生活垃圾填埋場二次污染分析與防治

師偉 徐一灃 郭鵬臻 余曉青

（徐州空軍學院，江蘇 徐州 221000）

1 前言

隨著我國經濟的快速發展，人民生活水平的不斷提高，人口高度集中和城市化速度不斷加快，城市生活垃圾的產生量也越來越大。據有關資料顯示，世界各國的城市垃圾以快于經濟增長速度3倍的平均速度增長。目前我國生活垃圾的年產量已達 1.5億噸，人均垃圾產生量在1.0 kg/d左右，并且還在以每年8%～9%的增長率遞增，垃圾產量迅速增長，給城市的發展和管理帶來了新的挑戰[1-3]。

我國城市生活垃圾集中處理起步于上世紀八十年代后期，全國有85%以上的城市生活垃圾采用填埋處理。據環保標準判斷，約80%的生活垃圾填埋場屬于簡易填埋場，約20%屬于受控填埋場，衛生填埋場目前在我國較少，只存在于部分大城市[4]。加之部分填埋場設計施工不當，管理運行存在疏漏，就會造成嚴重的二次污染。

2 填埋場二次污染分析

所謂二次污染是指一次污染物在自然條件下改變了原有性質，而產生新的污染物，特別是那些反應性較強的物質，性質極不穩定，容易發生化學反應。垃圾填埋場二次污染類型較多，如：滲濾液污染土壤及地下水以及對區域生態系統的影響；有毒有害氣體、惡臭氣體及易燃易爆氣體泄露對環境的危害及風險；場區孳生的蚊蠅等害蟲傳播疾病；各種環境地質問題，如山谷型填埋場主要面臨邊坡穩定性問題，平地型填埋場主要面臨地基穩定性問題，而坑埋型填埋場主要面臨支護結構穩定性問題[5-6]。本文主要探討最為普遍的填埋場二次污染，滲濾液和填埋氣的污染和防治問題。

2.1 滲濾液污染分析

垃圾滲濾液（Landfill Leachate) 是垃圾在填埋處理之后 ,由垃圾分解后所產生的內源水和外來水分形成的液體。其水質特征主要表現為：①有機污染物、COD、BOD5、色度、氨氮、重金屬等指標含量高；②難生物降解的有機污染物含量較高；③水質、水量變化幅度很大，營養元素比例失調[7]。滲濾液水質受垃圾成分、填埋方式、季節、垃圾分解階段等諸多因素的影響，變化較大。可根據填埋時間將滲濾液變化分為調整期、過渡期、產酸期、產甲烷期、成熟期。

根據中國環境科學研究院的報告，垃圾滲濾液中至少含有93種有機污染物，其中有23種已被列入我國和美國環境保護局的重點控制名單，1種可直接致癌，5種可誘發致癌，除此之外還含有多種高濃度的重金屬、鹽類和多種病原微生物[8]。

垃圾滲濾液通過包氣帶滲入到地下含水層，使地下水喪失利用價值，且一旦污染極難修復。我國人均水資源匱乏，且多數地表水資源已遭受嚴重污染。地下水的污染將會對我國居民生活和工農業生產造成不可估量的損失。通過地表水與地下水之間的水力聯系，滲濾液還可進一步污染地表水。濾滲液的流動、下滲過程又會對土壤造成污染，主要是重金屬污染。宋躍群等（2005) 在研究溫州楊府山垃圾填埋場時發現下伏土層中重金屬的影響深度已達到地面下20～25 m[9]。

2.2 填埋氣污染分析

垃圾填埋氣體(Landfill Gas)指的是在垃圾填埋場中，被堆積或填埋的城市生活垃圾中所含的大量有機物，被微生物厭氧消化、降解所生成的氣體。其主要成分 為CH4和CO2,還 有 少量 的NH3、H2S、N2，及 微 量揮發性有機物，包括氯代烴類、甲硫醇、苯系物等。Allen等（1997)[10]研究發現填埋氣存在140種以上的成分，90種以上普遍存在，這些氣體含量雖低 ,但其揮發性強，毒性較大，對環境污染比較嚴重。表1 為國外對填埋氣成分研究的典型代表。

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垃圾填埋氣有多種釋放途徑：一方面可以通過填埋場表面向大氣無序擴散，另一方面可以通過地下巖土中的地質構造，如裂隙等向周邊地區橫向水平擴散，遷移到離填埋場較遠的地方才釋放進入大氣。徐捷等（2007)[14]對填埋場周圍大氣中的揮發性有機物進行監測，檢測到多種成分濃度明顯高于對照環境中的濃度。

3 垃圾填埋場二次污染防治

3.1 滲濾液污染防治

對于滲濾液的污染的防治，首先要做好防的工作，也就是防止污染液體下滲，對滲濾液進行收集，從而切斷污染源頭；其次要對滲濾液進行凈化處理，達到國家或地方的排污標準；在做好上述工作的同時還要做好對濾液滲漏的監測工作，防止污染事故發生。

