某生活垃圾卫生填埋场运行问题及对策分析

吴 奂，欧春华

（1.湖南有色金属研究院有限责任公司，湖南长沙 410100；2.中机国际工程设计研究院有限责任公司，湖南长沙 410021）

生活垃圾卫生填埋场可解决城镇生活垃圾露天堆放、渗滤液影响地下水和下游饮水水源水质、臭气污染环境空气、蚊蝇滋生疾病等问题，在改善城镇环境和卫生质量、防止地下水污染、防范饮用水水源水质安全风险等方面都发挥了重要作用，但随着生活垃圾卫生圾填埋场运行日久，也暴露了一些填埋场运行中存在的环境问题。2019年12月～2020年1月，H省住房和城乡建设厅、生态环境厅对全省多个垃圾卫生填埋场进行污染防治拉网式专项排查，排查结果显示，各填埋场存在重视力度不够、填埋场现场管理不规范、渗滤液收集处理问题突出以及监测、除臭工作不到位等问题。各填埋场针对排查出的简单问题进行了整改，但较为复杂的问题在后续调查中发现难以整改到位，本文将对这类复杂环境问题进行分析并就解决方案提供相关思路和建议。

1 某生活垃圾卫生填埋场建设和运行状况调查

1.1 填埋场设计建设情况介绍

某生活垃圾卫生填埋场位于县城城郊山坳，场地内整个地势西北高东南低，场址谷口向东南开口，场址北面、西面、南面为次生林地带，东南面1.3 km有河流流经，与城区相距约2 km。

填埋场占地19公顷，总库容235万m3，日处理生活垃圾约180 t，填埋垃圾总量约158万t，服务年限24 a，于2011年开工建设，2012年建成并通过工程验收，环保手续齐全。

填埋场采用改良型厌氧卫生填埋工艺，平面布局分垃圾填埋区、渗滤液处理区以及管理、生活、环保监测和维修区，实际建设垃圾填埋库、垃圾坝和截污坝、环场截洪沟、防渗设施、地下水导排设施、渗滤液收集管、渗滤液处理站、填埋气导出系统、垃圾场管理、生活辅助设施等，其中填埋库区呈西北至东南走向，东南低西北高，库区宽250 m，长300 m，分为一、二期库区，二期库区同时建设，分期填埋。在库区下游设有1座垃圾主坝，位于垃圾填埋区的东南部，主坝下游建设渗滤液调节池和渗滤液处理站，渗滤液处理站建设规模240 m3/d。

1.2 填埋场运行状况调查

至2020年，填埋场已运行8 a，已填埋垃圾28万t（含老垃圾场存量垃圾约3万t），占用一期库区库容50万m3、二期库区库容约9万m3，剩余二期库容176万m3。一期区目前覆盖2.0HDPE防渗膜进行临时封场，雨水排出垃圾堆体，填埋气经导气石笼直接排空；二期库区于2019年启动填埋，2020年日处理规模达到170 t/d。

填埋场于2018年底～2019年对渗滤液处理站进行大修，采用“MBR（一级A/O）＋纳滤＋反渗透”处理工艺，实际处理能力50～80 m3/d，为此设置1台150 m3/d临时应急DTRO装置，处理多余渗滤液和排水井受污染地下水。

2 填埋场运行中环境问题调查

在该生活垃圾卫生填埋场采取整改措施后，2020年8～12月对填埋场进行详细调查评估，发现填埋场仍存在如下问题。

2.1 渗滤液处理站实际处理量不满足渗滤液处理需要

2020年该填埋场实际产生渗滤液100 m3/d，但该填埋场渗滤液处理站目前实际处理能力只有50～80 m3/d，不但远小于240 m3/d的设计规模，也不能满足填埋场实际产生渗滤液量的处理需要，仅依靠临时应急DTRO装置处理多余渗滤液，不能解决渗滤液处理站存在的处理规模的问题。

2.2 填埋场周围存在明显异味

该填埋场建成运行多年，虽2018～2020年厂界H2S、NH3浓度和臭气浓度均满足《恶臭污染物排放标准》（GB 14554-93）表1中二级标准，但臭气浓度均能检出，填埋场下风向明显可闻到臭味。

2.3 地下水存在超标现象

该填埋场2018～2020年地下水日常监测结果显示，一眼监视井、一眼扩散井存在Pb、菌落群数、NH3-N超过《地下水质量标准》（GB/T14848-2017）III类标准现象，另一眼监视井存在Pb、菌落群数超标现象，一眼扩散井存在CODMn、NH3-N、Mn、菌落群数超标现象，排水井存在NH3-N、Mn、菌落群数超标现象。

