簡易垃圾填埋場污染防治現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
摘要:闡述了簡易垃圾填埋場的污染與危害和國內外污染防治現(xiàn)狀，指出了以資源化為手段實現(xiàn)無害化目標是垃圾填埋場污染防治的發(fā)展趨勢。
關鍵詞:簡易垃圾填埋場 污染防治 發(fā)展趨勢
簡易垃圾填埋場遍布全國眾多鄉(xiāng)鎮(zhèn)，由于使用前往往沒有經過專門的設計和建設，多是選擇一些低洼地或者偏僻的山溝直接用來傾倒垃圾，帶來了很多的環(huán)境問題以及安全隱患。因此，簡易垃圾堆場的污染防治迫在眉睫。本文旨在闡述國內外簡易垃圾填埋場的污染防治現(xiàn)狀，并探討其發(fā)展趨勢。
1 簡易垃圾填埋場的污染與危害
垃圾填埋場產生的環(huán)境問題主要來自三個方面：填埋氣污染與安全隱患、滲瀝液的污染、填埋場土地利用與景觀問題。
簡易填埋場沒有專門的填埋氣體排放或收集系統(tǒng)，給填埋場帶來很大的安全隱患和環(huán)境危害。被填埋的垃圾經微生物厭氧分解產生填埋氣(LFG)，主要成分為甲烷（30％～40％）和二氧化碳（40％～50％）。大量的填埋氣容易在填埋場場內累積，或在自身濃度和外界壓力的共同作用下在垃圾及周圍地層中遷移。甲烷是一種無色、無味的易燃易爆氣體，當甲烷氣體集聚在一個相對的有限半封閉體內，濃度達到5％～15％時，遇到火種就會發(fā)生爆炸（其自燃點為538 ℃）；濃度達到40％以上時，遇到火種會迅速燃燒。近十多年來，我國許多垃圾填埋場發(fā)生過火災和爆炸事故。同時，甲烷和二氧化碳都是溫室氣體，但甲烷的溫室效應比二氧化碳高出26倍多。
填埋氣中的硫化氫、胺等物質使整個填埋場充滿惡臭，影響周邊居民的生活。另外，垃圾填埋氣還包括痕量的許多有機和無機物質。據(jù)估算，痕量氣體占垃圾填埋氣總量的0.7％以上[1]。據(jù)美國的研究報道，氯乙烯和苯這兩種已知的人類致癌物在很多沒有氣體收集的填埋場中出現(xiàn)超標[2]。也有報道認為在填埋場附近居住對胎兒發(fā)育有不利作用，如與先天畸形、低的出生體重之間分別存在統(tǒng)計學上的有效關聯(lián)[3-5]。
垃圾分解過程中產生的紅黑色的高酸性滲瀝液因沒有專門的收集處理排放設施，使當?shù)氐乃潦艿絿乐匚廴尽B瀝液通常含有較高的氨氮、重金屬、有毒有機化合物和病原體，BOD很高。被垃圾液沾到的樹木植被在短時間內便會迅速燒死，而被垃圾液侵蝕過的土壤則幾乎寸草不生。垃圾液一旦滲入地下，則會對地下水造成嚴重污染，受垃圾污染的地下水不僅不能飲用，甚至連碰到皮膚都會引發(fā)疾病。一旦地下水或地表水造成污染，人工修復凈化幾乎不可能。
垃圾填埋場還占用了大量的土地資源，并嚴重破壞景觀。隨著垃圾量的增加，填埋空間變得越來越稀缺和昂貴。人們反對在附近建造新的填埋場，而建造一個完全符合環(huán)境的填埋場造價又很高。除了滲瀝液和生物氣問題以外，填埋場所不受當?shù)鼐用駳g迎的原因很多：垃圾運輸、氣味、噪聲、害蟲、海鷗等鳥類、垃圾雜物，和疾病等，不僅影響周邊居民的生活生產，威脅健康，也會使財產貶值。
2 簡易垃圾堆場污染防治
