关键词:广州市;固体废物;二次污染
1广州市固体废物污染现状
1.1广州市工业废物污染现状
近年来,广州市工业生产产生的固体废物急剧增加,组成成份日趋复杂。2005年全市固体废物产生总量达2334万吨,其中一般工业固体废物就占有1400万吨,该市固体废物的处理处置总量虽接近1000万吨,但现有的固体废物处理处置设施数量上远远不能满足废物处置需求,设施建设普遍简陋,达不到“无害化”的标准,二次污染严重。
1.2广州市城市生活垃圾污染现状
目前广州市平均日产垃圾6300吨。生活垃圾,主要在位于黄埔区的大田山垃圾填埋场集中处理。但由于各种原因,这些生活垃圾在处理过程中又给当地的居民群众造成了较为突出的二次污染。尤为令人吃惊的是,已开场10多年、并计划将于年内关闭的大田山垃圾填埋场,其污水处理系统至今还处于调试阶段,大量未经任何处理的污水直接排放到河涌里。
1.3广州市有毒化学固体废物污染现状
目前广州市每年的危险固体废物产量约为2万吨,废旧电子电器12万吨,废塑料包装物和农用薄膜32万吨。其中医疗废物进行集中处理处置的只有广东生活环境无害化处理中心等3家,医疗废物集中安全处置达标率只有40%;大量的危险废物被不规范焚烧或倾入没有采取防渗措施的生活垃圾填埋场,甚至直接排入环境中,造成严重的环境污染。
1.4广州市白色污染现状
广州市目前使用的是eps(俗称白色)泡沫塑料快餐具,其年消耗量在20亿~30亿只,大量弃掷的泡沫塑料快餐具形成“白色污染”。21世纪广州市的白色垃圾有300多万吨。由于eps泡沫塑料消耗的是无法再生的石油资源,用作发泡剂的氟利昂是对地球大气臭氧层造成不可逆转破坏的“元凶”,它埋在地里会使土壤劣化,焚烧处理又会产生10余种有毒气体污染空气,故而成为灾难性的“白色污染”。它已同汽车尾气、有磷洗涤剂一起被列为我国环保治理的三大重点。因为白色垃圾需要百年以上时间才可以在自然界自然降解,所以解决它的污染问题被称做百年难题。
2广州市固体废物污染治理对策
2.1工业固体废物污染的治理对策
(1)冶金废渣的治理对策。
①高炉渣:高炉渣的产量随冶炼技术及矿石的品位不同而变化。高炉渣属于硅酸盐材料。它化学性质稳定,并具有抗磨、吸水等特点,可供广泛应有,国内对高炉渣的应用都很重视,美、英、法、日本等国高炉渣的利用率已达100%,甚至出现了很多专营高炉渣商品的公司和工厂。我国高炉渣的利用率已达85%以上。为了适应不同的用途,高炉渣可分别被加工成水渣、矿渣碎石和膨胀矿渣等几类主要产品。
②钢渣:钢渣是炼钢过程中排出的固体废物,包括转炉渣、电炉渣等。炼钢过程中的排渣工艺,不仅影响到炼钢技术的发展,也与钢渣的综合利用密切相关。目前,炼钢过程的排渣处理工艺大体可分为如下四种:冷弃法;热泼碎石工艺;钢渣水淬工艺;风淬法。
(2)化工固体废物的治理对策。
①对硫铁矿烧渣,应根据其含铁量的不同确定其用途,铁含量高的应回炉炼铁;低铁、高硅酸盐的硫铁矿烧渣宜做水泥配料。
②铬渣可代替石灰石作炼铁熔剂。在冶炼过程中铬成为金属进入铁组分中,可彻底消除六价铬浸出的危害;根据铬渣在高温下能还原成低价态无毒铬的原理,可将铬渣掺入煤中用于发电、用铬渣作玻璃着色剂或钙镁磷肥和铸石。还可利用碳对铬渣进行干法还原除毒;用电解法处理铬酸、生产铬盐精、回收原理含铬硫酸氢钠等。
③烧碱盐泥可采用抽滤、沉淀过滤法进行处理,或用于制氧化镁等;含汞盐泥可用次氯酸钠氧化法、氯化-硫化-熔烧法进行处理,并回收金属汞。
④电石渣可制水泥或代替石灰作各种建筑材料、筑路材料等,还可用来生产氯酸钾等化工产品。
⑤其它化工废物,如,磷渣可烧制磷酸;甲醇废触媒可生产锌-铜复合微肥;溶剂厂母液可生产二甲基甲酰胺等;染料废渣制硫酸铜等产品;胶片厂的废胶片和废液可回收银。
2.2生活垃圾污染的治理对策
(1)填埋法。
①垃圾填埋场的选址。选址时遵循的原则是:远离生活区和水源地;避开上风口和水源地上游;自然地理条件不适宜飘浮扩散和渗漏。
②对填埋场需要进行严格的防渗漏处理,以免垃圾中的有害物在雨水或地表径流的冲刷下随水渗漏,污染地下水和相邻土壤。
③垃圾场表面覆土和排气管网设置。
(2)堆肥法.
堆肥生产的主要工艺过程是:生活垃圾-分类-破碎-发酵-烘干-磨粉-配料-造粒-干燥-包装-出厂。如果是生产一般堆肥,则在发酵工艺完成后,即可直接使用;如果生产有机复合肥,则在配料工艺需要添加一定配比的化肥。有机复合肥的有效肥力是一般堆肥的4~5倍。目前广州市的固体污染只有少量是用的堆肥法处理。
(3)焚烧法。
广州市现在有1座大型垃圾焚烧厂——李坑垃圾焚烧厂。李坑生活垃圾焚烧发电厂一期是广州市重点工程项目之一,项目总投资7.25亿元。投入运行的一期工程设计日处理垃圾1040吨,占目前广州市日产生活垃圾量的约1/7;该厂年发电1.3亿度,能满足10万户家庭生活所需,是符合广州特点,达到国内领先水平的垃圾焚烧发电厂。利用垃圾发电、“变废为宝”是李坑生活垃圾焚烧发电厂有别于垃圾填埋场的一大亮点。该项目还是国内第一个采用中温次高压参数的焚烧发电厂,通过提高蒸汽温度和压力有效提高蒸汽回收效率,使发电量增加20%以上。此外,与垃圾填埋场需大量占用土地不同,该厂在设计原则上尽可能节约用地,目前一期用地仅为3.2万平方米,是兴丰垃圾填埋场的1/10。
3.3白色污染处理方法
①实行垃圾分类,以利回收利用。清洁的废塑料制品可重复使用、造粒、炼油、制漆、作建材等。而从垃圾场重新分拣废塑料制品,则费时费力,且塑料的利用价值也很低。所以一定要在废塑料制品进入垃圾流之前将其分类回收上来。目前,发达国家大都走回收利用的路子。我国城镇尽快推行垃圾分类弃置已势在必行。
②依靠科技进步,发展可降解塑料。美国、日本等发达国家已研制成功以植物淀粉为主要原料的可降解塑料,大大缩短了其可降解周期。广州市新型塑料的研制也取得了重大进展,已经和正在开发出以淀粉、秸秆纤维、天然草浆等材料制成的“绿色”替代品。
③加强立法,强化管理,尽量减少或控制使用不可降解塑料的生活用品。以法规的形式明确生产者、各级销售者和消费者回收利用的义务。目前美国、日本等发达国家已明令禁止使用一次性塑料快餐餐具。广州市也为此专门制定了地方性法规,扼制“白色污染”的污染源。
2.4广州市垃圾二次污染的防治措施
(1)填埋场场底防渗。
为防止垃圾渗滤液污染地下水,必须在填埋场底采取有效的防渗措施。以前垃圾填埋场底部都铺放一层防渗材料,主要有黏土、沥青、塑料膜等合成橡胶等。近几年国外开始采用人工合成防渗层,有的采用双防渗层,效果明显好于前者。垂直防渗可采用帷幕灌浆、不透水布等。各填埋场可根据具体工程和水文地质情况,采取相应的防渗措施。
(2)渗滤液的收集处理。
垃圾渗滤液的处理方法包括生物、物化及土地处理法。生物处理法包括好氧处理、厌氧处理和厌氧-好氧处理。物化法主要有化学混凝沉淀、电解氧化、活性炭吸附、密度分离、化学氧化、化学还原、膜渗析、汽提、湿式氧化等多种方法。和生物法相比,物化法受水质水量影响小,出水水质稳定,尤其对bod/cod较低而难以生物处理的垃圾渗滤液有较好的处理效果。由于物化法处理费用较高,一般用于渗滤液预处理或深度处理。渗滤液的土地处理包括慢速渗滤系统(sr)、快速渗滤系统(ri)、表面漫流快速渗滤处理系统(ari)等多种土地处理系统。土地处理主要通过土壤颗粒的过滤,离子交换吸附和沉淀等作用去除渗滤液中悬浮颗粒和溶解成分。通过土壤中微生物作用使渗滤液中有机物和氮发生转化,通过蒸发作用减少渗滤液量。
(3)填埋气的处理和回收利用。
①填埋气的收集。由于大部分沼气在填埋场填埋过程中就已形成,所以沼气采集应在填埋过程中就开始实施。在荷兰,对正在使用的垃圾场,主要采用立式或水平式收集技术。立式采气系统是在垃圾场的填埋过程逐步建造成的,其方法是在填埋场内均匀分布竖立大口径钢管,在每个钢管外砌筑竖井,当填埋厚度达到2~5米时,将钢管向上抽一部分,并继续砌筑,直到填埋场达到设计高度,然后将钢管移走。
②填埋气的净化。溶剂吸收法是目前较为成熟的沼气净化方法,如采用双塔式溶剂吸收法提纯垃圾沼气,设备简单、成本低、操作简便,净化效果好。
2.5广州市固体废物优化方法
1)用作生产建筑材料。许多工业废渣的成分,性质类似于天然建筑材料或人工制成的建筑材料,如含有钙、硅、铝等氧化物并具有(或潜在有)水硬胶凝性的废渣,可作水泥、砖瓦等墙体材料;具有一定强度、体积稳定的废渣和废石,可作混凝土骨料。目前,利用热电厂的粉煤灰筑路,利用燃煤的灰渣做钢厂铸锭保护渣、岩棉制品、水泥原料等,不仅获得了良好的环境效益也获得了可观的经济效益。
