某垃圾衛生填埋場滲濾液處理工程污泥危險特性鑒別研究

李小路，肖 鑫

(江蘇環保產業技術研究院股份公司，江蘇 南京 210019)

1 引言

目前，衛生填埋仍是城市生活垃圾處理的主要方式之一。根據《2019年城市建設統計年鑒》統計結果，截至2019 年年底，我國1183座城市生活垃圾無害化處理場中，有652 座是衛生填埋場，其處理總量10948.03萬t，達到無害化處理總量的45.59%[1,2]。衛生填埋過程中會產生填埋場滲濾液，滲濾液主要來自降水和垃圾本身內含水[3]。垃圾衛生填埋場產生的滲濾液采用常見的(MBR—RO)工藝處理之后會產生滲濾液處理污泥，按常規方法脫水干化后返回填埋區填埋[4]。

當前我國污泥危險特性鑒別工作中，多為針對印染行業污水處理廠、城市綜合污水處理廠等廢水處理工程產生的污泥，針對衛生填埋場滲濾液處理工程產生污泥的危險特性鑒別工作較少。本文針對某垃圾衛生填埋場滲濾液處理工程產生的污泥，開展了危險特性鑒別工作，以期對同類衛生填埋場滲濾液處理工程污泥固廢屬性的判定以及日常管理工作提供參考。

2 衛生填埋場概況

某垃圾衛生填埋場服務范圍為某地級市市區范圍內的生活垃圾，主要承擔的填埋處理任務包括：①生活垃圾(應急填埋)，約5.7萬t/a；②生活垃圾焚燒后穩定化飛灰，約2.5萬t/a；③生活垃圾焚燒資源化利用后殘渣，約5萬t/a的處理任務。填埋場滲濾液處理工程項目處理能力為300 m3/d，最大運行負荷率為設計處理能力的120%。滲濾液處理工程采用“預處理+MBR(二級AO+超濾)+膜深度處理(納濾+反滲透)”處理工藝，生化系統和納濾濃縮液處理系統每月約產生227 t新鮮污泥。

根據填埋場項目環評批復中“(五)嚴格執行固體廢物污染防治法律規定，落實危險廢物規范化管理的各項要求。本項目污泥暫按危險廢物從嚴管理，此污泥產生后應按國家規定的標準和方法進行危險特性鑒別”，申請對填埋場滲濾液處理污泥進行危險特性鑒別。對照《國家危險廢物名錄(2021年版)》，衛生填埋場滲濾液處理工程產生的污泥在名錄中均無明確的對應項。為明確該污泥的類別歸屬，確定處置及貯存方法，依據《危險廢物鑒別標準》(GB5085.1 ～ GB5085.7)進行危險特性鑒別。

3 固廢產生過程分析

3.1 填埋場填埋物料與原輔材料消耗情況

某垃圾衛生填埋場目前主要承擔的填埋處理任務包括三類物質：生活垃圾(應急填埋)、生活垃圾焚燒后穩定化飛灰、生活垃圾焚燒資源化利用后殘渣。填埋場滲濾液處理工程所用原輔材料使用情況如表1所示。

表1 滲濾液處理工程主要原輔材料

3.2 滲濾液產生分析

3.2.1 滲濾液產生量

城市垃圾處理廠滲濾液產生量與垃圾處理方式、集雨面積、降雨量、垃圾性質、社會性質等多種因素有關。在垃圾滲濾液的各種來源中，大氣降水是最主要的，其他因素對滲濾液水量影響較小[5]。

某衛生填埋場生活垃圾填埋量156.2 t/a(5.7萬t/a)，垃圾自身滲濾液產生量按照垃圾量的25%計算，填埋氣導氣石籠蒸發量忽略，經計算垃圾自身產出水量為39.1 m3/d；故滲濾液產量約為126.2 m3/d，考慮1.5 富余系數，新增垃圾滲濾液處理量200 m3/d，此外還需處理已存儲的現有1.5萬m3的滲濾液，每日處理庫區積存滲濾液50～100 m3/d，滲濾液處理工程滲濾液產生量約為250 ～ 300 m3/d。

3.2.2 滲濾液水質分析

垃圾滲濾液的水質受垃圾成分、處理規模、降水量、氣候、填埋工藝及填埋場使用年限等因素的影響，通常而言，具有如下特點：①滲濾液前、后期水質變化大；②有機物成分復雜；③部分重金屬離子含量高；④氨氮含量高；⑤營養元素比例失調；⑥飛灰滲濾液重金屬浸出少[6,7]。

