城市生活垃圾填埋场的环境问题及其治理研究

李婧 陈森 周艳文 高小杰

摘 要：随着城市化进程的快速发展，生活垃圾填埋场的数量不断增加，垃圾填埋场产生的填埋气和渗滤液给周边生态环境带来了不同程度的污染。因此，城市生活垃圾填埋场的治理与恢复已成为生态环境保护的重要内容。该文介绍了我国生活垃圾填埋现状，分析了填埋气和渗滤液对生态环境的危害，并结合国内外研究现状提出了相关的防治对策，最后总结了我国生活垃圾填埋场治理与恢复的技术原则和发展趋势。

关键词：生活垃圾填埋场;填埋气;渗滤液;治理与恢复

中图分类号 X705 文献标识码 A文章编号 1007-7731（2015）13-75-04

Environmental Problems of Municipal Solid Waste Landfill and its Management

Li Jing et al.

（Nanjing Research Institute of Environmental Protection，Nanjing 210013，China）

Abstract：The number of municipal solid waste landfill was increasing as the pushing of urbanization process，and the landfill gas and leachate caused different levels of pollution from surrounding ecological environment. The management and recovery had become important content of ecological environment protection.In this thesis，firstly，the situation of Chinese municipal solid waste treatment was outlined;secondly，the harm of landfill gas and leachate to ecological environment and its control measures were discussed;finally，the technologies and their trend of development of Chinese municipal solid waste landfill pollution management were summarized.

Key words：Municipal solid waste landfill;Landfill gas;Leachate;Management and recovery

随着居民生活消费水平的提高和城市化进程的加快，城市生活垃圾产生量的增长速度十分迅速，全球城市垃圾产生量年平均增长速率为8.4%，我国城市垃圾产生量年增长速率达10%，超过世界平均增长速度[1]。据中国人民大学国家发展与战略研究院2015年发布的《中国城市生活垃圾管理状况评估研究报告》显示，近年来中国人均生活垃圾日清运量平均为1.12kg，处于较高水平，根据城市化水平推算，2030年和2050年我国将分别产生城市生活垃圾4.09亿t和5.28亿t[2]。随着城市生活垃圾产生量的剧增，出现了一系列的问题，如土地占用，土壤污染、水污染、大气污染等生态问题，并引发了一些社会问题和经济环境问题。因此，对城市生活垃圾进行合理的处置刻不容缓。一般来讲，城市生活垃圾的处理方式主要包括填埋法、堆肥法、焚烧法等[3]，而就我国国情而言，填埋法具有投资少、容量大、见效快等优势。相关研究表明，我国生活垃圾大约有70%以上被运送到填埋场进行填埋处置[4]，因此填埋法是目前我国处理生活垃圾的主要手段。

1 我国城市生活垃圾填埋处理现状及主要类型

我国城市生活垃圾的卫生填埋技术发展较晚。20世纪80年代初，我国城市生活垃圾填埋场大部分为简易填埋场，场内没有设置渗滤液防渗和填埋气体的回收利用系统，并且欠缺填埋场附近的环保措施，致使填埋场区垃圾泛滥、臭气熏天。此外，城市生活垃圾填埋场还时有爆炸事故发生，这不仅影响了周围的生态环境，还会对人体造成一定危害[5]。20世纪80年代中后期，随着城市经济的快速发展，各级政府开始规划筹建比较规范的生活垃圾填埋场。截至2009年，中国大约有50%～60%的城市和10%的县级市修建了卫生填埋场[6]。例如，杭州市天子岭垃圾填埋场填、上海老港垃圾填埋场、北京阿苏卫垃圾填埋场、深圳下坪垃圾填埋场以及重庆长生桥垃圾填埋场等。

根据地形和地质条件，目前我国城市生活垃圾填埋形式主要有3种类型，即山谷填埋型、平原填埋型、滨海填埋型。（1）山谷型填埋场，利用城市附近的山谷填埋生活垃圾，在中国比较常见。这种利用三面环山的谷地和山谷周围斜坡的自然地形修建的填埋场可以填埋到较高的高度，具有较大的填埋容量，如杭州的天子岭垃圾填埋场;（2）平原型填埋场，利用天然洼地填埋城市生活垃圾，常用于平原地区。这种填埋场规模一般比较小，服务年限也较短，如北京的阿苏卫垃圾填埋场;（3）滨海型填埋场，利用海边滩涂进行垃圾填埋，适用于滨海城市固体废弃物的处理，如上海的老港垃圾填埋场。