2)回收资源和能源。许多废石、尾矿、废渣等都含有一定量的金属元素或含有提炼金属元素所需的辅助成分。若是用于冶金、化工生产,可收到良好的经济和环境效益。每年从废物中回收利用的金属在各种金属产量中所占的比例为:铝18%,铜50%,铅50%,钢铁31%。回收垃圾中的废纸可节约大量的造纸木材,还可以减少由木材造纸工艺中的一系列污染
关键词:建筑垃圾危害处理利用措施
随着城市化进程和新农村建设的加速,城市“新陈代谢”的速度也随之加快了。在这个过程中,大量的建筑垃圾随之产生。建筑垃圾是指建设、施工单位或个人队各类建筑物、构筑物、管网等进行建设、铺设或拆除、修缮过程中所产生得渣土、弃土、弃料、余泥及其他废弃物。据有关部门统计,我国现有建筑总面积400多亿平方米,以每万平方米建筑施工过程中产生建筑废渣500吨至600吨的标准推算,我国现有建筑面积至少产生了20亿吨建筑垃圾。到2022年,我国还将新增建筑面积约300亿平方米,新产生的建筑垃圾将会是一个天文数字。目前我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%-40%,建筑垃圾产生的污染相当于汽车排放尾气的两倍。[1]建筑垃圾的带来的危害如此巨大,已经得到了各界充分重视。该怎样处理这些建筑垃圾,是一个越来越值得关注的社会课题。
1、建筑垃圾的组成
建筑垃圾的产生主要集中在生产施工以及装修过程中,建筑垃圾的主要成分是混凝土、石灰、砂石、渣土等,不存在“二次污染”的问题,比较利于处理;但是建筑垃圾中的建筑用胶、涂料、油漆不仅是难以生物降解的高分子聚合物材料,还含有有害的重金属元素。这些废弃物如果处理不当会直接危害到周边居民的生活。
2、建筑垃圾的危害
建筑垃圾对生活环境的影响包括以下几点:
2.1大量占用土地,降低土壤质量
城市建筑垃圾量的增加,垃圾堆放点也随之增加,由于管理的不规范,从而占用了大量的土地,改变土壤的组成和理化性质,破坏土壤的结构,降低土壤的肥力。
2.2影响大气环境质量
建筑垃圾在堆放过程中,会产生一些有害气体,散发出大量的腥臭味,垃圾中的细菌、粉尘及白色垃圾随风飘散,从而对大气环境造成污染。
2.3对水体的污染
建筑垃圾在堆放和填埋过程中,由于雨水的冲刷,产生大量的渗滤液,渗滤液含有大量金属和非金属污染物,水质成分很复杂,对地表水和地下水都造成严重污染。
2.4影响市容
城市建筑垃圾往往堆放杂乱无章,如不能及时清理及转移,将会占用大量的空间,与城市整体形象极不协调。阴雨天气,脏水四溢,恶臭难闻,造成细菌滋生。[2]
3、建筑垃圾的处理利用措施
要想从根本上解决我国建筑垃圾存在的问题,应采取以下措施:
(1)从源头上加以控制,大力推广节能降耗的建筑新技术和新工艺,从而减少建筑垃圾的产生。在建筑过程中坚决杜绝偷工减料、以次充好等降低工程质量的现象发生,保证建筑物的质量,减少维修及重建工作。[3]
(2)对建筑垃圾要加强管理,合理选择堆放场地并远离城区减少对城市环境的影响。1)对建筑垃圾堆放场地地面进行硬化,设置围堰,防止建筑垃圾对地下水体造成污染;在建筑垃圾周围设置挡护措施,防止坍塌。2)禁止将建筑垃圾倾倒在河流、湖体等地表水中,减少对地表水的污染。3)对临时堆放的建筑垃圾应进行覆盖,并进行消毒,防止细菌及蚊蝇滋生。
(3)对建筑垃圾要进行分类收集综合利用。例如对废金属制品经分类收集后由回收公司回收作为其他企业的原料;废木材除作为模板和建筑用材再利用外,还可作为造纸原料;混凝土废料经筛分后满足强度要求的可以作为建筑材料,不满足强度要求的可用于铺路;对废砖块及渣土可用于道路工程的填方,既减少了废料在存放过程中占用土地的面积,又减少了道路工程取土对土地的破坏。
总之,建筑垃圾不加强管理乱堆乱放,不仅破坏了人类赖以生存的自然环境,而且也是资源的巨大浪费。只有积极采取措施,才能减少建筑垃圾对环境的影响,确保资源的再生利用。
参考文献
[1]梁忠凯.论建筑垃圾的处理问题.
[关键词]环保,建筑垃圾,回收,综合利用
[abstract]withChina'seconomicdevelopmentandthecity'spopulation,theriseofthecityliferubbishalsoincreasedsubstantially.Theauthoranalyzesthedefinitionoftheconstructionwaste,andpointedoutthethebuildingofthecitygarbagetraditional'shandlingofthehazard,fromthecityconstructionwastecomprehensiveutilizationfeasibility,thepresentsituationandexistingproblemsofthree,analyzedfromtheAngleofenvironmentalprotection,putsforwardthecityconstructionwastecomprehensiveutilizationSuggestions.
[keywords]environmentalprotection,constructionwaste,recycling,comprehensiveutilization
中图分类号:R124.3文献标识码:A文章编号:
前言
随着城市化进程的迅速推进,特别是近十几年来,基础设施建设、房地产开发、旧城区改造过程中大批旧有建筑的拆除,常常会使我们对建筑垃圾能否会当作资源回收利用的沉思。我们要改变对建筑垃圾的传统观念和将其一扔了之的传统做法,明确城市建筑垃圾是一种重要的可再生资源,并加以回收和利用。城市建筑垃圾综合利用是节约土地、节约资源的重要手段,对建设资源节约型、环境友好型社会起着重要作用。
一、建筑垃圾的危害
建筑垃圾是在对建筑物实施新建、改建、扩建或者是拆除过程中产生的固体废弃物。不同结构类型建筑产生的废弃物其成分的含量虽有所不同,但基本组成是一致的。随着城市建筑的快速发展,建筑垃圾产生量不仅在逐年增加,并将迎来一个建筑垃圾排放的高峰期。
(1)随意堆放产生安全隐患
目前大多数城市建筑垃圾堆放地的选址在很大程度上具有随意性,留下了不少安全隐患。在郊区,坑塘沟渠多是建筑垃圾的首选堆放地,这不仅降低了对水体的调蓄能力,也将导致地表排水和泄洪能力的降低[1]。由于建筑垃圾中也含有少量易燃物,因此也会引发火灾,因此建筑垃圾随意堆放不仅直接造成对土壤、水质、空气等的污染,同时也存在隐性的安全隐患。
(2)影响空气质量
目前我国的建筑垃圾大多采用填埋的方式处理,然而建筑垃圾在堆放过程中,在温度、水分等作用下,某些有机物质发生分解,产生有害气体,这种有害气体排放到空气中就会污染大气;垃圾中的细菌、粉尘随风飘散,造成对空气的污染;少量可燃建筑垃圾在焚烧过程中又会产生有毒的致癌物质,造成对空气的二次污染。
(3)污染水资源
垃圾堆放场对地下水的影响则主要是垃圾污染随淋滤液渗入含水层,其次由受垃圾污染的河湖坑塘渗入补给含水层造成深度污染。垃圾渗滤液内不仅含有大量有机污染物,而且还含有大量金属和非金属污染物,水质成分很复杂。一旦饮用这种受污染的水,将会对人体造成很大的危害。
(4)降低土壤质量
大多数郊区垃圾堆放场多以露天堆放为主,经历长期的日晒雨淋后,垃圾中的有害物质(其中包含有城市建筑垃圾中的油漆、涂料和沥青等释放出的多环芳烃构化物质)通过垃圾渗滤液渗入土壤中,造成郊区土壤的污染,从而降低了土壤质量[2]。
二、国外城市建筑垃圾综合利用现状
国外大多施行的是“城市建筑垃圾源头削减策略”,即在建筑垃圾形成前,就通过科学管理和有效的控制措施将其减量化。对于产生的建筑垃圾分类处理、资源化利用,使其具有再生资源的功能。
美国的建筑垃圾综合利用实行分级处理,大致分三个级别:1、“低端利用”,如现场分拣、一般回填等。2、“中级利用”如用作建筑物或道路的基础材料,经处理厂加工成骨精、再制成各种建筑用砖等。3、“高级利用”,如将建筑垃圾还原成水泥、沥青等再利用。
日本是个国土面积小,资源相对匮乏的国家,在观念上就把建筑垃圾视作“建筑副产品”。对于建筑垃圾的主导方针是:尽可能不从施工现场排出建筑垃圾;建筑垃圾要尽可能的重新利用;对于重新利用有困难的则应适当予以处理。
