简易垃圾填埋场污染防治现状与发展趋势
摘要:阐述了简易垃圾填埋场的污染与危害和国内外污染防治现状，指出了以资源化为手段实现无害化目标是垃圾填埋场污染防治的发展趋势。
关键词:简易垃圾填埋场 污染防治 发展趋势
简易垃圾填埋场遍布全国众多乡镇，由于使用前往往没有经过专门的设计和建设，多是选择一些低洼地或者偏僻的山沟直接用来倾倒垃圾，带来了很多的环境问题以及安全隐患。因此，简易垃圾堆场的污染防治迫在眉睫。本文旨在阐述国内外简易垃圾填埋场的污染防治现状，并探讨其发展趋势。
1 简易垃圾填埋场的污染与危害
垃圾填埋场产生的环境问题主要来自三个方面：填埋气污染与安全隐患、渗沥液的污染、填埋场土地利用与景观问题。
简易填埋场没有专门的填埋气体排放或收集系统，给填埋场带来很大的安全隐患和环境危害。被填埋的垃圾经微生物厌氧分解产生填埋气(LFG)，主要成分为甲烷（30％～40％）和二氧化碳（40％～50％）。大量的填埋气容易在填埋场场内累积，或在自身浓度和外界压力的共同作用下在垃圾及周围地层中迁移。甲烷是一种无色、无味的易燃易爆气体，当甲烷气体集聚在一个相对的有限半封闭体内，浓度达到5％～15％时，遇到火种就会发生爆炸（其自燃点为538 ℃）；浓度达到40％以上时，遇到火种会迅速燃烧。近十多年来，我国许多垃圾填埋场发生过火灾和爆炸事故。同时，甲烷和二氧化碳都是温室气体，但甲烷的温室效应比二氧化碳高出26倍多。
填埋气中的硫化氢、胺等物质使整个填埋场充满恶臭，影响周边居民的生活。另外，垃圾填埋气还包括痕量的许多有机和无机物质。据估算，痕量气体占垃圾填埋气总量的0.7％以上[1]。据美国的研究报道，氯乙烯和苯这两种已知的人类致癌物在很多没有气体收集的填埋场中出现超标[2]。也有报道认为在填埋场附近居住对胎儿发育有不利作用，如与先天畸形、低的出生体重之间分别存在统计学上的有效关联[3-5]。
垃圾分解过程中产生的红黑色的高酸性渗沥液因没有专门的收集处理排放设施，使当地的水土受到严重污染。渗沥液通常含有较高的氨氮、重金属、有毒有机化合物和病原体，BOD很高。被垃圾液沾到的树木植被在短时间内便会迅速烧死，而被垃圾液侵蚀过的土壤则几乎寸草不生。垃圾液一旦渗入地下，则会对地下水造成严重污染，受垃圾污染的地下水不仅不能饮用，甚至连碰到皮肤都会引发疾病。一旦地下水或地表水造成污染，人工修复净化几乎不可能。
垃圾填埋场还占用了大量的土地资源，并严重破坏景观。随着垃圾量的增加，填埋空间变得越来越稀缺和昂贵。人们反对在附近建造新的填埋场，而建造一个完全符合环境的填埋场造价又很高。除了渗沥液和生物气问题以外，填埋场所不受当地居民欢迎的原因很多：垃圾运输、气味、噪声、害虫、海鸥等鸟类、垃圾杂物，和疾病等，不仅影响周边居民的生活生产，威胁健康，也会使财产贬值。
2 简易垃圾堆场污染防治
针对垃圾填埋场产生的各种环境问题和安全隐患。国内外都在开展各种补救措施和填埋场生态修复，主要涉及六个方面：垃圾搬迁；加速垃圾分解速度；填埋气处理；渗沥水处理；植被再生；填埋场再生。
2.1 垃圾搬迁
垃圾堆场整治措施中见效最快、周围居民最满意的是直接将垃圾搬迁。搬迁的垃圾，或进入垃圾焚烧厂，或进入卫生填埋场处理，或至条件更适宜的堆场。北京通州大稿村垃圾山于2000年搬迁，该垃圾山占地150亩、堆高13 m、存放垃圾总量达50万t，被整体搬迁至北神树垃圾卫生填埋场进行无害化处理。上海拟将位于浦东新区三林乡境内、始建于五十年代的三林堆场中的垃圾搬迁至松江区佘山镇的松江辰山采矿厂，原有堆场所在土地进行开发利用。垃圾搬迁可以最大程度地减少垃圾山对当地的环境污染，但搬迁过程中可能会对周边居民生活的带来影响，并要防止二次污染、爆炸、火警等问题。因此，必须要让有资质的公司来承担搬迁工程，并尽量缩短时间，减少对居民的影响。搬迁之前也要对垃圾堆内甲烷气体浓度进行检测，消除安全隐患。
