表面或覆蓋層下部重新灌入填埋場。

3.3.3滲濾液處理廠處理。目前，用于垃圾滲濾液處理的方法主要有生物法和物理化學法。

3.4 滲濾液的主要處理工藝

3.4.1活性炭吸附法

在滲濾液的處理中，該方法主要用于去除水中難降解的有機物(酚、苯、胺類化合物等)、金屬離子(汞、鉛、鉻)和色度，一般情況下，對COD和NH3-N的去除率為50%~70%[3]?；钚蕴课椒ㄌ幚砜蛇m應水量和有機負荷的變化，且設備緊湊，管理方便。方士等[4]用回流式兩級序列間歇式活性污泥法(SBR)—活性炭吸附混凝工藝處理高氨氮、低碳氮比的垃圾滲濾液，粉末活性炭和鋁鹽投加量分別為1‰(W/V)和0.4‰(W/V)，吸附時間為100 min，總的水力停留時間為82 h，CODCr和氨氮的去除率可以穩定在90%以上，出水中氮的主要形態為NO2--N，出水CODCr<300 mg/L、氨氮<20 mg/L。

3.4.2化學氧化

化學氧化法可以分解滲濾液中難降解的有機物，從而提高廢水的生物降解性能。其中高級氧化技術因能夠產生極強氧化性的·HO自由基而越來越廣泛地被用于處理滲濾液。Fenton法由于費用低、操作簡便而受到人們的重視。張暉等[5]介紹了Fenton 法處理垃圾滲濾液的中試試驗，結果表明，當雙氧水與亞鐵鹽的總投加比一定(H2O2/Fe2+=3.0)時，COD的去除率隨雙氧水投加量的增加而增加。當雙氧水的總投加量為0.1 mol/L時，COD的去除率可達67.5%。Fenton 法在處理高濃度的有機污水方面有很大的潛力，但它的缺點是對pH值敏感，且處理后的廢水需進行鐵離子分離回收。其他的氧化劑主要有臭氧、氯和氯系氧化劑，但后者由于殘留產物的高毒性，不適合采用。

值得一提的是，近年來出現的光催化氧化技術，它具有工藝簡單、能耗低、易操作、無二次污染等特點，尤其對一些特殊污染物的處理具有顯著的效果。因此，該方法在垃圾滲濾液的深度處理方面有很好的應用前景。譚小萍等[6]對影響垃圾滲濾液的光催化處理的因素進行了研究。結果表明：光強越大，最佳TiO2投量就越小；最佳反應時間一般宜在1.5~2.5 h；波長為253.7 nm的紫外線殺菌燈價格低廉、使用廣泛、處理效果好，COD去除率可達40%~50%，脫色率可達70%~80%。

3.4.3組合工藝處理技術

如前所述，垃圾滲濾液由于水質復雜使得單一工藝不能很好地達到理想的處理效果。所以宜采用組合工藝對滲濾液進行處理。

目前國內外已經發展出許多組合工藝，且取得了較好的處理效果。Laitinen等[7]研究了SBR和淹沒式膜生物反應器(MBR)組合工藝處理垃圾滲濾液，在SBR中，SS、BOD5、NH3-N和PO43--P的去除率分別達到89%、94%、99.5%和82%。MBR進一步提高了出水水質，并減少了水質的波動，其中SS和PO43--P的去除率分別超過了99%和88%，BOD5和NH3-N的去除率均超過97%，TN去除率可以達到50%～60%。王延濤[8]研究山西省平順縣填埋場滲濾液處理工藝（如圖1所示），該工藝采用高效專用微生物處理單元缺氧＋厭氧(UBF)—曝氣生物流化床(BFB)組合工藝，運行結果表明：當進水SS為600 mg/L，NH4+-N濃度為700 mg/L，BOD、COD的濃度分別為4500 mg/L、10000 mg/L，經過處理后，出水SS、NH4+-N、BOD和COD的濃度分別降到75 mg/L、10~30 mg/L、30~50 mg/L、600~900 mg/L；總去除率：SS=95%，BOD=99%、COD=94%。

圖1 UBF—BFB處理滲濾液工藝圖

3.4.4膜滲析與分離系統

膜處理一般與其他處理方法聯用，超濾或微濾常常作為反滲透的預處理。袁維芳等[9]對廣州市大田垃圾填埋場滲濾液預處理出水進行了反滲透實驗研究，結果表明，進水壓力為3.5 MPa，pH值為5~6的條件下，當進水COD濃度為250~620 mg/L時，出水濃度幾乎為0，去除效率達100%，平均透水量為30~42 L/(m2·h)。但膜分離方法一次性投資費用大，而且對濃度較高的滲濾液，處理費用很高。

4 結語

在我國，衛生填埋技術是生活垃圾處理的主要手段，而填埋產生的滲濾液是一種高濃度、成分復雜、水質水量易變化的污水，人們對滲濾液的處理一直處于探索和發展之中。針對垃圾滲濾液的處理，可選用的方法雖然較多，但不同程度地都存在一些缺陷，如何選擇最佳處理，工藝或將現有的處理工藝有機結合，降低運行成本，提高出水質量是目前需要研究解決的問題。

[1] 段麗杰,馬繼力,孟凡萍.城市生活垃圾對城市生態系統的破壞及防治對策分析[J]. 內蒙古環境科學，2009，21(5): 26-36.

[2] 高惠璇.應用多元統計分析[M]. 北京：北京大學出版社，2005.

[3] 周愛姣,陶濤. 垃圾填埋場滲濾液物化處理的現狀及發展趨勢[J]. 重慶環境科學，2001，23(6)：67-70.

[4] 方士,盧航，藍雪春. 兩級SBR-PAC 吸附混凝法處理垃圾滲濾液的研究[J].浙江大學學報,2002,28(4):435-439.

[5] 張暉,Huang C P. Fenton法處理垃圾滲濾液[J].中國給水排水,2001,17(3):1-3.

[6] 譚小萍,王國生,湯克敏.光催化法深度處理垃圾滲濾液的影響因素[J].中國給水排水,1999,（5）:52-54.

[7] Niina Laitinen，Antero Luonsi，Jari Vilen. Landfill leachate treatment with sequencing batch reactor and membrane bioreactor[J]. Desalination，2006，191(1-3)：86-91.

[8] 王延濤,等.平順縣生活垃圾填埋場滲瀝液處理工藝設計[J].科技情報開發與經濟,2009,19(33):116-118.

[9] 袁雅芳,王國生,湯克敏.反滲透法處理城市垃圾填埋場滲濾液[J].水處理技術,1997,23(6):333-336.