生活垃圾填埋场污染控制标准研究

第21卷　第6期环　境　科　学　研　究

ResearchofEnvironmentalSciences　　

Vol.21,No.6,2008

生活垃圾填埋场污染控制标准研究

李　丽,刘玉强,王　琪,王　伟,何品晶,翟力新

1.中国环境科学研究院固体废物污染控制技术研究所,北京　1000122.清华大学环境科学与工程系,北京　1000843.同济大学环境科学与工程学院,上海　2000924.中国城市建设研究院,北京　100029

摘要:在对我国生活垃圾填埋场的污染控制管理和技术现状进行调查和试验研究的基础上,提出我国生活垃圾填埋场新的污染控制标准.对修订前后的标准的主要内容进行了比较,并分析了主要的修订内容,包括可以直接进入生活垃圾填埋场处置的废物类型、进入生活垃圾填埋场共处置的生活垃圾焚烧飞灰和一般工业固体废物的条件、生活垃圾填埋场渗滤液污染控制标准等.此外,将我国新颁布实施的标准的主要内容与国外先进标准进行了比较,并分析了实施修订后的标准的技术经济和环境效益.

关键词:生活垃圾;填埋场;污染控制;标准

中图分类号:X-65　　　文献标志码:A　　　文章编号:1001-6929(2008)06-0001-08

ResearchonthePollutionControlStandardfortheLandfillSiteofMunicipalSolidWaste

LILi,LIUYu2qiang,WANGQi,WANGWei,HEPin2jing,ZHAILi2xin

1.ResearchInstituteofSolidWasteManagement,ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences,Beijing　100012,China2.DepartmentofEnvironmentalSciencesandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing　100084,China3.CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,TongjiUniversity,Shanghai　200092,China4.ChinaMunicipalConstructionResearchInstitute,Beijing　100029,China

Abstract:Thepollutioncontrolstandardforthelandfillsiteofmunicipalsolidwastewasrevisedbasedoninvestigationsandexperimentsonthepollutioncontrolmanagementandtechnology.Themaincontentsofthestandardbeforeandafterrevisionwerecompared,includingthetypeofwastethatcouldbelandfilleddirectlyinthemunicipalsolidwastelandfillsite,theconditionofflyashgeneratedbytheincinerationofmunicipalsolidwasteandnormalindustrialsolidwastethatcouldbeco2treatedinthemunicipalsolidwastelandfillsite,andtherestrictionoftheleachate.Moreover,therevisedstandardwascomparedwiththecorrespondingstandardsofdevelopedcountries,andthetechnical,economicandenvironmentalpropertiesoftherevisedstandardwerealsodiscussed.Keywords:municipalsolidwaste;landfillsite;pollutioncontrol;standard

　　我国在1997年颁布了《生活垃圾填埋污染控制

(G标准》B16889—1997),该标准的实施对我国生活垃圾填埋场的建设运行和污染防治发挥了积极的指导作用.但是由于在编制该标准时,我国生活垃圾填埋场建设数量很少,没有可资借鉴的经验和实践,使得该标准不可避免地存在一些缺陷,如:对于可以进入生活垃圾填埋场处置的废物类型的规定过于粗

收稿日期:2008-07-17　　　修订日期:2008-08-28基金项目:国家环境保护总局项目

作者简介:李丽(1975-),女,河北献县人,副研究员,博士,研究方

向为固体废物管理与污染控制技术,[email protected].

泛;填埋场的污染物排放浓度限值没有与国际接轨

等.近年来各地都在大力兴建生活垃圾填埋场,如果不对该标准进行必要的修订,将会影响这些工程的建设,无法适应国内日益增加的对生活垃圾填埋处置的需求和人们强烈的环保意识.

国际上对于填埋技术的研究已有50多年的历史,各国都制定了严格的标准以规范填埋场的建设.如美国在其固体废物专门法律(RCRA)中有一节对填埋场的建设进行了详细的规定,并为此制定了专门的法规和最低的技术要求(即标准),对填埋场结构及其设计、施工、封场等作出了详细的规定.

因此,在广泛收集分析国内外相关标准及对我

国生活垃圾填埋场的污染特性和相关污染控制技术

进行充分试验研究的基础上,在保证标准修订过程的科学性、标准执行过程的可操作性的同时,充分考虑我国国情,制定出《生活垃圾填埋场污染控制标

(G准》B16889—2008).该标准已于2008年7月1日正式实施,将对我国生活垃圾填埋场的设计、建设、

运行全过程的污染控制发挥很好的指导作用.笔者

拟对此次标准的主要修订内容进行介绍,并分析标准修订后的技术经济和环境效益.

1　修订前后标准的比较

GB16889—1997和GB16889—2008的主要内容

对比见表1.

