城市生活垃圾衛生填埋場應注意的問題
摘要:本文通過對垃圾填埋場場址選擇以及滲濾液的產生量、變化特點、處理工藝選擇等方面的論述，分析了垃圾填埋場建設過程中在場址選擇和滲濾液處理方面應注意的問題，并總結了在實際工作中解決這些問題應采取的措施。
關鍵詞:垃圾填埋場;場址選擇;滲濾液;產生量;水質特點
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。垃圾量的高速增長，使垃圾處理、處置日趨困難，已成為現代都市越來越嚴重的環境問題。本文針對城市生活垃圾填埋場建設中經常遇到的幾個問題進行了探討。
垃圾種類繁多，處置方法也不盡相同。對城市生活垃圾而言，國內通常采用的方法有三種：焚燒處置法、堆肥處置法、衛生填埋法。衛生填埋法是目前應用最為普遍的，因為無論是焚燒處置法還是堆肥處置法，對垃圾進行減量化后，總還是有部分垃圾要進行最終處置，而衛生填埋法是垃圾的最終處置方法。該方法成本低廉，處置徹底，如果場址選擇論證充分，設計施工正確，管理得當，就能達到垃圾處理無害化和資源化的目的，這也是世界上大多數國家和地區普遍采用該方法的原因。
2 垃圾填埋場的選址
垃圾填埋場選址是填埋場建設項目中一個重要環節，一個城市生活垃圾填埋場如果選址不當，將會給垃圾填埋場的建設和運營帶來種種困難。衛生填埋場場址的選擇涉及到當地經濟、交通、運距、地理地形、氣候、環境地質、水文地質及工程地質條件等，是一項十分復雜的工作，作為設計單位在工作的前期就應詳細核實其資料的準確性，實地踏勘現場，并在此基礎上做出場址是否合適的準確判斷。
2.1 垃圾填埋場不應設置的地區
《生活垃圾衛生填埋技術規范》（CJJ17－2004）中明確規定，有9類地區不應建設垃圾填埋場，這屬于強制性規范，必須要遵守。現場實地勘查時，若發現符合其中一項，該垃圾填埋場就必須更換場址。這9類地區為：
（1）地下水集中供水水源地及補給區；
（2）洪泛區和泄洪道；
（3）填埋庫區與污水處理區邊界距居民居住區或人畜供水點500m以內的地區；
（4）填埋庫區與污水處理區邊界距河流和湖泊50m以內的地區；
（5）填埋庫區與污水處理區邊界距民用機場3km以內的地區；
（6）活動的坍塌地帶，尚未開采的地下蘊藏區、灰巖坑及溶巖洞地區；
（7）珍貴動植物保護區和國家、地方自然保護區；
（8）公園，風景、游覽區，文物古跡區，考古學、歷史學、生物學研究考察區；
（9）軍事要地、基地，軍工基地和國家保密地區。
在實際選址過程中，應避開上述地區。經常遇到的是其中第3條情況：垃圾場不應建在填埋庫區與污水處理區邊界距居民居住區或人畜供水點500m以內的地區。遇到此情況，如沒有其他合適的場址，評估單位通常要求在該區域內的居民搬遷。但是往往由于搬遷費用較大，執行起來較為困難。
2.2 環境地質條件
垃圾填埋場類型根據場址地形分為山谷型、平原型、坡地型。垃圾滲濾液是垃圾填埋場影響周圍環境最為重要的因素，因此在對場址的勘察過程中，應重點注意環境地質條件。在選址的各項主要條件中，以其重要性為評判依據，應按照如下順序排列：環境地質條件>環境保護條件>交通運輸條件>場地建設條件>垃圾填埋場與城市的距離。這就要求我們在場地實地勘察時，應特別注意地下水的保護和廢棄物的力學穩定性，并分析地下水流的途徑及邊界（含水層和隔水層）的分布與水力特性、場址所在位置的地下水是否為獨立水系、當地的地形和土層構造、地基土的變形特性以及改善地基土層水密性的可能性等。對滲濾液可能產生滲漏等不利條件也要做出分析，并提出可行的補救措施。
3 滲濾液的處理
垃圾衛生填埋是采用工程手段，利用溝谷、洼地等，按照衛生填埋工程標準對垃圾進行處理的一種方法，是從傳統的堆放和填地處理發展起來的一項城市生活垃圾最終處置技術。垃圾填埋場應滿足以下幾個方面的要求：
（1）防滲處理工程措施必須保證填埋場與外界的水環境的隔離，其中防滲層的滲透系數必須≤10-7cm/s，以防止對地下水環境的污染。