2.4 地下水监测井设置、维护及跟踪监测不符合标准要求

该填埋场设置了6眼地下水监测井，其中本底井1眼，扩散井2眼，监视井2眼，排水井1眼。根据填埋场水文地质勘查报告，本底井与填埋库区不在同一地质单元，监测水样不具填埋场地质单元背景值代表性；因未维护，一眼扩散井塌方无法采水样，2眼监测井井口封闭不严，填埋场监测井设置和维护均不满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889-2008）要求。

同时，该填埋场按季度进行地下水跟踪监测，或受天气和降雨、监测井塌方影响无法采到水样时部分监测井未采样监测，不满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889-2008）中每月1次的监测要求。

3 原因分析

3.1 浓缩液回灌方式增大污染负荷、部分工艺组件老化使处理效率降低

垃圾渗滤液水质是复杂多变的，填埋初期BOD5和CODCr浓度高，且其比值也较大；但随着填埋年限的增加，BOD5和CODCr浓度下降，比值也逐渐减小，渗滤液监测值显示BOD5/CODCr平均比值为0.28，可生化性较差，而NH3-N则会略有增加。但该填埋场渗滤液处理站浓缩液固定在一个地方回灌，回灌后很快全部进入渗滤液，且浓缩液中盐分及难降解污染物会不断积累，增大复杂成分的污染负荷，使反渗透系统中渗透压升高，膜结垢比较严重，造成膜回收率有所降低［1］。同时，该填埋场渗滤液处理站运行日久，部分工艺组件老龄化严重，加之填埋场渗滤液产生浓度增大，导致处理效率降低，为保证处理尾水达标排放、渗滤液处理站只能减小处理规模。

3.2 填埋气体自然导排、未收集利用

垃圾填埋气主要是由于生活垃圾在填埋处理过程中其有机废物经厌氧降解产生的混合气体，主要成份包括CH4、CO2、H2、N2、CO、O2，还有一些微量气体，如H2S、NH3、硫醇类、硫醚类、硫化物、醛类、脂肪类、胺类、酚类等挥发性有机物。甲烷是排名第二位的温室气体，其温室效应是二氧化碳的21倍。

该填埋场只建设了导气石笼，未设置收集系统，实际为无组织排放。由于该填埋场已占用库容33.6%，一期库区进行了临时封场，会产生大量填埋气，填埋气中含有大量甲烷和恶臭气体，产生的恶臭气体对周围环境也会造成污染，对公众健康具有危害性。

3.3 填埋库区部分防渗膜可能存在破损

该填埋场建设前进行了地下水背景值调查，结果显示符合《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）III类标准。填埋场运行以来，跟踪监测部分扩散井、监视井和排水井的地下水浓度均存在部分因子超标现象，而填埋场水文地质勘查报告表明填埋场为相对独立的水文地质单元，无外来地下水污染源。因此，填埋场所在区域地下水受污染最大可能原因为填埋库区部分防渗膜可能存在破损，填埋场渗滤液渗漏进入地下水。

3.4 对标准规范认识不足、管理不到位

该填埋场建设之初水文地质勘查不够细致，对标准规范认识不足，导致建设的本底井不在填埋场同一水文单元内，在填埋场运营中管理不到位，没有对监测井进行维护管理，地下水跟踪监测未按标准要求开展，也未及时发现监测井设置、维护的问题。

4 解决措施分析

4.1 渗滤液处理站改造和浓缩液回灌方式改变

提高渗滤液处理站的处理规模关键在于提高反渗透出水率，这需要控制盐分的进入。在渗滤液处理过程中应尽量避免酸碱中和，尽量避免采用单一物化方法处理渗滤液，从而降低盐分。

针对渗滤液高氨氮、可生化性差问题，填埋场过去以通过更换反渗透滤膜作为改造手段，但运行结果显示，更换滤膜只能短期提高处理规模，但滤膜结垢耗损速度加快，随着滤膜结垢，反渗透处理规模将降低，为保证处理规模不得不提高滤膜的更换频率，则渗滤液处理的成本直线上升。