荷兰制定了一系列法律,建立限制废物的倾卸处理、强制再循环运行的质量控制制度。荷兰建筑废物循环再利用的重要副产品是筛砂,荷兰采用了砂再循环网络,依照筛砂的污染水平分类,储存干净的砂,清理被污染的砂。
法国利用碎混凝土和碎砖块生产砖石及混凝土砌块。现在欧盟国家城市建筑垃圾资源化率超过90%,韩国、日本建筑废弃物资源化率已经达到97%以上。
三、我国城市建筑垃圾综合利用存在的主要问题
我国绝大部分城市把建筑垃圾当成废物,城市建筑垃圾资源化产业进展缓慢,在建筑垃圾综合利用方面存在以下几个问题:一是循环经济法规制度缺位。城市建筑垃圾再生产品缺乏技术创新,制品的附加值低、市场价格低、投资人投资回报率低,导致整个行业发展速度迟缓;二是我国缺乏建筑垃圾资源化大型成套装备,已经成为建筑垃圾资源化产业发展瓶颈。国内现有的10余家建筑垃圾资源化工厂,技术装备落后,粉尘噪音污染大,远远满足不了城市建筑垃圾处置需要;三是组织机构协调不力,管理手段滞后。城市建筑垃圾的综合利用是一个持续性问题和系统工程,涉及到社会的各个层面,关键在于各级政府机构组织协调与问责制度。如城市建筑垃圾综合利用工作由谁来牵头组织协调、建筑垃圾如何回收利用、谁负责组织回收利用、堆存用地由谁解决与提供等等,大部分城市混乱无序。四是运输市场混乱。目前各城市涉及和从事建筑垃圾运输处置的车辆,大多是无牌无证、车容车况差的“黑市车”,在利益驱使下,全然不顾环境效益和社会效益,大多呈现多装快跑、野蛮运输、逢路就跑、逢空地就倒的特点,造成建筑垃圾沿路抛撒和严重影响市容。城市建筑垃圾运输管理对象呈现不同层次、不同性质等复杂多样化特点,给建筑垃圾监管与综合利用带来很大难度。
关键词:城市垃圾垃圾渗滤液环境技术管理
垃圾填埋处理后,由于大气降水的淋溶及地表水、地下水的浸泡,固体废弃物在物理、化学及微生物作用下,产生的一种成分复杂的高浓度有机废水即为垃圾渗滤液。其性质变动范围相当大,pH值在4~9之间,COD在2000~62000mg/L的范围内,BOD5在60~45000mg/L之间,重金属的浓度也与市政污水重金属浓度基本相同。如果直接排放而不进行有效处理,必须会对生态环境造成较为严重的污染。可以说,填埋场渗滤液的处理一直是城市垃圾填埋处理方式中非常棘手的问题之一,对此进行深入探讨具有十分重要的现实意义。
1、垃圾渗滤液的性质随着填埋场稳定化过程不断发生变化,有五个阶段
(1)初始调节阶段:垃圾中易降解组分迅速与垃圾中所夹带的氧气发生好氧生物降解反应,生成二氧化碳(CO2)和水,同时释放一定的热量。
(2)过渡阶段:此阶段填埋场内氧气被消耗尽,填埋场内开始形成厌氧条件,垃圾降解由好氧降解过渡到兼性厌氧降解。此阶段垃圾中的硝酸盐和硫酸盐分别被还原成氮气(N2)和硫化氢(H2S),渗滤液pH开始下降。
(3)酸化阶段:当填埋场中持续产生氢气(H2)时,意味着填埋场稳定化进入酸化阶段。在此阶段对垃圾降解起主要作用的微生物是兼性和转性厌氧细菌,填埋气的主要成分是二氧化碳(CO2),渗滤液COD、VFA和金属离子浓度继续上升至中期达到最大值,此后逐渐下降;PH继续下降到达最低值,此后逐渐上升。
(4)甲烷发酵阶段:当填埋场H2含量下降达到最低点时,填埋场进入甲烷发酵阶段,此时产甲烷菌把有机酸以及H2转化为甲烷。有机物浓度、金属离子浓度和电导率都迅速下降,BOD/COD下降,可生化性下降,同时pH值开始上升。
(5)成熟阶段:当填埋场垃圾中易生物降解组分基本被降解完后,垃圾填埋场即进入成熟阶段。此阶段由于垃圾中绝大部分营养物质已随渗滤液排除,只有少量微生物对垃圾中的一些难降解物质进行降解,此时PH维持在偏碱状态,渗滤液可生化性进一步下降,BOD/COD会小于0.1。但是渗滤液浓度已经很低。
2、垃圾渗滤液处理存在的问题分析
伴随着城市规模的扩大、人口的增加,以及居民生活水平日益加强,城市生活垃圾产量增长迅猛,而我国百分之九十以上的城市生活垃圾都是以填埋的方式进行处理的,所以新建了大批的生活垃圾填埋场,而垃圾渗滤液能否达到排放标准成为处理是否有效的重要衡量标准。目前,我国的垃圾渗滤液处理尚存在以下技术问题:
(1)垃圾渗滤液高氨氮问题难予解决由于垃圾填埋场水文地质条件、填埋方式及垃圾成分的不同,垃圾渗滤液中的氨氮浓度从数十至几万mg/L不等,而且随着填埋时间的延长,垃圾渗滤液中的氨氮还有升高的趋势。高浓度氨氮对垃圾渗滤液的生化处理有严重的影响,导致垃圾渗滤液处理很难达到排放标准。
(2)垃圾渗滤液深度处理技术缺乏。对于“老化”垃圾渗滤液,由于生物处理很难去除其中难降解有机物,还必须进一步采取深度处理的方法。深度处理技术以物化为主。包括混凝沉淀、吸附、深度氧化及膜处理技术等。混凝沉淀可去除垃圾渗滤液中的悬浮固体、重金属和有机物等,但化学试剂的使用及污泥的处理会带来较高的运行费用。目前垃圾渗滤液工业化处理技术主要是纳滤及反渗透技术。技术的缺点又限制了其广泛的应用。因此开发经济而高效的垃圾渗滤液深度处理技术是保证垃圾渗滤液达标排放的一个关键。
(3)垃圾渗滤液有毒有害物质尚未考虑。垃圾渗滤液作为一种有毒有害废水已渐为人们所认同,我国对于垃圾渗滤液的主要监测指标也依常规废水的BOD、COD、氨氮、总氮等物质指标来确定。但随着人们环保意识以及分析手段的不断提高,垃圾渗滤液中的这些有毒有害物质如环境内分泌干扰物对人体的危害已越来越受到人们的关注。这类污染物质即使含量极其微小,一旦它们进入机体,将对生物体产生严重的后果,如生殖器官、内分泌系统、神经系统、免疫系统异常,产生致癌、致畸、致突变等生物效应,因此环境内分泌干扰物的研究受到了国内外学者的高度重视。因此在开发和建设垃圾填埋场时,必须对垃圾渗滤液中有毒有害物质去除的处理技术予以考虑。只有这样才能真正体现垃圾渗滤的无害化处理,减少环境生态风险,保证水环境安全。
3、垃圾渗滤液处理对策
(1)化环境技术管理文件的指导性、可操作性,实现垃圾渗滤液有效管理。系统修订相关技术文件,结合我国国情、地区差别以及现有技术可达性,按照分区、分类、分期、分级的原则,专门制定相应的污染控制标准,进一步完善相关政策、指南、标准及工程技术规范文件,使之具有极强的指导性、可操作性、目标可达性。
(2)源头控制、过程控制、末端治理三方面加强对垃圾渗滤液的控制与治理。在现有基础上积极开发高效、经济的垃圾渗滤处理技术。强化对垃圾渗滤液预处理及深度处理技术的研究与开发,加强高效生物处理技术的研发,在高效生物脱氮、高效厌氧技术等方面展开技术攻关。同时要对垃圾渗滤液处理技术进行优化集成开发,不能通过简单的技术串联进行达标处理,这样势必在垃圾渗滤液领域造成极大地浪费。要积极开发运行稳定、经济合理、易于管理的垃圾渗滤液组合工艺。
关键词:垃圾渗滤液;微电解;Fenton氧化;去除率
1引言
目前,我国大部分城市以卫生填埋作为垃圾处理的基本方式,填埋过程中产生的大量垃圾渗滤液,如不妥善处理,会对周围的水体和土壤造成严重污染。垃圾渗滤液一直以来是世界水处理行业的一大难题。目前还没有一种完全成熟同时又经济的技术工艺专门应用于垃圾渗滤液的处理。垃圾渗滤液有着成分复杂、污染物浓度高、水质水量变化大等多种特点,直接排放对水体危害性极大。单一的水处理工艺完全不能满足处理要求,因此一般国内外都采用物化加生化等多种工艺结合的方式对其进行处理[1]。
中山市老虎坑垃圾渗滤液处理厂是老虎坑垃圾填埋场的配套建设项目。老虎坑垃圾填埋场已封场近10年,目前处于稳定化过程中的成熟阶段,此阶段产生的垃圾渗滤液的特征为COD值约4000~8000mg/L,氨氮约3000~7000mg/L,色度高,可生化性非常差,小于01。老虎坑垃圾渗滤液处理厂现有微电解设备一套用作于污水进生化前的预处理。本实验研究以该厂产生的渗滤液为研究对象,以微电解出水直接加双氧水即形成Fenton反应的工艺进行实验分析。
2理论分析
微电解是当将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时,由于铁和碳之间的电极电位差,废水中会形成无数个微原电池。以铁为阳极,碳作阴极,在废水中生成的初生态的Fe2+和原子H,它们具有高化学活性,能改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环等作用[2]。该公司设备使用的微电解罐及微电解铁碳组合颗粒从某环保公司购置,通过曝气以及定期反洗的操作条件下能有效地降低板结和钝化的情况发生。微电解出水中含有的Fe2+在污水中经中和后会形成铁泥,能对污水形成混凝作用。
