简介： 垃圾量与日俱增，处理能力相对滞后，未经处理的垃圾随意堆放，可堆放场所越来越少，经过一段时间之后，有毒有害物质渗入到地下水及土壤中或挥发到空气中，则会污染环境，危害人们身体健康，使人们的生存条件受到严重的不良影响。如今其对市容景观的破坏和对生态环境的污染已相当严重。
关键字：城市生活垃圾 填埋处理
一、背景
垃圾量与日俱增，处理能力相对滞后，未经处理的垃圾随意堆放，可堆放场所越来越少，经过一段时间之后，有毒有害物质渗入到地下水及土壤中或挥发到空气中，则会污染环境，危害人们身体健康，使人们的生存条件受到严重的不良影响。如今其对市容景观的破坏和对生态环境的污染已相当严重。
随着人们对环境保护意识逐渐加强，越来越注重身体健康，注重周围环境，注重生存条件，同时自改革开放以来我们不断地学习国外的先进技术和吸取国外的经验，不断地开拓与创新，使得通过工程措施合理、安全处置生活垃圾成为可能。
二、我省垃圾成分分析
根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（1995年公布）将固体废物分成城市生活垃圾、工业固体废物和危险废物。城市固体废物主要指城市生活垃圾，是城市居民在生活和日常活动中产生的综合废弃物（其中包括粪便及污泥）。随着经济的高速发展，我国城市居民生活水平迅速提高，城市生活垃圾产生量急剧增加，垃圾成分也发生了相应的变化；地域不同，气候不同，生活习惯不同，经济发展水平不同，能源结构不同所产生垃圾的成分也会不同。如一些煤城及偏远地区生活垃圾中无机组分均在70%左右，高于南方。我省主要城市生活垃圾的成分见下表1。
我省主要城市的垃圾组分 表1
|
城市
|
类型
|
城市垃圾的主要组分%
|
||||||
|
有机物
|
无机物
|
废品类
|
||||||
|
纸类
|
布类
|
塑料
|
金属
|
玻璃
|
||||
|
哈尔滨
|
燃气
|
63.92
|
20.22
|
11.04
|
0.36
|
1.73
|
0.66
|
2.07
|
|
燃煤
|
30.83
|
66.02
|
1.70
|
0.72
|
0.24
|
0.50
|
0.49
|
|
|
双鸭山
|
|
25.25
|
74.75
|
|
||||
|
黑河
|
燃气
|
57.15
|
35.30
|
7.55
|
||||
|
燃煤
|
13.90
|
82.90
|
3.2
|
|||||
|
绥化
|
|
40.50
|
55.00
|
4.50
|
||||
|
鸡西
|
燃气
|
62.61
|
28.23
|
6.61
|
0.17
|
0.25
|
0.73
|
1.40
|
|
燃煤
|
26.81
|
70.25
|
1.51
|
0.22
|
0.25
|
0.50
|
0.46
|
|
三、垃圾产量分析
据不完全统计，目前我国生活垃圾的年产量已达1.5亿吨，人均垃圾产生量在1.0kg/d 左右，并且还在以每年8%-9%的增长率递增，我省人均垃圾产生量高于全国平均水平。我省城市人均垃圾产量见表2。
我省城市人均垃圾产量与预测一览表 （kg/d.人） 表2
|
城市年份
|
哈尔滨
|
牡丹江
|
双鸭山
|
鸡西
|
黑河
|
绥化
|
伊春
|
|
2002年
|
1.2
|
1.2
|
1.40
|
1.35
|
1.36
|
1.20
|
1.2
|
|
2020年
|
1.0
|
1.1
|
1.20
|
1.00
|
1.20
|
1.10
|
1.00
|
四、处置方式比较