表1　GB16889—1997和GB16889—2008的主要内容对比

Table1　ThemaincontentofthestandardGB1688921997andGB1688922008

项目选址

GB16889—1997

GB16889—2008

主要是定性的要求

对于防渗层的要求仅限于渗透

系数的要求

设计、施工与验收

丰富了选址的多种禁止区域;补充了在选址进行环境影响评价时需要考虑的多

种因素

提出对于防渗层的结构应根据天然基础层的地质情况和地方环境保护主管部门的要求,选择不同类型的防渗衬层;对不同类型的防渗衬层的结构和性能进行了定量的基本要求

对于施工过程的质量控制和质量保证提出了明确的要求对于工程的验收提出了具体的要求

确定了根据我国实际情况和其他标准规定可以进入生活垃圾填埋场的生活垃圾之外的固体废物类型;确定了禁止进入生活垃圾填埋场的废物类型;制定了可以进入生活垃圾填埋场的一般工业固体废物和生活垃圾焚烧飞灰的条件

补充了运行过程中的堆体稳定性控制、渗滤液导排系统有效性检测、地下水水质检测等要求

补充了关于封场系统的结构要求、封场后的环境监测要求

补充了渗滤液中总氮、氨氮、重金属等污染控制指标;提高了新建和现有填埋场的渗滤液污染物排放限值等要求;规定了在一定期限内进入城市二级污水处理厂处理的渗滤液的允许条件

补充了填埋工作面与直接排放的导气管口的甲烷气的体积百分比要求补充了不同监测对象的监测频率,包括生活垃圾填埋场管理机构和地方环境保护行政主管部门的监测频率

对于施工过程没有提出要求对于工程的验收没有提出要求

入场填埋废物

仅定性规定进入填埋场的应是生活垃圾,禁止危险废物进入仅提出了运行过程中的压实、覆盖和降尘的要求

仅提出了表面处理和安定化前禁止作为建筑用地使用的要求提出了渗滤液的污染控制指标与限值

提出了甲烷的污染控制指标与限值

运行封场及后期管理

污染控制

监测

提出了不同监测对象的采样和分析方法

2　可以进入生活垃圾填埋场共处置的废物

的单一填埋.德国《生活垃圾处置技术条例》规定,城市生活垃圾填埋场可以接收的生活垃圾为广义的生活垃圾,包括家庭垃圾、废弃家具、与家庭垃圾类似的企业垃圾、建筑垃圾、粪便、污泥和其他水或污水处理的剩余物.欧盟的《废物填埋技术指令》中规定,不得进入生活垃圾填埋场的固体废物包括液态废物,爆炸性、腐蚀性、毒性和可燃性废物,医疗废物,废旧轮胎,不符合废物接收要求与程序中规定的其他不可进行填埋的废物.日本《废弃物处理与清扫法》与相应标准

[526]

[4]

[223]

污染控制标准

2.1　可以进入生活垃圾填埋场的废物类型

GB16889—1997中明确规定进入生活垃圾填埋

场的填埋物应是生活垃圾,禁止爆炸性、易燃性、浸出毒性、腐蚀性、传染性和放射性等有毒有害废物进入生活垃圾填埋场.因此,生活垃圾之外的其他类型废物是无法进入生活垃圾填埋场进行处置的,即使是那些与生活垃圾性质相似的、不会与生活垃圾发生不利反应的、不会影响生活垃圾正常填埋的废物,如企事业单位产生的办公废物等.

发达国家的相应标准中在废物类型方面有灵活的规定.如:美国《城市固体废物填埋标准》规定,生活垃圾填埋场可以接收生活垃圾、下水道污泥、非危险废物焚烧产生的灰;此外还适用于非危险废物焚烧产生的灰的单一填埋,但不适用于下水道污泥

[1]

中规定,可以进入废物填

埋场的一般废物包括来自家庭和团体的生活垃圾、

粗大废物(如废家用电器、家具、自行车和厨具等)、粪便、焚烧灰渣和医疗废物等.

因此,经过对废物污染特性的研究,GB16889—2008规定了企事业单位产生的办公废物,生活垃圾

焚烧炉渣(不包括焚烧飞灰),生活垃圾堆肥处理产

生的固态残余物,服装加工、食品加工以及其他城市生活服务行业产生的性质与生活垃圾相近的一般工业固体废物等,可以直接进入生活垃圾填埋场进行处置.其中,比较敏感的废物类型是生活垃圾焚烧炉渣,因为其经常被误认为具有较强的危险性.我国的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》中规定,“垃圾焚烧产生的炉渣经鉴别不属于危险废物的,可回收利用或直接填埋.属于危险废物的炉渣和飞灰必须作为危险废物处置.”生活垃圾焚烧所产生的有

害成分(如重金属和二　英)均存在于飞灰中;炉渣的主要成分是SiO2,CaO,Al2O3,Fe2O3以及少量未燃烬的有机物和废金属等,不属于危险废物,因此可以直接进入生活垃圾填埋场处置.

此外,在2006年颁布实施的《医疗废物化学消毒集中处理工程技术规范》《、医疗废物微波消毒集中处理工程技术规范》和《医疗废物高温蒸汽集中处理工程技术规范》中规定了经处理后可以进入生活垃圾填埋场处置的医疗废物的条件.感染性医疗废物的物理化学性质与生活垃圾相同,在进行化学消毒、微波消毒或高温消毒后其生物感染特性也被消除,在生活垃圾填埋场中不会对环境产生额外的不利影响.而焚烧处置后的残渣(不包括焚烧飞灰)的特性也与生活垃圾类似,因此可以进入生活垃圾填埋场进行处置.

