摘要：通过对石家庄市峡石沟垃圾卫生填埋场现状分析，提出从渗沥液处理工艺改进，沼气利用和全封闭式扩容等方面来实现填埋场的可持续性发展。
关键词：可持续性发展；垃圾渗沥液；填埋气；全封闭扩容
1、引言
根据我国生活垃圾产量大，历史堆存量多以及现有的经济技术条件，填埋处置将在较长时间内居于主导地位，可持续卫生填埋技术以垃圾源头消减和回收利用为基础，严格规范填埋过程的污染控制，并开发多种渠道的资源利用途径，使传统填埋方式可动态、科学地进行，它的引入，将大大缓解填埋场用地紧张，垃圾中可用资源浪费和环境污染等矛盾，并为我国垃圾的可持续处置提出了方向。[1]
峡石沟垃圾卫生填埋场是目前石家庄市最主要的生活垃圾处理单位，经过十几年的运行，不断建设和完善，对解决石市及周边县市的生活垃圾无害化处理和对改善城市环境质量发挥了重要作用。为实现垃圾填埋处理的减量化、无害化、资源化和延长填埋场的使用寿命取得良好的生态和经济效益，根据填埋场现有条件和实际情况，结合先进的污染控制、资源利用技术和扩大填埋库容等方面，对石家庄市峡石沟垃圾卫生填埋场可持续发展进行分析及探讨。
2、峡石沟卫生填埋场概况及完善工程
石市峡石沟垃圾填埋场是一九九六年投资建设的一座大型卫生填埋场，位于石市西南19.7公里，占地100500平方米，库容量310万立方米，设计日处理垃圾700—1000吨，设计使用年限12—15年，担负着石市五区及鹿泉市生活垃圾处理任务，建设有管理区、电子磅房、帷幕灌浆垂直防渗功能、PVC土工膜粘土复合衬层水平防渗工程、渗沥液导排处理工程、环场排洪沟工程、浆砌石拦挡坝工程、沼气导排工程、渗沥液收集和调蓄工程。一九九七年七月正式投入运行，迄今共处理生活垃圾约190万吨，填埋高度35米。
在十一年的填埋过程及实践工作中，填埋场总结经验，改进不足，进行了不断的建设并实施了各项完善工程。
（1）为防止渗沥液渗漏，确保土壤及地下水不受污染和解决处理后渗沥液排放问题，2000年投入资金1720余万元，完善原有帷幕灌浆工程，新建了集水井、排水廊道和10.3公里与市政管网并网的排水管道。
（2）垃圾填埋场处于山谷地形，填埋区东、西高程相差70米，随着垃圾量的增多，极易出现垃圾滑坡，为确保安全生产，防止垃圾滑坡，2004年投资1170万元，新建了高34米长127米垃圾拦挡坝，坝前建有容量为3万立方米的蓄水池。
（3）在拦挡坝建设同时，针对原有的沼气导排管因垃圾沉降不均匀和推挤下产生的倾斜、堵塞，影响沼气排放的问题，经专家论证，投资50万元在作业面上重新布孔、打眼、改钢网围拢式为钢桶提拉式，保证了导气管的垂直和排放畅通。
3、填埋场可持续性发展综合因素
对于城市垃圾处理，可持续发展要求我们发展一种切实有效的垃圾处理技术，以确保今后的几代人不必继续处理他们祖先遗留下来的垃圾[2]。可持续卫生填埋技术着眼于垃圾的源头减量、回收利用，入场前预处理和填埋场稳定化的研究，在选址上、防渗、填埋工艺、污染的控制、终场修复、后续环境监测等各个环节采取严格的污染控制措施，并将封场土地资源和矿化垃圾作为资源加以利用，从而实现垃圾卫生填埋的良性循环[1]。
对于一个垃圾卫生填埋场的可持续发展，就是合理运用好可持续卫生填埋技术，即可真正实现垃圾处理的减量化、无害化和资源化，又能延长填埋场的使用寿命，具备良好的生态和经济效益。
4、峡石沟垃圾卫生填埋场可持续发展主要方面的分析、探讨
峡石沟填埋场已运行多年，对于填埋管理与规范操作已非常成熟，并对基础建设进行了大量的完善，现根据实际情况，从污染物控制、资源利用及增大库容量等方面进行可持续性发展的分析、讨论。
4.1填埋场渗沥液处理工艺现状及改进技术
4.1.1渗沥液现状
峡石沟填埋场在98年建成厌氧+氧化沟渗沥液生物处理工艺。氧化沟工艺在渗沥液产生初期效果明显，特别对新鲜的渗沥液COD去除率较高，温度及各项参数控制得当，可以保证稳定的去除效果，但随着渗沥液的“老龄化”和先进的垃圾渗沥液处理技术的发展，现有氧化沟工艺存在诸多问题：
（1）氧化沟工艺受环境温度影响很大,季节性明显，温度变化10℃，污泥的活性度变化2倍[3]。水温低于5.6℃时，微生物基本处于休眠状态，低于4℃时，微生物开始死亡。[4]
