準好氧填埋技術在非正規垃圾填埋場治理中的應用

朱遠超

（北京市環境衛生設計科學研究所，北京 100028）

1 非正規垃圾填埋場

非正規垃圾填埋場一般是指利用自然地理條件，如挖沙坑、山坳、自然洼地進行堆填的填埋場。這種非正規的填埋場沒有進行場地頂部和邊坡的防滲覆蓋，也沒有填埋氣、滲瀝液的收集處理設施，一般垃圾填埋量在200 t以上［1］。

非正規垃圾填埋場不僅污染土壤、占用大量土地資源，并且除垃圾堆體厭氧反應產生滲瀝液外，由于沒有正規防滲措施，雨水淋刷會加速垃圾堆體的滲瀝液產生，從而擴大對地下水的污染程度。同時，垃圾堆體產生的填埋氣如CH4、CO2、NH3和H2S等以及其它一些惡臭氣體，不但污染大氣，而且還存在一定的安全隱患，對周邊環境的感官影響也相當惡劣。

目前北京市已治理的非正規垃圾填埋場有310座，其中289座采用篩分減量技術對垃圾進行治理。篩分減量技術是將從非正規垃圾填埋場挖掘出來的垃圾，借助篩網等設備將垃圾按照顆粒大小進行分離的方法［2］。非正規垃圾填埋場中垃圾成分較為復雜，垃圾中包含塑料、木竹、灰土、磚瓦和有機質等。通過篩分處理，分離出來的小于或等于20 mm的細顆粒土可作為腐殖土，大于20 mm的無機垃圾可填埋處理或資源化處理，篩上輕質物運送至正規衛生填埋場填埋或垃圾焚燒廠進行焚燒處理。因北京市生活垃圾產生量逐年增多，垃圾衛生填埋場庫容日益減少，垃圾焚燒處理設施較少，可采用準好氧填埋技術對非正規垃圾填埋場篩分后的篩上輕質物進行原位處理。

2 準好氧填埋特點及優勢技術

2.1 技術特點

準好氧衛生填埋技術在日本被認定為垃圾填埋處理的一種標準方式［3］。該技術最大的特點是末端不封閉的滲瀝液收集主管與外界大氣直接相連，使得空氣流可以通過滲瀝液收集管進入垃圾填埋堆體。為了維持滲瀝液收集管氣、水兩相的非滿流狀態，加大水氣兩相的流動狀態，一般這種滲瀝液收集管管徑較大。這樣在垃圾填埋堆體中，會同時存在好氧反應和厭氧反應2種區域。在空氣能接近的填埋堆體表層、管道周圍、排氣設施附近，垃圾堆體成好氧狀態，可加速降解有機質，微生物在好氧狀態下產生熱量，使得堆體內外產生溫差，導致空氣自然流入堆體內，形成自動力的空氣傳輸系統；在空氣不能接近的填埋堆體中間層，則垃圾在厭氧反應的作用下，有機物被還原，垃圾中的一些重金屬離子被固化，如汞、鉛等［4］。見圖1。

2.2 技術優勢

2.2.1 提高垃圾降解速率

圖2反映了在好氧填埋、準好氧填埋和厭氧填埋3種不同的垃圾填埋環境下，垃圾有機質降解的不同速率。厭氧填埋方式下，厭氧環境產生的有機酸抑制了微生物繁殖，降低了微生物對填埋垃圾的降解能力，有機物降解十分緩慢。與之形成鮮明對比的是好氧填埋和準好氧填埋方式，正是由于氧氣的輸入，給微生物帶來了有利的繁殖條件，同時垃圾層中存在大量的孢子細菌，加快了垃圾有機質的降解速率。

2.2.2 改善滲瀝液水質

通過滲瀝液的回灌，可使填埋垃圾中的有機物約90%轉化為氣相，成為CH4和N2等氣體，降低進入液相的有機質含量，從而明顯改善滲瀝液的水質，并使得產生滲瀝液在短時間內趨于穩定。

2.2.3 降低滲瀝液產生量

利用垃圾的持水能力，通過回灌可以減少滲瀝液的外排量。一般來講，垃圾堆體的填埋密度為600 kg/m3，說明垃圾本身具有一定的孔隙率，有一定的持水能力。準好氧填埋場的導氣設施可排出大量水分，從而降低了滲瀝液的處理量。

2.2.4 有利于硝化脫氮

準好氧填埋技術中滲瀝液回灌可使垃圾填埋場上層干濕交替，使填埋層處于好氧、厭氧、兼氧狀態，3種狀態沒有明顯的界限。實驗室模擬試驗表明，通過滲瀝液回流能使準好氧填埋場在較短時間內利用自身的處理功能，去除垃圾中的氮元素［5］。