2.2　废物经处理后可以进入生活垃圾填埋场的条件

目前不允许生活垃圾焚烧飞灰和一般工业固体废物进入生活垃圾填埋场的主要原因,是其中含有的有害成分的浸出会造成一定的环境风险.但是由于条件所限,不可能在我国各城市中大规模地建设危险废物集中处置设施和一般工业固体废物填埋场.如果将危险废物集中处置设施有限的容积用于填埋生活垃圾焚烧飞灰的话,不仅无法用来处置其他类型的危险废物,单是大量的生活垃圾焚烧飞灰也难以长久处置.因此,目前生活垃圾焚烧所产生的大量飞灰处于未处置的状态,这将大大增加其环境风险.同样的情况也普遍发生在多种一般工业固体废物上.如何有效地管理这些废物尤其是生活垃圾焚烧飞灰是一个十分紧迫的问题.如果将生活垃圾焚烧飞灰和一般工业固体废物经过解毒、固化Π稳定化等预处理后,其中的有害成分在生活垃圾填埋场暴露途径下的浸出量不对人体和环境造成危害,则可将其送入生活垃圾填埋场进行共处置.这也是目前世界各国对焚烧飞灰处置的主要手段.

具体标准值的确定过程如下.

2.2.1　模型的建立

所建立的模型:经过适当的处理后,生活垃圾焚烧飞灰和一般工业固体废物中的危害组分减少到一定程度;以5%的比例与城市生活垃圾共处置.从安全管理的角度出发,考虑一种最不利的情况,如生活垃圾焚烧飞灰和一般工业固体废物中的有害组分受酸雨及垃圾渗滤液的共同影响进入土壤并迁移至地下水,进而污染饮用水源.

浸出是可溶性组分以浸透或扩散的方式从固体废物中溶解到浸出液的过程.当填埋(或堆置)的废物和液体(包括渗透的雨水、地表水和地下水)接触时,固相中的组分就会溶解到浸出液中.组分溶解的程度取决于液固接触的点位、废物的特性(如化学、物理和生物因素)和接触时间.浸出液的组分和对水质的潜在影响是确定其是否为危险废物的重要依据,或者是否需通过特别的处理处置方式进行管理,这也是评价该废物是否适用于填埋的关键因素.2.2.2　主要参数的确定2.2.2.1　液固比

假设生活垃圾焚烧飞灰或一般工业固体废物在

生活垃圾填埋场中共处置的最不利情况[7]

:填埋深度为50m,年均最大降水量为218m,填埋场渗透率为60%,5%的生活垃圾焚烧飞灰(或一般工业固体

废物)与生活垃圾共处置,水密度为1gΠcm3

,废物密

度为1gΠcm3

,安全保证周期(浸出时间)为30年,单位面积取1.则:

液固比=()

M2(模拟填埋场废物质量)=

填埋深度×废物密度×单位面积×废物比例

20.16≈20

2.2.2.2　浸取剂的类型和pH

综合考虑我国酸雨情况及生活垃圾渗滤液中有机酸的影响,浸取剂根据废物特性采用pH为4193±0105的醋酸Π醋酸钠缓冲溶液或pH为2164±0105的醋酸缓冲溶液[829]

.2.2.2.3　标准值的确定

共处置环境下,以生活饮用水卫生标准中规定

的标准作为基准值[10]

.根据模拟场景,污染组分从填埋场浸出到迁移至地下水饮用水源会有一定的稀释作用,即用稀释衰减系数(Dilution2AttenuationFactor,DAF)来表示.因此,可得出如下方法学:重金属元素浸出液标准=饮用水卫生标准×DAF

4环　境　科　学　研　究第21卷

(1)饮用水卫生标准制定依据

我国饮用水卫生标准主要借鉴了世界卫生组织

(WHO)饮用水卫生标准制定的方法学,并参考了美国、欧盟等发达国家Π地区制定的项目限值,同时结合我国水污染现状以及现有的管理体制和经济水平.在制定参考阈值时主要参考的是我国《生活饮用

水卫生标准》(GB5749—2006).

(2)稀释衰减系数(DAF)的确定根据所模拟的场景,危害组分从固体废物中浸出,在到达取水井之前,肯定会出现一定程度的冲淡.假设填埋场正下方距地下水约10m(至少5m),填埋场一般与居民点之间有不小于500m的距离.因此,冲淡系数(稀释衰减系数)应大于1,在多数情况下选取100,即废物中危害组分的最大浸出浓度可以是饮用水标准的100倍,这是由于高浓度危害组分在到达饮用水之前发生了冲淡(稀释),而不再对人类健康造成危害.其中,危害组分从废物填埋场渗漏点进入到正下方地下水,稀释系数(DilutionFactor)为DF;在到达地下水后,随地下水迁移至饮用水井,衰减系数(AttenuationFactor)为AF.美国的研究人员建立了毒性物质稀释迁移模型[11]

,并被Texas州用于确定废物和污染土壤污染地下水的毒性物质迁移规律.该模型用于确定废物填埋处置和污染土壤Π场地受雨水淋漓条件下,其中的毒性物质迁移至地下水饮用水井的稀释、衰减系数,并以此制定相关污染控制标准,具体模型见图1

,2.

图1　土壤层渗滤稀释过程模型

Fig.1　Themodeloftheprocessofthediffusionand

attenuationinthesoil

　　由于GB16889—2008中取消了生活垃圾填埋场

在选址时500m最小卫生防护距离的限制,

因此在

图2　地下水扩散衰减过程模型

Fig.2　Themodeloftheprocessofthediffusionand

attenuationintheundergroundwater

建立模型时考虑了更为不利的环境:假设生活垃圾

填埋场迁移距离为200m时所处地下水为饮用水源.

