生活垃圾填埋場(chǎng)治理應(yīng)用研究
——以四川省瀘州市古藺縣垃圾填埋場(chǎng)為例

王 宣 王 龍 馮 楓 張國(guó)杰

（1 中建八局環(huán)保科技有限公司 上海 200000 2 中國(guó)建筑第八工程局有限公司 上海 200000 3 中建八局投資發(fā)展有限公司 上海 200000）

引言

我國(guó)從20 世紀(jì)中葉開(kāi)始對(duì)生活垃圾進(jìn)行處理[1]，主要采用衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒等方法[2][3]。堆肥法是在20 世紀(jì)70 年代至80 年代得到政府部門(mén)重視的，是將生活垃圾堆積成堆，保持溫度在60～65℃的情況下進(jìn)行發(fā)酵，此溫度下微生物活性最強(qiáng)，能將有機(jī)物分解成無(wú)機(jī)養(yǎng)分。堆肥法技術(shù)簡(jiǎn)單，有機(jī)物分解后可作為肥料，同時(shí)垃圾減量明顯，但堆肥過(guò)程中易產(chǎn)生二次污染，且隨著塑料袋的大量使用，堆肥法難以適用，因此該方法并未廣泛推行。1985 年我國(guó)在廣東省廣州市建立了第一座垃圾焚燒廠，生活垃圾焚燒技術(shù)（焚燒法）從此發(fā)展起來(lái)。焚燒法可將垃圾減容80%～90%[4]，燃燒產(chǎn)生的熱能可用來(lái)供熱及發(fā)電。但缺點(diǎn)是投資成本較高，焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生二噁英，對(duì)環(huán)境造成二次污染。近年來(lái)，隨著焚燒爐技術(shù)提升及尾氣處理技術(shù)的完善，垃圾焚燒處理技術(shù)開(kāi)始大力推行，截至2020 年，我國(guó)城市生活垃圾焚燒處理廠數(shù)量由2007 年的66 座增長(zhǎng)至463 座，年復(fù)合增長(zhǎng)率可達(dá)16.17%。

生活垃圾填埋技術(shù)(填埋法）從20 世紀(jì)末開(kāi)始逐漸發(fā)展成為垃圾主要處置方式[5]，但在早期，受城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的限制，一些垃圾填埋場(chǎng)在填埋垃圾時(shí),未采取有效防滲和附帶處理設(shè)施，這種非正規(guī)的填埋方式會(huì)使垃圾滲濾液中的有毒有害成分嚴(yán)重污染土壤和地下水，產(chǎn)生的填埋氣也會(huì)污染大氣環(huán)境并引發(fā)爆炸風(fēng)險(xiǎn)，給人們的生活帶來(lái)了極大隱患[6][7]，且這種非正規(guī)的填埋場(chǎng)造成的污染可超過(guò)30 年[8][9]。因此，急需開(kāi)展生活垃圾填埋場(chǎng)污染治理。本文就生活垃圾填埋場(chǎng)實(shí)際情況，采用“好氧穩(wěn)定化—開(kāi)挖—綜合分選—分類(lèi)處置”方式，為此類(lèi)垃圾填埋場(chǎng)綜合治理提供新參考。

1 工程概況

本工程為陳腐垃圾填埋場(chǎng)，位于四川省瀘州市古藺縣，占地約5 萬(wàn)m2，設(shè)計(jì)庫(kù)容約30 萬(wàn)m3。該填埋場(chǎng)于2008 年9 月試運(yùn)行，正常運(yùn)行30 個(gè)月，2015 年該垃圾處理場(chǎng)停用，未再進(jìn)行堆填。填埋場(chǎng)停用之后，未填埋垃圾部分防滲膜、調(diào)節(jié)池和滲濾液導(dǎo)排收集設(shè)施損壞，存在環(huán)境安全隱患。2017 年5 月，對(duì)填埋場(chǎng)進(jìn)行封場(chǎng)整治，工程主要包含排氣層、防滲層、排水層，種植土回填約13500m3，于2017 年8 月整治結(jié)束。至今該填埋場(chǎng)封場(chǎng)近5 年，實(shí)際庫(kù)容為9.48 萬(wàn)t，約11.12萬(wàn)m3，場(chǎng)內(nèi)底部無(wú)滲濾液析出，頂部種植綠化修復(fù)。