要做好防滲 ,首先要防止外來水對滲濾液的侵入。這包括垃圾場底部、頂部雨水的侵入。對于防止頂部雨水的侵入，封場顯得尤為重要。封場后，需要排除覆蓋層表面雨水徑流以及周邊山體進入填埋場的水流，要設計雨水收集和排導系統，以便采取清污分流。在垃圾場內外設置截洪溝和疏導渠，截留和疏導填埋區上游地表經流和部分潛水。截洪溝宜按梯形斷面設計，結構見圖1 。如果截洪溝深度有限，部分潛水難以截住，也可在垃圾填埋場內適當放置、設置雨水引流溝和引流管。對于地下水，要設置地下水導排系統。

滲瀝液處理技術主要包括物化處理 （混凝沉淀、汽提吹脫、高級氧化、膜法等）、生物處理（厭氧、好氧）、土地處理（穩定塘、人工濕地及回灌）或其組合工藝。按照滲瀝液處理后的處置方式不同，滲瀝液處理工藝分為2類：現場預處理后排放至污水處理廠和現場處理后直接排放至地表水體或回用，見圖2 。前者滲瀝液的處理工藝一般以生化處理工藝為主，以物化法為輔；后者常用的處理方法是先采用物化處理、生化處理，然后再與膜分離結合進行深度處理。膜分離法可以單獨使用，也可與生化反應組合成MBR系統使用。

目前，最有發展前景的滲濾液滲漏監測目技術是地質和地球物理監測。地球物理監測方法能清晰地觀察到地下異常圖像 ,準確地檢測出其滲漏狀況——準確位置、范圍、滲漏程度和流速方向。這是一種快速而低成本的監測技術。Porsani等（2004) 通過探地雷達 (GPR)和垂向電阻率測深 (VES)成功描繪了巴西東南部某垃圾填埋場滲漏污染羽流。我國環境地球物理工作者在北京的幾個大型垃圾填埋場經過兩年多的試驗研究，成功將高密度電阻法、瞬變電磁法以及探地雷達法應用到快速檢測垃圾填埋場大范圍內污染滲漏狀況領域。

3.2 填埋氣污染防治

3.2.1 凈化處理

凈化處理是填埋氣資源化利用的第一步，經過凈化可以除去氣體中的有害組分和惰性組分，提高氣體純度，不同的利用途徑對凈化有不同的要求。填埋氣預處理系統主要由過濾器、升壓風機、除濕設備和脫硫裝置等組成。填埋氣首先經過過濾器，然后經風機升壓后進入除濕設備 ,除去氣態的水蒸氣成為干燥的填埋氣 ,隨后流經脫硫裝置，除去其中的殘余雜質 ,最后經壓力調節后利用。垃圾填埋氣的凈化方式主要有溶劑吸收、吸附分離、膜分離和生物凈化等。溶劑吸收多采用活化熱鉀堿法、烷基醇胺法和物理—化學吸收法等。

3.2.2 填埋氣利用

填埋氣體回收利用有多種技術選擇，包括：發電、作為加熱燃料和民用燃料、作為汽車燃料等。目前，利用填埋氣體發電是國際上應用最廣泛的技術之一。這種方式的優越在于技術成熟，其技術裝備可以采用成熟的燃氣發電機組或專用的沼氣發電機組。相對于其它利用方式而言，成本較低，不受當地用戶條件的限制，所發電力可以通過電網輸送。發電燃料 (填埋氣 )可以短時間儲存，因此所發電力可以作為調峰電力。圖3 為填埋氣發電典型流程。其技術限制原因主要在于垃圾填埋場與電網距離和發電上網的條件。北京北神樹垃圾衛生填埋場、上海老港垃圾填埋場、濟南垃圾填埋氣發電項目等是我國填埋氣發電的典型。

4 結論與展望

（1) 城市生活垃圾填埋場的二次污染包括滲濾液污染、填埋氣污染及環境風險、場區孳生的蚊蠅等害蟲造成疾病傳播及垃圾填埋堆放誘發的各種環境地質問題。其中以滲濾液和填埋氣的污染最為普遍，危害也最為嚴重。

（2) 對于滲濾液污染防治，首要問題是做好防滲；其次對收集的滲濾液要進行凈化處理，達標排放，不具備達標排放條件的應做簡單處理后送有處理能力的污水處理廠；對滲濾液滲漏情況必須定期監測，新的物探技術的應用是滲漏監測的一個發展方向。

（3) 填埋氣中甲烷比例很高，通過凈化處理去除其中的有毒成分、惰性氣體及雜質，可實現其資源化利用。目前國內外技術最成熟、應用最普遍的是將凈化后的填埋氣用于發電。

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