经计算,各重金属元素的AF值均为314,DF值分别如表2所示.

表2　主要重金属元素的DF值

Table2　TheDFofmainheavymetals

序号

元素Π成分

DF序号

元素Π成分

1汞137钡82铜128镍93锌99砷114铅810总铬95镉911六价铬96

铍

硒

　　(3)标准值的确定

根据建模的计算结果,并充分考虑到目前的技术可行性,确定经过解毒、固化等预处理后,浸出液中的危害成分质量浓度低于表3中生活垃圾焚烧飞灰和一般工业固体废物可以进入生活垃圾填埋场的限值.

表3　生活垃圾焚烧飞灰和一般工业固体废物进入生活垃圾填埋场的污染控制指标限值

Table3　Thepollutioncontrollimitedvalueofflyashgenerated

bytheincinerationofmunicipalsolidwasteandnormalindustrialsolidwastewhichcouldbeco2treatedinthe

municipalsolidwastelandfillsite

序号

元素Π浸出液限值1)Π成分(-1)序号

元素Π浸出液限值1)Π

成分(-1)1汞0.057钡25.002

铜40.008镍0.503锌100.009砷0.304铅0.2510总铬4.505

镉0.1511六价铬1.506

铍

0.02

硒

0.10

　　1)以质量浓度计.

　　由于生活垃圾渗滤液中有机酸含量较高,且缓冲能力较强,因此对废物中污染物的酸溶能力较强.为防止废物中污染物的溶出,应尽量避免废物与生活垃圾渗滤液直接接触,提出单独分区填埋的要求.

前面的模型是模拟极端条件下,即处理后的焚烧飞灰和一般工业固体废物与生活垃圾渗滤液接触后,其重金属的溶出量仍不会对环境和人体健康造成影响;但是如果分区填埋后,主要的浸出液是雨水,所以其重金属溶出的风险会大大小于渗滤液的溶出.考虑到尽可能最大程度地降低污染风险,因此在该条款中对单独分区填埋的生活垃圾焚烧飞灰和一般工业固体废物的入场控制指标仍采用混合填埋场景下的指标限值.

3　生活垃圾填埋场渗滤液的污染控制标准

研究

3.1　排放限值的初步确定

GB16889—2008中对渗滤液的污染控制采用直

接排放与间接排放相结合的基本框架,这与发达国家的实践是一致的,也是符合费-效原则的渗滤液污染有效控制方法.但是,根据我国垃圾填埋场运行管理实践中取得的经验和教训,同时依据我国目前垃圾填埋场运行管理水平和各级环境管理能力,间接处理排放还将存在很大困难,并对城市污水处理厂造成了很大的压力.因此,应要求生活垃圾填埋场建有较完备的污水处理设施,该标准要求填埋场渗滤液必须在填埋场内处理达标排放.考虑到现有状况,在标准修订时,对该标准颁布前后建成的生活垃圾填埋场实行分阶段的分级管理,即对于在该标准颁布实施前建成的生活垃圾填埋场,允许其渗滤液

(包括调节池污水)经处理污染物满足相应要求后进行间接排放(通过城市污水处理厂深度处理).因此,对标准修订的重点是在既有实践的基础上,优化调整排放限值,严格和细化标准的执行条件与措施,促进标准的贯彻执行率,推动我国生活垃圾填埋场渗滤液污染控制水平的切实提升.

对于间接排放的渗滤液,同样应采用统一标准与可接入性评价相结合的方法.统一标准适合多数城市污水处理厂的接入条件,避免严重的管道污染的产生;可接入性评价则可控制因接入而造成的接入城市污水处理厂排水水质的下降,因此补充了城市污水处理厂的可接入性限制要求.将渗滤液引入城市污水处理厂后,对水体水质的影响主要取决于相关污染物在城市污水处理厂的迁移转化过程

特征.

城市污水处理厂对以氨氮为主的渗滤液总氮的去除取决于2个条件:①城市污水处理厂是否具有生物脱氮的技术能力;②因渗滤液接入造成的氨氮负荷的上升是否在其运行的氨氮去除负荷范围内.二者均为“是”,则对水体水质的影响控制是可靠的;二者有其一为“否”,对水体水质的影响则难以预期.因此该标准同时规定了不准接入不具备二级处理设施的城市污水处理厂.渗滤液中ρ(氨氮)一般可以达到2000mgΠL,污水好氧生物处理微生物正常生长

繁殖所需的碳氮比〔ρ(碳)Πρ(氮)〕一般为100∶5,而城市污水处理厂的设计进水水质中ρ(CODCr)一般要求达到400mgΠL,因此进入城市污水处理厂的渗滤液应在污水处理厂中被稀释100倍以上方不对污水处理厂的处理能力造成冲击.为确保引入渗滤液

后污水处理厂的安全运行,规定渗滤液的进入量不超过该污水处理厂每日污水处理量的015%,这并不超过城市二级污水处理厂额定的污水处理能力.3.2　目前我国使用的渗滤液处理技术的可行性与

经济性

根据我国目前渗滤液处理技术的实践,以处理技术设施设计与运行较为完善为前提,大致有以下几种工艺方法

[12]