由于资金、技术、场地等问题的困扰，很多城市始终无法从根本上解决城市垃圾的处理问题，每天都有数以万吨的垃圾不能得到有效处理，许多建筑，生活垃圾便悄悄流向城郊结合部，出现了垃圾包围城市的局面，城市垃圾面临着无处消纳的危机。
目前，我国的填埋垃圾几乎没有经过处理，大部分城市对生活垃圾长期以来都是采用露天堆放、自然填沟和填坑等方式处理，只能达到对垃圾的一般性厌氧填埋处理，而且对环境造成潜在的影响和危害。特别是填埋场的渗滤液，由于没有进行必要的收集和集中净化处理，已导致水资源和环境的严重污染。这样做的危害在于对地下水造成了不可逆转的污染。被污染地下水要恢复水质则需要等待50年以上！因此，城市生活垃圾的处理问题已成为刻不容缓、非解决不可的重要问题。
我国城市生活垃圾处理工作起步较晚，水平比较低，基础设施较差，垃圾处理仍处于初级阶段，无论是技术、设备、实际工程应用或者是对垃圾处理技术标准、规范、法规、条例的制订都还处于开始实行阶段。我国早年常见的几种垃圾处理方法是：堆放、堆肥、填埋。目前大部分城市垃圾采用堆放、简易填埋处置，也有采用卫生填埋、机械化堆肥、焚烧处理等方式。因此，我国生活垃圾处理采用卫生填埋法居多，占总处理量的79.2％，代表性的有：杭州天子岭垃圾卫生填埋场、广州大田山垃圾卫生填埋场、北京六里屯垃圾卫生填埋场、北京焦家坡垃圾卫生填埋场、昆明东郊垃圾卫生填埋场等。其余为焚烧及堆肥，占总处理量的20.8％（其中堆肥占18.8％），如：深圳垃圾焚烧场（采用日本进口设备）、哈尔滨化工路焚烧发电厂、无锡机械化堆肥场等，焚烧与堆肥因其工程及运行费用高、工艺复杂而未得到广泛应用。目前一段时间内，我国的城市生活垃圾处理方式将以卫生填埋方式为主，极少数城市添加分拣回收设备。待技术进一步成熟后，广泛增设分拣回收系统成为可能，更进一步实现垃圾的资源化。
五、卫生填埋方式
卫生填埋方式主要包括收运系统（收集站、中转站、车辆）、垃圾填埋场系统（截洪沟、垃圾坝、道路系统、U型沟、渗滤液收集系统、渗滤液防渗系统、地下水导排系统、填埋气疏导系统等）、大型调节池系统、渗滤液处理站、管理区（综合楼、机修车库、地磅房、加油站、锅炉房等）、监测系统。
垃圾卫生填埋的步骤：垃圾堆放、铺平、碾压铺平、再碾压、喷药的填埋过程，最终对整个垃圾填埋场进行封场绿化。
近几年，我省一批具有较高水平的垃圾卫生填埋场相继建成，如哈尔滨西郊城市生活垃圾填埋场处理量1200t/d；向阳山城市生活垃圾处理场处理量1200t/d；双鸭山城市生活垃圾填埋场处理量847t/d；牡丹江城市生活垃圾填埋场处理量800t/d；七台河城市生活垃圾填埋场处理量450t/d；鸡西城市生活垃圾填埋场处理量800t/d。目前，有的已经运转，有的正在试运转。还有一些城市如黑河市城市垃圾填埋场处理量300t/d；绥化垃圾填埋场处理量360t/d等正在建设中，伊春垃圾填埋场处理量400t/d正在设计中。以上城市均采用卫生填埋处理方式，并已达到现代化城市垃圾卫生填埋场水平。
卫生填埋法作为一种工程处理方式，是将垃圾放置在相对封闭的系统中，使其对周围环境的影响减到最小程度，因此它有一套严格的操作程序和相应的技术措施作为保障。 以下为重要的几方面。
（一）垃圾填埋场的选址
首先填埋场场址的选择是卫生填埋场全面设计规划的关键一步，一个合适的场址，可以减轻环境的污染，减少处置的成本，有利于填埋场的安全管理。从对投资、工程及对环境、社会的影响考虑，垃圾处理厂厂址选择应满足以下要求：
(1)场址选择应符合城市总体规划。
(2)处理场对周围环境不应产生影响或对周围环境的影响不超过国家相关现行标准的规定。应远离水源，在地下水流向的下游及夏季主导风向的下风向。