針對垃圾填埋場產生的各種環(huán)境問題和安全隱患。國內外都在開展各種補救措施和填埋場生態(tài)修復，主要涉及六個方面：垃圾搬遷；加速垃圾分解速度；填埋氣處理；滲瀝水處理；植被再生；填埋場再生。
2.1 垃圾搬遷
垃圾堆場整治措施中見效最快、周圍居民最滿意的是直接將垃圾搬遷。搬遷的垃圾，或進入垃圾焚燒廠，或進入衛(wèi)生填埋場處理，或至條件更適宜的堆場。北京通州大稿村垃圾山于2000年搬遷，該垃圾山占地150畝、堆高13 m、存放垃圾總量達50萬t，被整體搬遷至北神樹垃圾衛(wèi)生填埋場進行無害化處理。上海擬將位于浦東新區(qū)三林鄉(xiāng)境內、始建于五十年代的三林堆場中的垃圾搬遷至松江區(qū)佘山鎮(zhèn)的松江辰山采礦廠，原有堆場所在土地進行開發(fā)利用。垃圾搬遷可以最大程度地減少垃圾山對當?shù)氐沫h(huán)境污染，但搬遷過程中可能會對周邊居民生活的帶來影響，并要防止二次污染、爆炸、火警等問題。因此，必須要讓有資質的公司來承擔搬遷工程，并盡量縮短時間，減少對居民的影響。搬遷之前也要對垃圾堆內甲烷氣體濃度進行檢測，消除安全隱患。
2.2 加速垃圾分解
垃圾堆場的穩(wěn)定化是個漫長的過程，一般需要30年左右的時間。垃圾填埋主要是微生物厭氧分解過程，通過為微生物分解創(chuàng)造適宜條件，可以加速垃圾分解，減少環(huán)境污染，縮短土地恢復使用所需時間。北京石景山區(qū)黑石頭垃圾消納場擬采用“抽氣輸氧曝氣法”進行垃圾場環(huán)保治理。其原理是通過空氣注入管和空氣抽氣管及自控裝置的作用，使溫度、濕度、氣體含量和分布等保持垃圾反應所需最佳條件。黑石頭垃圾山表面將打出100多眼不同功能的深井，通過深井向垃圾體內輸送水和氧氣，使每個角落的垃圾都能夠充分降解，并大大提高垃圾降解速度。預計兩年后，垃圾山中的有機物大部分可分解掉，垃圾山便不再產生沼氣和臭味，接近正常土壤，體積也有所縮減，大大縮短土地恢復使用所需時間。
2.3 填埋氣處理 防爆、除臭和供能
為了防止填埋場發(fā)生火災、爆炸等，以及消除填埋場臭味，減少氣體污染，必須對填埋氣進行處理。一些規(guī)模較小的填埋場往往直接將填埋氣引出垃圾山，或在管口燃燒后排放；一些規(guī)模較大的填埋場能鋪設收集管道，填埋氣收集后被用作燃料，既保護環(huán)境又能提供能源[6]。
現(xiàn)已搬遷的上海老滬閔路垃圾山垃圾堆放量估計為80萬t，曾實施簡單而又經濟的沼氣防爆工程：采用自然放空排氣管與強制抽吸放空排氣系統(tǒng)兩者結合的方法將內部不斷產生的甲烷氣體引出垃圾山，排入大氣，并利用場地周圍的空曠地形和優(yōu)越的大氣擴散條件進行稀釋飄散[7]。北京海淀六里屯垃圾填埋場對已填埋的325萬t垃圾于2006年初安裝了沼氣收集管，即三十多根30 m長的大鋼管，將沼氣集中收集后發(fā)電。為了徹底消除垃圾山的臭味，上海浦東黎明垃圾填埋場采用微生物除臭工程消除了垃圾山的臭味，并使垃圾的滲水也無異味，蒼蠅數(shù)量明顯減少。
2.4 防滲與滲瀝液處理
為了防止?jié)B瀝液污染地表水和地下水，要修建防滲工程和進行滲瀝液處理。