Fenton工艺的原理为污水在酸性条件下,H2O2经Fe2+的催化,能产生强氧化性的·OH对废水中的大分子有机物和发色基团进行破坏和氧化而达到脱色和去除COD的目的[3]。Fenton反应完成后需对污水加碱将水调至中性,此过程中同样产生大量铁泥。
根据两种工艺的原理,如果控制好工艺条件能将微电解过程中产生的Fe2+供Fenton利用同时达到比较好的处理效果,即可以免除单独Fenton工艺过程中的Fe2+的添加以及减少铁泥的产生,便能降低生产成本以及减少生产中的工作量。
3实验方法
废水来源为老虎坑垃圾填埋场产生的渗滤液,由管道进入收集池,因部分雨水及地表径流的混合,渗滤液COD浓度约为2400mg/L,氨氮约为1500mg/L,pH值为8.0。以15%的稀硫酸对废水进行调酸,进入微电解罐进行微电解反应,微电解出水进入中间池后直接加入双氧水继续进行Fenton反应。两过程中分别控制不同参数进行单因素实验并取样加入NaOH调pH值至8,过程中形成的铁泥完全沉降后,取上清液进行COD分析。因对此渗滤液体系废水进行定性分析时已证明微电解反应和Fenton反应对氨氮的去除效果基本没有,因此,本实验过程中主要取COD指标进行评价。
4实验结果分析
4.1铁碳微电解实验
4.1.1反应时间对COD去除率和出水pH值的影响
先对进水调pH值至3,调酸后进水COD为2300mg/L左右。采取的实验方式为批次实验,即每罐进水反应完后再重新进水。因此采取每批实验进水和出水分别取样以检测分析去除率。分别选取不同的反应时间进行实验,结果如图2。
从图2可以看出,在进水条件一样的情况下,随着反应时间的增加,微电解反应过程对COD的去除率比较明显地增加。但在50min后,去除率不再呈线性增长。原因是因为水体中易于被微电解过程中产生的氧化还原反应分解的大分子有机物等污染物质已经大部分被分解掉。同时还可以看出,随着反应时间的增加,出水pH值也呈上升趁势。考虑到此次研究为在出水中直接进行加入H2O2进行Fenton反应,为保证芬顿反应的酸性环境,综合考虑选取40min作为最佳反应时间参数。
4.1.2进水pH值对COD去除率和出水pH值的影响
控制反应时间为40min,对进水进行不同的pH值的调节,分析不同pH值对COD去除率的影响以及出水pH值的变化情况。
4.2Fenton氧化反应实验
此次实验研究所考察的便是在结合微电解过程对COD去除率的同时,直接利用出水中含有的Fe2+用作Fenton氧化过程中H2O2的分解催化剂,为避免Fe2+时间过久的情况下被氧化成Fe3+而降低利用效率。因此应该及时对批次出水中直接加入H2O2进行反应。根据Fenton反应理论[4],pH值在3左右对Fenton氧化反应最有利。pH值过低,则会抑制H2O2的分解;过高,则会与废水环境中的Fe2+生成Fe(OH)2沉淀继而继续被氧化成Fe(OH)3。因此采取微电解反应时间40min,进水pH值为2.5的情况下的出水进行Fenton实验。
关键词:卫生填埋困境生物反应器填埋技术好氧生物厌氧生物反应器
1城市生活垃圾卫生填埋处理现状及困境
城市生活垃圾卫生填埋处置方式由于具有技术可靠,工艺简单,管理方便;投资相对较省,运行费用低;适用范围广,对生活垃圾成分无严格要求,能完全消纳进场垃圾等一系列优点,在许多地区和国家都得到了广泛的运用。如1993年美国填埋处理量占垃圾总处理量的69.24%[1],英国1999年垃圾填埋处理占垃圾总处理量的67%,1991在德国年垃圾填埋处理量占垃圾总处理量的60%,在西班牙占75%,而我国在2001年统计结果显示垃圾填埋处理量占垃圾总处理量的80%。尽管垃圾卫生填埋处理技术拥有以上一系列的优点和得到了广泛的运用,然而现行传统的“式”(DryTomb)卫生填埋技术要求填埋过程中实行单元填埋、每日覆土、中场覆土,封场时再用自然土和粘土甚至土工膜组成最终覆盖层,严格按照上述要求施工的填埋场封场后就成了一个垃圾的“干墓穴”,由于湿度减少,微生物的活性减弱甚至停止,场内垃圾的生物降解是一个无任何控制的自然降解过程,封场后很长一段时间(数十年)内垃圾保持不变或者变化很小。此时的垃圾填埋场是一个潜在的污染源,一旦填埋场的覆盖层和防渗层部分功能失效,其污染特性必将暴露无疑。这种垃圾填埋形式实际上人为制造了一个定时炸弹,其实质只是将当代人产生的垃圾这一污染源转移给了下一代或后几代,这不符合可持续发展战略要求。现行的垃圾卫生填埋技术存在占地面积大的缺点之外,还存在如下几个无法避免的缺陷,由此严重的制约了垃圾卫生填埋技术的进一步推广和运用。
1.1传统填埋场渗滤液水质、水量波动较大,处理难度大
现行垃圾填埋场渗滤液产量直接受进入场内的大气降水量的影响,一般填埋场运营期间渗滤液产量大,封场后渗滤液量相应减少;雨季渗滤液产量大,旱季渗滤液量则较少。受垃圾组分,大气降雨量的影响,填埋场渗滤液水质水量季节性波动显著;受填埋垃圾分解阶段的影响,填埋初期渗滤液有机污染物浓度特别高,垃圾填埋后期污染物浓度则逐渐降低。由于一般填埋场据城市污水处理厂距离较远,即使较近大量高污染物特征的渗滤液也会对城市污水处理系统的正常运行带来冲击,故一般填埋场都建设有独立渗滤液处理系统。但包括物理、化学、生物处理法等工艺在内的渗滤液处理系统都无法适应不断变化的渗滤液水质和水量的要求,经常要求随季节以及填埋阶段的不同改建渗滤液处理系统或对系统的有关运行参数进行调整。
1.2传统填埋场渗滤液污染强度高,二次污染严重
传统填埋场渗滤液不仅污染种类繁多,成分复杂,同时污染物浓度极高。部分填埋场渗滤液COD可能高达近十万mg/L,氨氮浓度也可能高达近万mg/L,要使组分复杂,污染物浓度高的渗滤液排放前达到有关排放标准的要求,必须对其进行深度处理。深度处理费用之高,令很多填埋场的运行管理者望而止步。2001年7月国家环保总局下发了《关于开展生活垃圾处理设施环境影响调查和监测的通知》(环办[2001]72号),对全国垃圾处理设施的污染排放情况及其对周围环境的影响展开调查,调查结果显示,我国垃圾卫生填埋场渗滤液排放、地下水水质及无组织排放等无一家达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16887-1997)之规定,且二次污染程度较高[2]。
1.3传统填埋场封场后维护监管期长、风险大、费用高、不利于场地及时复用
尽管传统填埋场不时有雨水进入,但受季节影响进入水量分布不均、受填埋场所布设的覆盖层影响使进入场内水分分布地点不均,因而填埋垃圾得不到均匀的、快速的降解,垃圾体的污染特征长期存在。美国EPA要求填埋场封场后监管30年,但有专家认为现行部分垃圾填埋场封场100年后还有大量垃圾未得到有效降解,仍对周围环境构成潜在威胁。长时间填埋场监管期不仅增加渗滤液处理、监测以及其他系统的维护费用,还增大了渗滤液收集系统、防渗层等系统失效的可能,从而增加了潜在的二次污染风险。
1.4传统填埋场产气期滞后且历时较长,产气量小,资源化率低
传统填埋场进入甲烷化阶段所需时间长,还因渗滤液连续排放而损失大量可转化为甲烷气体的有机物,从而降低填埋场甲烷气体总产量;由于产气期较长而降低了产甲烷速率,使填埋场在甲烷总量减少的同时还延长了回收甲烷气体所需时间,因而降低了回收甲烷气体作为能源的经济效益。目前,除杭州、广州和深圳已在利用填埋场气体发电外,其余100多个填埋场都将填埋气体在燃烧后排放或直接排放,造成资源的严重浪费和对环境的负面影响。
1.5传统填埋场垃圾处理费用高
由于传统填埋场的以上不足之处,自然就直接导致较高的单位垃圾填埋处理处置费用,不利于这一垃圾处置方式在更大范围的推广和运用。
2生活垃圾生物反应器填埋技术
2.1技术优势[3~6]