(3)处理场应远离居民区，规范要求填埋场距离居民居住区或人畜供水点应500m以上，距民用机场应3km以上。易坍塌地带、风景区、动植物保护区、未开采矿区、军事要地等重要地区均不能做为填埋场选址。
(4)场址的运输距离适中，交通方便。
(5)土地不占耕地，易征得，便于填埋场土地和垃圾的开发利用。
(6)场地应有较好的自然条件，包括地形、土壤、水文、气候、交通等。
(7)在山谷地区，需要注意外来汇水面积上产生的洪水大小，以免冲坏建筑物或影响填埋的正常运行。若外来汇水面积较大，截洪沟会很宽，则会增大投资。
设计垃圾填埋场即需要技术可行，亦要求经济合理，争取单位面积上的填埋体积最大，这样可以大量节省建设投资。沟谷型填埋场具有这样的优势可大量减少土方初次挖掘量，节省投资，降低工程造价，这些方面均优于平原填埋场，其缺点可能需另找土源作为垃圾的覆土。我省大部分地区为低山丘陵地势，外来汇水面积较小（截洪沟小），地域较辽阔，可以距市区较远处选择场址，减少对城市的影响。因此选择垃圾填埋场具有一定的优势。如双鸭山、牡丹江、黑河、七台河、鸡西、伊春场址选在山谷地形作为垃圾填埋场，选址距城市均在5-10公里之内；哈尔滨市场址距城市较近，在2公里之内。设计填埋场年限规范规定应在10年以上，特殊情况下不低于8年。我省设计的填埋场容积均考虑到远期方展的需要，一般在10-20年。例如：黑河市因地形地势较优越，可以满足远期30-50年的扩容需要。绥化市城市垃圾填埋场场址选在距市郊较近原废弃砖厂处，属于平原型垃圾填埋场。我省部分垃圾填埋场占地详见表3。
我省主要城市填埋场占地一览表 表3
|
|
哈尔滨
|
牡丹江
|
双鸭山
|
鸡西
|
黑河
|
绥化
|
|
占地面积（ha）
|
40（40）
|
|
40
|
43
|
25
|
15.2
|
|
平均填埋高度（m）
|
48*
|
|
20
|
15
|
15
|
10
|
|
填埋总容积(万m3)
|
|
1200
|
815
|
632
|
372.5
|
151
|
|
建设费用（万元）
|
16300(16000)
|
|
18752
|
16704
|
5472.95
|
5644.17
|
*表示最大填埋高度。（）表示第二座填埋场数据。
（二） 填埋场防渗系统
由于垃圾卫生填埋场渗滤液产量较大，所以必须防止对地下水和地表水的污染。填埋场防水防渗技术，不但能防止地下水受到污染，而且也是防止地下水进入填埋场的主要工程技术措施。不具备自然防渗条件的填埋场必须进行人工防渗。
防渗处理：包括水平防渗和垂直防渗。水平防渗是指防渗层水平方向布置，防止垃圾渗滤液向下渗透污染地下水；垂直防渗是指填埋场基底位于岩、土渗透性能较小（渗透系数小于1.0x10-7cm/s）且连续的地区，只在垂直方向设防渗墙即可防止垃圾渗滤液向四周横向渗透。例如山区地势底部为弱透水性的基岩，并且三面隆起仅在沟口处做垂直防渗墙即可，需做防渗处理区段较短，常采用帷幕灌浆法。但就目前国内建设的填埋场看，用帷幕灌浆法建造的防渗墙很难达到渗透系数不大于1.0x10-7cm/s标准要求，而且因填埋场面积较大，地质情况复杂，要彻底搞清楚是否与地下水有连通处很困难。所以目前国内多采用水平防渗方式。
防渗层的建设方法是多种多样的，采用何种工艺方法建设防渗层是设计中重要内容，不管什么方法、什么材料，最终所要达到的目的是渗透系数达到我国规定标准Kf小于10-9m/s。所以目前省内所施工的和设计的垃圾卫生填埋场防渗层根据当地工程地质条件不同，采用防渗层也不一样，见下表4。