3.3 污染物遷移路線

鑒別對象為滲濾液經生化系統和納濾濃縮液處理系統處理后產生的新鮮污泥，污泥中可能含有的污染物主要來源于各類填埋物產生的滲濾液。通過對填埋場及滲濾液處理系統主要原輔材料、填埋過程處理工程、滲濾液產生和處理工藝流程分析，可繪出污泥中污染物可能的遷移路線圖，如圖1所示。

圖1 污泥中污染物遷移路線

4 固體廢物危險特性的初步判別

根據《固體廢物鑒別標準-通則》(GB34330-2017)中對固體廢物的定義為：“是指在生產、生活和其他活動中產生的喪失原有利用價值或者雖未喪失利用價值但被拋棄或者放棄的固態、半固態和置于容器中的氣態的物品、物質以及法律、行政法規規定納入固體廢物管理的物品、物質”。本鑒別對象屬于《通則》中“4.依據產生來源的固體廢物鑒別中”規定的第e類“水凈化和廢水處理產生的污泥及其他廢棄物質”，可以判定其屬于固體廢物。

4.1 滲濾液處理系統進水初步檢測分析

在滲濾液處理系統進水處采集1 個廢水樣品進行初步檢測，對廢水樣品中無機元素含量檢測、VOCs定量及定性分析、SVOCs定量及定性分析以及有機農藥含量檢測。

滲濾液處理工程樣品廢水樣品初步檢測結果表明，滲濾液樣品中可檢出的無機元素包括：六價鉻、氟化物、汞、砷、硒、銅、鋅、鉛、鎘、鎳、鉻、鈹、銀、鋇；滲濾液樣品中可檢出的揮發性有機物包括苯、1,2-二氯乙烷、甲苯、氯苯、乙苯、間,對-二甲苯、鄰-二甲苯、1,2,4-三甲基苯、1,3-二氯苯、4-異丙基甲苯、1,4-二氯苯、1,2-二氯苯、萘、甲醚、二甲醇縮甲醛、三甲基硅醇、2-Methyl-2-propenyl (2E)-3-phenyl-2-propenoate、2-庚酮、甲基異丙基二硫醚、二(苯氨基)二甲基硅、1,2-Diisopropenylcyclobutane、桉葉油素，半揮發性有機物包括1,3-二氯苯、1,2-二氯苯、萘、苯酚、3-(氨甲基)環丁烷甲酸甲酯鹽酸鹽、正己酸、正庚酸、正辛酸、N-乙酰苯胺；滲濾液樣品中可檢出的有機農藥類物質包括樂果。

對照《危險廢物鑒別標準-浸出毒性鑒別》和《危險廢物鑒別標準-毒性物質含量鑒別》標準，滲濾液樣品檢出物中與鑒別相關的因子包括：六價鉻、氟化物、汞、砷、硒、銅、鋅、鉛、鎘、鎳、鉻、鈹、銀、鋇、苯、1,2-二氯乙烷、甲苯、氯苯、乙苯、間,對-二甲苯、鄰-二甲苯、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯、1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,2-二氯苯、苯酚、樂果。

4.2 滲濾液處理污泥初步檢測分析

在滲濾液處理系統離心壓濾機處隨機采集2個污泥樣品進行了初步檢測，檢測指標如下：

腐蝕性：①檢測浸出液的pH值；②在55 ℃條件下，檢測對GB/T 699中規定的20號鋼材的腐蝕速率；急性毒性：口服毒性半數致死量LD50；易燃性；反應性；無機元素含量檢測；VOCs定量及定性分析、SVOCs定量及定性分析以及有機農藥含量檢測。

腐蝕性檢測結果表明，隨機采集的兩個樣品pH值檢測結果分別為7.06、7.10，對20號鋼材的腐蝕速率檢測結果分別為0.07 mm/a、0.17 mm/a。對照《危險廢物鑒別標準 腐蝕性鑒別》(GB5085.1-2007)，可排除該檢測污泥具有腐蝕性。

急性毒性檢測結果表明，隨機采集的兩個樣品口服毒性半數致死量LD50檢測結果均為>5000 mg/kg，遠高于《危險廢物鑒別標準-急性毒性初篩》(GB5085.2-2007)》中規定的危險廢物判定限值(LD50≤200 mg/kg)，可排除該檢測污泥具有急性毒性的危險特性。