峡石沟填埋场地处北方，冬季最低温度可达-18℃，渗沥液水温最低0.5℃，由于水温低，营养失调致使大部分微生物丧失活性，甚至死亡，系统冬季运行困难。
（2）处理模式单一。没有考虑渗沥液成分变化，特别是氨氮问题，填埋场现产生渗沥液氨氮含量极高，从最初的200mg/L提高至1500mg/L左右，碳氮比严重失调，高浓度氨氮会抑制污泥的生物活性。
（3）尽管随着填埋场时间增长，垃圾渗沥液中有机物浓度降低，从最初的COD20000—30000mg/L降低到1500—4000mg/L，但高分子有机物比例增加，BOD/COD较小，表现为可生化性降低，使得氧化沟工艺效果显著下降。
4.1.2填埋渗沥液改进技术
随着填埋场使用年限的增长，垃圾渗沥液已进入“老龄”，单纯的依靠生化处理技术处理渗沥液已无法达标排放并难以利用，必须采用物化为主的深度处理技术，与生物相比，物化法受水质、水量、水温等影响小，出水水质稳定，尤其是对BOD/COD较低而难以生物处理的渗沥液有较好的处理效果，常见的物理化学方式包括：膜过滤、化学沉淀法等。
<1>膜处理法
膜处理法是用各种隔膜使溶剂同溶质和微粒分离的一种方法。根据溶质或溶剂通过膜的推动力的大小，膜分离法可分为，反渗透法、超滤、微空过滤等，一般处理“老龄”渗沥液使用综合膜处理工艺，包括一个膜生物的反应器和渗透装置，处理效果COD去除率达到97%，总氮去除率91%，运行成本为传统工艺60%，近几年来，许多国家还兴起毫微级膜过滤技术，能够去除难降解的COD，使出水水质满足排放标准。
美国MASSOUDPIRBAZABI等专家采用混合膜过滤技术处理垃圾渗沥液，TOC去除率达到95%以上[5]，国内运用膜处理法处理垃圾渗沥液也做了大量工作。国内运用碟管式反渗透（DTRO）处理渗沥液，实际出水指标见表1[6]
表1DTRO国内项目的实际进出水指标
膜处理的最大问题是膜污垢，会堵塞膜孔，对处理效率有比较大的影响，应采取相应的技术来降低结垢问题。
（2）化学沉淀法
混凝技术是一种重要的化学沉淀法，常常作为预处理并结合其他方法处理垃圾渗沥液效果显著，但受PH值等条件的限制。沈耀良等用PAC作混凝剂，焦炭作吸附剂，可有效去除渗沥液中的COD和部分重金属离子，并证实混凝对渗沥液色度具有明显的去除效果可达68%，焦炭对COD的吸附具有明显的竞争现象，并具有竞争优势[7]，张富韬等采用聚合氯化铝作为混凝剂，膨润土作为吸附剂处理渗沥液，其结果：渗沥液中的COD去除率为79%，氨氮去除率达46%,重金属去除率为53%—98%[8]
Amokrane等利用混凝---絮凝法作为反渗透法预处理，解决了膜结垢的问题[9]
峡石沟填埋场地处山区，属缺水地区，应根据现有状况利用更为先进、合理的蝶管式反渗透，并结合絮凝法解决膜结垢，对垃圾渗沥液处理工艺进行改进，使处理后的渗沥液达到2008年国家新制定的渗滤液处理一级排放标准，并充分加以利用。
4.2填埋气体的综合利用分析
填埋气（LFG）是填埋场内的有机物质通过微生物厌氧降解和生化反应而产生的一种混合气体，它的主要成分是CH4和CO2，也含有O2、N2、H2和多种微量气体，典型的填埋气中CH4可占45—60%，CO2可占40—60%。这些气体不仅对周围环境有污染还有潜在的火灾及爆炸危险，CH4在空气中浓度为5—15%时遇明火易引起爆炸，CH4和CO2还能导致温室效应，特别是CH4它的温室效应是CO2的21倍，但同时填埋气也是一种可再生的清洁能源，其高位热值为15630—19537KJ/m3,对其有效的回收利用可以取得可观的经济效益和社会效益。
4.2.1填埋气处理利用技术[10]
（1）填埋气焚烧火炬---填埋场必须的设备
在没有条件利用填埋气的情况下，直接焚烧填埋气体是一种较为简单的处理方式，填埋气中的甲烷经过燃烧变成危害较小的二氧化碳和水，其他有害气体也在高温火焰中被破坏，即使有填埋气利用设备，在设备故障、检修或停机等情况下也必须有焚烧火炬来消纳填埋气，这就需要焚烧火炬具备较强的负荷适应能力，能够满足各种情况下不同流量填埋气的焚烧需要。
（2）利用填埋气发电