水平防渗材料：填埋场防渗衬垫层主要有两类，一种是天然防渗材料，即人工碾压粘土防渗衬层或自然粘土（渗透系数小于1.0x10-7cm/s）与土工聚合粘土衬垫钠膨润土（GLC）作防渗衬层；另一种是人工合成材料，即土工膜。
土工聚合粘土衬垫是将膨润土夹在土工织物中间或连接在土工膜上混合制成的衬垫。它有优于传统压实粘土的特点：抗干裂，高抗剪强度，可利用轻型设备安装，减小对下面衬层的损坏，易铺在边坡上，在一定压载下不产生固结排水。钠膨润土是指水成沉积物和火山灰风化形成的粘土矿物蒙脱石，遇水膨胀形成水化膨润土，具有很低的透水性。国内还有钙膨润土，质量逊于钠膨润土，部分产品达到标准要求。
土工膜、土工网、土工织物是用于填埋工程的三种主要土工合成材料。土工膜是一种相对较薄的柔性热塑或热固聚合材料，抗腐、透水性极低，为良好的水、气隔离层。它是一种或几种聚合物，再加上一系列附加剂如碳黑、色料、催化剂、抗降解材料等制成的。根据聚合材料分类：(1)热塑塑料：如聚氯乙稀PVC；(2)晶状热塑材料：如高密聚乙烯HDPE；(3)热塑合成橡胶：如氯化聚乙烯CPE。这些材料中人工合成材料高密度聚乙烯（HDPE）膜以其最好的化学稳定性、低渗透性、紫外光稳定性成为优选材料。
采用HDPE膜，在填埋场的底部和周边形成中间隔离层，结合其它的技术措施如粘土压实等共同来形成防渗结构层，以有效地防止渗滤液污染水源及土壤，已达到保护水源及环境的目的。见下表4
垃圾填埋场防渗几种方式 表4
|
|
场底防渗方式(从上至下)
|
|
哈尔滨
|
向阳填埋场300mm碎石；300mm粘土；2.0mm防渗膜
|
|
双鸭山
|
300mm粘土层；400g/m2长纤无纺布；1.5mmHDPE土工膜；5.5mm厚钠基膨润土垫；300mm粘土；250g/m2长纤无纺布；
|
|
鸡西
|
300mm粘土层；400g/m2长纤无纺布；1.5mmHDPE土工膜；5.5mm厚钠基膨润土垫；300mm粘土；250g/m2长纤无纺布；
|
|
黑河
|
250 g/m2长纤无纺布；300mm粘土层；400g/m2长纤无纺布；2.0mmHDPE土工膜；300mm粘土层；250 g/m2长纤无纺布；
|
|
绥化
|
250 g/m2长纤无纺布；300mm粘土层；400g/m2长纤无纺布；2.0mmHDPE土工膜；
|
（三）渗滤液处理系统
垃圾填埋渗滤液是由垃圾堆体排出的一种成分复杂的高浓度有机废水，对渗滤液处理和管理是填埋场防止环境污染的最关键问题之一。渗滤液由自然降水、垃圾原有的含水量、垃圾中有机物组分在填埋堆体经分解产生的水分、地表径流、地下水等组成。所以，垃圾渗滤液处理是卫生填埋场必不可少的环节。由于垃圾渗滤液的水质与垃圾种类、性质、填埋方式等许多因素有关，化学成分变化较大，其浓度和性质随时间呈动态变化关系。有机与无机污染物的含量均很高，成分复杂污染物种类超过100种，其中部分典型污染物的含量详见表5、表6。
垃圾渗滤液特性（mg/L） 表5
|
成分
|
变化范围
|
成分
|
变化范围
|
|
颜色
|
黄到黑灰色
|
BOD5
|
<80-35000
|
|
气味
|
恶臭
|
SS
|
2000-35000
|
|
有机酸
|
46-24600
|
电导率/（μS.cm-1）
|
10-104
|
|
PH
|
5.5-9.0
|
TP
|
0.8-75
|
|
CODcr
|
400-70000
|
NH3-N
|
20-7400
|
我省主要城市卫生填埋场渗滤液成分情况见表 表6
|
监测项目 |
双鸭山 |
黑河 |
鸡西 |
绥化 |
伊春 |
经验典型值 |