2 城市生活垃圾填埋场的环境问题

垃圾填埋法具有处理量大、操作工艺简单、费用低廉等优点，从而成为各个国家和地区的主要固体废弃物处理方法。然而，填埋的垃圾在漫长的稳定化过程中会产生大量的填埋气和垃圾渗滤液，填埋气和渗滤液从填埋场内的释放与渗漏后，已导致大气、地表水、地下水污染，加剧温室效应，以及填埋场塌陷等环境问题，不可避免地对人们生存的环境和人们的身体健康产生不良影响。因此，生活垃圾填埋过程中需要采取一定的措施来解决这些生态问题。总体来说，城市生活垃圾填埋主要从以下3个方面带来生态环境问题：

2.1 垃圾填埋气的环境问题 生活垃圾集中填埋后，填埋场的大部分有机垃圾可以被微生物厌氧降解为气态产物，即填埋气，它的产量一般与填埋垃圾的组成、含水量和压缩程度以及外部的气候因素等有关。填埋气的主要成分为甲烷和二氧化碳，其余部分为一些痕量气体，如硫化氢、氢气以及挥发性有机物等。填埋气会在一定程度上影响和破坏我们的生存环境，大致集中在以下几个方面：

2.1.1 加剧温室效应，促进全球变暖 甲烷和二氧化碳是重要的温室气体。据研究，垃圾填埋场每年释放的甲烷占全球年甲烷排放总量的8%～15%，因此，垃圾填埋场释放的甲烷和二氧化碳在全球温室效应中扮演着重要角色。现阶段，许多国家己经进行了大量的相关研究，研发减少填埋场温室气体排放的各种措施[7]。

2.1.2 释放恶臭气体和挥发性有机物，污染大气环境 垃圾填埋场释放大量的挥发性有机物和具有难闻气味的成分，如硫化氢、有机硫化物、烷基苯等，这些挥发性有机物和散发异味的气体成分具有一定的毒性。此外，填埋气中还含有其它痕量气体成分，当这些痕量气体的浓度超过一定的浓度水平后，导致大气环境质量下降，影响当地居民的生活质量，具有潜在的危害[8]。

2.1.3 释放有害气体，破坏周围植被 填埋场周边地区植被的根际氧气被填埋场释放的填埋气替换，可以导致植物窒息死亡。此外，填埋气中的有毒微量气体成分也会影响植物的正常生长，从而破坏填埋场周围的植被[9]。

2.1.4 其它环境危害 填埋气中含有大量的挥发性有机污染物，它们可以随着填埋气体的扩散作用进入地下水，污染地下水资源[9];甲烷除了是一种温室气体外，还是一种易燃气体，当填埋场的排气系统不畅时，甲烷在填埋场的空气中积累，当甲烷的体积比达到5%～15%时，填埋场就可能发生爆炸和火灾[5]，对周边环境造成严重的危害。

2.2 垃圾填埋场渗滤液的环境问题 生活垃圾填埋以后，垃圾中某些组分以溶解态或悬浮状态的形式存在于渗滤液中，伴随着水分运动发生淋滤作用形成垃圾渗滤液，它是垃圾填埋场伴生的二次污染物，所需的水分主要来源于降水和垃圾本身的内含水。由于液体在流动过程中受到各种物理因素、化学因素以及生物因素的影响，所以渗滤液的组分在一个相当大的范围内变动，是一种成分复杂的高浓度废水。垃圾渗滤液泄露后不仅严重威胁周边的水源，还严重影响附近的土壤环境，具体有以下几个方面：

2.2.1 有机污染物含量高 渗滤液中有机污染物组分复杂，且浓度含量高，COD高达60 000mg/L，其中以烷烃、芳烃类较多，还存在着一些酸类、酯类、醇类、酚类等。其中许多成分是过去自然界从未出现过的人工合成有机化合物，具有不同程度的生物毒性和生物富集性，长期污染会产生严重的环境安全问题[10-11]。