2 方案比選

目前，直接填埋法仍然是城市生活垃圾處理的主要方式之一。隨著城市的不斷發(fā)展，城市人口不斷增加，人民生活水平不斷提高，產(chǎn)生的生活垃圾量也在急劇上升，導(dǎo)致填埋生活垃圾用地需求變大。因此，如何節(jié)約城市土地，是當(dāng)務(wù)之急，也是大勢(shì)所趨。污染土地再開(kāi)發(fā)利用，創(chuàng)造其最大利用價(jià)值也是政府部門(mén)需要關(guān)注和解決的問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)外針對(duì)生活垃圾填埋場(chǎng)處置方法主要有填埋場(chǎng)封場(chǎng)技術(shù)、搬遷法、快速好氧降解法、篩分資源化處理法等，其優(yōu)缺點(diǎn)各有不同。

2.1 填埋場(chǎng)封場(chǎng)技術(shù)

垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)技術(shù)由生態(tài)恢復(fù)系統(tǒng)、雨水導(dǎo)排與防滲系統(tǒng)、滲濾液處理系統(tǒng)、氣體控制與回收利用系統(tǒng)等組成。該封場(chǎng)技術(shù)是在原位對(duì)填埋氣及滲濾液進(jìn)行有效管理，這樣不僅可最大限度減少對(duì)環(huán)境的二次污染，還有利于填埋場(chǎng)的穩(wěn)定。該封場(chǎng)技術(shù)施工周期短，花費(fèi)較低，但不能從根本上減少垃圾總量，也不能加快污染物降解速率，只是將垃圾封存。并且封場(chǎng)后的垃圾堆體處于厭氧狀態(tài)，降解速度變緩，厭氧狀態(tài)下需要30 年甚至更久的時(shí)間填埋場(chǎng)才能趨于穩(wěn)定。這期間，填埋場(chǎng)內(nèi)會(huì)發(fā)生復(fù)雜的生化反應(yīng)，垃圾堆體可能會(huì)發(fā)生不同程度的沉降，因此封場(chǎng)期間需加強(qiáng)維護(hù)管理，保證填埋場(chǎng)的安全運(yùn)行。

2.2 搬遷法

搬遷法是將現(xiàn)有非正規(guī)垃圾堆放場(chǎng)的垃圾搬遷至別處，對(duì)填埋場(chǎng)重新進(jìn)行選址、勘測(cè)、填埋及封場(chǎng)建設(shè)。該方法不僅需要規(guī)劃垃圾填埋場(chǎng)所，還需要將填埋的陳腐垃圾全部挖出并運(yùn)輸至新場(chǎng)地，處理周期長(zhǎng)，運(yùn)輸及開(kāi)挖成本高昂，且大部分生活垃圾都產(chǎn)生了甲烷和惡臭氣體，搬遷時(shí)這些氣體也會(huì)外溢，造成二次污染，因此不符合垃圾資源化、無(wú)害化、減量化的處理原則。

宋明理學(xué)又被稱(chēng)為宋明道學(xué)，是宋明時(shí)期中國(guó)社會(huì)最主要的思想。宋明理學(xué)從大的派系上說(shuō)屬于中國(guó)傳統(tǒng)儒學(xué)，它產(chǎn)生自中唐的儒學(xué)士大夫?qū)ξ鱽?lái)的佛學(xué)的拒斥。但是實(shí)際上宋明理學(xué)吸納了大量的佛學(xué)的概念和思維方法。宋明理學(xué)很多主要代表人物的為學(xué)經(jīng)歷經(jīng)常被形容為“出入佛老，歸本六經(jīng)”，即他們最終雖然都以儒家的六經(jīng)為宗旨、為最終歸宿，但他們都曾廣泛涉獵過(guò)佛學(xué)書(shū)籍，甚至曾沉浸于佛學(xué)當(dāng)中。因此從思想基礎(chǔ)上來(lái)講，宋明理學(xué)具有非常強(qiáng)的多樣性和綜合性。它不僅僅只有一個(gè)思想基礎(chǔ)，除了秦漢的儒學(xué)之外，魏晉隋唐的佛學(xué)也是宋明理學(xué)的重要思想基礎(chǔ)。