3.2.1　运行期较短的填埋场渗滤液———生物脱

氮+混凝

所谓运行期较短的填埋场渗滤液,是指运行期在1～8年,渗滤液的生物可降解碳源足以支持生物

脱氮的需要,即ρ(BOD5)Π

ρ(总氮)>3;处理工艺由生物脱氮型的生化处理与后续的混凝沉淀组合而成,全年生化处理出水水质平均值分别达到

(总氮)

3.2.2　运行期较长的填埋场渗滤液———氨氮吹

脱+好氧生物+混凝

所谓运行期较长的填埋场渗滤液,是指运行期在5年以上,渗滤液的生物可降解碳源不足以支持生物脱氮的需要,即ρ(BOD5)Πρ(总氮)

ρρρρ

水质基本可达到ρ(CODCr)

4　GB16889—2008与国外主要标准的比较

GB16889—2008中的防渗层结构及渗滤液污染

物处理的重要性下降,冬季处理效果的保证率高于

3.2.1节的方法.该方法的主要问题是吹脱氨氮有气相二次污染问题,尽管以蒸汽替代空气吹脱、加上尾气吸收可解决该问题,但投资又会进一步增加.3.2.3　全过程处理方法1———氨氮吹脱+膜生物

处理(生物脱氮)+纳滤

控制标准与主要发达国家的污染控制标准见表4,5.

发达国家标准的对比

[13]

对比

表4　GB16889—2008的防渗层结构要求与

Table4　Thecomparisonofrequirementofthelinerstructurein

GB1688922008andstandardsofdevelopedcountries压实黏土层人工合成材　

料厚度Πmm　厚度ΠmkΠ(cm・s-1)

美国0.750.61.0×10-7欧盟—1.01.0×10-7德国2.50.755.0×10-8英国2.01.55.0×10-8瑞士2.50.51.0×10-7天然黏土衬层—2.001.0×10-7GB

16889—单人工合成材料衬层0.751.0×10-72008双人工合成材料衬层0.751.0×10-7

国家Π地区标准

　　注:k为饱和渗透系数.

这是3.2.1和3.2.2节中2种方法的集成,同

时,以纳滤(包括膜生物处理中的微滤)替代混凝沉淀,该方法可适合各运行期填埋场的渗滤液处理,冬季处理效果也完全可以保证.3.2.4　全过程处理方法2———膜生物处理(生物脱

氮)+反渗透

利用反渗透可脱除无机离子的功能,简化了物化的氨氮处理工序;流程进一步简明,冬季处理效果也完全可以保证.

3.2.5　全过程处理方法3———准好氧填埋层回灌

处理+混凝

理论上能够满足达标要求,但为了保证渗滤液在填埋层内同时具备硝化Π反硝化的碳源供给,需要不断地变化回灌的填埋层位置,累计成本同样较为可观.

　　在对表4以及其他一些国家Π地区的防渗层结构要求进行比较后得出,在所比较的27个国家Π地区的49个相关标准中,有60%的国家Π地区对于压实黏土层的厚度要求的限值大于015m,有64%的国家Π地区对于压实黏土层的饱和渗透系数要求的

-7

限值小于110×10cmΠs.

表5　GB16889—2008的渗滤液污染控制要求与国外主要标准的对比

Table5　ThecomparisonoflimitedvalueoftheleachateinGB1688922008andstandardsofdevelopedcountries国家标准美国(月均)

德国英国法国日本

GB16889—2008

[1**********]00

ρ(mg・ΠL-1)

CODBOD[1**********]0

NA6030

27NA

2.5

[1**********]

NA3

NANA16

253

　　注:NA为未有限值.

　　在对表5以及其他一些国家Π地区的渗滤液污

染控制要求进行比较后得出,在所比较的10个国家Π地区的相关标准中,有70%的国家Π地区对于ρ(CODCr)的限值不高于100mgΠL,有40%的国家Π地区对于ρ(BOD5)的限值不高于30mgΠL,有50%的国家Π地区对于ρ(氨氮)的限值不高于25mgΠL.综上可以看出,修订后的标准中对于防渗层结构及渗滤液的污染控制标准要求与发达国家基本一致,是现有污染控制技术可以达到的.

5　修订后标准的技术经济和环境效益分析

5.1　渗滤液CODCr的减排

统计数据显示,2006年我国无害化处理的城市生活垃圾中有81%采用卫生填埋,而采用焚烧和堆肥的占19%.假设全国每年产生的城市生活垃圾的90%被填埋处置,填埋厚度为10m,则每年城市

生活垃圾填埋所占面积为24km(垃圾密度按016

gΠcm计);全国平均年降水量640mm(2003年),入

渗率按60%计,则年产生渗滤液约920×10m.如

[14]

果按照渗滤液中ρ(CODCr)的平均值为5000mgΠL计,则渗滤液产生的COD4

Cr约为416×10t,相当于2006年全国CODCr总排放量的013%.如果考虑农村和乡镇产生的处于任意堆置状态的生活垃圾,则该比例

将会大幅提高.

如果全国有1Π3的城市生活垃圾填埋场达到修订后标准的要求,无渗滤液渗漏且渗滤液处理达标,则CODCr产生量将会降低32.7%;如果有2Π3的达到标准,CODCr产生量将会降低6513%;如果全部达标,则COD4

Cr将会减少4.6×10t,相当于全国CODCr减排0.3%.

