某生活垃圾衛(wèi)生填埋場運(yùn)行問題及對策分析

吳 奐，歐春華

（1.湖南有色金屬研究院有限責(zé)任公司，湖南長沙 410100；2.中機(jī)國際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖南長沙 410021）

生活垃圾衛(wèi)生填埋場可解決城鎮(zhèn)生活垃圾露天堆放、滲濾液影響地下水和下游飲水水源水質(zhì)、臭氣污染環(huán)境空氣、蚊蠅滋生疾病等問題，在改善城鎮(zhèn)環(huán)境和衛(wèi)生質(zhì)量、防止地下水污染、防范飲用水水源水質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)等方面都發(fā)揮了重要作用，但隨著生活垃圾衛(wèi)生圾填埋場運(yùn)行日久，也暴露了一些填埋場運(yùn)行中存在的環(huán)境問題。2019年12月～2020年1月，H省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳、生態(tài)環(huán)境廳對全省多個(gè)垃圾衛(wèi)生填埋場進(jìn)行污染防治拉網(wǎng)式專項(xiàng)排查，排查結(jié)果顯示，各填埋場存在重視力度不夠、填埋場現(xiàn)場管理不規(guī)范、滲濾液收集處理問題突出以及監(jiān)測、除臭工作不到位等問題。各填埋場針對排查出的簡單問題進(jìn)行了整改，但較為復(fù)雜的問題在后續(xù)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)難以整改到位，本文將對這類復(fù)雜環(huán)境問題進(jìn)行分析并就解決方案提供相關(guān)思路和建議。

1 某生活垃圾衛(wèi)生填埋場建設(shè)和運(yùn)行狀況調(diào)查

1.1 填埋場設(shè)計(jì)建設(shè)情況介紹

某生活垃圾衛(wèi)生填埋場位于縣城城郊山坳，場地內(nèi)整個(gè)地勢西北高東南低，場址谷口向東南開口，場址北面、西面、南面為次生林地帶，東南面1.3 km有河流流經(jīng)，與城區(qū)相距約2 km。

填埋場占地19公頃，總庫容235萬m3，日處理生活垃圾約180 t，填埋垃圾總量約158萬t，服務(wù)年限24 a，于2011年開工建設(shè)，2012年建成并通過工程驗(yàn)收，環(huán)保手續(xù)齊全。

填埋場采用改良型厭氧衛(wèi)生填埋工藝，平面布局分垃圾填埋區(qū)、滲濾液處理區(qū)以及管理、生活、環(huán)保監(jiān)測和維修區(qū)，實(shí)際建設(shè)垃圾填埋庫、垃圾壩和截污壩、環(huán)場截洪溝、防滲設(shè)施、地下水導(dǎo)排設(shè)施、滲濾液收集管、滲濾液處理站、填埋氣導(dǎo)出系統(tǒng)、垃圾場管理、生活輔助設(shè)施等，其中填埋庫區(qū)呈西北至東南走向，東南低西北高，庫區(qū)寬250 m，長300 m，分為一、二期庫區(qū)，二期庫區(qū)同時(shí)建設(shè)，分期填埋。在庫區(qū)下游設(shè)有1座垃圾主壩，位于垃圾填埋區(qū)的東南部，主壩下游建設(shè)滲濾液調(diào)節(jié)池和滲濾液處理站，滲濾液處理站建設(shè)規(guī)模240 m3/d。

1.2 填埋場運(yùn)行狀況調(diào)查

至2020年，填埋場已運(yùn)行8 a，已填埋垃圾28萬t（含老垃圾場存量垃圾約3萬t），占用一期庫區(qū)庫容50萬m3、二期庫區(qū)庫容約9萬m3，剩余二期庫容176萬m3。一期區(qū)目前覆蓋2.0HDPE防滲膜進(jìn)行臨時(shí)封場，雨水排出垃圾堆體，填埋氣經(jīng)導(dǎo)氣石籠直接排空；二期庫區(qū)于2019年啟動(dòng)填埋，2020年日處理規(guī)模達(dá)到170 t/d。

填埋場于2018年底～2019年對滲濾液處理站進(jìn)行大修，采用“MBR（一級A/O）＋納濾＋反滲透”處理工藝，實(shí)際處理能力50～80 m3/d，為此設(shè)置1臺150 m3/d臨時(shí)應(yīng)急DTRO裝置，處理多余滲濾液和排水井受污染地下水。

2 填埋場運(yùn)行中環(huán)境問題調(diào)查

在該生活垃圾衛(wèi)生填埋場采取整改措施后，2020年8～12月對填埋場進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查評估，發(fā)現(xiàn)填埋場仍存在如下問題。