2.2.2 氨氮含量高 渗滤液中氨氮含量高，可达1 000mg/L以上，高浓度的铵离子具有生物急性毒性效应，如果氨离子超标就会影响附近生物的正常生长发育[12]。

2.2.3 含有多种重金属元素 渗滤液中含有多种重金属，如Zn、Cu、Cd、Pb、Ni、Cr和Hg等重金属，尤其是当生活垃圾与工业垃圾混合填埋时渗滤液中重金属种类更多、含量更高。一旦发生溢漏或渗漏，渗滤液将不可避免地污染饮用水资源，对下游的生态系统产生毒害作用[13]。

2.2.4 含有丰富的微生物 渗滤液中含有丰富的微生物，其中含有大量的致病菌和病原微生物，它们一旦进入饮用水源，将诱发各种生理疾病，严重危害附近居民的身体健康。

2.3 垃圾填埋场的地面沉降问题 垃圾填埋后，如果垃圾在填埋时如果没有被彻底、均匀地压缩，加上垃圾的某些组分在不断的降解和淋溶损失，填埋场在漫长的稳定化过程中通常会出现不同程度的沉降现象。这一行为会破坏填埋场的顶部覆盖层、底部防渗层和边坡防渗隔离层，导致垃圾渗滤液和填埋气的溢漏，污染周边环境[14-15]，如果逸出的填埋气中甲烷浓度超过其极限，还可能发生爆炸[5]。此外，填埋场的不规则沉降也不利于填埋场的生态恢复和重新开发利用。

3 城市生活垃圾填埋场的治理与恢复

垃圾填埋场在运行过程或封场后，一直都存在着上述的各种生态安全隐患。因此，采取有效措施治理与恢复填埋场的生态环境，具有重要的生态意义和经济意义。现阶段，国内外开展的有关垃圾填埋场的治理与恢复工作，主要涉及填埋场的填埋气治理、渗滤液治理、场地恢复等3个方面。

3.1 填埋气的治理

3.1.1 建立导排气系统，减少填埋气产生量 在垃圾填埋场建立合理的导排气系统，减少填埋气的产生量和累积量，能有效防止填埋场发生火灾、爆炸的风险，降低填埋气的温室效应，减少填埋场的臭味，减少气体污染。一般来讲，规模较大的填埋场可以铺设专用收集管道，收集填埋气用作燃料，用于生活或工业供热;规模较小的填埋场，在填埋气不足以作为燃料的情况下，为了严防发生爆炸，必须安装填埋气的收集系统并进行火炬燃烧[16-17]。

3.1.2 填埋场的恶臭防治技术 生活垃圾填埋场恶臭污染防治的传统技术主要包括物理法、化学法和生物法，3种方法在处理填埋场恶臭过程中各有优缺点。其中，物理法操作简单、见效快，但处理恶臭浓度偏低、处理范围较小，且成本高，存在二次污染现象;化学法效率高、适用范围广，但处理持续时间短，成本高;生物法工艺简单、操作方便，且无二次污染，但筛选和培养菌种难、见效慢[8]。因此，在实际应用中应根据填埋场恶臭的特性和除臭要求等选用合适的治理方法或联合工艺，以最大程度地减少恶臭。近年来，以生物法为基础的生物除臭剂法和原位控制技术得到了快速的发展，其运行费用极低、除臭效果好、操作方便，具有巨大的发展潜力，是未来垃圾填埋场除臭的主导技术[18]。

3.2 渗滤液的治理 填埋场渗滤液的处理及排放是生活垃圾卫生填埋法面临的主要环境问题之一。到目前为止，垃圾渗滤液的处理方法主要有两大类，物理-化学处理法和生物学处理法。由于垃圾渗滤液的组分及其浓度具有很大的不稳定性，因此在选择合适的处理方法时具有很多困难。

3.2.1 设置有效的填埋场顶部防渗盖和底部防渗层，控制渗滤液产生量和释放量 填埋场渗滤液主要来源于降水和垃圾本身的内含水，其中以降水为主。因此，控制渗滤液污染，首先要设置有效的顶部防渗层，避免和减少降水的渗入，使渗滤液的形成量尽可能的小;其次是设置防渗能力强的底部防渗层和边坡防渗隔离层，避免发生渗滤液渗漏现象[13]。