鉴于传统垃圾填埋技术以上一系列不足之处和生物技术在环境保护中的广泛运用,二十世纪后期欧美及日本等国家开始另一种改进的填埋场方式即生物反应器填埋技术的研究。生物反应器填埋技术根据填埋垃圾被微生物降解的机理和过程,利用填埋场这一天然的微生物活动场所,通过一系列手段优化填埋场内部环境使其成为一个可控生物反应器,为微生物大量繁殖提供一个最优的生存空间。生物反应器填埋技术不仅对填埋场产生的渗滤液能实现很大程度的场内就地净化,还为填埋场的提前稳定创造了良好条件,同时还增加了填埋气体回收利用的经济效益,明显提高垃圾的生物降解速度和效率,从而提高垃圾的资源化、无害化水平。生活垃圾生物反应器填埋技术较现行垃圾卫生填埋技术的主要优势:(1)通过渗滤液回灌,让渗滤液进一步参与生物反应,降低其污染物浓度,从而降低渗滤液的处理难度和处理费用;(2)加速生活垃圾的微生物降解过程,从而增加填埋场的有效容积;(3)通过控制填埋场内部的温度和湿度等条件,提高填埋气体的产气率和产气量,从而提高生活垃圾的资源化率;(4)加速填埋垃圾的稳定过程,从而降低填埋场的运行维护费用,并进一步降低对周围环境的二次污染风险等。由此可见生物反应器填埋技术具有传统卫生填埋技术不可比拟的优点。现如今生物反应器填埋技术在世界各国得到了广泛的运用,如美国EPA已着手修改现有的垃圾管理法规以推广这一新型的垃圾填埋技术。同样在1979年,生活垃圾半好氧生物反应器填埋技术被由日本健康福利部颁布的废物最终处置导则采用,该工艺还在马来西亚、印尼、菲律宾及巴西等国被广泛运用,同时该技术的培训课程也在亚太地区逐步开展。
2.2生活垃圾生物反应器填埋技术的不同形式及其特点
生活垃圾生物反应器填埋技术根据填埋工艺不同可分为好氧、厌氧、好氧-厌氧及半好氧四种生物反应器填埋技术。与传统的卫生填埋技术相比较,四种生物反应器填埋技术都有各自的特点。
2.2.1好氧生物反应器填埋技术
好氧生物反应器填埋技术是将渗滤液、其他液体及空气等根据场内垃圾生物降解需要,通过一种可控的方式加入至填埋场,概念图见图1。这样不仅大大地加快填埋垃圾生物降解和稳定速率,减少危害最大的温室气体——甲烷的排放,同时降低渗滤液污染强度和处理费用。国外研究表明,好氧生物反应器填埋场的生活垃圾达到稳定的时间在2~4年左右,温室气体减少50%~90%。由于需要强制通风供氧、渗滤液回灌及其他控制形式,故单位时间内运行费用很高。由于运行维护时间大大缩短,故总的运行维护费用同传统的卫生填埋技术相比,相差不大。
图1好氧生物反应器填埋场概念图
2.2.2厌氧生物反应器填埋技术
厌氧生物反应器填埋技术是通过向填埋垃圾体回灌渗滤液和注入其他的液体以保持填埋场内最佳的湿度条件,可生物降解垃圾在缺氧的条件下进行厌氧降解,同时快速产生富含CH4的填埋气体,概念图见图2。它具有加速填埋垃圾降解和稳定,减轻渗滤液有机污染强度,增大甲烷气体产量、产生速率,进而提高甲烷气体回收利用效益等优势,资源化率高,垃圾达到稳定化时间在4~10年左右,CH4气体产量增加约200%~250%,运行维护费用较低。缺点是渗滤液氨氮浓度长期偏高,不利于渗滤液的生物处理。
图2厌氧生物反应器填埋场概念图
2.2.3好氧-厌氧生物反应器填埋技术
好氧—厌氧生物反应器填埋技术是对上层新填埋垃圾进行强制通风供氧,下层垃圾仍按厌氧方式运行,概念图见图3。主要目的在于降低新填埋垃圾中易降解物酸化后对厌氧垃圾层的危害,同时向场内的湿度和其他环境条件进行控制,以实现填埋垃圾的无害化和资源化。垃圾达到稳定化时间和运行维护费用间于好氧和厌氧生物反应器填埋技术之间。
图3好氧-厌氧生物反应器填埋场概念图
2.2.4半好氧生物反应器填埋技术[7]
半好氧型生物反应器填埋场利用填埋场内外气体压力差,通过自然进风方式维持渗滤液收集管、排气管及中间覆土周围一定区域垃圾层的好氧状态,使部分垃圾实现好氧降解,同时向场内回灌渗滤液和其他液体,概念图见图4。其兼具好氧生物反应器填埋场的部分优点,同时建设成本和运行费用同传统的卫生填埋技术相比差别不大,二次污染程度低。
图4半好氧生物反应器填埋场概念图
3我国城市生活垃圾处理现状分析
2000年统计结果显示我国垃圾产量已经达到了1.4亿t,然而能达到真正意义上的、符合环境卫生要求处理的垃圾只有3%左右[8],大部分垃圾仍是通过简单的“堆填”来消纳。垃圾的“堆填”实际上是垃圾在某处的“存放”,它通常既不设防衬层,也无渗滤液收集处理和填埋气利用设施,因而,并没有改变垃圾对环境的污染状况。由于我国环保资金投入和垃圾焚烧技术等方面的限制,尤其在我国中西部地区,垃圾低位热值低,含水率高等特点,要大力推广垃圾焚烧处理还有很长一条路要走。同时我国未实现垃圾分类收集、运输和处理,垃圾堆肥处理中仍有许多问题还未解决,导致堆肥产品肥效低,产品中含有大量的玻璃粹渣,农民用户对此反应强烈,市场前景黯淡。有关媒体对四川省第一批利用国债建设的近十个垃圾综合处理厂(堆肥+焚烧或者堆肥+填埋)进行了调查,结果显示仅有个别垃圾处理厂能正常运行,究其原因之一是堆肥产品质量达不到预期的效果,市场受挫,垃圾厂变成了堆放垃圾的垃圾场,造成财力、物力和人力资源的巨大浪费。而我国地幅辽远,自然条件千变万化,有许多地方具备了建设填埋场的天然地理条件。2000年建设部、国家环保总局、科技部联合制定了《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》,其总则指出填埋处理是垃圾处理必不可少地最终处置手段,也是现阶段乃至今后相当长一段时间内的一种主要垃圾处理处置模式。
4结束语
随着生物技术的不断进步和完善以及人们能源与环境意识的加强,世界垃圾填埋技术已从传统的以贮留垃圾为主向多功能方向发展,即一个垃圾填埋场应同时具有贮留垃圾、隔断污染、生物降解和资源恢复等多个功能。我国也应紧跟世界垃圾填埋技术的发展新趋势,大力研发生活垃圾生物反应器填埋技术。鉴于我国现有生活垃圾处理处置技术现有水平和基本国情,考虑到经济性和可操作性,我国当前应在回灌型生物反应器填埋技术方面加大研发和运用力度。笔者认为当前研究的重点应放在:(1)日覆盖层和中间覆盖层材料的选择,确保适当的透气性和水利渗透系数;(2)不同回灌形式(表面喷洒、水平管/沟回灌、竖井回灌以及混合回灌等)各自的适用条件和每种回灌形式的定量计算;(3)渗滤液回灌量、时间、频率的确定;(4)由于渗滤液回灌可能导致场内产酸细菌的大量繁殖,产生大量的有机酸,造成环境酸的大量积累,从而抑止产甲烷细菌的生长繁殖,因此还需解决如何有效调节场内pH值的问题;(5)由于垃圾填埋技术涉及到水力学、微生物学、环境工程学等多个学科,研发过程中应运用系统工程学的原理和方法,确定最佳计方案和运行方式,使生物反应器填埋技术在满足环境保护的前提下,实现单位垃圾建设成本和运行成本最低。
参考文献
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4DebraR.Reinhart,PhD,PEThebioreactorlandfill:itsstatusandfuture.WastemanageRes.,2002,20:172~186
5EPA530-F-97-001.LandfillReclamation,1997
6HudginsM,HapperS.OperatinalCharacteristicsofTwoAerobicLandfillSystemsTheSeventhInternationalWasteManagementandLandfillSymposiuminSardinia.Italy,1999
以我家附近的居民为例,一些生活垃圾如果皮纸屑、包装塑料袋、废弃家电等都没有正确、科学的处理方式。居民处理所有垃圾只有一个办法,就是找一个荒凉之处把所有的垃圾堆积在那,直到堆不下为止。在乡村,垃圾乱倒的情况并不少见,许多村民喜欢把垃圾倒在自家附近的地方,等垃圾堆到一定程度,村民就挖一个坑,把垃圾放在坑里埋了。很多垃圾随着时间的推移确实能够被腐蚀掉,但是有些垃圾无论过了多少年,它们都难以腐蚀,比如说塑料袋。还有些垃圾对环境有极大的污染,比如说电池。村民们不懂得垃圾乱倒还会造成环境污染的道理,在一定程度上加剧了乡村环境的恶化。我经过走访各个乡村,这种现象并不少见:有些家庭住户前堆积着垃圾,在水沟里,菜园里,过道里,江湖中随处可以看到各种各样的垃圾。
二、治理农村垃圾问题的主要措施
治理农村垃圾应该采取如下措施:
1.利用先进的有效的物质技术对农村垃圾进行日常处理
首先,对每天产生的垃圾进行卫生填埋。卫生填埋是农村垃圾处理的主要方法,在垃圾处理技术中所占比重最大,被认为是必备的首选技术。垃圾卫生填埋的主要优点是速度快、方法简单、技术比较成熟,建设费用和管理费用较低。但应该注意以下几点:一是要选好利于环保的填埋地址;二是注意填埋防渗。填埋场的防渗处理包括水平防渗和垂直防渗两种方式。水平防渗是指防渗层水平方向布置,防止垃圾渗滤液横向间接渗透污染地下水;垂直防渗是指防渗层竖向布置,防止垃圾渗滤液向下渗透污染地下水。
