城市生活垃圾填埋场渗滤液性质综述
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关键词：生活垃圾；垃圾填埋场；渗滤液；水质特性；特征污染物
随着我国城市化进程的不断加快，城市人口日益增加，城市垃圾数量与日俱增。据统计，目前我国600多座大中城市有近三分之二的城市陷入“垃圾包围城市”的局面，这些垃圾占用了相当数量的城市郊区土地，已形成的生活垃圾大多没有经过防护处理，有的甚至露天堆放或简单填埋，垃圾在填埋过程中会产生大量高浓度的有毒有害的垃圾渗滤液。若垃圾渗滤液不能有效的处理，会造成空气、地表水、地下水、土壤污染等许多生态环境问题，间接影响城市和人类的可持续发展。随着城市生活垃圾产量增加和成分的迅速变化也使得垃圾处理难度增加，给城市环境和持续发展带来了困难。因此，世界各国就城市生活垃圾处理与管理体系进行了大量的研究，其中处理技术逐渐向深度处理、无害化、资源化方向发展；同时，各国相继制定了一系列政策法规并增加财政拨款，以制定符合本国国情的垃圾管理体系[1]。
目前，国内外应用较成熟的处理技术主要有：卫生填埋、堆肥处理、焚烧等[2]。卫生填埋是当前国内外广泛采用的一种垃圾处理方法。但在填埋及填埋封场期间产生的垃圾渗滤液，由于其有机物种类复杂、COD浓度含量高、氨氮含量高、重金属种类多、水质变化大、
后期可生化性差，对其无害化处理作为一种新的技术难题，在国内外一直没有得到很好的解决。因此，如何有效、经济地处理垃圾渗透液是目前环境研究者持续探索的一个难题。
1 生活垃圾定义及分类
生活垃圾主要是指人们在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物。一般分为四大类：可回收垃圾、餐厨垃圾、有毒有害垃圾和其他垃圾。生活垃圾产生量大，成分复杂，有机物含量高，随意堆放或处理不当，都将对周边土壤、水体、大气环境以及景观造成严重污染。常用的垃圾处理方法主要有综合利用、卫生填埋、焚烧和堆肥。垃圾卫生填埋场因其成本低、卫生程度好，是当前国内外广泛采用的一种垃圾处理方法。目前，我国最大的垃圾填埋场是广州兴丰垃圾填埋场，日处理生活垃圾约7000吨左右。
表1 中国生活垃圾分类情况
垃圾填埋场是采用卫生填埋方式下的垃圾集中堆放场地，一般采用分层覆土填埋的方式对垃圾进行处理，堆积一层垃圾后再覆盖一层黄土，这样很容易降低垃圾的污染。我国根据环保措施是否齐全、环保标准是否达标，将生活垃圾填埋场分为三个等级：
（1）简易填埋场：简易填埋场是中国这几十年来一直使用的填埋场，其主要特征是基本没有任何环保措施，也谈不上遵守什么环保标准。目前中国相当数量的生活垃圾填埋场属于这一类型，可称之为露天填埋场，已经成为土壤和地下水主要污染源之一。 （2）受控填埋场：受控填埋场在我国填埋场所占比重也较大，而且基本上集中于大中小城市。其主要特征是配备部分环保设施，但不齐全，或者是环保设备齐全，但是不能完全达到環保标准。主要问题集中在场底防渗、渗滤液处理和每天覆土达不到环保要求。
（3）卫生填埋场：所谓卫生填埋场就是能对渗滤液和填埋气体进行控制的填埋方式，被广大发达国家普遍采用。其主要特征是既有完善的环保措施，又能满足环保要求。
（2）填埋垃圾含水。填埋垃圾含水包括垃圾本身携带的水分以及收运填埋过程中从大气和雨水中的吸附量。
（3）垃圾填埋后产生的水。由于微生物发酵分解作用、有机组份厌氧分解均会产生水分。降雨量和蒸发量是影响渗滤液产量最主要的影响因素。
图1 垃圾填埋场中的水分循环示意图
3生活垃圾渗滤液水质特征及特征污染物
3.1垃圾渗透液水质特性[3 ][4]
（1）有机污染物浓度含量高、组分复杂
（2）氨氮含量高
渗滤液的氨氮浓度随着填埋时间的增加而增加，有时可高达2000-3000 mg/L，如此高的氨氮含量，而磷元素严重缺少，且比例严重失调，影响微生物的活性，不利于微生物的生长，降低了生物处理的效果。高浓度的氨氮是垃圾渗滤液的重要水质特征之一，也是导致其处理难度较大的一个重要原因。
（3）金属含量高
（4）营养元素比例失调
由于影响垃圾渗滤液水质的因素很多，其可生化性 BOD5/CODCr和营养素 C/N 的比值也不是固定不变的，在不同场龄的垃圾渗滤液中，C/N 的比值常出现失调的情况，BOD5/CODCr比值变化也大，常给生化处理带来一定难度。随着垃圾填埋场年限的增加，垃圾渗滤液中氨氮占的比例也相应增加。
（5）水质变化大
垃圾渗透液的水质会随着季节、时间、填埋场龄等及其垃圾的种类和数量的变化而变化。填埋初期的渗滤液呈黑色，有较好的可生化性，偏酸性水质，渗滤液随填埋时间的延长逐渐呈褐色，可生化性变差，偏碱性水质。如5年以下的垃圾渗滤液，其特点是CODcr、BOD5浓度高，可生化性强，对于5年以上的垃圾渗滤液，其pH值接近中性，CODcr 和 BOD5浓度有所降低，BOD5/CODcr 比值减小，氨氮浓度较高[8]。 3.2垃圾渗滤液的特征污染物