對照固態易燃性危險廢物的鑒別條件，從滲濾液處理污泥的產生過程和性狀分析，待鑒別的滲濾液處理污泥在標準溫度和壓力(25 ℃，101.3 kPa)下不會因摩擦或自發性燃燒而起火，也無法點燃，不會劇烈而持續地燃燒并產生危害。該滲濾液處理污泥不符合上述固態易燃性危險廢物的鑒別條件，因此可以排除該滲濾液處理污泥具有易燃性。

反應性檢測結果表明，污泥樣品在酸性條件下氰化氫釋放量為0.09 mg/kg，硫化氫釋放量為8.67 mg/kg，遠低于《危險廢物鑒別標準-反應性鑒別》(GB5085.5-2007)中規定的危險廢物判定限值(在酸性條件下，每千克含氰化物廢物分解產生250 mg氰化氫氣體，或者每千克含硫化物廢物分解產生500 mg硫化氫氣體)，可排除該檢測污泥具有反應性的危險特性。

無機元素含量檢測結果表明，對照《危險廢物鑒別標準-浸出毒性鑒別》和《危險廢物鑒別標準-毒性物質含量鑒別》標準，污泥樣品檢出物中與此次鑒別相關的無機物因子為：銅、鋅、鉻、汞、鋇、鎳、砷、硒、氟化物。

VOCs、SVOCs及有機農藥含量檢測結果表明，對照《危險廢物鑒別標準-浸出毒性鑒別》和《危險廢物鑒別標準-毒性物質含量鑒別》標準，污泥樣品檢出物中與本次鑒別相關的有機物因子為：甲基叔丁基醚、樂果。

5 固體廢物危險特性鑒別檢測

根據對滲濾液水質分析結果、滲濾液處理工藝以及前期對污泥的危險特性初步判別情況，該污泥后期無需進行易燃性、急性毒性、反應性以及腐蝕性檢測。考慮到廢水中可能含有少量的重金屬和部分有機物，為進一步明確可能存在的危險特性，需要對滲濾液處理污泥進行浸出毒性和毒性物質含量鑒別。

5.1 樣品采集

該衛生填埋場滲濾液處理系統新鮮污泥產生量約為227 t/月。根據《危險廢物鑒別技術規范》(HJ 298-2019)表1要求，污泥月產生量在150～500 t(含)范圍內，需要采集的最小份樣數為50個，確定本次污泥鑒別需要采集的份樣數為50個。

按照《危險廢物鑒別技術規范》(HJ 298-2019)中規定：應盡可能在卸除廢物過程中采取樣品；根據固體廢物性狀分別使用長鏟式采樣器、套筒式采樣器或者探針進行采樣。當只能在卸料口采樣時，應預先清潔卸料口，并適當排出廢物后再采取樣品。采樣時，用布袋(桶)接住料口，按所需份樣量等時間間隔放出廢物。每接取一次廢物，作為一個份樣。

5.2 鑒別檢測項目

5.2.1 浸出毒性鑒別

樣品浸出毒性鑒別檢測項目包括無機物和有機物，結合前期采樣初步檢測結果、原輔材料及生產工藝綜合分析，確定浸出毒性檢測項目。

5.2.1.1 無機物質

(1)樣品初步分析表明，滲濾液廢水樣品中含有少量的六價鉻、氟化物、汞、砷、硒、銅、鋅、鉛、鎘、鎳、鉻、鈹、銀、鋇；污泥樣品浸出液中含有少量的銅、鋅、鉻、汞、鋇、鎳、砷、硒、氟化物。

(2)某衛生填埋場的填埋物質有三類：生活垃圾(應急填埋)、生活垃圾焚燒后穩定化飛灰、生活垃圾焚燒資源化利用后殘渣。填埋場生活垃圾焚燒后穩定化飛灰檢測結果顯示，飛灰浸出液中含有少量六價鉻、砷、鈹、鋇、鉻、鋅。

5.2.1.2 有機物質

(1)樣品初步分析表明，滲濾液廢水樣品中與本次鑒別相關的有機物有：苯、1,2-二氯乙烷、甲苯、氯苯、乙苯、間,對-二甲苯、鄰-二甲苯、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯、1,2-二氯苯、苯酚、樂果；污泥樣品浸出液中與本次鑒別相關的有機物有：甲基叔丁基醚。