利用填埋气发电简便、易行，是国内外最多采用的方式，对于促进填埋气的资源化利用，改善垃圾填埋场运行的经济状况，以及减低温室气体的排放等都具有特别重要的意义。中国科学院工程热物理研究所的填埋气发电专利技术基于自行开发的一种填埋气快速燃烧技术和进气歧管喷注技术，对国产12V190柴油机进行改造，开发成功500Kw填埋气发电机组，已经在北京北神树填埋场和深圳下坪填埋场投入示范运行，发电效率大于30%。
（3）利用填埋气体制备汽车燃料
填埋气通过气体分离技术制备汽车燃料，也有较为可观的经济效益，同时它的副产品CO2也是重要的化工原料和食品添加剂。
（4）利用填埋气处理垃圾渗沥液
渗沥液蒸发工艺是一种新型的渗沥液处理手段，它利用填埋气燃烧产生的热来蒸发渗沥液，实现了垃圾填埋气、渗沥液的综合处理。
4.2.2峡石沟垃圾卫生填埋场产气量的估算及利用分析
随着石家庄市人民生活水平的提高，生活垃圾的成分也在不断变化，有机物比重不断增大，我们在2007年4月做了一次垃圾成分分析，分析结果见表2。其中有机物占68.87%，无机物31.13%，含水率为42.7%。
表2峡石沟垃圾卫生填埋场来物理成分（%）
根据填埋时间，现在已处于甲烷的稳定产生期，是气体回收利用的最佳时期，典型导排管中甲烷含量稳定在45---60%之间，按每公斤垃圾年产气量为0.06立方米，回收期25年，产气计算公式：
Q=1000×g×w/(365×24×y)
式中：Q---每小时产气量（m3/n）
g---每公斤固体垃圾回收气量（m3/kg）
w---垃圾填埋总量(t)
y---回收期限（年）
填埋场封场后可处理垃圾310万立方米，约248万吨计算，可得出平均每小时产气量达679m3，回收率按70%，则日平均回收气体量1.1万m3。
对于这些产生的填埋气体，应从安全、节能减排和资源利用等角度来分析。设置通畅、安全的气体导排和收集系统，防止气体的囤积和迁移外泄，并采取合理的填埋气利用技术对收集的气体进行发电或制成清洁能源，既降低了这些气体带来的各种危害，同时起到资源的综合利用，可以创造可观的经济效益。
4.3填埋场全封闭式扩容具备的条件及紧要性
4.3.1扩容的条件
石家庄市峡石沟垃圾卫生填埋场位于鹿泉市获梁路中段，三面环山，上游有几座村庄，通往村庄的公路沿填埋场北侧山腰修建，原设计方案为填埋垃圾终期覆盖层中间高两侧略低，并保持2%的坡度。如图1。
图1：垃圾填埋结构示意图
经实际考察,根据实际地形分析研究，如将通村公路改为北侧山体北侧修建，在原设计高度继续向上进行填埋可增加约400万立方米的库容量。
4.3.2全封闭扩容的必要性
（1）填埋场现在北侧部分垃圾填埋高度已接近公路，填埋所产生的气体极有可能迁移公路表面，公路过往村民和车辆频繁，易引起可燃气体的燃烧爆炸。扩容改道后，填埋作业区可真正处于全封闭状态，杜绝闲杂人员的进入，减少了人为因素造成的危害，降低了危险系数。
（2）填埋场已运行了十一年，迄今共处理生活垃圾190万吨，约242.5万立方米，加之覆盖用土剩余库容量不足60万立方米，随着生活垃圾进场量的增加，距原设计规划满容封场约两年左右，扩容后，可增加填埋量，延长填埋场的使用时间。
（3）以原有填埋场为基础，扩大库容，可充分利用现有资源，减少不必要的浪费，降低建设费用。
（4）扩容后，垃圾填埋量增加，填埋气体的产生量也随之增加，更有利于填埋气的合理利用。
当然，填埋场扩容还需要做更多的调查分析，制定具体的实施方案，从安全、环保、实用等各个方面考虑。
总之，垃圾卫生填埋场可持续性发展的因素还很多，如：封场后矿化垃圾的开采和利用，封场土地的再利用等，需要结合实际情况进行更为具体、全面的分析、讨论。
5结论
石家庄市峡石沟垃圾卫生填埋场已经运行十一年，建设和运行管理上都已非常成熟，作为一个大型垃圾填埋场应全面考虑可持续发展的前景及因素，充分利用可持续卫生填埋技术和现有条件，严格规范填埋过程的污染控制，开发多种渠道的资源利用途径，使填埋方式可动态、科学的运行，以缓解填埋场用地紧张，垃圾中可用资源浪费和环境污染问题矛盾，依据实际情况，将今后的重点放在渗沥液处理工艺的改进、填埋气体利用和全封闭扩容等方面，真正实现垃圾填埋处理的减量化、无害化、资源化。
参考文献：
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