（2）填埋場產生的滲濾液必須經過處理達到相應的排放標準后排入受納水體或城市污水管道系統。
（3）填埋作業應分單元、分層鋪蓋堆填、壓實，并做到當日覆蓋（土壤或其他材料）以提高填埋容積的利用率，減少臭氣和蚊蠅的孳生。
（4）對填埋體產生的沼氣應有組織地收集、排放，如有條件應適當利用，防止發生沼氣的無序遷移和聚集，甚至導致爆炸。
上述要求中，第一條和第二條更為重要。因為垃圾的衛生填埋和簡易堆放最根本的區別就是衛生填埋是通過防滲手段把垃圾填埋場與外界的水環境隔離開來，并對產生的滲濾液收集后集中處理，達標排放。因此，滲濾液處理工藝應該是垃圾填埋場建設的重點，應該重點考慮在以后的實施過程中能否達到環保標準，該工藝是否符合我國國情，運營費用是否在業主的可承受范圍之內等因素。滲濾液處理費用高昂是我國某些垃圾填埋場滲濾液處理設施難以正常運行的主要原因之一。
3.1 滲濾液的產生量
滲濾液的產生分為運營期和封場后兩個階段，封場后由于采用表層防滲、綠化等措施，滲濾液的產生量將會大大降低，由于目前國內對封場后的滲濾液產生量未做實際測定，因此本文主要討論運營期內滲濾液的產生量。
垃圾滲濾液的產生來源于三個方面，一是垃圾本身所帶的水分；二是垃圾中的有機物氧化后分解產生的水；三是通過各種途徑進入填埋場的降雨和地下水。參考國內外資料，采用如下經驗公式對滲濾液產生量進行計算：
SW = Q+WE+WG-GE
其中：Q — 敞開式作業垃圾場進水量；
WE — 外部進入填埋場的水；
WG — 填埋場內垃圾含水率；
GE — 填埋場內氣體含水率；
SW — 滲濾液產生量。
通常計算垃圾滲濾液的產生量，主要是考慮來自降雨滲入垃圾填埋場的雨水量，這是因為垃圾填埋場四周以及場底均已做防滲處理，除了填埋場表面外都沒有雨水入場。假設填埋垃圾含水率為飽和狀態，則垃圾填埋場中氣體的含水率和垃圾自身的含水率與入場降雨量相比可忽略不計。
匯入填埋場庫區的降雨，其中有部分通過蒸發和表面徑流消失，其余部分則進入垃圾填埋場成為滲濾液。因此，對垃圾滲濾液產生量通常可采用以下經驗公式進行計算：
Q = (C1×A1+C2×A2)×I×10 -3/365
式中:
Q — 滲濾液產生量（m3/d）；
I — 年平均降雨強度（mm/年）；
A1 — 已完成填埋作業區域的匯水面積（m2）；
C1 — 已完成填埋作業區域的滲水系數，無量綱；
A2 — 未完成填埋作業區域的匯水面積（m2）；
C2 — 未完成填埋作業區域的滲水系數，無量綱。
在實際操作中，由于垃圾填埋是一個由低往高依次分單元、分層填埋的過程，故庫區垃圾填埋面積是變化的，并且隨填埋年限的增長而擴大。但是，為了簡化計算過程，對整個填埋期限內的填埋面積的計算常作靜態處理。目前，國內外類似工程中，常取A1為填埋庫區總匯水面積的30％，A2為填埋庫區總匯水面積的70％。對于滲水系數C1、C2的取值，根據有關資料在此可分別取C1= 0.30（范圍為0.2～0.4），C2 = 0.55（范圍為0.4～0.7）。
總之，滲濾液的產生量計算準確與否，直接影響處理工藝參數的選擇，是事關填埋場滲濾液處理工藝是否合理的一個重要數據，必須引起足夠重視。對南方地區而言，滲濾液的產生主要來自截洪溝內的填埋庫區集雨量，因此年平均降雨強度和匯水面積是兩個關鍵參數。
3.2 滲濾液水質變化特點
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。
3.2.1 垃圾成分對滲濾液水質的影響
垃圾滲濾液水質受垃圾成分影響很大，滲濾液COD、BOD主要由廚余垃圾中的有機物產生，垃圾中廚余含量的高低直接影響滲濾液COD、BOD值的高低，另外爐灰、臟土的含量也會影響滲濾液的有機物含量。由于生活水平、生活習慣以及環保意識的不同，致使不同垃圾填埋場中滲濾液COD、BOD的數值差異很大。
3.2.2 填埋時間對滲濾液水質的影響
