生活垃圾填埋场二次污染分析与防治

师伟 徐一沣 郭鹏臻 余晓青

（徐州空军学院，江苏 徐州 221000）

1 前言

随着我国经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，人口高度集中和城市化速度不断加快，城市生活垃圾的产生量也越来越大。据有关资料显示，世界各国的城市垃圾以快于经济增长速度3倍的平均速度增长。目前我国生活垃圾的年产量已达 1.5亿吨，人均垃圾产生量在1.0 kg/d左右，并且还在以每年8%～9%的增长率递增，垃圾产量迅速增长，给城市的发展和管理带来了新的挑战[1-3]。

我国城市生活垃圾集中处理起步于上世纪八十年代后期，全国有85%以上的城市生活垃圾采用填埋处理。据环保标准判断，约80%的生活垃圾填埋场属于简易填埋场，约20%属于受控填埋场，卫生填埋场目前在我国较少，只存在于部分大城市[4]。加之部分填埋场设计施工不当，管理运行存在疏漏，就会造成严重的二次污染。

2 填埋场二次污染分析

所谓二次污染是指一次污染物在自然条件下改变了原有性质，而产生新的污染物，特别是那些反应性较强的物质，性质极不稳定，容易发生化学反应。垃圾填埋场二次污染类型较多，如：渗滤液污染土壤及地下水以及对区域生态系统的影响；有毒有害气体、恶臭气体及易燃易爆气体泄露对环境的危害及风险；场区孳生的蚊蝇等害虫传播疾病；各种环境地质问题，如山谷型填埋场主要面临边坡稳定性问题，平地型填埋场主要面临地基稳定性问题，而坑埋型填埋场主要面临支护结构稳定性问题[5-6]。本文主要探讨最为普遍的填埋场二次污染，渗滤液和填埋气的污染和防治问题。

2.1 渗滤液污染分析

垃圾渗滤液（Landfill Leachate) 是垃圾在填埋处理之后 ,由垃圾分解后所产生的内源水和外来水分形成的液体。其水质特征主要表现为：①有机污染物、COD、BOD5、色度、氨氮、重金属等指标含量高；②难生物降解的有机污染物含量较高；③水质、水量变化幅度很大，营养元素比例失调[7]。渗滤液水质受垃圾成分、填埋方式、季节、垃圾分解阶段等诸多因素的影响，变化较大。可根据填埋时间将渗滤液变化分为调整期、过渡期、产酸期、产甲烷期、成熟期。

根据中国环境科学研究院的报告，垃圾渗滤液中至少含有93种有机污染物，其中有23种已被列入我国和美国环境保护局的重点控制名单，1种可直接致癌，5种可诱发致癌，除此之外还含有多种高浓度的重金属、盐类和多种病原微生物[8]。

垃圾渗滤液通过包气带渗入到地下含水层，使地下水丧失利用价值，且一旦污染极难修复。我国人均水资源匮乏，且多数地表水资源已遭受严重污染。地下水的污染将会对我国居民生活和工农业生产造成不可估量的损失。通过地表水与地下水之间的水力联系，渗滤液还可进一步污染地表水。滤渗液的流动、下渗过程又会对土壤造成污染，主要是重金属污染。宋跃群等（2005) 在研究温州杨府山垃圾填埋场时发现下伏土层中重金属的影响深度已达到地面下20～25 m[9]。

2.2 填埋气污染分析

垃圾填埋气体(Landfill Gas)指的是在垃圾填埋场中，被堆积或填埋的城市生活垃圾中所含的大量有机物，被微生物厌氧消化、降解所生成的气体。其主要成分 为CH4和CO2,还 有 少量 的NH3、H2S、N2，及 微 量挥发性有机物，包括氯代烃类、甲硫醇、苯系物等。Allen等（1997)[10]研究发现填埋气存在140种以上的成分，90种以上普遍存在，这些气体含量虽低 ,但其挥发性强，毒性较大，对环境污染比较严重。表1 为国外对填埋气成分研究的典型代表。

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垃圾填埋气有多种释放途径：一方面可以通过填埋场表面向大气无序扩散，另一方面可以通过地下岩土中的地质构造，如裂隙等向周边地区横向水平扩散，迁移到离填埋场较远的地方才释放进入大气。徐捷等（2007)[14]对填埋场周围大气中的挥发性有机物进行监测，检测到多种成分浓度明显高于对照环境中的浓度。

3 垃圾填埋场二次污染防治

3.1 渗滤液污染防治

对于渗滤液的污染的防治，首先要做好防的工作，也就是防止污染液体下渗，对渗滤液进行收集，从而切断污染源头；其次要对渗滤液进行净化处理，达到国家或地方的排污标准；在做好上述工作的同时还要做好对滤液渗漏的监测工作，防止污染事故发生。