5.2　甲烷排放标准与清洁发展机制和节能减排工

作的关系

GB16889—2008中规定生活垃圾填埋场应采取甲烷减排措施;当通过导气管道直接排放填埋气体

时,导气管排放口甲烷的体积分数〔φ(CH4)〕不大于5%.根据申请清洁发展机制(CDM)项目的基本要

求,现行法规标准允许排放的温室气体才能进行交

易,即实施项目所产生的减排效益必须满足额外性的要求.因此该要求将会使高甲烷浓度生活垃圾填埋场失去申请CDM项目的资格.截至2007年12月28日,我国有8个在联合国CDM执行理事会注册成功的生活垃圾填埋气CDM项目,减排二氧化碳当量

共233×104

t.按目前交易价格估计,生活垃圾填埋

场CDM项目年收益为213×108

元.

根据《IPCC导则》推算[15216]

,2006年我国城市生

活垃圾填埋场填埋所产生甲烷约606×104

t.随着垃圾填埋场建设量的增加,我国垃圾填埋场甲烷的产生量将会持续增长.假设全国城市生活垃圾产生量

为2165×108

t,填埋率为80%.如果填埋场全部符合标准,填埋气体的一半被利用或者焚烧,另一半填埋气体中φ(CH4)小于5%,则全国垃圾填埋场甲烷产生量将减少870×104

t.该减排量为《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》中公布的1994年全国甲烷排放量3429×104t的25%,对我国的节能减排工作将是很大的促进,并将为减缓全球气候变暖的速度做出巨大的贡献.同时,减排二氧化碳当量约

1.83×108

t,远大于生活垃圾填埋场CDM项目所产生的减排量.

该标准实施后,如果这些减少的甲烷中有一半

被利用,则甲烷的年利用量为435×104

t,相当于

826×104

t的标煤.按目前交易价格估计,可获得收

益约40×108

元,远大于CDM项目的收益.

5.3　建设和运行成本分析

如果按照填埋容积建设费用为30元Πm3

,垃圾填埋运营费用为60元Πt计;按照全国城市生活垃圾产生量为1.6×108

t和80%的填埋率计,则全国城市生活垃圾填埋场的建设费约为64×108

元,年运

营费约为77×108

元.我国2006年垃圾处理(除填埋外还包括焚烧、堆肥、转运等设施建设)总投资仅为

79×108

元,城市市容环境卫生的总维护费用(包括清扫和垃圾收集、压缩、中转、运输以及焚烧、堆肥、

填埋等垃圾处理费用)仅为175×108元[14]

.而随着城市生活垃圾产生量的持续增加以及建设和维护费用单价的提高,垃圾填埋场建设投资将不断提高.因此,如果严格按照标准要求建设和运行生活垃圾填埋场,还需要大幅增加填埋场的建设投资和运行费用.

渗滤液处理费用是垃圾填埋场运行费用的重要组成.据统计估测,如果要达到标准要求,其渗滤液处理设施建设投资为6×104

～10×104

元Πt,运行费为20～45元Πt.按照最大月平均降水量为250mm,垃圾80%填埋率计,如欲达到标准,全国垃圾填埋场渗滤液处理设施建设投资需达到96×108

元,这将超过填埋场总建设的费用;渗滤液处理运行费4.14×108

元,将占垃圾填埋处置运行费用的6%.

由此可以看出,如欲达到GB16889—2008的要求,还

需进一步加大渗滤液处理设施建设投资强度和运行费用.

参考文献(References):

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(责任编辑:潘凤云)

第21卷　第6期环　境　科　学　研　究

ResearchofEnvironmentalSciences　　

Vol.21,No.6,2008

生活垃圾填埋场污染控制标准研究

李　丽,刘玉强,王　琪,王　伟,何品晶,翟力新

关键词:生活垃圾;填埋场;污染控制;标准

中图分类号:X-65　　　文献标志码:A　　　文章编号:1001-6929(2008)06-0001-08

ResearchonthePollutionControlStandardfortheLandfillSiteofMunicipalSolidWaste

LILi,LIUYu2qiang,WANGQi,WANGWei,HEPin2jing,ZHAILi2xin

　　我国在1997年颁布了《生活垃圾填埋污染控制

收稿日期:2008-07-17　　　修订日期:2008-08-28基金项目:国家环境保护总局项目

作者简介:李丽(1975-),女,河北献县人,副研究员,博士,研究方

向为固体废物管理与污染控制技术,[email protected].

泛;填埋场的污染物排放浓度限值没有与国际接轨

因此,在广泛收集分析国内外相关标准及对我

国生活垃圾填埋场的污染特性和相关污染控制技术

进行充分试验研究的基础上,在保证标准修订过程的科学性、标准执行过程的可操作性的同时,充分考虑我国国情,制定出《生活垃圾填埋场污染控制标

(G准》B16889—2008).该标准已于2008年7月1日正式实施,将对我国生活垃圾填埋场的设计、建设、

运行全过程的污染控制发挥很好的指导作用.笔者

拟对此次标准的主要修订内容进行介绍,并分析标准修订后的技术经济和环境效益.

1　修订前后标准的比较

GB16889—1997和GB16889—2008的主要内容

对比见表1.

