摘要:通過對城市生活垃圾衛生填埋處理方式過程中存在的生活生物術種種不足和所面臨的困境做了詳細的敘述,同時介紹了生活垃圾生物反應器填埋技術的垃圾種種優勢和不同類型的生物反應器填埋技術的特點,結合我國垃圾處理處置現狀,器填得出生物反應器填埋技術是埋技走出我國垃圾填埋處理困境的有效方式。
關鍵詞:衛生填埋困境 生物反應器 填埋技術 好氧生物 厭氧生物 反應器
1 城市生活垃圾衛生填埋處理現狀及困境
城市生活垃圾衛生填埋處置方式由于具有技術可靠,生活生物術工藝簡單,垃圾管理方便;投資相對較省,器填運行費用低;適用范圍廣,埋技對生活垃圾成分無嚴格要求,生活生物術能完全消納進場垃圾等一系列優點,垃圾在許多地區和國家都得到了廣泛的器填運用。如1993年美國填埋處理量占垃圾總處理量的埋技69.24%[1],英國1999年垃圾填埋處理占垃圾總處理量的生活生物術67%,1991在德國年垃圾填埋處理量占垃圾總處理量的垃圾60%,在西班牙占75%,器填而我國在2001年統計結果顯示垃圾填埋處理量占垃圾總處理量的80%。盡管垃圾衛生填埋處理技術擁有以上一系列的優點和得到了廣泛的運用,然而現行傳統的“干穴式”(Dry Tomb)衛生填埋技術要求填埋過程中實行單元填埋、每日覆土、中場覆土,封場時再用自然土和粘土甚至土工膜組成最終覆蓋層,嚴格按照上述要求施工的填埋場封場后就成了一個垃圾的“干墓穴”,由于濕度減少,微生物的活性減弱甚至停止,場內垃圾的生物降解是一個無任何控制的自然降解過程,封場后很長一段時間(數十年)內垃圾保持不變或者變化很小。此時的垃圾填埋場是一個潛在的污染源,一旦填埋場的覆蓋層和防滲層部分功能失效,其污染特性必將暴露無疑。這種垃圾填埋形式實際上人為制造了一個定時炸彈,其實質只是將當代人產生的垃圾這一污染源轉移給了下一代或后幾代,這不符合可持續發展戰略要求。現行的垃圾衛生填埋技術存在占地面積大的缺點之外,還存在如下幾個無法避免的缺陷,由此嚴重的制約了垃圾衛生填埋技術的進一步推廣和運用。
1.1 傳統填埋場滲濾液水質、水量波動較大,處理難度大
現行垃圾填埋場滲濾液產量直接受進入場內的大氣降水量的影響,一般填埋場運營期間滲濾液產量大,封場后滲濾液量相應減少;雨季滲濾液產量大,旱季滲濾液量則較少。受垃圾組分,大氣降雨量的影響,填埋場滲濾液水質水量季節性波動顯著;受填埋垃圾分解階段的影響,填埋初期滲濾液有機污染物濃度特別高,垃圾填埋后期污染物濃度則逐漸降低。由于一般填埋場據城市處理廠距離較遠,即使較近大量高污染物特征的滲濾液也會對城市處理系統的正常運行帶來沖擊,故一般填埋場都建設有獨立滲濾液處理系統。但包括物理、化學、生物處理法等工藝在內的滲濾液處理系統都無法適應不斷變化的滲濾液水質和水量的要求,經常要求隨季節以及填埋階段的不同改建滲濾液處理系統或對系統的有關運行參數進行調整。
1.2 傳統填埋場滲濾液污染強度高,二次污染嚴重
傳統填埋場滲濾液不僅污染種類繁多,成分復雜,同時污染物濃度極高。部分填埋場滲濾液可能高達近十萬mg/L,氨氮濃度也可能高達近萬mg/L,要使組分復雜,污染物濃度高的滲濾液排放前達到有關排放標準的要求,必須對其進行深度處理。深度處理費用之高,令很多填埋場的運行管理者望而止步。2001年7月國家環??偩窒掳l了《關于開展生活垃圾處理設施環境影響調查和監測的通知》(環辦[2001]72號),對全國垃圾處理設施的污染排放情況及其對周圍環境的影響展開調查,調查結果顯示,我國垃圾衛生填埋場滲濾液排放、地下水水質及無組織排放等無一家達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16887-1997)之規定,且二次污染程度較高[2]。
1.3 傳統填埋場封場后維護監管期長、風險大、費用高、不利于場地及時復用
盡管傳統填埋場不時有雨水進入,但受季節影響進入水量分布不均、受填埋場所布設的覆蓋層影響使進入場內水分分布地點不均,因而填埋垃圾得不到均勻的、快速的降解,垃圾體的污染特征長期存在。美國EPA要求填埋場封場后監管30年,但有專家認為現行部分垃圾填埋場封場100年后還有大量垃圾未得到有效降解,仍對周圍環境構成潛在威脅。長時間填埋場監管期不僅增加滲濾液處理、監測以及其他系統的維護費用,還增大了滲濾液收集系統、防滲層等系統失效的可能,從而增加了潛在的二次污染風險。
1.4 傳統填埋場產氣期滯后且歷時較長,產氣量小,資源化率低
傳統填埋場進入甲烷化階段所需時間長,還因滲濾液連續排放而損失大量可轉化為甲烷氣體的有機物,從而降低填埋場甲烷氣體總產量;由于產氣期較長而降低了產甲烷速率,使填埋場在甲烷總量減少的同時還延長了回收甲烷氣體所需時間,因而降低了回收甲烷氣體作為能源的經濟效益。目前,除杭州、廣州和深圳已在利用填埋場氣體發電外,其余100多個填埋場都將填埋氣體在燃燒后排放或直接排放,造成資源的嚴重浪費和對環境的負面影響。
1.5 傳統填埋場垃圾處理費用高
由于傳統填埋場的以上不足之處,自然就直接導致較高的單位垃圾填埋處理處置費用,不利于這一垃圾處置方式在更大范圍的推廣和運用。