要做好防渗 ,首先要防止外来水对渗滤液的侵入。这包括垃圾场底部、顶部雨水的侵入。对于防止顶部雨水的侵入，封场显得尤为重要。封场后，需要排除覆盖层表面雨水径流以及周边山体进入填埋场的水流，要设计雨水收集和排导系统，以便采取清污分流。在垃圾场内外设置截洪沟和疏导渠，截留和疏导填埋区上游地表经流和部分潜水。截洪沟宜按梯形断面设计，结构见图1 。如果截洪沟深度有限，部分潜水难以截住，也可在垃圾填埋场内适当放置、设置雨水引流沟和引流管。对于地下水，要设置地下水导排系统。

渗沥液处理技术主要包括物化处理 （混凝沉淀、汽提吹脱、高级氧化、膜法等）、生物处理（厌氧、好氧）、土地处理（稳定塘、人工湿地及回灌）或其组合工艺。按照渗沥液处理后的处置方式不同，渗沥液处理工艺分为2类：现场预处理后排放至污水处理厂和现场处理后直接排放至地表水体或回用，见图2 。前者渗沥液的处理工艺一般以生化处理工艺为主，以物化法为辅；后者常用的处理方法是先采用物化处理、生化处理，然后再与膜分离结合进行深度处理。膜分离法可以单独使用，也可与生化反应组合成MBR系统使用。

目前，最有发展前景的渗滤液渗漏监测目技术是地质和地球物理监测。地球物理监测方法能清晰地观察到地下异常图像 ,准确地检测出其渗漏状况——准确位置、范围、渗漏程度和流速方向。这是一种快速而低成本的监测技术。Porsani等（2004) 通过探地雷达 (GPR)和垂向电阻率测深 (VES)成功描绘了巴西东南部某垃圾填埋场渗漏污染羽流。我国环境地球物理工作者在北京的几个大型垃圾填埋场经过两年多的试验研究，成功将高密度电阻法、瞬变电磁法以及探地雷达法应用到快速检测垃圾填埋场大范围内污染渗漏状况领域。

3.2 填埋气污染防治

3.2.1 净化处理

净化处理是填埋气资源化利用的第一步，经过净化可以除去气体中的有害组分和惰性组分，提高气体纯度，不同的利用途径对净化有不同的要求。填埋气预处理系统主要由过滤器、升压风机、除湿设备和脱硫装置等组成。填埋气首先经过过滤器，然后经风机升压后进入除湿设备 ,除去气态的水蒸气成为干燥的填埋气 ,随后流经脱硫装置，除去其中的残余杂质 ,最后经压力调节后利用。垃圾填埋气的净化方式主要有溶剂吸收、吸附分离、膜分离和生物净化等。溶剂吸收多采用活化热钾碱法、烷基醇胺法和物理—化学吸收法等。

3.2.2 填埋气利用

填埋气体回收利用有多种技术选择，包括：发电、作为加热燃料和民用燃料、作为汽车燃料等。目前，利用填埋气体发电是国际上应用最广泛的技术之一。这种方式的优越在于技术成熟，其技术装备可以采用成熟的燃气发电机组或专用的沼气发电机组。相对于其它利用方式而言，成本较低，不受当地用户条件的限制，所发电力可以通过电网输送。发电燃料 (填埋气 )可以短时间储存，因此所发电力可以作为调峰电力。图3 为填埋气发电典型流程。其技术限制原因主要在于垃圾填埋场与电网距离和发电上网的条件。北京北神树垃圾卫生填埋场、上海老港垃圾填埋场、济南垃圾填埋气发电项目等是我国填埋气发电的典型。

4 结论与展望

（1) 城市生活垃圾填埋场的二次污染包括渗滤液污染、填埋气污染及环境风险、场区孳生的蚊蝇等害虫造成疾病传播及垃圾填埋堆放诱发的各种环境地质问题。其中以渗滤液和填埋气的污染最为普遍，危害也最为严重。

（2) 对于渗滤液污染防治，首要问题是做好防渗；其次对收集的渗滤液要进行净化处理，达标排放，不具备达标排放条件的应做简单处理后送有处理能力的污水处理厂；对渗滤液渗漏情况必须定期监测，新的物探技术的应用是渗漏监测的一个发展方向。

（3) 填埋气中甲烷比例很高，通过净化处理去除其中的有毒成分、惰性气体及杂质，可实现其资源化利用。目前国内外技术最成熟、应用最普遍的是将净化后的填埋气用于发电。

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