|
氨氮 BOD5 CODcr SS |
300-500 900-1500 3000-5000 500-600 |
300-500 900-1500 3000-5000 500-600 |
300-500 900-1500 3000-5000 500-600 |
300-500 900-1500 3000-5000 500-600 |
300-500 900-1500 3000-5000 500-600 |
500-2000 500-5000 3000-10000 200-1000 |
垃圾渗滤液成分复杂，降解比较困难，排放标准要求严格，处理难度较高，成为世界各个国家研究的重点。北京曾经采用厌氧法处理未能达标。经研究采用先进的膜技术处理可以达标，但费用相当昂贵。所以目前采用较多的是回灌法，即将产生的渗滤液回灌到垃圾填埋场内，利用填埋场截留和降解渗滤液中的有机物，通过蒸发减少渗滤液的量。由于渗滤液的量随季节变化较大，尤其北方地区，冬季少甚至没有，夏季较为集中且量大。所以设置大型调节池存储收集来的渗滤液，用来解决这种不均匀性，同时可以将其均匀回灌到填埋场内，还可以将其提升到渗滤液处理站进行处理。例如：国内有将整个山谷作为调节池，容积20万m3用来存储渗滤液。
渗滤液处理工艺的选择根据当地的气候特征、周围环境、渗滤液水量与水质特性及处理程度综合确定。根据渗滤液处理站进厂水的水质，渗滤液处理站采用混凝沉淀、生化处理，再经硅藻土澄清把关的处理工艺，处理后污水即可达到《生活垃圾填埋污染控制标准》，详见表7。
垃圾渗滤液污染物排放值（mg/L） 表7
|
项目
|
一级
|
二级
|
三级
|
|
悬浮物
|
70
|
200
|
400
|
|
BOD5
|
30
|
150
|
600
|
|
CODcr
|
100
|
300
|
1000
|
|
氨氮
|
15
|
25
|
—
|
|
大肠菌数%
|
1－10
|
1－10
|
|
一般用于渗滤液处理的工艺主要有三种生物法、物理法、化学法。国内外用于渗滤液处理的主流是厌氧生物法、好氧生物法、膜法。我省渗滤液处理采用物理法和生物法。渗滤液处理工艺流程详见表8。
我省城市垃圾卫生填埋场渗滤液处理情况 表8
|
序号
|
城市
|
占地面积（ha）
|
设计日处理量（m3/d）
|
渗滤液处理方式
|
|
1
|
双鸭山
|
40
|
500
|
渗滤液水量-回灌井-调节池-竖流混凝沉淀池-SBR池-调节池-硅藻土-水体
|
|
2
|
鸡西
|
43
|
500
|
渗滤液水量-回灌井-调节池-竖流混凝沉淀池-SBR池-调节池-硅藻土-水体
|
|
3
|
黑河
|
25
|
300
|
渗滤液水量-回灌井-调节池-竖流混凝沉淀池-SBR池-调节池-硅藻土-水体
|
|
4
|
绥化
|
15.2
|
150
|
渗滤液水量-回灌井-调节池-竖流混凝沉淀池-SBR池-调节池-硅藻土-水体
|
|
5
|
伊春
|
|
300
|
渗滤液水量-回灌井-调节池-竖流混凝沉淀池-SBR池-调节池-硅藻土-水体
|
（四）填埋场气体的处理
填埋场气体，又称沼气或填埋气，是垃圾降解的最终产物，其成分随着垃圾的稳定化进程，垃圾组成，填埋场所在地区水文地质，填埋方式等宏观因素而定。主要气体为氨、二氧化碳、一氧化碳、氢、硫化氢、甲烷、氮、氧等。甲烷和二氧化碳是填埋场可降解有机物发生厌氧分解的主要气体，两者之和约占填埋气的90%或更高。详见表9。
填埋气的典型成分 表9
|
成分
|
体积比%
|
成分
|
体积比%
|
成分
|
体积比%
|
|
甲烷