2.积极推行垃圾分类回收制度
垃圾回收是实现垃圾减量化、资源化、无害化的前提。农村垃圾回收应注意如下几点:第一,不仅要回收价值较高的报纸、纸板、金属等物,也要注意回收价值低或没有利用价值的物品,如包装袋、电池、有机垃圾等。第二,建立农村垃圾分类收集和垃圾运输体系,建立垃圾处理系统、废旧物质回收利用系统。第三,垃圾分类收集需要全民参与,要动员广大村民积极参与,需要加强教育和宣传工作。
3.提高农村居民环境意识
搞好农村垃圾管理工作,离不开公众的参与和支持。应充分地利用各种媒体进行农村垃圾卫生安全管理的宣传,同时政府职员应多下乡宣传、普及环保知识。一是让农民尤其是农村基层干部熟悉和掌握一些环境保护常识,并结合垃圾分类和垃圾收费等改革措施,使公众充分地认识理解正确的垃圾收集、清运和处理方法;二是使农民了解不同性质的污染物会给环境造成不同的危害以及常用的处理方法。
关键词:垃圾卫生填埋;防渗设计;渗滤液
引言
长久以来,城市生活垃圾只是简单的堆放在一片空地上,形成一个垃圾堆。这些未经处理的露天垃圾堆很快就成为传病昆虫(老鼠、苍蝇等)的滋生场所。除了对公众健康产生威胁外,这些垃圾堆也很不雅观,它们的存在会破坏景观、污染水体,有时还会引发火灾。露天倾倒垃圾在美国已不再是合法的行为。
然而,目前大多数城市生活垃圾仍然采用土场处理,但采用的是卫生填埋垃圾处理,而不仅仅是露天堆放。20世纪30年代初,美国开始对传统填埋法进行改良,提出一套系统化、机械化的科学填埋法,称卫生填埋法。卫生填埋是“利用工程手段,采取有效技术措施,防止渗沥液及有害气体对水体和大气的污染,并将垃圾压缩减容至最小,填埋占地面积也最小。在每天操作结束后,每隔一定时间用土覆盖,使整个过程对公共卫生安全及环境污染无危害的一种土地处理垃圾方法。该技术在20世纪90年代达到成熟阶段,这也是我国当前最主要的垃圾处理方式,占80%以上[1]。
但是该处理方法也产生了一系列的问题,尤其是渗滤液和填埋气体的处理问题,如果不谨慎处理好,极可能造成环境的二次污染,严重时可能引起填埋场的爆炸等。
1卫生填埋场的防渗设计原理
根据《生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17-2004),填埋场必须防止对地下水的污染,在进行设计时我们首先要考虑选择具有自然防渗条件的场地作为处理场址,当在不具备自然防渗条件的填埋场时,必须进行人工防渗。
对“自然防渗”填埋场的要求是天然粘土类衬里的渗透系数[2]不应大于1.0×10-7cm/s,场底及四周衬里厚度不应小于2m。当填埋场不具备粘土类衬里或改良土衬里防渗要求时,宜采取自然和人工给合的防渗技术措施。
人工防渗是采用防渗材料将填埋场库区进行场底及边坡铺盖,使填埋库区形成一个封闭水系,并以防渗材料阻隔渗滤液的渗漏。水平防渗适用于场底不存在不透水层或不透水层很深以及防渗要求很高的填埋场。
目前防渗材料主要有两种形式,即天然防渗材料和人工防渗材料。
1)、天然衬层防渗。天然衬层防渗系统主要在场地的土壤、水文地质条件允许的情况下才能采用。天然防渗系统要满足以下要求:
a.填埋场底部和周边天然材料的渗透系数不大于10-7cm/s,如为天然粘土,粘土厚度不小于2米。
b.除低渗透性外,天然土壤衬里还应满足有关的土壤标准。比如要求土壤30%能通过200号筛子,液体限度大于30%,塑性大于1.5,pH<7。
c.天然衬里要与渗透出的垃圾渗滤液相容,渗透性不应因与渗滤液接触而增加。
另外采用天然粘土防渗的填埋场,还要求填埋场区以下的基岩岩体完整,无断裂带和裂隙存在(即不存在快速渗漏的通道)。
2)、人工衬层防渗。这种方式的采用是当所选场址的水文地质条件不能满足填埋场渗透性要求时,为确保场地及周围水域不受污染而采取的保护措施。通过采取工程措施,保证渗滤液不渗漏到地基中,或者把渗滤液渗漏量控制到极少量,减少污染。
目前国内的衬层应用中已推广采用了多种人造防渗材料。常用的主要有高密度聚乙烯膜、钠基膨润土等。
高密度聚乙烯(HDPE)土工膜防渗层:
HDPE土工膜是一种高性能防渗材料。HDPE土工膜能随一定的拉力的伸长变形,适应一定的地基不均匀沉降;具有较好的抗微生物侵蚀和抗化学腐蚀性能;对外界环境中的温度、湿度及紫外线的影响适应力强,使用寿命可达50年左右。目前,在国内外许多垃圾填埋场中都采用这种土工膜作防渗层。常用HDPE土工膜厚度1.0~2.5mm,渗透系数均小于10-13cm/s量级。
HDPE膜的密度[3]为0.940~0.965g/cm3,具有良好的机械强度、耐热性和延伸率,其抗拉强度可达22~45Mpa,断裂伸长率可达200%~900%,熔解温度为120~135℃。此外由于HDPE膜含有一定量的碳量,使其具有良好的抗紫外线能力。国内北京六里屯、天津双口、新疆昌吉、江西九江、福建泉州等填埋场均采用此种防渗材料。
钠基膨润土防渗层:
这是一种以钠基膨润土为原料,经进一步深加工而制成的防水板材。将其铺设于场底,可形成一种防渗性能连续的防渗层,起到阻止渗滤液外渗的作用。目前国内生产的有二种规格:普通A型和特殊B型。A型板厚5mm,B型板厚1~5mm,两者的渗透系数均能达到10-9cm/s量级,填埋场多采用B型。国内北京阿苏卫和厦门垃圾填埋场采用此种板材作防渗层,积累了一定经验。
人工防渗的防渗材料的选择
目前水平防渗在国内的垃圾填埋场中普遍采用,若结构设计合理,防渗效果较好。采用高密度聚乙烯(HDPE)土工膜作防渗材料,具有下列优点:
(1)防渗效果可靠,其渗透系数小于10-13cm/s,较膨润土板防渗性能高四个数量级;
(2)施工铺设比较容易实施,适合本场址的丘陵冲蚀地形;
(3)其拉伸强度、断裂伸长率、抗刺穿能力等材料性能均优于其它防渗材料;
(4)接缝采用热熔焊机双缝连接,接缝强度高;
(5)保存及运输均很方便;
(6)通过控制土工膜焊接与铺设施工质量,可有效地控制渗漏污水的量。
2渗滤液的成分
垃圾渗滤液是城市生活垃圾卫生填埋后产生的二次污染,是由垃圾分解后产生的内源水与外来水分所形成的液体。它成分复杂繁多,而且不同运行年限的垃圾渗滤液污染物成分有很大差异。主要有以下几个特点:
(1)有机污染物浓度高
渗滤液中含有主要有机物77种,其中芳烃29种,烷烃烯烃类18种,酸类8种,脂类5种,醇、酚类6种,酮醛类4种,酰胺类2种,其他有机物5种。77种有机物中,有可疑致癌物质1种、辅致癌物质5种,被列入我国环境优先污染物“黑名单”的有5种以上。上述77种有机物仅占渗滤液中COD的10%左右。
一般而言,垃圾渗滤液总的有机物可分为三类,即:a.低分子量的脂肪酸类;b.腐殖质类高分子的碳水化合物;c.中等分子量的黄腐酸类物质。
对相对不稳定的填埋过程而言,大约有90%的可溶性的有机碳是短链的可挥发性脂肪酸,其次是黄腐酸类;而相对稳定的填埋过程,易降解的挥发性脂肪酸随垃圾的填埋时间而减少,难生物降解的黄腐酸类的比重则增加。
(2)氨氮浓度高
由于目前多采用厌氧填埋,氨氮在垃圾进入产甲烷阶段后不断上升,达到峰值后再缓慢下降。氨氮含量过高要求进行脱氮处理,但过低的C/N不但对常规生物过程有较强的抑制作用,而且由于有机碳源的缺乏难以进行有效的反硝化。
(3)磷含量偏低
垃圾渗滤液中的含磷量通常较低,尤其是溶解性的磷酸盐含量更低。
(4)金属离子含量较高
渗滤液中含有多种金属离子,其含量与所填埋的垃圾组分及时间密切相关。对生活垃圾工业垃圾混合填埋的填埋场来说,重金属离子的溶出量会明显增加。
(5)总溶解性固体含量较高
这些溶解性固体通常随填埋时间的延长而变化,在0.5~2.5年间达到高峰值,同时含有高含量的Na、K、Cl、SO42-等无机类溶解性盐和铁、镁等。此后,随填埋时间的增加含量逐渐下降,直至达到最终稳定。
(6)色度较高
渗滤液具有较高的色度,其外观多呈淡茶色、深褐色或黑色,有极重的垃圾腐败臭味。
(7)水质随填埋时间的变化较大
填埋时间在5年以下的渗滤液pH值较低,BOD5及CODCr浓度较高,且BOD5/CODCr的比值较高,同时各类重金属离子的浓度也较高。填埋时间5年以上的渗滤液pH值接近中性,BOD5及CODCr浓度下降,BOD5/CODCr的比值较低,而NH3-N浓度较高,重金属离子的浓度则下降。