2.2 加速垃圾分解
垃圾堆场的稳定化是个漫长的过程，一般需要30年左右的时间。垃圾填埋主要是微生物厌氧分解过程，通过为微生物分解创造适宜条件，可以加速垃圾分解，减少环境污染，缩短土地恢复使用所需时间。北京石景山区黑石头垃圾消纳场拟采用“抽气输氧曝气法”进行垃圾场环保治理。其原理是通过空气注入管和空气抽气管及自控装置的作用，使温度、湿度、气体含量和分布等保持垃圾反应所需最佳条件。黑石头垃圾山表面将打出100多眼不同功能的深井，通过深井向垃圾体内输送水和氧气，使每个角落的垃圾都能够充分降解，并大大提高垃圾降解速度。预计两年后，垃圾山中的有机物大部分可分解掉，垃圾山便不再产生沼气和臭味，接近正常土壤，体积也有所缩减，大大缩短土地恢复使用所需时间。
2.3 填埋气处理 防爆、除臭和供能
为了防止填埋场发生火灾、爆炸等，以及消除填埋场臭味，减少气体污染，必须对填埋气进行处理。一些规模较小的填埋场往往直接将填埋气引出垃圾山，或在管口燃烧后排放；一些规模较大的填埋场能铺设收集管道，填埋气收集后被用作燃料，既保护环境又能提供能源[6]。
现已搬迁的上海老沪闵路垃圾山垃圾堆放量估计为80万t，曾实施简单而又经济的沼气防爆工程：采用自然放空排气管与强制抽吸放空排气系统两者结合的方法将内部不断产生的甲烷气体引出垃圾山，排入大气，并利用场地周围的空旷地形和优越的大气扩散条件进行稀释飘散[7]。北京海淀六里屯垃圾填埋场对已填埋的325万t垃圾于2006年初安装了沼气收集管，即三十多根30 m长的大钢管，将沼气集中收集后发电。为了彻底消除垃圾山的臭味，上海浦东黎明垃圾填埋场采用微生物除臭工程消除了垃圾山的臭味，并使垃圾的渗水也无异味，苍蝇数量明显减少。
2.4 防渗与渗沥液处理
为了防止渗沥液污染地表水和地下水，要修建防渗工程和进行渗沥液处理。
防渗工程涉及工程设计施工和防渗材料的选用。防渗材料的发展很快，过去我国采用传统材料－粘土压实或防渗灌浆帷幕来阻截，现在多采用土工膜衬垫系统，可有效防止渗沥液入土[8]。上海三林塘垃圾滩通过修筑防渗墙至亚粘土层一米深，使整个垃圾堆放区形成封闭式的地下防渗帷幕，并在每块场地上做截水沟、集水池，使地上、地下的污水都流进或渗透进集水池。另外，也可直接用泵抽提渗沥液。
渗沥液处理是一个研究热点。从处理的类型上分一般有渗沥液再循环、渗沥液处理厂处理，以及氧化塘、人工湿地和灌溉等共自然（Co-natural）处理方法。
渗沥液再循环，即将填埋场底部收集的渗沥液多次用来冲洗填埋场废弃物，可增加废弃物分解速度。对于渗沥液的再循环有正反两种意见，反对者认为对于单衬层填埋场会加速地下水污染，另外会使渗沥液浓缩而增加它的毒性。渗沥液循环在双衬层填埋场中已有实践。山东蓬莱市生活垃圾处理场利用矿化垃圾生物反应处理渗滤液[9]。其原理是利用填埋八年以上，已经分解矿化了的垃圾为主要原料，组成生物反应床及相关装置，充分利用陈矿垃圾里的有效毒素消解渗滤液中的有害成份，出水可达《污水综合排放标准》二级标准，每吨渗滤液的处理成本仅4元钱。垃圾场区绿化草坪、洗刷车辆用水，全部取自于渗滤液得到最终处理后的中水池。
修建渗沥液处理厂，采用生物、物理和化学方法进行渗沥液处理是常用的方法。渗沥液是生物分解后的产物，因此采用物化方法往往比生物方法处理效果更好。北京朝阳区高安屯垃圾渗沥液处理厂2005年启用后，采用膜生化法处理工艺，使高安屯填埋场目前产生的渗沥液全部达标排放。总的来说，工厂化处理往往具有处理成本高、氨氮及难降解物质难以去除等特点[10]。
渗沥液还可采用氧化塘、人工湿地和灌溉等方法进行处理[11-13]。加拿大安省东部的列治文垃圾场(Richmond Landfill)渗沥液通过曝气氧化塘－人工湿地－曝气氧化塘系统处理后达标排放[11]。斯洛文尼亚采用可控渗透（Permitting controlled infiltration）使填埋场成为一个生物反应器，渗沥液进入人工湿地，被净化后由地下灌溉系统进入速生林而得以再循环。由于填埋场的渗透水刺激了微生物降解而使填埋场快速稳定。因树的根系统会“追踪”废弃物的不均匀沉淀物而使灌溉没有渗漏风险。应用该方法，斯洛文尼亚已成功地修复了6个填埋场[12]。