|
63.8
|
氢
|
0.05
|
乙醇
|
1.005
|
|
二氧化碳
|
33.6
|
一氧化碳
|
0.001
|
丙烷
|
0.002
|
|
氧
|
0.16
|
乙烷
|
0.005
|
|
|
|
氮
|
2.4
|
乙烯
|
0.018
|
|
|
1.影响
导致填埋场周围建筑物地下空间有可能积聚一定浓度甲烷而造成潜在的危害。填埋气体对环境的影响归纳起来有以下几点：
（1）由于气体聚积在封闭或半封闭的空间内，如建筑物、人工洞穴或填埋区附近的沟槽等，只要满足气体爆炸的三个条件，即有空腔，有可燃的混合气体，有燃烧源就会引起爆炸或起火。
（2）使得进入填埋区内或附近沟槽的人产生恶心，头晕或窒息。
（3）当气体通过填埋区表面的裂缝逸出时，填埋气可能会着火，并有点燃废物发生火灾的危险。
（4）由于甲烷代替了土壤中的空气，并阻止空气进入土壤，使得土壤内缺氧，降低危害植物的有毒化合物的氧化分解，抑制植物生长，造成危害。
2.填埋气的收集
填埋场气体要有组织地收集利用，必须做到填埋场密封严实，使气体扩散降到最低限度。为了使垃圾填埋场能安全、稳定地运行，在填埋库区内每隔40-50米设置一垂直导气石笼，导气石笼中部设置φ200毫米穿孔管，管外用钢丝网围成φ1000毫米的网笼，管与网笼之间填充碎石，导气石笼及导气管的铺设随着填埋作业面逐层上升而逐渐加高，导气管排出口高出最终覆盖层1米。
3.填埋气的处理
填埋气可用于发电或经处理后向居民供气。但由于填埋气的回收利用设备较复杂,运行管理要求高，且在填埋期间进行收集会影响填埋作业，加之对于填埋气体的可回收量、热值很难精确计算，且国内应用经验较少（仅有杭州天子岭填埋场一家被列为垃圾生态填埋工程全国重点项目），所以，我省现阶段采取对垃圾填埋气集中回收点燃处理。
（五）环境监测
填埋场环境监测是填埋场环境管理的重要组成部分，是确保填埋场正常运作和进行环境评价的重要手段。填埋场环境监测包括渗滤液、填埋气、地面水、地下水、大气、垃圾、土壤等有关参数测定。为以后的管理、处理技术的改进和环境评价提供重要依据。封场后还应进行跟踪监测直至填埋体稳定。
渗滤液监测包括场内渗滤液监测和处理后渗滤液排放监测。地面水监测是指对场地附近的地面水进行监测，目的是为了监测地面水是否受到渗滤液的污染，以及在垃圾运输、作业过程中对地面水、水质造成的影响。地面水监测主要是在靠近场地的河流、湖泊采样。地下水的监测是场地监测的重点，它包括未饱和区监测和饱和区监测两个方面。前者比较复杂监测困难，因此以后者为主。对场地周围地下水的监测目的是提供场地启用前后的地下水水质情况。气体监测包括填埋场场区大气监测和填体内产气监测。目的了解填埋体内的气体排出情况和周围大气的质量情况。环境卫生监测是对场区周围的臭味、蝇、蛆、蛹指数，招引飞禽的种类及数量，啮齿类动物孳生数进行监测。采样频率和分析项目可根据国家标准、场地的监测计划和环保部门的要求确定。
六．未来发展目标
分析国内外对垃圾处置情况，可得出以下发展趋势：
（1）由于焚烧法有灰烬，堆肥法有筛余物，均需填埋处理，则填埋法作为城市垃圾的最终处置方式，仍将长期被采用。有关的法规、环境污染控制标准、工艺方案及参数不断改进，趋于完善。
（2）垃圾的分拣、回收作为填埋的预处理，越来越受到重视。其结果回收可利用资源，需填埋的垃圾量减少，可增加填埋场使用年限。
（3）填埋场的功能向多元化发展，发展成为分拣、堆肥、发电、填埋的综合处理工程。
（4）分类收集为各国所提倡推广。如果完全实现，填埋场不会进入有机物，不会产生难处理的渗滤液，沼气利用问题将逐渐消失。
