城市生活垃圾卫生填埋场应注意的问题
摘要:本文通过对垃圾填埋场场址选择以及渗滤液的产生量、变化特点、处理工艺选择等方面的论述，分析了垃圾填埋场建设过程中在场址选择和渗滤液处理方面应注意的问题，并总结了在实际工作中解决这些问题应采取的措施。
关键词:垃圾填埋场;场址选择;渗滤液;产生量;水质特点
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。垃圾量的高速增长，使垃圾处理、处置日趋困难，已成为现代都市越来越严重的环境问题。本文针对城市生活垃圾填埋场建设中经常遇到的几个问题进行了探讨。
垃圾种类繁多，处置方法也不尽相同。对城市生活垃圾而言，国内通常采用的方法有三种：焚烧处置法、堆肥处置法、卫生填埋法。卫生填埋法是目前应用最为普遍的，因为无论是焚烧处置法还是堆肥处置法，对垃圾进行减量化后，总还是有部分垃圾要进行最终处置，而卫生填埋法是垃圾的最终处置方法。该方法成本低廉，处置彻底，如果场址选择论证充分，设计施工正确，管理得当，就能达到垃圾处理无害化和资源化的目的，这也是世界上大多数国家和地区普遍采用该方法的原因。
2 垃圾填埋场的选址
垃圾填埋场选址是填埋场建设项目中一个重要环节，一个城市生活垃圾填埋场如果选址不当，将会给垃圾填埋场的建设和运营带来种种困难。卫生填埋场场址的选择涉及到当地经济、交通、运距、地理地形、气候、环境地质、水文地质及工程地质条件等，是一项十分复杂的工作，作为设计单位在工作的前期就应详细核实其资料的准确性，实地踏勘现场，并在此基础上做出场址是否合适的准确判断。
2.1 垃圾填埋场不应设置的地区
《生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17－2004）中明确规定，有9类地区不应建设垃圾填埋场，这属于强制性规范，必须要遵守。现场实地勘查时，若发现符合其中一项，该垃圾填埋场就必须更换场址。这9类地区为：
（1）地下水集中供水水源地及补给区；
（2）洪泛区和泄洪道；
（3）填埋库区与污水处理区边界距居民居住区或人畜供水点500m以内的地区；
（4）填埋库区与污水处理区边界距河流和湖泊50m以内的地区；
（5）填埋库区与污水处理区边界距民用机场3km以内的地区；
（6）活动的坍塌地带，尚未开采的地下蕴藏区、灰岩坑及溶岩洞地区；
（7）珍贵动植物保护区和国家、地方自然保护区；
（8）公园，风景、游览区，文物古迹区，考古学、历史学、生物学研究考察区；
（9）军事要地、基地，军工基地和国家保密地区。
在实际选址过程中，应避开上述地区。经常遇到的是其中第3条情况：垃圾场不应建在填埋库区与污水处理区边界距居民居住区或人畜供水点500m以内的地区。遇到此情况，如没有其他合适的场址，评估单位通常要求在该区域内的居民搬迁。但是往往由于搬迁费用较大，执行起来较为困难。
2.2 环境地质条件
垃圾填埋场类型根据场址地形分为山谷型、平原型、坡地型。垃圾渗滤液是垃圾填埋场影响周围环境最为重要的因素，因此在对场址的勘察过程中，应重点注意环境地质条件。在选址的各项主要条件中，以其重要性为评判依据，应按照如下顺序排列：环境地质条件>环境保护条件>交通运输条件>场地建设条件>垃圾填埋场与城市的距离。这就要求我们在场地实地勘察时，应特别注意地下水的保护和废弃物的力学稳定性，并分析地下水流的途径及边界（含水层和隔水层）的分布与水力特性、场址所在位置的地下水是否为独立水系、当地的地形和土层构造、地基土的变形特性以及改善地基土层水密性的可能性等。对渗滤液可能产生渗漏等不利条件也要做出分析，并提出可行的补救措施。
3 渗滤液的处理
垃圾卫生填埋是采用工程手段，利用沟谷、洼地等，按照卫生填埋工程标准对垃圾进行处理的一种方法，是从传统的堆放和填地处理发展起来的一项城市生活垃圾最终处置技术。垃圾填埋场应满足以下几个方面的要求：
（1）防渗处理工程措施必须保证填埋场与外界的水环境的隔离，其中防渗层的渗透系数必须≤10-7cm/s，以防止对地下水环境的污染。