2.5 植被再生
为了改善填埋场环境，修复被破坏的生态系统，填埋场封场后要进行植被再生。然而，不适的表土层、物理和化学特征、低的有机质含量、结构的不稳定性、局部毒性和其他因素强烈地限制了自然植被的建立，尤其是处在干燥的环境，通常只有杂草生长[14]。为了改良土壤，通常需要人类干涉来再建立合适的植被。植被再生的关键在于两个方面，一是因地制宜寻找适宜的植被，二是促进植被再生能力和速率。
KEE等提出利用在简易填埋场上自然出现的植物进行生态修复是最有效和经济的，并研究了定殖技术和修复效果[14]。国内不同的垃圾填埋场也在因地制宜选择绿化植被。上海广粤路垃圾堆场于1987年停用后，现已在垃圾山上种植雪松、黑松、白玉兰、棕桐和水松等树万余株。浙江象山县水桶岙垃圾填埋场的覆盖层上种植易种好管、适应性强的蓖麻。广州李坑生活垃圾填埋场封场后采用先进技术成功铺种草坪。
张庆费等[15]从地形改造、植被构建和生态养护管理技术方面详细介绍了垃圾堆场改造成生态公园绿地的绿化技术；QUATRINI等[16]提出豆科植物(Legumes)是贫瘠或被破坏的生态系统再种植的最合适候选者，因为能与固氮根瘤菌和菌根真菌建立三方共生联盟。
2.6 填埋场再生
填埋场再生是将过去填埋在场内的垃圾再度挖掘出来，筛选回收有价值物品后，再施以无机化过程等再埋回去的过程。不仅可以节约填埋空间，提高其利用效率，还可从垃圾回收中创造效益。在美国，填埋场再生已经成为已有处置场的规章制度的一环，并且确立了关于处置场再生技术的基准。北美废弃物协会(SWANA)设有处置场再生特别工作组，进行再生技术推广以及评价。美国环保局也对再生技术以及再生工程的成功事例进行总结[17]。
佛罗里达州科利尔县填埋场修复计划是一个成功的例子。该场对填于20世纪70年代的无衬填埋场单元进行挖掘，分离填埋内容物和再利用。挖掘中所得的塑料、金属和玻璃出售给再利用公司，仅仅是被填埋的铝就带来数百万美元的收益；其他填埋物可被再利用作为新的有衬单元的覆盖材料，成本大约是新材料的一半，每吨可节约$1.80左右。当然，最显著的收益是从无衬填埋场移走废弃物而加强了环境保护，防止直接污染地下水。另外，也减少了昂贵的填埋场封场费用，以及减少对新填埋场的需求。
3 污染防治发展趋势评析
垃圾被称为是“放错地方的资源”，因此当前垃圾处置遵循的原则是“减量化、无害化和资源化”。减量化，是要求源头减量，使尽量少的垃圾进入末端处置环节。无害化是垃圾处置的目标，要求在垃圾的收运过程和处置过程中对环境和人无害。资源化应该是实现无害化目标的一种手段，而且是最佳手段。填埋气收集后燃烧或发电供能、渗沥液循环再利用、封场后生态覆绿并进一步对土地资源进行开发利用、填埋场再生等等措施都是资源再利用。可见，以资源化为手段实现无害化目标的发展是国内外填埋场的污染防治趋势。
4 总 结
与国外相比，我国不仅简易填埋场数量众多，而且运行管理不善、污染防治设施不到位，因而带来的环境污染问题突出。由于各地的发展水平不同，当前对简易垃圾填埋场的污染防治的认识差距甚远，可以说在很多地方还没有把它提到议事日程上来。
简易垃圾填埋场的污染防治是一项综合工程，要进行全面环境治理需要很大的投入。不同的填埋场要根据填埋物的性质、污染状况、当地自然条件以及地方经济条件选择适合本地的污染防治措施，寻找简单、经济和易操作的技术方法。另外，还要从政策、资金和管理上来保障适用技术的有效落实和对污染防治的足够重视。
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