防滲工程涉及工程設計施工和防滲材料的選用。防滲材料的發(fā)展很快，過去我國采用傳統(tǒng)材料－粘土壓實或防滲灌漿帷幕來阻截，現(xiàn)在多采用土工膜襯墊系統(tǒng)，可有效防止?jié)B瀝液入土[8]。上海三林塘垃圾灘通過修筑防滲墻至亞粘土層一米深，使整個垃圾堆放區(qū)形成封閉式的地下防滲帷幕，并在每塊場地上做截水溝、集水池，使地上、地下的污水都流進或滲透進集水池。另外，也可直接用泵抽提滲瀝液。
滲瀝液處理是一個研究熱點。從處理的類型上分一般有滲瀝液再循環(huán)、滲瀝液處理廠處理，以及氧化塘、人工濕地和灌溉等共自然（Co-natural）處理方法。
滲瀝液再循環(huán)，即將填埋場底部收集的滲瀝液多次用來沖洗填埋場廢棄物，可增加廢棄物分解速度。對于滲瀝液的再循環(huán)有正反兩種意見，反對者認為對于單襯層填埋場會加速地下水污染，另外會使?jié)B瀝液濃縮而增加它的毒性。滲瀝液循環(huán)在雙襯層填埋場中已有實踐。山東蓬萊市生活垃圾處理場利用礦化垃圾生物反應處理滲濾液[9]。其原理是利用填埋八年以上，已經分解礦化了的垃圾為主要原料，組成生物反應床及相關裝置，充分利用陳礦垃圾里的有效毒素消解滲濾液中的有害成份，出水可達《污水綜合排放標準》二級標準，每噸滲濾液的處理成本僅4元錢。垃圾場區(qū)綠化草坪、洗刷車輛用水，全部取自于滲濾液得到最終處理后的中水池。
修建滲瀝液處理廠，采用生物、物理和化學方法進行滲瀝液處理是常用的方法。滲瀝液是生物分解后的產物，因此采用物化方法往往比生物方法處理效果更好。北京朝陽區(qū)高安屯垃圾滲瀝液處理廠2005年啟用后，采用膜生化法處理工藝，使高安屯填埋場目前產生的滲瀝液全部達標排放。總的來說，工廠化處理往往具有處理成本高、氨氮及難降解物質難以去除等特點[10]。
滲瀝液還可采用氧化塘、人工濕地和灌溉等方法進行處理[11-13]。加拿大安省東部的列治文垃圾場(Richmond Landfill)滲瀝液通過曝氣氧化塘－人工濕地－曝氣氧化塘系統(tǒng)處理后達標排放[11]。斯洛文尼亞采用可控滲透（Permitting controlled infiltration）使填埋場成為一個生物反應器，滲瀝液進入人工濕地，被凈化后由地下灌溉系統(tǒng)進入速生林而得以再循環(huán)。由于填埋場的滲透水刺激了微生物降解而使填埋場快速穩(wěn)定。因樹的根系統(tǒng)會“追蹤”廢棄物的不均勻沉淀物而使灌溉沒有滲漏風險。應用該方法，斯洛文尼亞已成功地修復了6個填埋場[12]。
2.5 植被再生
為了改善填埋場環(huán)境，修復被破壞的生態(tài)系統(tǒng)，填埋場封場后要進行植被再生。然而，不適的表土層、物理和化學特征、低的有機質含量、結構的不穩(wěn)定性、局部毒性和其他因素強烈地限制了自然植被的建立，尤其是處在干燥的環(huán)境，通常只有雜草生長[14]。為了改良土壤，通常需要人類干涉來再建立合適的植被。植被再生的關鍵在于兩個方面，一是因地制宜尋找適宜的植被，二是促進植被再生能力和速率。
KEE等提出利用在簡易填埋場上自然出現(xiàn)的植物進行生態(tài)修復是最有效和經濟的，并研究了定殖技術和修復效果[14]。國內不同的垃圾填埋場也在因地制宜選擇綠化植被。上海廣粵路垃圾堆場于1987年停用后，現(xiàn)已在垃圾山上種植雪松、黑松、白玉蘭、棕桐和水松等樹萬余株。浙江象山縣水桶岙垃圾填埋場的覆蓋層上種植易種好管、適應性強的蓖麻。廣州李坑生活垃圾填埋場封場后采用先進技術成功鋪種草坪。