2.3 快速好氧降解法

快速好氧降解法是將填埋場(chǎng)看成一個(gè)大的好氧生物反應(yīng)器[10][11]，將空氣注入垃圾堆體，控制堆體內(nèi)氧含量保持16%～21%，同時(shí)將滲濾液和其他液體回灌至堆體內(nèi)。該方法是人為建立適合微生物生長(zhǎng)所需環(huán)境，在堆體內(nèi)形成利于微生物生長(zhǎng)的溫度、濕度及含氧量[12][13]，使垃圾填埋場(chǎng)堆體內(nèi)發(fā)生好氧生物降解，從根本上減少污染物的產(chǎn)生[14]，因此為保證該反應(yīng)環(huán)境需在堆體內(nèi)打入注氣井、排氣井、注液井及監(jiān)控裝置。該方法將滲濾液回灌可保證堆體所需的濕度，而反應(yīng)過(guò)程中溫度升高，蒸發(fā)作用也會(huì)帶走部分滲濾液，使?jié)B濾液含量降低。同時(shí)，由于滲濾液成分復(fù)雜，處理難度較大，因此滲濾液含量的降低也降低了處理成本。另外，好氧穩(wěn)定化技術(shù)作為快速好氧降解法中的一部分，其不考慮滲濾液回灌，將空氣注入堆體，并將堆體內(nèi)的填埋氣抽出凈化后排出。與傳統(tǒng)的厭氧處理產(chǎn)生的填埋氣為甲烷、硫化氫和氨氣等相比[15]，通過(guò)向堆體內(nèi)灌輸氧氣，將厭氧環(huán)境轉(zhuǎn)化為好氧狀態(tài)，讓好氧處理后產(chǎn)生的填埋氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，將填埋氣對(duì)大氣環(huán)境的影響降到最低。快速好氧降解法能在短時(shí)間內(nèi)使垃圾堆體處于穩(wěn)定狀態(tài)，減少封場(chǎng)后工作量，降低填埋場(chǎng)封場(chǎng)維護(hù)費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)，是厭氧降解速率的30倍以上，是一種快速穩(wěn)定化的高效手段[16]。

2.4 篩分資源化處理法

篩分資源化處理法是將填埋場(chǎng)垃圾進(jìn)行開(kāi)挖、篩分、資源化處置分類(lèi)轉(zhuǎn)運(yùn)[17]，按物質(zhì)組分將垃圾分類(lèi)回收處理。篩分物為輕質(zhì)篩上物（可燃物居多）、骨料、腐殖土和少量金屬等。輕質(zhì)篩上物可直接送焚燒廠焚燒，骨料經(jīng)加工后用于建筑材料或場(chǎng)地回填，金屬可以分類(lèi)回收，腐殖土可根據(jù)土壤性質(zhì)作為綠化種植土壤、就地回填或外運(yùn)等。該方法對(duì)填埋場(chǎng)進(jìn)行開(kāi)挖、篩分處理可徹底減少污染，并達(dá)到釋放土地的目的。垃圾填埋場(chǎng)垃圾治理方案對(duì)比結(jié)果如表1 所示。

表1 垃圾填埋場(chǎng)垃圾治理方案對(duì)比表

由于本項(xiàng)目最終以釋放填埋場(chǎng)占用土地用地為指標(biāo)，原位封場(chǎng)法和快速好氧降解法均不能滿足。搬遷法將垃圾從一處搬至另一處，不能從根本上解決垃圾存量問(wèn)題，不予考慮。考慮到填埋場(chǎng)內(nèi)含有填埋氣，不可隨意開(kāi)挖，首先對(duì)堆體進(jìn)行好氧穩(wěn)定化處理，使甲烷濃度值降低后進(jìn)行開(kāi)挖。因此，本項(xiàng)目采取“好氧穩(wěn)定化-開(kāi)挖-篩分處理法”，將填埋場(chǎng)內(nèi)生活垃圾篩分后綜合利用，使生活垃圾穩(wěn)定化、無(wú)害化、減量化、資源化。