一般来说，垃圾渗滤液中的特征污染物主要有以下三大类[9][10]：
（1）有机污染物
有机污染物是垃圾渗滤液中的主导污染物，是出流渗滤液COD很高的原因，主要是由于填埋垃圾中的有机质的代谢而来。垃圾渗滤液中的有机物主要有三类，即低分子量的脂肪酸类、中等分子量的富里酸类和高分子量的腐殖酸类。渗透液中除了常规的污染物，还含有某些致癌、致畸和促进致癌的物质。凌辉等[11]通过GC-MS检测垃圾渗透液中有机污染物成分，发现多种有机污染物（包括酯、胺、烯、烷、醇、苯、酮、醛、吡咯、吡啶、呋喃酮、苯酚、吲哚、硅氧烷等）。而其中芳烃、烷烃、烯烃三大类的种类最多。一般地说，渗透液中有机污染物成分与填埋垃圾成分有很大的关系，垃圾的有机成分越大，渗滤液中有机污染物浓度就越大[12]。
（2）无机物质
渗滤液中无机物主要包括 Ca、Mg、Na、K、NH4+、Fe、Mn、Cl-、SO42-、HCO3-等常见的一些无机阴阳离子。渗滤液的非金属无机类污染主要是N和P，随着填埋场运行时间的推移，浓度升高，并保持較高的浓度。这是由于垃圾在填埋场厌氧、缺氧的条件下的分解是一个长期而缓慢的过程，N和P作为垃圾厌氧发酵的主要产物，对垃圾渗滤液的影响将是长期的。尤其是N，它是垃圾生化处理较难处理的一个指标。此外，渗滤液中的无机物质对渗透液的pH有一定的影响。
（3）微量重金属污染
垃圾渗滤液中有多种重金属，其浓度与垃圾组分、垃圾类型及时间密切相关。渗滤液的重金属污染较其他污染浓度低很多。据报道，生活垃圾渗滤液中重金属溶出率是很低的；但对于工业垃圾和生活垃圾混合填埋的垃圾场而言，重金属的溶出率将会明显增加。由此可见，工业垃圾进入填埋场，是导致渗滤液中某重金属浓度增加的直接因素。垃圾的不分类收集是导致渗滤液重金属浓度高的一个间接因素。另外，生活垃圾中一些重金属含量较高或含有某些有毒有害物质的废品，在填埋场中长时间的堆积、腐化分解，也会导致渗滤液中重金属含量偏高。刘珊等[13]在西安市江村沟垃圾渗滤液中检测出了14种重金属离子，其中Zn、Pb、Ni、Cr、Cu5种被列入环境保护部（USEPA）优先控制污染物名单。
3.3影响垃圾渗滤液水质的因素
（1）垃圾组分对渗滤液水质的影响
垃圾填埋场渗滤液水质与垃圾组分有着密切的关系。其中餐余垃圾和灰渣的含量直接影响渗滤液中COD、BOD浓度的高低。另外，垃圾中的灰渣、残土对渗滤液中有机物具有吸附和过滤作用，因此垃圾中灰渣、残土的含量也会影响渗滤液的浓度。
此外，城市发展水平、生活习惯以及公民环保意识的不同，不同城市生活垃圾组分相差较大，致使不同填埋场渗滤液的COD、BOD浓度相差较大。 （2）填埋时间对渗滤液水质的影响
渗滤液水质不仅与垃圾组分有关，而且随着填埋时间的推移，渗滤液水质有很大的变化。Kjeldsen等[14]将垃圾填埋场的内部状态理论上分为五个阶段：调整期、过渡期、酸化阶段、甲烷形成期、成熟期。按填埋年限划分，可分为填埋时间在5年以下的“年轻”填埋场，5-10年的“中年”填埋场，10年以上的“老年”填埋场[15]。对于时间较短的填埋场，其渗滤液中COD、BOD浓度明显较大。主要是由于初期填埋，垃圾中易分解的成分多，代谢较快。研究人员在进行垃圾填埋场渗滤液处理设备和防护措施中应充分考虑渗滤液水质随时间变化的特点。
（3）填埋工艺对渗滤液水质的影响
填埋工艺不同，渗滤液水量及水质也不同。在上世纪80年代，我国还没有一个真正意义上的填埋场，城市生活垃圾主要靠自然衰减。到了90年代，卫生填埋工艺已经发展的较广泛。这也对垃圾渗滤液的水质性质造成了一定的影响。如填埋场外设有排洪沟排除场外地表径流，场底铺设衬垫或黄粘土（渗透系数<10-7/cms-1），较好地控制了地表径流和地下水进入填埋场，使渗滤液中有机物浓度相对较高。假如填埋场采用一般的粘土或采用帷幕灌浆工艺防止渗滤液污染地下水，或地表径流未截流、截流不好，这些情况都会使渗滤液浓度降低，渗滤液水量大量增加。
（4）填埋操作运行方式对渗滤液的水质的影响
填埋操作运行方式，如覆盖、分区、压实等也对渗滤液的水质有影响。增加垃圾的填埋深度和填埋密度，即减少垃圾的含水量和外来水的渗入量，能有效抑制垃圾中有机成分的降解作用，致使渗滤液的浓度较低，延长渗滤液的产生时间。
此外，填埋场所处环境温度、湿度、有效氧以及填埋场的构造都会对渗滤液水质有一定的影响。通常在一定范围内环境温度升高，湿度增加，有利于微生物的生长和堆体内营养物质的迁移，加快垃圾的降解，使垃圾渗滤液水量增加。