2.1 滲濾液處理站實(shí)際處理量不滿足滲濾液處理需要

2020年該填埋場實(shí)際產(chǎn)生滲濾液100 m3/d，但該填埋場滲濾液處理站目前實(shí)際處理能力只有50～80 m3/d，不但遠(yuǎn)小于240 m3/d的設(shè)計(jì)規(guī)模，也不能滿足填埋場實(shí)際產(chǎn)生滲濾液量的處理需要，僅依靠臨時(shí)應(yīng)急DTRO裝置處理多余滲濾液，不能解決滲濾液處理站存在的處理規(guī)模的問題。

2.2 填埋場周圍存在明顯異味

該填埋場建成運(yùn)行多年，雖2018～2020年廠界H2S、NH3濃度和臭氣濃度均滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554-93）表1中二級標(biāo)準(zhǔn)，但臭氣濃度均能檢出，填埋場下風(fēng)向明顯可聞到臭味。

2.3 地下水存在超標(biāo)現(xiàn)象

該填埋場2018～2020年地下水日常監(jiān)測結(jié)果顯示，一眼監(jiān)視井、一眼擴(kuò)散井存在Pb、菌落群數(shù)、NH3-N超過《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-2017）III類標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)象，另一眼監(jiān)視井存在Pb、菌落群數(shù)超標(biāo)現(xiàn)象，一眼擴(kuò)散井存在CODMn、NH3-N、Mn、菌落群數(shù)超標(biāo)現(xiàn)象，排水井存在NH3-N、Mn、菌落群數(shù)超標(biāo)現(xiàn)象。

2.4 地下水監(jiān)測井設(shè)置、維護(hù)及跟蹤監(jiān)測不符合標(biāo)準(zhǔn)要求

該填埋場設(shè)置了6眼地下水監(jiān)測井，其中本底井1眼，擴(kuò)散井2眼，監(jiān)視井2眼，排水井1眼。根據(jù)填埋場水文地質(zhì)勘查報(bào)告，本底井與填埋庫區(qū)不在同一地質(zhì)單元，監(jiān)測水樣不具填埋場地質(zhì)單元背景值代表性；因未維護(hù)，一眼擴(kuò)散井塌方無法采水樣，2眼監(jiān)測井井口封閉不嚴(yán)，填埋場監(jiān)測井設(shè)置和維護(hù)均不滿足《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889-2008）要求。

同時(shí)，該填埋場按季度進(jìn)行地下水跟蹤監(jiān)測，或受天氣和降雨、監(jiān)測井塌方影響無法采到水樣時(shí)部分監(jiān)測井未采樣監(jiān)測，不滿足《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889-2008）中每月1次的監(jiān)測要求。

3 原因分析

3.1 濃縮液回灌方式增大污染負(fù)荷、部分工藝組件老化使處理效率降低

垃圾滲濾液水質(zhì)是復(fù)雜多變的，填埋初期BOD5和CODCr濃度高，且其比值也較大；但隨著填埋年限的增加，BOD5和CODCr濃度下降，比值也逐漸減小，滲濾液監(jiān)測值顯示BOD5/CODCr平均比值為0.28，可生化性較差，而NH3-N則會(huì)略有增加。但該填埋場滲濾液處理站濃縮液固定在一個(gè)地方回灌，回灌后很快全部進(jìn)入滲濾液，且濃縮液中鹽分及難降解污染物會(huì)不斷積累，增大復(fù)雜成分的污染負(fù)荷，使反滲透系統(tǒng)中滲透壓升高，膜結(jié)垢比較嚴(yán)重，造成膜回收率有所降低［1］。同時(shí)，該填埋場滲濾液處理站運(yùn)行日久，部分工藝組件老齡化嚴(yán)重，加之填埋場滲濾液產(chǎn)生濃度增大，導(dǎo)致處理效率降低，為保證處理尾水達(dá)標(biāo)排放、滲濾液處理站只能減小處理規(guī)模。

3.2 填埋氣體自然導(dǎo)排、未收集利用

垃圾填埋氣主要是由于生活垃圾在填埋處理過程中其有機(jī)廢物經(jīng)厭氧降解產(chǎn)生的混合氣體，主要成份包括CH4、CO2、H2、N2、CO、O2，還有一些微量氣體，如H2S、NH3、硫醇類、硫醚類、硫化物、醛類、脂肪類、胺類、酚類等揮發(fā)性有機(jī)物。甲烷是排名第二位的溫室氣體，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍。