3 工藝路線選定

該填埋場(chǎng)主要填埋生活垃圾，由東到西分為A、B、C 三個(gè)區(qū)域，詳見(jiàn)圖1。

圖1 垃圾填埋場(chǎng)區(qū)域分布圖

開(kāi)挖前對(duì)填埋場(chǎng)內(nèi)垃圾進(jìn)行采樣，垃圾堆體內(nèi)主要成分及有機(jī)質(zhì)含量如表2 所示,其中灰土類(lèi)、磚瓦類(lèi)含量最高，約占垃圾總量的80%左右，其他包括紡織類(lèi)、木竹類(lèi)、橡膠類(lèi)、玻璃類(lèi)、金屬等所占比例較少。陳腐垃圾堆體內(nèi)氣體組分如表3 所示，A 區(qū)有機(jī)質(zhì)含量最高為21.9%，同時(shí)甲烷氣體含量高達(dá)54.71%，B、C 區(qū)偏低，但均滿足好氧降解反應(yīng)條件，可以采用好氧穩(wěn)定化工藝，加速堆體穩(wěn)定化，減少甲烷氣體的產(chǎn)生，之后再進(jìn)行開(kāi)挖篩分處理。

表2 陳腐垃圾理化特性表（%）

表3 陳腐垃圾堆體氣體組分（%）

陳腐垃圾分選是依據(jù)物料密度、顆粒大小、磁化性等物理性質(zhì)來(lái)進(jìn)行區(qū)分，分選工藝由振動(dòng)篩選、滾筒篩選、磁選、風(fēng)選等組成。將垃圾分選成200mm 以上的磚、瓦、石塊及40 ～200mm的無(wú)機(jī)物，40mm 以下的腐殖土，鐵磁物和輕質(zhì)物等4 部分，再分別進(jìn)行資源化處理。陳腐垃圾填埋場(chǎng)處理流程，詳見(jiàn)圖2。

圖2 填埋場(chǎng)處理工藝流程圖

篩下物腐殖土經(jīng)過(guò)檢測(cè)達(dá)到《綠化種植土壤》（CJ/T340-2016）標(biāo)準(zhǔn)后可經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理，作為市政園林綠化苗圃營(yíng)養(yǎng)土，但經(jīng)檢測(cè)如不能達(dá)到以上標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需采用客土法回填至填埋區(qū)，不可作為綠化種植土。篩上輕質(zhì)可燃物，運(yùn)至焚燒發(fā)電廠焚燒處理；篩上無(wú)機(jī)物（磚瓦石塊、玻璃、陶瓷等）可場(chǎng)內(nèi)回填；金屬外售。該方案能將填埋場(chǎng)內(nèi)積存的所有垃圾進(jìn)行規(guī)范化處置，治理后的土地?zé)o污染物殘留，垃圾經(jīng)過(guò)分類(lèi)篩分后還可實(shí)現(xiàn)資源化、能源化利用，并且不再產(chǎn)生填埋氣，能消除甲烷及惡臭氣體直接排放對(duì)大氣環(huán)境造成的污染。因此，采用本治理路線能徹底消除生活垃圾填埋場(chǎng)潛在的污染風(fēng)險(xiǎn)與安全隱患，經(jīng)治理后的場(chǎng)地得到重復(fù)利用，間接實(shí)現(xiàn)填埋場(chǎng)生態(tài)修復(fù)治理的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)論

生活垃圾處理技術(shù)較多，其中填埋法成為垃圾處理最主要的方式，但生活垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)滲濾液和填埋氣對(duì)土壤、地下水及空氣污染較大，并占用大量土地資源，急需對(duì)生活垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行治理。對(duì)比生活垃圾填埋場(chǎng)主要處理方法，在填埋場(chǎng)地再利用需求迫切的情況下，開(kāi)挖篩分技術(shù)可作為生活垃圾填埋場(chǎng)治理的首選方案。但若生活垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)沼氣含量過(guò)高，直接開(kāi)挖也會(huì)給施工現(xiàn)場(chǎng)帶來(lái)安全隱患，因此在進(jìn)行開(kāi)挖篩分前需采用好氧穩(wěn)定化進(jìn)行預(yù)處理[18]，在堆體內(nèi)強(qiáng)制通風(fēng)并將填埋氣收集后集中處理，可有效降低甲烷濃度，規(guī)避后續(xù)工藝安全風(fēng)險(xiǎn)，之后再進(jìn)行開(kāi)挖、篩分、資源化處置，實(shí)現(xiàn)填埋場(chǎng)內(nèi)垃圾減量化、無(wú)害化、資源化[19]。