表1　GB16889—1997和GB16889—2008的主要内容对比

Table1　ThemaincontentofthestandardGB1688921997andGB1688922008

项目选址

GB16889—1997

GB16889—2008

主要是定性的要求

对于防渗层的要求仅限于渗透

系数的要求

设计、施工与验收

丰富了选址的多种禁止区域;补充了在选址进行环境影响评价时需要考虑的多

种因素

对于施工过程的质量控制和质量保证提出了明确的要求对于工程的验收提出了具体的要求

补充了运行过程中的堆体稳定性控制、渗滤液导排系统有效性检测、地下水水质检测等要求

补充了关于封场系统的结构要求、封场后的环境监测要求

对于施工过程没有提出要求对于工程的验收没有提出要求

入场填埋废物

仅定性规定进入填埋场的应是生活垃圾,禁止危险废物进入仅提出了运行过程中的压实、覆盖和降尘的要求

仅提出了表面处理和安定化前禁止作为建筑用地使用的要求提出了渗滤液的污染控制指标与限值

提出了甲烷的污染控制指标与限值

运行封场及后期管理

污染控制

监测

提出了不同监测对象的采样和分析方法

2　可以进入生活垃圾填埋场共处置的废物

[526]

[4]

[223]

污染控制标准

2.1　可以进入生活垃圾填埋场的废物类型

GB16889—1997中明确规定进入生活垃圾填埋

[1]

中规定,可以进入废物填

埋场的一般废物包括来自家庭和团体的生活垃圾、

粗大废物(如废家用电器、家具、自行车和厨具等)、粪便、焚烧灰渣和医疗废物等.

因此,经过对废物污染特性的研究,GB16889—2008规定了企事业单位产生的办公废物,生活垃圾

焚烧炉渣(不包括焚烧飞灰),生活垃圾堆肥处理产

2.2　废物经处理后可以进入生活垃圾填埋场的条件

具体标准值的确定过程如下.

2.2.1　模型的建立

假设生活垃圾焚烧飞灰或一般工业固体废物在

生活垃圾填埋场中共处置的最不利情况[7]

:填埋深度为50m,年均最大降水量为218m,填埋场渗透率为60%,5%的生活垃圾焚烧飞灰(或一般工业固体

废物)与生活垃圾共处置,水密度为1gΠcm3

,废物密

度为1gΠcm3

,安全保证周期(浸出时间)为30年,单位面积取1.则:

液固比=()

M2(模拟填埋场废物质量)=

填埋深度×废物密度×单位面积×废物比例

20.16≈20

2.2.2.2　浸取剂的类型和pH

.2.2.2.3　标准值的确定

共处置环境下,以生活饮用水卫生标准中规定

的标准作为基准值[10]

4环　境　科　学　研　究第21卷

(1)饮用水卫生标准制定依据

我国饮用水卫生标准主要借鉴了世界卫生组织

水卫生标准》(GB5749—2006).

,2.

图1　土壤层渗滤稀释过程模型

Fig.1　Themodeloftheprocessofthediffusionand

attenuationinthesoil

　　由于GB16889—2008中取消了生活垃圾填埋场

在选址时500m最小卫生防护距离的限制,

因此在

图2　地下水扩散衰减过程模型

Fig.2　Themodeloftheprocessofthediffusionand

attenuationintheundergroundwater

建立模型时考虑了更为不利的环境:假设生活垃圾

填埋场迁移距离为200m时所处地下水为饮用水源.

经计算,各重金属元素的AF值均为314,DF值分别如表2所示.

表2　主要重金属元素的DF值

Table2　TheDFofmainheavymetals

序号

元素Π成分

DF序号

元素Π成分

1汞137钡82铜128镍93锌99砷114铅810总铬95镉911六价铬96

铍

硒

　　(3)标准值的确定

表3　生活垃圾焚烧飞灰和一般工业固体废物进入生活垃圾填埋场的污染控制指标限值

Table3　Thepollutioncontrollimitedvalueofflyashgenerated

bytheincinerationofmunicipalsolidwasteandnormalindustrialsolidwastewhichcouldbeco2treatedinthe

municipalsolidwastelandfillsite

序号

元素Π浸出液限值1)Π成分(-1)序号

元素Π浸出液限值1)Π

成分(-1)1汞0.057钡25.002

铜40.008镍0.503锌100.009砷0.304铅0.2510总铬4.505

镉0.1511六价铬1.506

铍

0.02

硒

0.10

　　1)以质量浓度计.

3　生活垃圾填埋场渗滤液的污染控制标准

研究

3.1　排放限值的初步确定

GB16889—2008中对渗滤液的污染控制采用直

特征.

经济性

根据我国目前渗滤液处理技术的实践,以处理技术设施设计与运行较为完善为前提,大致有以下几种工艺方法

[12]

3.2.1　运行期较短的填埋场渗滤液———生物脱

氮+混凝

所谓运行期较短的填埋场渗滤液,是指运行期在1～8年,渗滤液的生物可降解碳源足以支持生物

脱氮的需要,即ρ(BOD5)Π

ρ(总氮)>3;处理工艺由生物脱氮型的生化处理与后续的混凝沉淀组合而成,全年生化处理出水水质平均值分别达到

(总氮)

3.2.2　运行期较长的填埋场渗滤液———氨氮吹

脱+好氧生物+混凝

所谓运行期较长的填埋场渗滤液,是指运行期在5年以上,渗滤液的生物可降解碳源不足以支持生物脱氮的需要,即ρ(BOD5)Πρ(总氮)

ρρρρ

水质基本可达到ρ(CODCr)

4　GB16889—2008与国外主要标准的比较

GB16889—2008中的防渗层结构及渗滤液污染

物处理的重要性下降,冬季处理效果的保证率高于

处理(生物脱氮)+纳滤

控制标准与主要发达国家的污染控制标准见表4,5.

