城市生活垃圾填埋場的滲濾液處理和填埋氣的資源化

羅克菊+陳誠

摘要：闡述了城市垃圾填埋所產生的滲濾液的處理方法，分析了其優劣勢。對填埋場所產生的填埋氣的科學利用方法（即資源化），探討了其重要性與經濟環境效益，以期實現資源合理利用，社會經濟可持續發展。

關鍵詞：城市生活垃圾；垃圾填埋；滲濾液；填埋氣；資源

1 引言

如今，隨著經濟的發展，人口數量的增加以及大量人口不斷向城市集中，城市生活垃圾呈逐年上升趨勢[1]。因此，生活垃圾對環境帶來的影響也越來越突出。根據中國統計局發布的中國統計年鑒可知，中國2010年生活垃圾清運量15804.8萬t，2015年生活垃圾清運量19141.9萬t，同比增加21.1%。重慶2010年生活垃圾清運量256.7萬t，2015年生活垃圾清運量440.0萬t，同比增加71.4%。

目前，國內外垃圾處理方法主要有衛生填埋、堆肥、焚燒等。根據中國統計局發布的2016年中國統計年鑒可知我國城市垃圾采用衛生填埋方法處理的約占全部無害化處理量的78%。在垃圾填埋過程中，會產生大量滲濾液和填埋氣，如果處理不當會對環境帶來不可估量的污染，并對人類社會產生負面影響[2]。因此，現代垃圾填埋場的主要目標就是滲濾液的處理和填埋氣的利用與資源化。

2 滲濾液的處理

2.1 滲濾液的特點

填埋垃圾受雨水侵蝕、生物發酵及其他物理化學因素的作用，產生大量垃圾填埋滲濾液。距離填埋場達4 km遠的地表水下游也會受到滲濾液的污染，而且貫穿60 m 深的垂直截面。滲濾液成分復雜，含有高濃度的氮磷、有機物和重金屬等有毒物質，且隨氣候條件、填埋場年齡等不同而產生差異較大的理化性質，從而使其凈化處理面臨很大的困難[3]。

2.2 生物處理技術

生物處理技術大致可分為兩大類：厭氧處理與好氧處理。通過厭氧生物處理，滲濾液中的復雜有機分子被產甲烷菌轉化成甲烷和二氧化碳，整個操作簡單，耗能低，但單一厭氧處理的效率不高，必須與其他工藝聯用[4]。對于BOD∶COD>0.5的早期滲濾液，含有大量易于生物降解的脂肪酸，好氧生物處理是非常有效的。在有氧條件下，微生物將有機物分解為二氧化碳[5]。好氧生物處理方法包括活性污泥法、生物轉盤、滴濾池和氧化塘等[4]。生物處理在實際運行中，菌種常無法適應垃圾滲濾液水量和水質等劇烈的變化，經常被抑制甚至死亡。當菌種一旦被破壞，重新恢復將需要時間，在實踐中無法達到處理的目的[6]。

2.3 物化處理方法

物化處理技術一般同生物處理技術相同，都可以采用城市污水處理的一般方法，例如混凝、吸附、吹脫和氧化、反滲透膜等進行滲濾液的凈化。目前位于重慶市北碚區的重慶同興垃圾處理有限公司的滲濾液就采用反滲透的膜技術進行處理，處理效率高，處理后的廢水能夠穩定達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889-2008 ）的排放標準。但滲濾液成分復雜，變化較大，穩定性較差，物化處理技術處理效果單一，而物化法需要使用大量的化學藥品且在膜處理工藝中，關鍵處理單位膜的成本較高，而且容易損耗，不適于大水量垃圾滲濾液的處理[7]。

2.4 土地處理

土地處理方法一般包括人工濕地處理法和回灌處理法。通常來講，人工濕地由基質、水體、水生植物、好氧或厭氧微生物種群、水生動物等五部分構成。在人工濕地中通過物理的過濾、吸附、揮發、淋溶、沉淀，化學的氧化還原、分解與轉化，動植物的吸收與微生物的降解、吸收等作用去除有機物和無機物。因此根據實際情況以及滲濾液的特點選擇合適的濕地動植物，并對滲濾液進行適當的稀釋以達到水生生物理想的生存條件[8]。雖然人工濕地的建設與運行成本低，但處理周期較長，易受到外界環境的影響，多應用于南方地區[9]。