（2）填埋场产生的渗滤液必须经过处理达到相应的排放标准后排入受纳水体或城市污水管道系统。
（3）填埋作业应分单元、分层铺盖堆填、压实，并做到当日覆盖（土壤或其他材料）以提高填埋容积的利用率，减少臭气和蚊蝇的孳生。
（4）对填埋体产生的沼气应有组织地收集、排放，如有条件应适当利用，防止发生沼气的无序迁移和聚集，甚至导致爆炸。
上述要求中，第一条和第二条更为重要。因为垃圾的卫生填埋和简易堆放最根本的区别就是卫生填埋是通过防渗手段把垃圾填埋场与外界的水环境隔离开来，并对产生的渗滤液收集后集中处理，达标排放。因此，渗滤液处理工艺应该是垃圾填埋场建设的重点，应该重点考虑在以后的实施过程中能否达到环保标准，该工艺是否符合我国国情，运营费用是否在业主的可承受范围之内等因素。渗滤液处理费用高昂是我国某些垃圾填埋场渗滤液处理设施难以正常运行的主要原因之一。
3.1 渗滤液的产生量
渗滤液的产生分为运营期和封场后两个阶段，封场后由于采用表层防渗、绿化等措施，渗滤液的产生量将会大大降低，由于目前国内对封场后的渗滤液产生量未做实际测定，因此本文主要讨论运营期内渗滤液的产生量。
垃圾渗滤液的产生来源于三个方面，一是垃圾本身所带的水分；二是垃圾中的有机物氧化后分解产生的水；三是通过各种途径进入填埋场的降雨和地下水。参考国内外资料，采用如下经验公式对渗滤液产生量进行计算：
SW = Q+WE+WG-GE
其中：Q — 敞开式作业垃圾场进水量；
WE — 外部进入填埋场的水；
WG — 填埋场内垃圾含水率；
GE — 填埋场内气体含水率；
SW — 渗滤液产生量。
通常计算垃圾渗滤液的产生量，主要是考虑来自降雨渗入垃圾填埋场的雨水量，这是因为垃圾填埋场四周以及场底均已做防渗处理，除了填埋场表面外都没有雨水入场。假设填埋垃圾含水率为饱和状态，则垃圾填埋场中气体的含水率和垃圾自身的含水率与入场降雨量相比可忽略不计。
汇入填埋场库区的降雨，其中有部分通过蒸发和表面径流消失，其余部分则进入垃圾填埋场成为渗滤液。因此，对垃圾渗滤液产生量通常可采用以下经验公式进行计算：
Q = (C1×A1+C2×A2)×I×10 -3/365
式中:
Q — 渗滤液产生量（m3/d）；
I — 年平均降雨强度（mm/年）；
A1 — 已完成填埋作业区域的汇水面积（m2）；
C1 — 已完成填埋作业区域的渗水系数，无量纲；
A2 — 未完成填埋作业区域的汇水面积（m2）；
C2 — 未完成填埋作业区域的渗水系数，无量纲。
在实际操作中，由于垃圾填埋是一个由低往高依次分单元、分层填埋的过程，故库区垃圾填埋面积是变化的，并且随填埋年限的增长而扩大。但是，为了简化计算过程，对整个填埋期限内的填埋面积的计算常作静态处理。目前，国内外类似工程中，常取A1为填埋库区总汇水面积的30％，A2为填埋库区总汇水面积的70％。对于渗水系数C1、C2的取值，根据有关资料在此可分别取C1= 0.30（范围为0.2～0.4），C2 = 0.55（范围为0.4～0.7）。
总之，渗滤液的产生量计算准确与否，直接影响处理工艺参数的选择，是事关填埋场渗滤液处理工艺是否合理的一个重要数据，必须引起足够重视。对南方地区而言，渗滤液的产生主要来自截洪沟内的填埋库区集雨量，因此年平均降雨强度和汇水面积是两个关键参数。
3.2 渗滤液水质变化特点
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。
3.2.1 垃圾成分对渗滤液水质的影响
垃圾渗滤液水质受垃圾成分影响很大，渗滤液COD、BOD主要由厨余垃圾中的有机物产生，垃圾中厨余含量的高低直接影响渗滤液COD、BOD值的高低，另外炉灰、脏土的含量也会影响渗滤液的有机物含量。由于生活水平、生活习惯以及环保意识的不同，致使不同垃圾填埋场中渗滤液COD、BOD的数值差异很大。
3.2.2 填埋时间对渗滤液水质的影响
渗滤液水质不仅与垃圾组成有关，而且随垃圾填埋时间及各阶段填埋场垃圾的分解有很大变化。填埋场各阶段垃圾分解形态与水质变化情况为：
