非正规垃圾填埋是我国多年来一直采用的垃圾处理方式,是我国垃圾填埋的主要部分,尤其是在 20 世纪 90 年代以前。该类填埋场基本上没有任何环境保护措施,也无建设和使用标准,环境污染风险高。
多数非正规垃圾填埋场因填埋历史久远、技术资料缺失、管理措施不足,导致填埋场的污染状况、堆体稳定化水平及环境风险难以准确掌握,无法采取相应的治理措施;因此,以浙江省某非正规垃圾填埋场为研究对象,对其填埋气、渗滤
液、填埋垃圾开展采集、检测、分析工作,了解该填埋场现状,分析填埋场的污染情况、垃圾堆体的稳定化水平以及环境风险,以期为后续填埋场的修复治理提供依据。
本研究所选的垃圾填埋场为非正规填埋场,东北侧邻近地表河流,西南侧邻近工业厂房,占地约 73 333 m
2
,服务时间为 1983—2003 年,填埋垃圾约 5.9×105 m3,填埋物以生活垃圾为主,含有少量工业垃圾。填埋场填埋垃圾厚度变化范围较大,为 11.2~35.3 m;生活垃圾的填埋厚度为 5.8~34.1 m。
填埋场四周蓄积大量垃圾渗滤液,且垃圾堆体深度较大,存在极大的环境风险和安全隐患。
本次调查采用系统布点法,按照 40 m×40 m 网格布点,共布设 24 个垃圾钻探点;在同一个钻探点完成填埋气、垃圾渗滤液和垃圾样品的取样工作,钻探深度从堆体表面至垃圾底部原状土为止,垃圾填埋场范围以及钻探点位设置如图 1 所示。填埋气样品根据每个点位是否有垃圾填埋及填埋深度决定是否采集。使用电子泵和容量为 1 L 的气袋采集,流量 25 L/min,再将填埋气由密封的气袋导入真空不锈钢罐保存,共采集 23 个填埋气样品。
渗滤液样品根据每个点位钻探过程中是否发现渗滤液蓄积决定是否采集,浅层采用贝勒管、深层采样蠕动泵取样,样品量 1 L,加入 H
2
SO
4
现场固定,弃去前 3 次渗滤液,用第 4 次渗滤液作为分析样品,共采集 23 个渗滤液样品。每个发现生活垃圾的点位根据垃圾填埋深度与类型取 1 个混合垃圾样品,共采集 24 个垃圾样品。样品自然风干后去除土样中的植物根系和砂砾等异物,60 ℃下干燥至恒质量;研磨后过 200 目土样筛,筛下物封存于聚氯乙烯 (PVC) 密封袋中以备分析使用。
该填埋场填埋气、垃圾渗滤液和填埋垃圾分析指标及检测方法见表 1。
参照 GB 16889—2024 生活垃圾填埋场污染控制标准中填埋场上方甲烷含量和水污染物排放标准,对填埋气和垃圾渗滤液现状进行评价,评价方法采用最常见的污染评价方法——单因子污染指数法,其计算公式见式 (1)。
式中:p
i
为污染物 i 的单因子污染指数 (无量纲);S
i
为污染物 i 的实测质量浓度 (填埋气
CH
4
体积分数无量纲、渗滤液污染物浓度单位为 mg/L);S
si
为污染物 i 的标准值 (填埋气 CH
4
体积分数无量纲渗滤液污染物浓度单位为 mg/L)。
根据 p
i
可对污染程度进行分级:p
i
≤1,无污染;1
i≤2,轻微污染;2
i≤3,轻度污染;3
i≤5,中度污染;p
i
>5,重度污染。
参照 GB/T 25179—2010 生活垃圾填埋场稳定化场地利用技术要求对该填埋场的稳定化水平进行评价,评价标准见表 2
该填埋场存量垃圾污染风险评价参照胡俊崇研究提出的风险因子权重分析法开展本场的相关历史及现状调查,以评价该堆体的污染风险。
存量垃圾污染风险评价指标体系组成包括填埋规模、填埋时间、填埋垃圾类型、垃圾压实情况、有机质含量、底部防渗情况、渗滤液收集处理情况和封场覆盖情况共 8 项指标,各评价指标风险评价因子及权重取值见表 3
表 3 存量垃圾污染风险评价指标体系风险因子及权重取值