該填埋場只建設(shè)了導(dǎo)氣石籠，未設(shè)置收集系統(tǒng)，實(shí)際為無組織排放。由于該填埋場已占用庫容33.6%，一期庫區(qū)進(jìn)行了臨時(shí)封場，會(huì)產(chǎn)生大量填埋氣，填埋氣中含有大量甲烷和惡臭氣體，產(chǎn)生的惡臭氣體對周圍環(huán)境也會(huì)造成污染，對公眾健康具有危害性。

3.3 填埋庫區(qū)部分防滲膜可能存在破損

該填埋場建設(shè)前進(jìn)行了地下水背景值調(diào)查，結(jié)果顯示符合《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）III類標(biāo)準(zhǔn)。填埋場運(yùn)行以來，跟蹤監(jiān)測部分?jǐn)U散井、監(jiān)視井和排水井的地下水濃度均存在部分因子超標(biāo)現(xiàn)象，而填埋場水文地質(zhì)勘查報(bào)告表明填埋場為相對獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，無外來地下水污染源。因此，填埋場所在區(qū)域地下水受污染最大可能原因?yàn)樘盥駧靺^(qū)部分防滲膜可能存在破損，填埋場滲濾液滲漏進(jìn)入地下水。

3.4 對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范認(rèn)識不足、管理不到位

該填埋場建設(shè)之初水文地質(zhì)勘查不夠細(xì)致，對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范認(rèn)識不足，導(dǎo)致建設(shè)的本底井不在填埋場同一水文單元內(nèi)，在填埋場運(yùn)營中管理不到位，沒有對監(jiān)測井進(jìn)行維護(hù)管理，地下水跟蹤監(jiān)測未按標(biāo)準(zhǔn)要求開展，也未及時(shí)發(fā)現(xiàn)監(jiān)測井設(shè)置、維護(hù)的問題。

4 解決措施分析

4.1 滲濾液處理站改造和濃縮液回灌方式改變

提高滲濾液處理站的處理規(guī)模關(guān)鍵在于提高反滲透出水率，這需要控制鹽分的進(jìn)入。在滲濾液處理過程中應(yīng)盡量避免酸堿中和，盡量避免采用單一物化方法處理滲濾液，從而降低鹽分。

針對滲濾液高氨氮、可生化性差問題，填埋場過去以通過更換反滲透濾膜作為改造手段，但運(yùn)行結(jié)果顯示，更換濾膜只能短期提高處理規(guī)模，但濾膜結(jié)垢耗損速度加快，隨著濾膜結(jié)垢，反滲透處理規(guī)模將降低，為保證處理規(guī)模不得不提高濾膜的更換頻率，則滲濾液處理的成本直線上升。

為此，填埋場可采取改變濃縮液回灌方式和對滲濾液處理站設(shè)備和工藝改造相結(jié)合的整改方案。（1）在利用回灌工藝處理濃縮液過程中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)垃圾填埋場地理特點(diǎn)合理確定回灌方式。該垃圾填埋場為山谷型填埋場，可選擇石籠分散回灌方式，在垃圾填埋過程中建設(shè)回灌石籠。隨著填埋作業(yè)區(qū)域增加回灌石籠，分散回灌點(diǎn)，減少鹽分和復(fù)雜成分進(jìn)入滲濾液，降低滲濾液處理站的污染負(fù)荷；（2）更換滲濾液處理站的老化設(shè)備，提高原有工藝的處理效率；（3）對滲濾液處理站工藝進(jìn)行改造，在MBR處理工藝前增加一級A/O工藝，兩級A/O工藝為串聯(lián)連接，該工藝對脫氮工藝穩(wěn)定，兼具去除有機(jī)物、脫氮除磷效果，能提高滲濾液處理站前端生化處理設(shè)施的處理效率，降低反滲透濾膜污染負(fù)荷，減小膜結(jié)垢情況，提高膜的利用效率和反滲透出水率，進(jìn)而達(dá)到提高滲濾液處理站整體處理規(guī)模的目的。該整改方案雖然在新增的A/O段增加一定運(yùn)行成本，但能降低反滲透濾膜更換周期，極大地降低耗材成本，對滲濾液處理站的整體運(yùn)行成本將會(huì)呈降低趨勢。

4.2 填埋氣收集發(fā)電綜合利用

填埋氣中除含有惡臭氣體H2S、NH3、硫醇等揮發(fā)性有機(jī)物外，還含有40%～60%甲烷。目前，填埋氣的處理方式主要有兩種，一種是收集后火炬焚燒處置，另一種是填埋氣發(fā)電綜合利用。由于甲烷是一種高熱值的能源，具有利用價(jià)值，如果收集后只采用高架火炬焚燒處置排放，是一種能源的浪費(fèi)，不但沒實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，反而增加收集和處置填埋氣的運(yùn)行成本。而填埋氣發(fā)電綜合利用工程是一種更具循環(huán)經(jīng)濟(jì)的利用方式，不但能減少填埋氣體排放帶來的溫室效應(yīng)，還能在抵消運(yùn)行成本后帶來經(jīng)濟(jì)效益。