（1）调整期
垃圾填埋场初期或垃圾填埋场作业进行中，水分逐渐积累且尚有氧气存在，厌氧发酵作用及微生物作用缓慢。此阶段渗滤液水质COD值较低。
（2）过渡期
此阶段水分达到饱和容量，垃圾及渗滤液中的微生物渐渐由好氧型转变为兼氧型及厌氧型，因厌氧和缺氧情况下电子受体自O2转变成NO3-及SO42-，此阶段尚未达到产酸和产甲烷程度。
（3）产酸期
由于垃圾及渗滤液的兼性和专性厌氧微生物的水解酸化作用，含N、P的有机化合物会发生氨化和磷酸盐化，同时一些金属也会与有机酸发生络合作用，致使渗滤液呈深褐色。在此期间产生的渗滤液COD值极高（BOD/COD为0.4～0.6），可生化性好，而且颜色也相当深，此时的渗滤液属于初期渗滤液。
（4）产甲烷期
在酸形成期间，如果有机酸未随渗滤液流出填埋场，则将进入甲烷形成期，在这期间有机物经甲烷菌分解转化为CH4、CO2，同时由于产氢产乙酸菌的存在，也会产生一些氢气。CO2溶解于水形成HCO3-、CO32-、H2CO3等不同形态的碳酸化合物，pH值则由于重碳酸盐的缓冲系统而维持在6～8，同时也给甲烷菌提供了较好的生存条件，此时由于有机酸的急速分解，渗滤液的COD、BOD值会急剧降低，BOD/COD也降为0.1～0.01，渗滤液可生化性变差，此时渗滤液为后期渗滤液。
（5）成熟期
此时垃圾渗滤液中可利用的有机成分已大量减少，细菌的生物稳定作用趋于停止，并停止产生气体，垃圾堆体中氧气也随之增加，自然环境状况逐渐恢复。由于渗滤液中剩余腐殖质易与重金属离子发生络合作用，所以此时渗滤液的颜色还是很深。
因此，渗滤液通常可根据填埋场的年龄分为两大类，一类是年轻填埋场的渗滤液，其特点是低pH值、高BOD、COD值，高BOD/COD值；另一类是较老的填埋场的渗滤液，其特点是较低BOD、COD值，低BOD/COD值，氨氮浓度高，pH通常为7.5左右。
3.2.3 渗滤液处理工艺的选择
我国现采用的渗滤液处理工艺种类繁多，有传统的以厌氧—好氧为主体框架，并采用物化手段高效气浮和氨吹脱作为生化处理辅助手段的；也有采用MBR膜生物反应器、UF超滤、纯氧曝气等工艺的。每种工艺都有它各自的优缺点，目前还没有形成一套成熟的适合我国国情的处理工艺可进行推广，各个填埋场对其渗滤液的处理工艺都在各自的条件和环境下不断探索、改进。实践证明，在传统处理工艺条件下，连续稳定达到《生活垃圾填埋污染控制标准》中的渗滤液一级排放标准非常困难，并且运行费用很高，垃圾填埋场运营方难以承受。因此，渗滤液经过场内处理，达到《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）后由管道排入城市污水管网，进入城市污水处理厂统一处理，是一条比较符合我国国情的可行之路。
4 结论
（1）垃圾填埋场的选址首先要符合《生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17－2004）中的9条强制性规范要求。
（2）环境地质条件是垃圾填埋场选址论证过程中需要重点考虑的问题，应特别注意核实场址所在地的地质资料，以保护地下水。
（3）对南方地区的山谷型垃圾填埋场而言，渗滤液的产生量主要与降雨强度和汇水面积有关，环评中对渗滤液的产生量要认真计算核实，以确保水量的准确性。
（4）渗滤液水质主要受垃圾成分和填埋时间的影响。填埋初期的渗滤液COD值高，可生化性好；填埋后期渗滤液COD值急剧下降，可生化性变差。
（5）通过对渗滤液处理工艺实际运行的可行性分析，推荐在垃圾填埋场场内将渗滤液处理达到城市下水道水质标准后，再进入城市污水处理厂进行综合处理。
参考文献：
[1] 刘长礼，等.垃圾卫生填埋处置的理论方法和工程技术[M].北京：地质出版 社，1999.
[2] 林援朝.城市垃圾管理与处理技术标准规范应用务实全书[M].北京：光明日 报出版社，2002.
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