張慶費等[15]從地形改造、植被構建和生態(tài)養(yǎng)護管理技術方面詳細介紹了垃圾堆場改造成生態(tài)公園綠地的綠化技術；QUATRINI等[16]提出豆科植物(Legumes)是貧瘠或被破壞的生態(tài)系統(tǒng)再種植的最合適候選者，因為能與固氮根瘤菌和菌根真菌建立三方共生聯(lián)盟。
2.6 填埋場再生
填埋場再生是將過去填埋在場內的垃圾再度挖掘出來，篩選回收有價值物品后，再施以無機化過程等再埋回去的過程。不僅可以節(jié)約填埋空間，提高其利用效率，還可從垃圾回收中創(chuàng)造效益。在美國，填埋場再生已經成為已有處置場的規(guī)章制度的一環(huán)，并且確立了關于處置場再生技術的基準。北美廢棄物協(xié)會(SWANA)設有處置場再生特別工作組，進行再生技術推廣以及評價。美國環(huán)保局也對再生技術以及再生工程的成功事例進行總結[17]。
佛羅里達州科利爾縣填埋場修復計劃是一個成功的例子。該場對填于20世紀70年代的無襯填埋場單元進行挖掘，分離填埋內容物和再利用。挖掘中所得的塑料、金屬和玻璃出售給再利用公司，僅僅是被填埋的鋁就帶來數(shù)百萬美元的收益；其他填埋物可被再利用作為新的有襯單元的覆蓋材料，成本大約是新材料的一半，每噸可節(jié)約$1.80左右。當然，最顯著的收益是從無襯填埋場移走廢棄物而加強了環(huán)境保護，防止直接污染地下水。另外，也減少了昂貴的填埋場封場費用，以及減少對新填埋場的需求。
3 污染防治發(fā)展趨勢評析
垃圾被稱為是“放錯地方的資源”，因此當前垃圾處置遵循的原則是“減量化、無害化和資源化”。減量化，是要求源頭減量，使盡量少的垃圾進入末端處置環(huán)節(jié)。無害化是垃圾處置的目標，要求在垃圾的收運過程和處置過程中對環(huán)境和人無害。資源化應該是實現(xiàn)無害化目標的一種手段，而且是最佳手段。填埋氣收集后燃燒或發(fā)電供能、滲瀝液循環(huán)再利用、封場后生態(tài)覆綠并進一步對土地資源進行開發(fā)利用、填埋場再生等等措施都是資源再利用。可見，以資源化為手段實現(xiàn)無害化目標的發(fā)展是國內外填埋場的污染防治趨勢。
4 總 結
與國外相比，我國不僅簡易填埋場數(shù)量眾多，而且運行管理不善、污染防治設施不到位，因而帶來的環(huán)境污染問題突出。由于各地的發(fā)展水平不同，當前對簡易垃圾填埋場的污染防治的認識差距甚遠，可以說在很多地方還沒有把它提到議事日程上來。
簡易垃圾填埋場的污染防治是一項綜合工程，要進行全面環(huán)境治理需要很大的投入。不同的填埋場要根據(jù)填埋物的性質、污染狀況、當?shù)刈匀粭l件以及地方經濟條件選擇適合本地的污染防治措施，尋找簡單、經濟和易操作的技術方法。另外，還要從政策、資金和管理上來保障適用技術的有效落實和對污染防治的足夠重視。
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