结合填埋场实际情况,可计算得到各个风险因子权重得分,继而求和得到填埋场风险指数;计算出风险指数范围为10~100,故可结合风险指数取值将填埋场存量垃圾污染风险划分为污染风险低 (<30)、污染风险中等 (30~<60)、污染风险较高 (60~80) 和污染风险高 (>80) 共 4 个级别。
该填埋场填埋气 CH
4
含量范围为 2.41%~44.94%,均值为 25.64%,各个钻探点位间含量差异较大,仅 Z0
2
、Z0
3
和 Z0
6
这3个点位填埋气中CH
4
含量小于 5%,剩余 87% 的钻探点位 CH
4
含量均超过 5%,各钻探点位CH
4
单因子污染指数法评价结果如图2 所示。根据 GB 16889—2024,填埋场应设置填埋气导排系统,并采取有效的措施减
少 CH
4
排放并提高 CH
4
利用效率,而该填埋场缺乏有效运行的CH
4
减排设施,产生的CH
4
基本都聚积于堆体内部,安全风险大。
注: 图中虚线表示单因子污染指数为 1。
图2 填埋气 CH
4
单因子污染指数法评价结果
该填埋场渗滤液 pH 范围为 7.04~8.49、均值为 7.91;COD 范围为 710~66 600 mg/L,BOD
5
范围为 153~15 500 mg/L, TN 为 242~12 300 mg/L,NH4
+
-N 为 191~12 000 mg/L,污染物含量均较高,
渗滤液污染状况分析结果如表 4 所示。研究表明填埋早期垃圾渗滤液 B/C 范围为 0.5~0.6,随着填埋场龄期的增长,B/C 降低;该填埋场渗滤液 B/C 范围为 0.20~0.29、均值为 0.24,可生化性较差。
采用 GB 16889—2024 中水污染物排放浓度限值来评价渗滤液环境质量,超过评价标准的检测指标有色度、SS、COD、BOD
5
、Hg、Cr 等共 12 项,且超标率均在 30% 以上,其中渗滤液中多种重金属超标可能影响周边河道或地下水,甚至可能通过生物富集作用对人体造成危害。
2.1.3 垃圾样品有机质含量分析
填埋场垃圾的有机质含量和生物可降解度等指标可反映垃圾的降解规律,因此可通过研究垃圾堆体中有机质含量和生物可降解度来分析填埋垃圾的降解状态,该填埋场垃圾有机质含量和生物可降解水平见图 3。该填埋场有机质含量范围为30.50%~70.70%,均值为 57.70%,总体含量偏高。
研究表明有机质含量小于 10% 的垃圾样品一般被认为已经达到稳定状态,因此该填埋场有机质含量高,仍处未稳定状态。刘元元等、赵由才等的研究及其他相关研究表明,填埋场覆盖土的生物可降解度为 2.5%,当垃圾的生物可降解度与覆盖土相一致时,堆体基本处于稳定化水平;
该填埋场生活垃圾生物可降解度范围为 7.10%~19.40%,均值为 12.56%,中位数为 12.60%,远高于填埋场覆盖土的生物可降解度,表明该填埋场垃圾可降解度相对于稳定化状态的降解度仍较高。
填埋年限、填埋气 CH
4
浓度、填埋物有机质含量等指标可用于评判填埋场稳定化程度。参照 GB/T 25179—2010,该填埋场的封场年限大于10 a,应属于高度利用状态;填埋场有机物含量均值为 57.70%,大于 GB/T 25179—2010 的低度利用限值 (20%),表明填埋场稳定化水平属于未利用状态。填埋气中 CH
4
均值为 25.64%,大于 GB/T25179—2010 低度利用限值 (5%);同时,CH
4
最大值为 44.94%,结合垃圾堆体现状仍具有较高的产气率,填埋场整体处于未稳定状态,部分区域仍处于产 CH
4
阶段。