发达国家标准的对比

[13]

对比

表4　GB16889—2008的防渗层结构要求与

Table4　Thecomparisonofrequirementofthelinerstructurein

GB1688922008andstandardsofdevelopedcountries压实黏土层人工合成材　

料厚度Πmm　厚度ΠmkΠ(cm・s-1)

美国0.750.61.0×10-7欧盟—1.01.0×10-7德国2.50.755.0×10-8英国2.01.55.0×10-8瑞士2.50.51.0×10-7天然黏土衬层—2.001.0×10-7GB

16889—单人工合成材料衬层0.751.0×10-72008双人工合成材料衬层0.751.0×10-7

国家Π地区标准

　　注:k为饱和渗透系数.

这是3.2.1和3.2.2节中2种方法的集成,同

氮)+反渗透

利用反渗透可脱除无机离子的功能,简化了物化的氨氮处理工序;流程进一步简明,冬季处理效果也完全可以保证.

3.2.5　全过程处理方法3———准好氧填埋层回灌

处理+混凝

理论上能够满足达标要求,但为了保证渗滤液在填埋层内同时具备硝化Π反硝化的碳源供给,需要不断地变化回灌的填埋层位置,累计成本同样较为可观.

-7

限值小于110×10cmΠs.

表5　GB16889—2008的渗滤液污染控制要求与国外主要标准的对比

Table5　ThecomparisonoflimitedvalueoftheleachateinGB1688922008andstandardsofdevelopedcountries国家标准美国(月均)

德国英国法国日本

GB16889—2008

[1**********]00

ρ(mg・ΠL-1)

CODBOD[1**********]0

NA6030

27NA

2.5

[1**********]

NA3

NANA16

253

　　注:NA为未有限值.

　　在对表5以及其他一些国家Π地区的渗滤液污

5　修订后标准的技术经济和环境效益分析

5.1　渗滤液CODCr的减排

生活垃圾填埋所占面积为24km(垃圾密度按016

gΠcm计);全国平均年降水量640mm(2003年),入

渗率按60%计,则年产生渗滤液约920×10m.如

[14]

果按照渗滤液中ρ(CODCr)的平均值为5000mgΠL计,则渗滤液产生的COD4

Cr约为416×10t,相当于2006年全国CODCr总排放量的013%.如果考虑农村和乡镇产生的处于任意堆置状态的生活垃圾,则该比例

将会大幅提高.

Cr将会减少4.6×10t,相当于全国CODCr减排0.3%.

5.2　甲烷排放标准与清洁发展机制和节能减排工

作的关系

GB16889—2008中规定生活垃圾填埋场应采取甲烷减排措施;当通过导气管道直接排放填埋气体

时,导气管排放口甲烷的体积分数〔φ(CH4)〕不大于5%.根据申请清洁发展机制(CDM)项目的基本要

求,现行法规标准允许排放的温室气体才能进行交

共233×104

t.按目前交易价格估计,生活垃圾填埋

场CDM项目年收益为213×108

元.

根据《IPCC导则》推算[15216]

,2006年我国城市生

活垃圾填埋场填埋所产生甲烷约606×104

t.随着垃圾填埋场建设量的增加,我国垃圾填埋场甲烷的产生量将会持续增长.假设全国城市生活垃圾产生量

为2165×108

t,填埋率为80%.如果填埋场全部符合标准,填埋气体的一半被利用或者焚烧,另一半填埋气体中φ(CH4)小于5%,则全国垃圾填埋场甲烷产生量将减少870×104

1.83×108

t,远大于生活垃圾填埋场CDM项目所产生的减排量.

该标准实施后,如果这些减少的甲烷中有一半

被利用,则甲烷的年利用量为435×104

t,相当于

826×104

t的标煤.按目前交易价格估计,可获得收

益约40×108

元,远大于CDM项目的收益.

5.3　建设和运行成本分析

如果按照填埋容积建设费用为30元Πm3

,垃圾填埋运营费用为60元Πt计;按照全国城市生活垃圾产生量为1.6×108

t和80%的填埋率计,则全国城市生活垃圾填埋场的建设费约为64×108

元,年运

营费约为77×108

元.我国2006年垃圾处理(除填埋外还包括焚烧、堆肥、转运等设施建设)总投资仅为

79×108

元,城市市容环境卫生的总维护费用(包括清扫和垃圾收集、压缩、中转、运输以及焚烧、堆肥、

填埋等垃圾处理费用)仅为175×108元[14]

渗滤液处理费用是垃圾填埋场运行费用的重要组成.据统计估测,如果要达到标准要求,其渗滤液处理设施建设投资为6×104

～10×104

元Πt,运行费为20～45元Πt.按照最大月平均降水量为250mm,垃圾80%填埋率计,如欲达到标准,全国垃圾填埋场渗滤液处理设施建设投资需达到96×108

元,这将超过填埋场总建设的费用;渗滤液处理运行费4.14×108

元,将占垃圾填埋处置运行费用的6%.

由此可以看出,如欲达到GB16889—2008的要求,还

需进一步加大渗滤液处理设施建设投资强度和运行费用.

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(责任编辑:潘凤云)

生活垃圾填埋场污染控制标准研究

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