滲濾液水質不僅與垃圾組成有關，而且隨垃圾填埋時間及各階段填埋場垃圾的分解有很大變化。填埋場各階段垃圾分解形態與水質變化情況為：
（1）調整期
垃圾填埋場初期或垃圾填埋場作業進行中，水分逐漸積累且尚有氧氣存在，厭氧發酵作用及微生物作用緩慢。此階段滲濾液水質COD值較低。
（2）過渡期
此階段水分達到飽和容量，垃圾及滲濾液中的微生物漸漸由好氧型轉變為兼氧型及厭氧型，因厭氧和缺氧情況下電子受體自O2轉變成NO3-及SO42-，此階段尚未達到產酸和產甲烷程度。
（3）產酸期
由于垃圾及滲濾液的兼性和專性厭氧微生物的水解酸化作用，含N、P的有機化合物會發生氨化和磷酸鹽化，同時一些金屬也會與有機酸發生絡合作用，致使滲濾液呈深褐色。在此期間產生的滲濾液COD值極高（BOD/COD為0.4～0.6），可生化性好，而且顏色也相當深，此時的滲濾液屬于初期滲濾液。
（4）產甲烷期
在酸形成期間，如果有機酸未隨滲濾液流出填埋場，則將進入甲烷形成期，在這期間有機物經甲烷菌分解轉化為CH4、CO2，同時由于產氫產乙酸菌的存在，也會產生一些氫氣。CO2溶解于水形成HCO3-、CO32-、H2CO3等不同形態的碳酸化合物，pH值則由于重碳酸鹽的緩沖系統而維持在6～8，同時也給甲烷菌提供了較好的生存條件，此時由于有機酸的急速分解，滲濾液的COD、BOD值會急劇降低，BOD/COD也降為0.1～0.01，滲濾液可生化性變差，此時滲濾液為后期滲濾液。
（5）成熟期
此時垃圾滲濾液中可利用的有機成分已大量減少，細菌的生物穩定作用趨于停止，并停止產生氣體，垃圾堆體中氧氣也隨之增加，自然環境狀況逐漸恢復。由于滲濾液中剩余腐殖質易與重金屬離子發生絡合作用，所以此時滲濾液的顏色還是很深。
因此，滲濾液通常可根據填埋場的年齡分為兩大類，一類是年輕填埋場的滲濾液，其特點是低pH值、高BOD、COD值，高BOD/COD值；另一類是較老的填埋場的滲濾液，其特點是較低BOD、COD值，低BOD/COD值，氨氮濃度高，pH通常為7.5左右。
3.2.3 滲濾液處理工藝的選擇
我國現采用的滲濾液處理工藝種類繁多，有傳統的以厭氧—好氧為主體框架，并采用物化手段高效氣浮和氨吹脫作為生化處理輔助手段的；也有采用MBR膜生物反應器、UF超濾、純氧曝氣等工藝的。每種工藝都有它各自的優缺點，目前還沒有形成一套成熟的適合我國國情的處理工藝可進行推廣，各個填埋場對其滲濾液的處理工藝都在各自的條件和環境下不斷探索、改進。實踐證明，在傳統處理工藝條件下，連續穩定達到《生活垃圾填埋污染控制標準》中的滲濾液一級排放標準非常困難，并且運行費用很高，垃圾填埋場運營方難以承受。因此，滲濾液經過場內處理，達到《污水排入城市下水道水質標準》（CJ3082-1999）后由管道排入城市污水管網，進入城市污水處理廠統一處理，是一條比較符合我國國情的可行之路。
4 結論
（1）垃圾填埋場的選址首先要符合《生活垃圾衛生填埋技術規范》(CJJ17－2004）中的9條強制性規范要求。
（2）環境地質條件是垃圾填埋場選址論證過程中需要重點考慮的問題，應特別注意核實場址所在地的地質資料，以保護地下水。
（3）對南方地區的山谷型垃圾填埋場而言，滲濾液的產生量主要與降雨強度和匯水面積有關，環評中對滲濾液的產生量要認真計算核實，以確保水量的準確性。
（4）滲濾液水質主要受垃圾成分和填埋時間的影響。填埋初期的滲濾液COD值高，可生化性好；填埋后期滲濾液COD值急劇下降，可生化性變差。
（5）通過對滲濾液處理工藝實際運行的可行性分析，推薦在垃圾填埋場場內將滲濾液處理達到城市下水道水質標準后，再進入城市污水處理廠進行綜合處理。
參考文獻：
[1] 劉長禮，等.垃圾衛生填埋處置的理論方法和工程技術[M].北京：地質出版 社，1999.
[2] 林援朝.城市垃圾管理與處理技術標準規范應用務實全書[M].北京：光明日 報出版社，2002.
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