为此，填埋场可采取改变浓缩液回灌方式和对渗滤液处理站设备和工艺改造相结合的整改方案。（1）在利用回灌工艺处理浓缩液过程中，应当依据垃圾填埋场地理特点合理确定回灌方式。该垃圾填埋场为山谷型填埋场，可选择石笼分散回灌方式，在垃圾填埋过程中建设回灌石笼。随着填埋作业区域增加回灌石笼，分散回灌点，减少盐分和复杂成分进入渗滤液，降低渗滤液处理站的污染负荷；（2）更换渗滤液处理站的老化设备，提高原有工艺的处理效率；（3）对渗滤液处理站工艺进行改造，在MBR处理工艺前增加一级A/O工艺，两级A/O工艺为串联连接，该工艺对脱氮工艺稳定，兼具去除有机物、脱氮除磷效果，能提高渗滤液处理站前端生化处理设施的处理效率，降低反渗透滤膜污染负荷，减小膜结垢情况，提高膜的利用效率和反渗透出水率，进而达到提高渗滤液处理站整体处理规模的目的。该整改方案虽然在新增的A/O段增加一定运行成本，但能降低反渗透滤膜更换周期，极大地降低耗材成本，对渗滤液处理站的整体运行成本将会呈降低趋势。

4.2 填埋气收集发电综合利用

填埋气中除含有恶臭气体H2S、NH3、硫醇等挥发性有机物外，还含有40%～60%甲烷。目前，填埋气的处理方式主要有两种，一种是收集后火炬焚烧处置，另一种是填埋气发电综合利用。由于甲烷是一种高热值的能源，具有利用价值，如果收集后只采用高架火炬焚烧处置排放，是一种能源的浪费，不但没实现经济价值，反而增加收集和处置填埋气的运行成本。而填埋气发电综合利用工程是一种更具循环经济的利用方式，不但能减少填埋气体排放带来的温室效应，还能在抵消运行成本后带来经济效益。

因此，从碳中和、碳达峰以及减轻臭气影响角度来看，在该填埋场建设间距不大于50 m的垂直导气井（沿堆体边缘布置的导气井间距不宜大于25 m），通过抽气设施收集填埋气净化，配备填埋气体发电机组发电综合利用，设置焚烧火炬应急，能减少碳排放和有害气体污染，降低甲烷爆炸风险，提升填埋场的环境效益，也能带来经济效益。

4.3 及时更换破损无纺布，查找和修补渗漏点或地下水收集处理

由于填埋场地下水超标，填埋场将排水井地下水排入临时应急池，采用临时应急DTRO装置处理后排放。但由于排水井地下水导排量约为280 m3/d，150 m3/d的临时应急DTRO装置处理超出渗滤液处理站的渗滤液20～50 m3/d后，剩余处理规模为100～130 m3/d，不能满足受污染地下水量处理的需要，应增加1台处理规模200 m3/d以上的临时应急DTRO装置处理地下水。临时应急DTRO装置作为短期风险应对措施能起到较大效果，但从长远来看，渗漏点将增多或扩大，如果长期不处理，进入地下水的渗漏液将增多，污染范围也会增大，对环境的污染损失不可估量。因此，从运行成本和环境效益考虑，必须查找渗漏点后采取工程措施处理。

根据填埋场水文地质勘查报告，填埋场水文地质条件较简单，同时水系统相对独立、影响范围较小；场地内地下水类型主要分为两类，即松散岩类孔隙水、基岩裂隙水，各含水层（组）富水性贫乏，填埋场可委托水文地质勘查单位加密检测，掌握地下水水质变化情况，查找渗漏点。如渗漏点较少，可采取对防渗膜渗漏点进行接补的工程措施；当漏点较多时在沟底集中排泄区设置地下隔水帷幕，在隔水帷幕前设置集水井，集中抽排受污染地下水进行处理，根据抽排受污染地下水配备适宜规模的DTRO设备，制定详细的地下水环境监测计划、预防与应急处理制度并严格执行，从源头上切断地下水污染源，保证地下水环境安全。

4.4 补设监测井，加强环境监测和管理

填埋场水文地质勘查报告，在填埋场同一水文单元上游重新钻井作为本底井，原塌方扩散井废弃，在其旁边重新钻井作为扩散井，对所有监测井进行井壁和井口维护。

运营单位也应加强环境管理和环境监测，依据《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889-2008）要求制定并执行监测计划，跟踪监测地下水的频次不低于每月1次。

5 结 语

通过采取有效可行的措施，某生活垃圾卫生填埋场能解决运行中存在的问题，确保填埋场稳定运行，减轻对环境的影响。其它生活垃圾填埋场的运行也会存在诸多问题，须遵循对症下药、达标排放原则，借鉴同类工程运行经验，采取行之有效的措施，尽量做到资源综合利用，避免二次污染。