因此，從碳中和、碳達(dá)峰以及減輕臭氣影響角度來看，在該填埋場建設(shè)間距不大于50 m的垂直導(dǎo)氣井（沿堆體邊緣布置的導(dǎo)氣井間距不宜大于25 m），通過抽氣設(shè)施收集填埋氣凈化，配備填埋氣體發(fā)電機(jī)組發(fā)電綜合利用，設(shè)置焚燒火炬應(yīng)急，能減少碳排放和有害氣體污染，降低甲烷爆炸風(fēng)險(xiǎn)，提升填埋場的環(huán)境效益，也能帶來經(jīng)濟(jì)效益。

4.3 及時(shí)更換破損無紡布，查找和修補(bǔ)滲漏點(diǎn)或地下水收集處理

由于填埋場地下水超標(biāo)，填埋場將排水井地下水排入臨時(shí)應(yīng)急池，采用臨時(shí)應(yīng)急DTRO裝置處理后排放。但由于排水井地下水導(dǎo)排量約為280 m3/d，150 m3/d的臨時(shí)應(yīng)急DTRO裝置處理超出滲濾液處理站的滲濾液20～50 m3/d后，剩余處理規(guī)模為100～130 m3/d，不能滿足受污染地下水量處理的需要，應(yīng)增加1臺處理規(guī)模200 m3/d以上的臨時(shí)應(yīng)急DTRO裝置處理地下水。臨時(shí)應(yīng)急DTRO裝置作為短期風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對措施能起到較大效果，但從長遠(yuǎn)來看，滲漏點(diǎn)將增多或擴(kuò)大，如果長期不處理，進(jìn)入地下水的滲漏液將增多，污染范圍也會(huì)增大，對環(huán)境的污染損失不可估量。因此，從運(yùn)行成本和環(huán)境效益考慮，必須查找滲漏點(diǎn)后采取工程措施處理。

根據(jù)填埋場水文地質(zhì)勘查報(bào)告，填埋場水文地質(zhì)條件較簡單，同時(shí)水系統(tǒng)相對獨(dú)立、影響范圍較小；場地內(nèi)地下水類型主要分為兩類，即松散巖類孔隙水、基巖裂隙水，各含水層（組）富水性貧乏，填埋場可委托水文地質(zhì)勘查單位加密檢測，掌握地下水水質(zhì)變化情況，查找滲漏點(diǎn)。如滲漏點(diǎn)較少，可采取對防滲膜滲漏點(diǎn)進(jìn)行接補(bǔ)的工程措施；當(dāng)漏點(diǎn)較多時(shí)在溝底集中排泄區(qū)設(shè)置地下隔水帷幕，在隔水帷幕前設(shè)置集水井，集中抽排受污染地下水進(jìn)行處理，根據(jù)抽排受污染地下水配備適宜規(guī)模的DTRO設(shè)備，制定詳細(xì)的地下水環(huán)境監(jiān)測計(jì)劃、預(yù)防與應(yīng)急處理制度并嚴(yán)格執(zhí)行，從源頭上切斷地下水污染源，保證地下水環(huán)境安全。

4.4 補(bǔ)設(shè)監(jiān)測井，加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測和管理

填埋場水文地質(zhì)勘查報(bào)告，在填埋場同一水文單元上游重新鉆井作為本底井，原塌方擴(kuò)散井廢棄，在其旁邊重新鉆井作為擴(kuò)散井，對所有監(jiān)測井進(jìn)行井壁和井口維護(hù)。

運(yùn)營單位也應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境管理和環(huán)境監(jiān)測，依據(jù)《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889-2008）要求制定并執(zhí)行監(jiān)測計(jì)劃，跟蹤監(jiān)測地下水的頻次不低于每月1次。

5 結(jié) 語

通過采取有效可行的措施，某生活垃圾衛(wèi)生填埋場能解決運(yùn)行中存在的問題，確保填埋場穩(wěn)定運(yùn)行，減輕對環(huán)境的影響。其它生活垃圾填埋場的運(yùn)行也會(huì)存在諸多問題，須遵循對癥下藥、達(dá)標(biāo)排放原則，借鑒同類工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，采取行之有效的措施，盡量做到資源綜合利用，避免二次污染。