滲濾液回灌是將在填埋場底部收集到的滲濾液從其覆蓋層表面或覆蓋層下部重新灌入填埋場，利用填埋層內的微生物進行生化反應，從而降低污染物的濃度[10]。回灌處理法的建設與運行成本較低，工藝較簡單，可以縮短填埋場穩定化進程，但是易受氣候及填埋方法的影響，容易造成土壤堵塞，氨氮大量積累[9]。

2.5 新技術的應用

上述的處理方法都是將滲濾液收集起來在地面上進行處理，導致建設成本增加。現在有專家研究將原位處理的方法應用于滲濾液，這樣可以減少能量消耗，方便快捷。例如可以將地下水原位修復的可滲透反應墻（PRB）技術應用于滲濾液[11]。PRB是一個填充有活性反應介質（如零價鐵、活性炭和沸石等）的被動反應區，當污水通過時，其中的污染物與反應介質發生反應而被去除。不過水通過反應墻后也可能造成二次染污，且垃圾滲濾液成分復雜，長時間運行易導致反應介質發生堵塞[12]。

3 填埋氣的資源化

3.1 填埋氣的特點

垃圾填埋氣是城市生活垃圾填埋場的生物質廢棄物厭氧發酵所產生的氣體，即沼氣，其中主要含有約50%的甲烷以及50% 的二氧化碳，并且甲烷是強溫室效應氣體，約為二氧化碳的2l倍[13]。此外，大量沼氣可形成較高的內壓，處理不當，易引發燃燒爆炸事故，從而導致嚴重事故。但同時，垃圾填埋氣又是一種潛在的清潔能源，1 m3沼氣完全燃燒后，能產生相當于0.7kg無煙煤提供的熱量[1]。可見垃圾填埋產生的沼氣是一種巨大的資源，如果加以利用，將化害為利，變廢為寶，其能源效益是巨大的。

3.2 填埋氣的資源化

填埋氣作為填埋場產生的副產物，若直接排放不僅會對大氣環境產生嚴重污染，還會造成資源的大大浪費。垃圾填埋氣的利用主要有如下幾種途徑：①直接利用或混于城市煤氣作普通燃料；②轉化為其他能源形式利用，如用于發電，燒鍋爐制造蒸汽、熱水，轉化為熱能；③）進行分離加工制作化工原料，如制造干冰和做化工原料；④凈化后制汽車燃料[14]。

如果填埋場在距離市區的路段中，架設輸電線方便，可以將填埋氣作為能源發電，如南京水閣垃圾填埋廠。如果架線不方便，可以將填埋氣用于熱水或蒸汽的制造，為賓館、生活區、學校等提供熱水和采暖等[15]。填埋氣經過收集、凈化，分離出的二氧化碳、硫化氫等可以作為重要的化工原料，用于化工生產，而凈化后得到的天然氣通過壓縮、分裝到汽車，可作為汽車的綠色能源[16]。重慶現有多座CNG（即壓縮天然氣）加氣站，主要用于全市出租車的供氣使用，因此填埋氣凈化得到的天然氣在重慶有巨大的實用價值。

4 結論

垃圾填埋作為現代社會主要的城市生活垃圾處理方法，其滲濾液和填埋氣的處理是關鍵。對于填埋場滲濾液的管理，首先要考慮的是從源頭上控制滲濾液的產生，從而減少需要處理的量，降低輸送和處理成本。采用何種技術處理要根據滲濾液的成分，再參考當地的地理位置和氣候條件，此外還要考慮社會經濟效益。填埋氣進行合理的凈化，不僅可以提高其熱值，將其作為燃料燃燒發電還可供熱，提供蒸汽。此外還可以通過收集凈化，將分離出的物質進一步利用，作為化工原料和綠色能源。合理利用一切資源，才能變廢為寶，建設綠色工程，實行社會可持續性發展。

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