3.2.2 物理-化学法处理渗滤液 物理-化学法是利用物理化学原理设计的处理工艺处理渗滤液的方法，一般作为渗滤液的预处理或深度处理工艺，但成本较高。主要处理方法有吸附法、化学沉淀法、吹脱法、高级氧化技术、膜分离处理技术等[19-20]。吸附法是通过各种不同类型吸附剂去除渗滤液的色度、金属离子和难降解有机物污染物等，处理效率高但成本也较高[21];化学沉淀法是通过加入某种化学沉淀剂发生化学反应将渗滤液中溶解性离子转化成不溶性固体，以去除渗滤液中难降解有机物和重金属等[22];吹脱法是对渗滤液的一种预处理，能有效去除渗滤液中的氨氮，调整其C/N比，有利于后续的生化处理，但易造成二次污染[23];高级氧化技术是通过羟基将难降解有机污染物氧化成小分子有机污染物以去除渗滤液有机污染物的方法，主要有光催化氧化法、电化学氧化法、Fenton氧化法等;膜分离处理技术主要包括反渗透、超滤及微孔过滤等，膜分离技术已逐渐被国内外发达地区采用处理垃圾的渗滤液[24]。

3.2.3 生物学法处理渗滤液 生物学处理法是利用微生物的新陈代谢作用吸附降解作用去除渗滤液中污染物的方法，一般分为好氧生物处理、厌氧生物处理和兼性生物处理3种。好氧生物处理主要是利用好氧微生物降解渗滤液中的有机物，有效去除COD、BOD5和重金属，具有良好的运行效能，主要处理方法有活性污泥法[25]、稳定塘[26]和序批式反应器、生物转盘[27]等方法;厌氧生物处理主要是利用厌氧细菌降解、稳定渗滤液中的有机物，具有操作简单，运行费用低等优点，其处理处理工艺主要包括：厌氧序批式反应器[23]、上流式厌氧污泥床[28]、上流式厌氧过滤器[29]、厌氧折流板反应器[30]等;兼性生物处理，即采用厌氧-好氧生物相结合处理渗滤液，处理效果较好，且操作简单，运行费用低，具有广泛的应用前景[25]。

3.2.4 人工湿地处理渗滤液 人工湿地含有多种微生物，它们可以与渗滤液中有机物、氮磷及重金属等污染物发生生化反应，降解污染物，具有成本低、管理方便、处理效果好等优点[31]。人工湿地处理填埋场渗滤液在我国许多地区具有一定的适用性。

3.3 填埋场的生态恢复 按照我国《生活垃圾卫生填埋场封场技术规程》（CJJ112-2007）规定，填埋场停止使用后必须进行相关的生态恢复，实施封场工程。同时，我国土地资源紧缺，生态恢复效果合格的填埋场，可用来兴建各类厂房、停车场、公园等，有利于进一步提高土地的利用价值，实现土地的合理利用。垃圾填埋场生态恢复的整体原则可以参考《生活垃圾卫生填埋场封场技术规程》（CJJ112-2007）。首先，建立完整的封场覆盖系统。其次，要保证场地的绿化工程与周围景观相协调，并根据场地覆盖层土壤的性质和当地气候条件配置合理的植物群落，不易选用根系穿透力强的树种。再次，还应及时对填埋垃圾进行压实处理并设置完善的填埋气导排设施，预防产生场地沉降和填埋气爆炸，避免发生危险[32]。

4 结语

卫生填埋技术是目前我国生活垃圾处理的主要手段。但与此同时，由于垃圾填埋产生的大量填埋气和渗滤液，对周边生态环境造成了严重的危害。虽然现阶段针对填埋气和渗滤液的处理方法较多，但这些方法均具有不同程度的缺陷，如何选择最佳的处理技术方法，降低运行成本，提高处理效果，改善填埋场的生态环境，是目前急需要解决的关键问题。因此，在未来的工作中，应借鉴发达国家的先进经验，结合中国国情，切合当地垃圾填埋场的特点，在遵循生态经济原则和国家相关政策下，因地制宜的开展垃圾填埋场的治理和生态修复工作，促进我国生态与经济的可持续发展。

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（责编：张宏民）