(2)周志洪等[8]關于垃圾滲濾液中的有毒有機物濃度分析的研究中，對廣州某垃圾填埋場滲濾液中有機污染物進行定量定性分析，檢出物質包括笨、甲苯、乙苯、氯苯、二甲苯、1,2,4-三甲苯、萘、1,4-二氯苯、2-甲基萘、2-氯萘、鄰苯二甲酸二異丁酯、苯甲酸等。

(3)張蘭英等[9]關于垃圾滲濾液中有機污染物的污染與去除的研究中，對長春市某垃圾填埋場滲濾液的成分研究顯示，滲濾液中含有苯、甲苯、乙苯、1,2,4-三甲苯、二甲基苯、萘、1-甲基萘、2-乙基萘、1,3-二甲基萘、1,7-二甲基萘、2,7-二甲基萘、1,5-二甲基萘、2-乙烯基萘、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷、十七烷、十八烷、十九烷、二十烷、二十一烷、二十二烷、二十三烷、二十四烷、二十五烷、2-戊烯、乙醇、苯酚、3-乙基苯酚、苯甲酸、苯乙酸、十六酸、苯丙酸、3-甲基苯甲酸、十八酸、月桂酸、正丁基酸、2-仲丁基酯-3-甲基-1-戊烯、苯乙烯乙酯、氯苯等。

綜上分析，并對照《危險廢物鑒別標準-浸出毒性鑒別》標準，本次浸出毒性鑒別檢測項目包括：銅、鋅、鉻、汞、六價鉻、鉛、鎘、鈹、銀、鋇、鎳、砷、硒、氟化物，苯、甲苯、氯苯、乙苯、間,對-二甲苯、鄰-二甲苯、1,4-二氯苯、1,2-二氯苯、苯酚、樂果。

5.2.2 毒性物質含量鑒別

毒性物質含量鑒別包括劇毒物質、有毒物質、致癌性物質、致突變性物質、生殖毒性物質和持久性有機污染物[10,11]。結合前期采樣初步檢測結果、原輔材料及廢水產生和處理工藝，對照“《危險廢物鑒別標準-毒性物質含量鑒別》(GB5085.6-2007)標準附錄”綜合分析，確定毒性物質含量檢測項目。

5.2.2.1 無機物質

(1)樣品初步分析表明，滲濾液廢水樣品中含有少量的六價鉻、氟化物、汞、砷、硒、銅、鋅、鉛、鎘、鎳、鉻、鈹、銀、鋇；污泥樣品浸出液中含有少量的銅、鋅、鉻、汞、鋇、鎳、砷、硒、氟化物。

(2)填埋場生活垃圾焚燒后穩定化飛灰檢測結果顯示，飛灰浸出液含有少量六價鉻、砷、鈹、鋇、鉻、鋅。

(3)填埋場垃圾來源較為復雜，可能含有印染行業垃圾，故污泥中可能含有有毒物質五氧化二銻[12]。填埋場原輔料中用到黏土、鈉基膨潤土等礦物，其成分為硅鋁酸鹽，需考慮對含鋁及含硅化合物進行毒性物質含量檢測。滲濾液處理工程用到清洗劑A—三聚磷酸鈉(Na5P3O10)。三聚磷酸鈉為白色粉末狀結晶，流動性較好，易溶于水，在潮濕的空氣中會緩慢的發生水解反應，最終生成正磷酸鈉[13]。因此需考慮對含磷化合物進行毒性物質含量檢測。

5.2.2.2 有機物質

(1)樣品初步分析表明，滲濾液廢水樣品中檢出物質與本次鑒別相關的有機物有：苯、1,2-二氯乙烷、甲苯、氯苯、乙苯、間,對-二甲苯、鄰-二甲苯、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯、1,2-二氯苯、苯酚、樂果。根據污泥樣品的初步分析，污泥浸出液中檢出物質與本次鑒別相關的有機物有：甲基叔丁基醚。

(2)苯酚可能氧化成苯醌，需對苯醌進行檢測[14]；滲濾液處理站原輔料中用到聚丙烯酰胺，需對丙烯酰胺進行檢測；填埋場可能含有印染行業垃圾，需對有毒物質石油溶劑進行檢測[12]。