2.2.5 有利于降低碳排放

通過滲瀝液的回灌，可使填埋垃圾中的有機污染物大多轉成為CO2、CH4、N2等氣體。傳統的填埋方法填埋氣中的甲烷含量比較高，一般是40%～60%，而準好氧填埋方法填埋氣中的甲烷含量只有0～20%。因此，準好氧工藝可有效地降低填埋場的溫室效應［6］。

2.2.6 運行維護費用低

準好氧填埋技術利用填埋場內垃圾分解產生的熱量造成垃圾堆體內外溫差，使得空氣流自然通過排水管進入填埋堆體，即采用自動力通風的形式，避免了對大規模的垃圾體進行強制鼓風，大量降低了能源消耗，是一種經濟節能的垃圾填埋降解技術。同時，準好氧填埋方法對機械和設備的技術水平要求低，便于操作。

3 應用工程實例

3.1 工程概況

大興區南海子郊野公園（一期）非正規垃圾填埋場位于北京市大興區東北部，地處亦莊、舊宮、瀛海三鎮交界處，填埋區域占地面積為58萬m2，總垃圾量88萬m3。治理工程總投資46 884.18萬元。其治理工藝路線如圖3。

3.2 工藝改進

準好氧填埋處理工藝施工過程中工藝參數確定是準好氧填埋治理技術的關鍵。應用到本工程主要包括：導氣石籠間距的設置、場底防滲結構選擇、導排管材選擇、滲瀝液處理等技術參數的選擇。

①縮小導氣石籠間距。由于無需考慮石籠間距對填埋作業機械行走影響，導氣石籠的間距可縮小到10～20 m，遠低于正規垃圾填埋場30～40 m的間距，這樣增大了導氣石籠的布設密度，進而增加了集氣半徑重疊面積，加快了準好氧反應速率。②簡化場底防滲結構。由于堆體厚度小（一般為5～8 m），無填埋作業擾動，場底防滲結構可采用1.5 mm HDPE膜作為單層防滲結構。在保證防滲效果的基礎上，可進一步降低投資。③擴大導排管材選擇范圍。由于準好氧技術垃圾堆體穩定化周期短，無長期運營要求，材料強度和壽命要求不高，可采用水泥管、廢舊料桶等作為導排管材，降低投資。④調整滲瀝液回灌量。由于改造后直接封場，滲瀝液產生量很少，100%回灌堆體增濕，強化準好氧效果，加速穩定化，可進一步降低投資和運營成本。

3.3 結論

1）針對南海子郊野公園（一期）非正規垃圾填埋場的環境來講，如果使用傳統好氧填埋技術，除了維護運行費用較高，其產生的噪聲也不利于公園中野生動物的棲息和市民的休閑游覽；如果使用厭氧填埋技術，則使填埋物的降解變緩，且甲烷產量增加，易產生安全隱患。

2）采用準好氧填埋技術，在安全導氣的同時能夠使堆體快速穩定化，在此基礎上覆蓋營養土并種植植被，令公園能夠早日投入使用；另外，由于該技術能夠提供一種安靜的降解過程，在公園開放后，也能為游人提供良好的休閑場所，更能體現公園的服務功能。

3）與常規準好氧填埋技術不同的是，由于填埋物在過篩后含水率極低，且因封場迅速，地下水和雨水難以進入，因此本工程去掉了滲瀝液導排部分。簡化的工藝在減少耗時和耗資的同時，也能滿足對垃圾無害化和建設園林的需要。

［1］李航，霍維周，鄭彬彬，等.非正規垃圾填埋場調查與治理研究［J］.環境與可持續發展，2009，34（1）：44-45．

［2］吳文偉，蘇昭輝，王峰，等.非正規垃圾填埋場危害風險評估與治理［J］.環境衛生工程，2013，21（5）：11-14.

［3］隨壯太郎.廢棄物最終處置場地計劃和建設［M］.上海：同濟大學出版社，2000.

［4］曹霞，劉丹.對城市生活垃圾填埋處置技術的思考［J］.四川環境，2004，23 （3）：64-67.

［5］郭麗芳.回灌型準好氧填埋場氨氮去除規律研究［J］.環境保護與循環經濟，2008，28（3）：25-26.

［6］杜松，金晶，牟子申，等.準好氧填埋工藝中通氣管徑對垃圾填埋氣影響研究及空氣熱力學計算［J］.環境科學學報，2011，31（2）：414-419.