有机固体废弃物的卫生填埋

三、有机固体废弃物的卫生填埋

填埋处理是城市生活废弃物最基本的处理方法，即将残渣埋入地下，通过微生物长期的作用，使之分解为无害化合物的过程。该法投资少、技术要求不高、便于操作，运用十分广泛。填埋主要有现代卫生填埋和传统简易填埋两类方式。老式垃圾填埋场选址主要考虑方便和经济因素，通常利用废弃的老采石场、矿场、自然洼地倾倒废物，然后简单地用土层覆盖。卫生填埋则在选址、建造、运行、封场等方面都有严格要求，建造有防渗漏、渗滤液和填埋气体的监测、收集、处理系统，尽可能减少对环境的危害，实现填埋体内垃圾无害化。由于传统的简易填埋所产生的垃圾渗滤液(leachate)和气体会污染水和大气，造成严重的环境问题，传统填埋法目前在发达国家应用比例越来越少，而卫生填埋则是目前世界各国特别是发达国家应用最普遍的方法。我国城市生活垃圾除了少部分焚烧、堆肥或回收利用外，其余绝大部分被运送到填埋场进行处置。由于受到经济发展水平的限制，我国过去大多采用简易填埋方式，卫生填埋起步较晚，真正意义上的卫生填埋场从20世纪80年代末才开始建设。

卫生填埋始于20世纪60年代，其原理与厌氧堆肥相同，都是利用好氧、兼性和专性厌氧微生物对有机物进行分解转化，使之达到稳定化的过程。在卫生填埋过程中有机固体废弃物分层压实填埋，每层厚度一般为2.5～3m，层与层之间须覆土30cm。填埋场底部需设防渗层和渗滤液收集系统，以防止渗滤液渗漏污染地下水。此外，由于微生物对有机物的厌氧发酵作用，会产生CH₄、CO₂、NH₃、CO、H₂、H₂S等气体，因此，填埋场还需设气体收集和排导管道，以收集厌氧分解过程所产生的气体。

现代卫生填埋场(sanitary landfill)设计上要满足一系列严格标准，包括填埋场选址、填埋设备、填埋设计与单元操作、监测系统、渗滤液和气体处理等，以保证对环境的影响程度最小，尤其强调地下水的保护。卫生填埋场位置的选择不但要考虑地质条件和土壤类型，还要考虑诸如地下水水位等因素。填埋场的底部排列着由高密度塑料或黏土组成的低渗透性垫层，还要采取措施收集和分析填埋场产生的渗滤液和气体。以往的填埋场填满以后就废弃，而现代填埋场在关闭以后还要长期受到监测。总之，和老式填埋场比较，现代卫生填埋场注重长期的环境保护。

填埋对有机固体废弃物的无害化周期长，一般发酵产气期需5年。微生物对填埋坑中物料的作用大致可分为三个阶段:首先是好氧分解阶段，填埋初期填埋物料含有大量空气，各种好氧微生物大量繁殖，对填埋物料进行好氧降解，此阶段持续时间取决于分解速度，可以由几天到几个月;好氧分解将填埋层中氧耗尽后即进入第二阶段即厌氧分解不产甲烷阶段，微生物利用NO₃^－和SO₄^2－作为电子受体，产生硫化物、N₂和CO₂，硫酸盐还原菌和反硝化菌的繁殖速度大于产甲烷菌;随着氧化还原电位的不断降低和高分子有机物的不断分解，产甲烷菌逐渐活跃，甲烷产量逐渐增多，便进入稳定的第3阶段即产气阶段，此时气体以甲烷和二氧化碳为主。填埋场气体一般含有40%～50%的二氧化碳，30%～40%的甲烷和其他气体，因此，可以作为能源回收利用。

垃圾在填埋场的存放、装卸、平铺、压实等过程中，由于其中有机物的腐烂分解，会产生温室气体、恶臭气体以及渗滤液等，污染空气和地下水，严重危害人类健康。

垃圾分解产生的温室气体主要是二氧化氮(NO₂)、甲烷(CH₄)、二氧化碳(CO₂)，恶臭气体按其组成可分成5类:①含硫化合物，如H₂S、SO₂、硫醇、硫醚等;②含氮化合物，如氨气、胺类、酰胺、吲哚等;③卤素及衍生物，如氯气、卤代烃等;④烃类及芳香烃;⑤含氧有机物，如醇、酚、醛、酮、有机酸等。

渗滤液的形成和运动会造成水污染。近年来，垃圾渗滤液已引起人们的焦虑和广泛关注。由于老式垃圾填埋场往往与地表水、地下水相连，会造成严重水污染，故必须对渗滤液进行处理。

渗滤液(leachate)是由水渗透过污染物质产生的，水流过污染物，就会溶解废物中的成分，垃圾填埋场渗滤液包括了溶解的化学物质如盐、重金属，通常还有有机化合物。垃圾渗滤液的有害物质浓度高，成分复杂，极难处理，特别是随着填埋时间的延长，垃圾渗滤液的浓度越来越高、成分越加复杂、可生物降解性降低，处理难度更大。垃圾渗滤液的处理主要有两大难点，一是氨氮浓度高，二是可生物降解性差。渗滤液氨氮浓度一般从数十mg/L至几千mg/L，是一般生活污水的数十倍乃至数百倍，随着填埋时间的延长，垃圾中的有机氮转化为无机氮，渗滤液的氨氮浓度有升高的趋势，高浓度的氨氮对生物处理系统有一定的抑制作用。且高浓度的氨氮造成渗滤液中的C/N比失调，生物脱氮难以进行，导致最终出水难以达标排放。渗滤液可生物降解性差主要体现在两个方面:一是指随着填埋场填埋时间的延长，渗滤液的生物降解性降低，在填埋后期，可生物降解性很差，BOD/COD值小于0.1，此时的渗滤液俗称老化渗滤液。另一方面，在填埋初期，虽然渗滤液的可生物降解性较好，但是单靠生物处理也很难将之处理至二级甚至一级标准以下，一般来讲，渗滤液的COD中将近有500～600 mg/L无法用生物处理的方式处理。我国渗滤液处理厂的建设始于20世纪90年代初期，起初的处理工艺主要参照城市污水的处理方法，代表性的工程实例有杭州天子岭、北京阿苏卫等;从20世纪90年代中后期开始，研究人员考虑到渗滤液的水质特性，如高浓度的氨氮和有机物等，采取了脱氨措施，处理工艺一般为氨吹脱+厌氧处理+好氧处理，代表性的工程实例有深圳下坪、香港新界西等。从2000年以后，新建的渗滤液处理厂一般远离城区，没有条件排入城市污水管网，随着对渗滤液处理要求的相应提高，一般采取生物处理+深度处理的方法，以达到排放标准。代表性的工程实例有广州新丰、重庆长胜桥等。目前我国垃圾渗滤液处理工艺的关键主要集中在以下两个方面:高浓度氨氮处理技术和渗滤液深度处理技术。

与其他措施相比，卫生填埋总投资和运行费用较低，可迅速解决有机固体废弃物的出路问题，改变城市卫生面貌。因此，卫生填埋是城市生活垃圾最主要的处理技术。