(3)周志洪等[8]以及張蘭英等[9]關于垃圾滲濾液中的有機物濃度分析的研究中，檢測出《危險廢物鑒別標準-毒性物質含量鑒別》中的相關因子有苯、1,4-二氯苯。

(4)某垃圾衛生填埋場的填埋物質中含有穩定化處理后的飛灰，而飛灰中含有微量二噁英[15]。填埋物質中的飛灰固化物，經水泥固化和螯合劑螯合后的飛灰本身含水率低，基本不會滲出滲濾液，且飛灰的表面積已大大減少，可滲透性也已降低，其所含重金屬離子與螯合劑反應形成了穩定的、難溶于水的螯合物，有效阻止了重金屬的浸出[16]。本項目中飛灰滲濾液來源主要為降雨產生的滲濾液。穩定化飛灰進入填埋場之前，其生產單位會對廠內產生的飛灰進行定期檢測；穩定化飛灰進入填埋場之后，衛生填埋場會定期對填埋飛灰的二噁英含量進行抽檢。飛灰產生單位及填埋場對飛灰的多次檢測結果顯示，飛灰中二噁英類含量范圍為0.12～1.1 ng-TEQ/kg，遠低于《生活垃圾填埋場污染控制標準GB 16889-2008》中關于二噁英的限值(二噁英含量(或等效毒性量)低于3 μg/kg)。因此，本次鑒別在后期檢測中不考慮對二噁英類物質含量檢測。

綜上分析，并對照《危險廢物鑒別標準-毒性物質含量鑒別》標準，本次毒性物質含量鑒別檢測項目為包括：六價鉻、氟化物、汞、砷、硒、銅、鋅、鉛、鎘、鎳、鉻、鈹、銀、鋇、銻、鋁、硅、磷、苯、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯、1,2-二氯苯、1,2-二氯乙烷、甲基叔丁基醚。

5.3 鑒別結論

根據鑒別結果分析，對照《危險廢物鑒別標準》(GB5085.1 ～ GB5085.7)中的鑒別標準，某垃圾衛生填埋場滲濾液處理工程產生的污泥在腐蝕性、急性毒性、反應性、易燃性、浸出毒性及毒性物質含量方面均不具有對應的危險特性。因此，根據現行危險廢物鑒別標準體系可判定本次鑒別的污泥不具有相關危險特性。

6 結果與討論

按照《危險廢物鑒別標準》(GB5085.1 ～ GB5085.7)并結合檢測結果，本次鑒別的滲濾液處理產生的污泥不具有腐蝕性、急性毒性、反應性、易燃性、浸出毒性及毒性物質含量方面的危險特性，因此鑒別對象不屬于危險廢物。

本鑒別結論成立的前提條件為滲濾液處理工藝運行工況正常、進水水質穩定。若衛生填埋場發生填埋廢物或填埋場原輔料變化顯著、滲濾液處理工藝運行工況不正常或新增接管廢水等情況時，則鑒別結論不適用。

垃圾衛生填埋場滲濾液成分復雜，其處理一直是填埋場運行和管理中非常棘手的問題。該填埋場滲濾液處理污泥經鑒別不具有相關危險特性。根據其數量、產生情況和可能的處置去向，對后續管理提出以下建議。

(1)項目應保證正常生產工況(生產規模、原輔材料、工藝等穩定)和污水處理設施的正常運行，并將廢水處理投藥量維持在合理穩定的水平，一旦原輔料、生產工藝、設備或投藥量出現異常情況，產生的固體廢物必須另外收集存放，并及時取樣進行浸出毒性和毒性物質含量等項目的重新鑒別。

(2)當與修訂后的鑒別標準、危險廢物名錄及環保部門固廢管理政策文件等發生沖突，應及時重新對該廢水處理污泥的危險特性進行核定。

(3)廢水處理藥劑應確保符合國家、行業或者地方通行的產品質量標準，不使用廢酸、廢堿等固體廢物生產不符合相關產品質量標準的廢水處理藥劑。

(4)加強對填埋的穩定化飛灰抽檢工作，確保飛灰中二噁英類含量滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準GB 16889-2008》中關于二噁英的限值要求。

(5)填埋場應做好該滲濾液處理污泥的日常管理工作，固體廢物的處置方式需報當地生態環境主管部門備案，另根據固體廢物相關環保管理要求，需妥善進行固廢的暫存、轉移運輸及處置工作，做好固體廢物的產生量、暫存、轉移運輸、接收和處置等相關記錄，存檔保存，以備檢查。采取適當的環境保護措施，避免對周圍環境產生污染。