3渗滤液的处理方法
垃圾渗滤液的处理方法包括物理化学法和生物法。
物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等多种方法。生物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。好氧处理包括活性污泥法、曝气氧化池、好氧稳定塘、生物转盘和滴滤池等。厌氧处理包括上向流污泥床、厌氧固定化生物反应器、混合反应器及厌氧稳定塘。
由于渗滤液的水质成分复杂,且水质变化较大,单一的处理方法很难使其达标,所以,一般情况下,多采用组合工艺处理。
4实例分析
本文以西部某县城垃圾填埋场的防渗工程为例,该县由于不具有天然的防渗条件,所以采用人工防渗。防渗材料选用密度聚乙烯(HDPE)土工膜。
边坡防渗结构:
该场地两侧边坡坡度为1:3,对于边坡原则上采用去除表层耕植土拍平后做支承层,在处理好的边坡上铺设一层1.5mmHDPE土工膜,土工膜上再铺设一层600g/m2无纺布,运行中袋装土保护。
场底防渗结构:
场地清整后,场底铺设基础层(700mm厚换填黄土压实)、750mm压实土壤防渗层(渗透系数≤1×10-9m/s)作为膜下保护层,然后依次铺设1.5mmHDPE复合土工膜,600g/m2无纺土工布。该工程场底防渗面积约30800m2。
渗滤液属于高浓度污水,主要特点可归纳为:成分复杂,污染物浓度高且变化无规律,可生化性低,含盐量高,并含有较高浓度的氨氮,产生量季节性变化较大,雨季是产生渗滤液高峰期。该工程采用UASB+MBR[5]渗滤液处理工艺,该组合工艺,具有处理效率高,出水水质好,设备紧凑,占地面积小,流程简单,易实现自动控制,运行管理方便等优点。
结论
1)填埋场的设计必须要注意防止渗滤液的泄漏,避免对环境造成二次污染。在设计时首先应考虑具有天然防渗条件的场址,如果不具有这样的条件,就必需采用人工防渗。在人工防渗设计时,考虑到填埋场的防渗要求,最好选用水平防渗设计,该设计防渗效果好,能有效防止渗滤液的泄漏,而且对天然条件要求不高。
防渗材料的选择也是防渗的关键,设计时根据填埋场的要求,选用合适的防渗材料。
2)渗滤液的水质成分复杂,且水质变化较大,单一的处理方法很难使其达标。一般情况下,多采用组合工艺处理。
参考文献:
[1]中国林业网.我国生活垃圾填埋处理状况评述[M].2008(08)
[2]《生活垃圾卫生填埋技术规范》[M].(CJJ17-2004)
[3]HDPE土工膜生产厂家宽若官网
[4]《生活垃圾填埋污染控制标准》[M].(GB16889-2008)
关键词:垃圾渗滤液处理方法
引言:
由于垃圾渗滤液对环境和人类的严重危害性,因此必须有效的处理,达到国家排放标准。但是由于渗滤液的性质特点,与一般工业废水和生活污水来对比,其处理难度和成本都要高很多,还没有完善出经济高效的处理工艺,这使得垃圾渗滤液的处理成为污水处理方面的一个世界性技术难题,受到了广泛关注和深入研究。
一、与城市污水的合并处理
合并处理是把未经处理的垃圾渗滤液引入到填埋场附近的污水处理厂,数量较大的城市污水缓冲和稀释渗滤液,以及利用城市生活污水里的营养物质,使垃圾渗滤液与城市生活污水同时进行处理。但是,城市污水处理厂可以接纳的垃圾渗滤液是非常有限的。经国外学者研究显示,垃圾渗滤液与污水的比例超过0.5%,活性污泥的负荷量会增加一倍。而且,由于垃圾渗滤液本身特有的水质及变化特点,用合并处理这种方案时,应该加以控制,否则易给城市污水处理系统带来严重的冲击负荷,甚至会影响或破坏其正常运行。加之,合并处理受到填埋场附近有无污水厂的条件限制,还要考虑渗滤液在运输工程中的运费和运输工具等,因此合并处理未能得到广泛推广应用。
二、土地处理法
土地处理法是指利用土壤颗粒的过滤作用以及通过吸附、离子交换或沉淀作用,将垃圾渗滤液中的悬浮固体及溶解成分去除的处理方法。目前主要有两种处理方法:回灌处理法及人工湿地。
1.回灌处理法
最早是由美国Pohland在上世纪70年代提出的,主要是利用垃圾填埋层这个“生物滤床”净化垃圾渗滤液。垃圾渗滤液通过覆土层、垃圾层后会发生物理反应、化学反应和生物反应,使其被降解、截留及减少。回灌处理方式其优点主要有设施简化、运行费用低、基建投资省、耐冲击负荷等。据估计,英国约有50%、美国也近200多座填埋场用的是回灌技术,Delaware州固体废弃物管理局已将渗滤液循环处理技术应用于许多城市垃圾填埋场。
国内学者利用回灌处理+铁促电化学氧化工艺对渗滤液进行处理,结果表明:处理后COD和NH4+-N浓度值分别降低到300ing/L以下和15mg/L以下,该工艺能够处理可生化性较好的渗滤液。但回灌处理不足之处是容易堵塞土壤,氨氮大量积累,处理后的浓度较高,需再处理等,所以很少用回灌处理单独处理渗滤液,此项技术在我国的应用并不普遍。
2.人工湿地
它是近几年出现了的一种新工艺,就是人为制造出的适合水生或湿地植物生长的“环境”,其中有大量的多种活性微生物。水中可溶性固体、有机物、COD、BOD5、氮、磷及重金属等污染物经这些微生物的生化反应,转变成为植物生长所需的营养物质,从而降解污染物。其优点是管理方便、费用低等,缺点是处理效果跟季节变化有关,且处理有机物的浓度也较低。人工湿地不适应北方寒冷的地区,而适应在植物生长茂盛且生长期长的南方地区人工湿地系统多用于渗滤液的深度处理中。
三、单独处理
单独处理,就是在垃圾填埋场外建立独立的处理系统,其处理方法主要有:生物处理法、物理化学法以及物化一生物组合工艺。单独处理的优点是能够根据水质、水量不同的渗滤液,合理选择处理运行工艺,易于获得和控制运行参数,不受限于污水混合比,而且能大量处理渗滤液,是目前国内外广泛用的处理方案。
1.生物处理法
垃圾渗滤液的生物处理法就是利用微生物在一定条件下可以大量繁殖的特点,及其自身的新陈代谢作用,吸附降解污染物,从而分离和去除污染物的方法。根据微生物的呼吸类型,生物处理一般主要包括有好氧、厌氧和厌氧-好氧生物结合处理(兼性处理)三种。有些学者认为COD浓度在5000mg/L以上的高浓度渗滤液建议采用厌氧方法进行前段预处理,然后用好氧或其他后续处理方法;COD浓度在500mg/L以下的渗滤液建议使用好氧生物处理法;COD浓度在500-5000mg/L之间的渗滤液可以根据实际情况选择好氧或厌氧处理。
2.物理化学法
物理化学法是利用物理化学的原理和化工单元操作设计处理工艺,它与生物处理法相比,在投资和运行费用上要多出10多倍,一般都是与生物处理相结合,作为渗滤液的预处理或深度处理工艺,其主要处理方法有吸附法、化学沉淀法、吹脱法、高级氧化技术、膜分离处理技术等。
2.1吸附法
吸附法作为一种高效的物化处理手段,主要是通过使用各种不同类型的吸附剂,如活性炭、高岭土、焦炭、焚烧炉底灰、沸石、硅藻土、粉煤灰、蒙脱石等多孔性固体物质,目前该方法在广泛应用在化工废水、重金属污染、印染废水等的污水处理领域。蹄选出一种合适而低廉的吸附剂,是吸附法处理废水的关键。在垃圾渗滤液的处理中,吸附法主要作用是去除渗滤液的色度、金属离子和难降解的有机物污染物等。
2.2化学沉淀法
它主要利用加入某种化学沉淀剂,发生化学反应,将溶解性离子转化成不溶性固体,达到去除难降解有机物、COD、NH4+-N和重金属。絮凝沉淀是常用也是最重要的一种化学沉淀方法,它主要是加入絮凝剂,使悬浮物及胶体颗粒加速沉降。
3.物化-生物结合工艺
渗滤液是高浓度、高分子化合物多、高毒性的废水,只是采用单一的处理工艺很难使其处理后达标排放,越来越多的学者着眼与研究采用物化法和生物法组合的处理工艺处理渗滤液,且处理效果很好。
①对渗滤液利用厌氧-SBR-混凝沉淀Q合工艺进行处理,处理后渗滤液中COD和氨氮可达到148.4mg/L和2.2mg/L,COD和氨氮的去除率分别为91.2%和90.4%,有机物和氨氮去除效果较好。②对渗滤液用混凝吸附-两段SBR法进行处理。预处理使用的混凝剂是聚合硫酸氯化银铁,对SS的去除率为84%,对色度的去除率为92%,对化学需氧量的去除率为53%,B滤液的可生化性同时得到提高。
四、结语:
近几年,我国加大了对渗滤液处理的投资力度,北京市的阿苏卫填埋场、深圳下坪垃圾填埋、浙江杭州天子岭垃圾填埋场等不断引进国外先进技术,使我国的渗滤液处理水平迈入了新的时期。但是,由于考虑经济和运行费用的考虑,我国的渗滤液处理仍以生物技术为主,国外的渗滤液处理则以物理化学处理技术的研究和应用为主,而对于渗滤液这种有机污染物、氨氮、重金属浓度较高的高污染废水来说,仅仅靠单一的生物、物理化学的处理技术无法将其处理达标排放,渗滤液的处理应从提高处理效果,降低处理成本的角度考虑,灵活用生物法与物化法结合的多种复合方法进行处理。
参考文献:
【关键词】环保;垃圾填埋;空气污染;垃圾分类;预处理
中图分类号:X324文献标识码:A
前言:
随着社会的迅速发展及生活水平的提高,垃圾的产生量越来越大,其中在开发建设、生产经营及日常生活中产生的城市垃圾占有相当大的比重。自20世纪80年代以来,随着人口的快速增长,我国生活垃圾年产生量平均以8-10%的速率增长[1]。
西安市江村沟垃圾填埋场始建于1993年,由于一期建设在环保设施建设上存在先天不足,现已严重影响周边居民日常生活。为了解决垃圾填埋场引起的环保问题,本文通过现场调查、发放调查表和随机走访,以及资料搜集的方式对西安市江沟村垃圾填埋场对环境的影响进行调研和分析;通过专家咨询、资料查阅与收集、室内试验等方法,研究垃圾填埋环境保护措施,并提出环境保护补救措施及建议,具有重要的现实意义和实用价值。
1垃圾填埋场实况调查
调查小组对江村沟垃圾填埋场进行了现场调查,该垃圾场位于西安市东郊灞桥区(见图1),属山谷型填埋场,整个工程从1990年开始,按照国家建设部标准,采用天然防渗措施,在整个沟底铺垫了2米厚的黏土防渗层。一期工程于1993年动工建设,占地240亩,投资1600万元,容量828万立方米。二期工程时,填埋场采用2厘米厚双糙面HDPE(高密度聚乙烯)防渗膜进行防渗。
据调查,西安市固体废弃物管理处江村沟垃圾填埋场作为西安市唯一的生活垃圾处理场,承担着全市700万人每天产生的3300吨生活垃圾的卫生填埋任务,平均每天接纳垃圾车400多辆。
2填埋场对当地居民生活的影响
为了调查垃圾填埋场对当地民众生活的影响,查找垃圾填埋场的主要污染方式,调查小组在江沟村垃圾填埋场周边肖家寨村、江村、沟泉村等几个村庄进行了走访调查,并制作了问卷调查表,联系各村干部并得到协助。
问卷调查表及统计结果如表1所示。由调查统计结果可以看出:
(1)垃圾填埋场的日常运营给附近群众的生产、生活环境带来了严重影响。
其中调查人群中有80.2%的人能明显闻到难闻气体,仅仅只有4.4%人没有觉察到,这主要是由于调查人群居住在不同地方,与垃圾填埋场距离不同导致的。
表1问卷调查表及统计结果
问题1、您的性别?
男60.7%女39.3%
问题2、您认为处理厂选址合理吗?
合理17.2%无所谓10.5%不合理72.3%
问题3、处理厂是否有难闻气味?
有80.2%没有4.4%偶尔15.4%
问题4、气味什么时候比较明显?
早上22.1%中午12.7%晚上65.2%
问题5、气味什么季节比较明显?
夏季87.4%冬季12.6%
问题6、处理厂是否有噪音?
有72.8%偶尔25.7%没有1.5%
问题7、是否还在饮用井水?
经常78.2%从不5.9%偶尔15.9%
问题8、饮水来源?
井水56.8%自来水35.9%纯净水5.5%其它1.8%
问题9、农业用水来源?
井水35.8%河水0%水库60.1%其它4.1%
问题10、处理厂对你们的生活有无影响?
有81.4%不明显17.3%无1.3%
问题11、对政府是否提过意见?
经常78.9%偶尔21.1%从不0%
(2)空气污染季节性明显,夏季明显高于冬季,夏季气温高化学作用强烈,
更是加剧了污染程度。
(3)公共基础设施不完善,增加了污染危害程度,部分受访群众仍在饮用地下水,比例高达78.2%。垃圾填埋过程中产生大量垃圾渗滤液,如处理不妥,会对周围的水体和土壤造成严重污染,严重影响人体健康。
(4)群众要求改变现状的意愿比较高,有超过78.9%的人向不同管理部门提过意见。
3填埋场渗滤液对周边水质影响的调查分析
为了调查垃圾渗滤液对当地水质的影响,课题组通过查阅资料和相关部门的检测报告,对填埋场修建前后的水质变化状况进行了分析。
3.1填埋场渗滤液对周边地下水的影响
首先对地下水的变化情况进行了调研,收集了1992年和2006年江村沟垃圾填埋场周边地下水的检测结果(见表2、表3)。
表中数据表明:
(1)各采样点大肠杆菌含量均超标,其中在沟泉村高出近66倍,可能和采样时间有关,夏天气温高、降水多、强度大,蚊蝇滋生,生物化学反应程度高。这说明修建江村沟垃圾填埋场后周边的地下水受到了不同程度的污染。
表21992年江村沟垃圾填埋场地下水水质监测结果(mg/L)
监测点水源AsPbHgCdCr6+氟化物pH
沟泉村井水0.0020.0010.00050.0010.0120.287.5
肖家寨泉水0.002√―√0.0241.07.5
何家沟泉水―0.002―√0.0140.387.7
唐家寨井水―0.001√√0.0440.557.6
江村沟井水―√―√0.0120.337.3
地下水三级标准≤0.05≤0.05≤0.001≤0.01≤0.056.5~6.8
表32006年8月江村沟垃圾填埋场地下水质监测结果
采样点As
(mg/L)Cr6+(mg/L)Cd
(mg/L)KmnO4(mg/L)硝酸盐(mg/L)氨氮(mg/L)硫酸盐(mg/L)氟化物(mg/L)
江村沟―0.032―0.42.560.15110.70.53
肖家寨―0.006―0.720.30.0551040.46
唐家寨―0.010―1.10.490.37135.22.17
沟泉村―0.016―0.62.540.0666.410.38
水沟村―0.050―0.613.10.05271.30.34
标准值≤0.05≤0.05≤0.01≤3.0≤20≤0.2≤250≤1.0
注:标准:GB《地下水三级标准》;√:达标;―:未检出。
(2)填埋场渗滤液直接影响采样点地下水污染程度,地下水中高锰酸盐指数和氨氮的含量在唐家寨点为最高,其他4个采样点含量差异不大;Cr6+含量在水沟村达到最大值,江村沟次之,在其他3个采样点的含量随距离增加而增大;大肠杆菌含量在水沟村点为最小值,而其他4个采样点的含量随距离增加而增加;硝酸盐含量在肖家寨为最大值,水沟村次之,江村沟和沟泉村基本持平,唐家寨的硝酸盐含量最低;硫酸盐含量在肖家寨采样点最大,水沟村次之,唐家寨含量最低,其余2个采样点的含量基本持平。
4垃圾填埋场环保处理措施
4.1空气污染的防范措施
从对周边村庄居民的走访和调查,空气污染是当地民众反应较为强烈的一个问题,垃圾填埋场在夏季飞扬物的污染比较严重,为了防止空气污染,要求严格实行单元式分层作业,按每30米为一个单元,以4~6米高度向前推进,垃圾倾倒满一个单元,推平压实后继续向前推进。垃圾每倾倒满一个单元,就将从附近取来的黄土覆盖其上,使其达到30厘米以上的厚度,再推平压实,做到了随倒随推,倾倒一个单元,覆盖一个单元,再用塑料布覆盖封闭,最大限度地减少和缩短了垃圾进场后的暴露面积和时间。
4.2垃圾分类及预处理
4.2.1垃圾分类
目前在我国,由于家庭中缺乏合适的垃圾分类桶,人们为了方便,一般会将各种垃圾装在一个垃圾袋中,然后直接扔进公共垃圾桶。另外,由于环保知识普及不够,大部分居民对家庭中产生的垃圾哪些可以回收、有毒与否并不清楚,往往混装就近、就便投入垃圾箱内。这样不仅造成各类垃圾的交叉污染,而且垃圾回收率低,与建设“环境友好型、资源节约型”社会的理念相违背。
课题组提出以家为单元,在垃圾产生的源头上的合理分类,让垃圾的分类落到实处。以方便、实用、美观为原则,提出了一种家用分类垃圾箱,其特点是:外形美观,可根据家居的特点和要求,制成不同材质的外壳;功能分类,垃圾箱由不可回收、其它和有毒害垃圾三个部分构成;提示醒目,采用颜色不同的提示板粘贴在垃圾箱的内壁,以方便人们的认知和投放;方便实用,垃圾袋的颜色与垃圾分类目录相对应,利于垃圾处理人员区分。
4.2.2垃圾预处理
调查发现,厨余垃圾腐败变质是空气污染和水质污染的重要原因,厨余垃圾主要包括:果皮、蛋壳、菜叶,饭后的剩菜残羹等,据统计,家用食品垃圾占生活垃圾量的30%~40%,这些垃圾的含水量大,易腐烂,易发臭,易孳生蟑螂、蚊子,易传播细菌,经厌氧发酵、有机物分解后,严重污浊空气质量和水质,且这类垃圾与其他种类垃圾混合收集后,对垃圾的后续处理带来很大的困难。
为了减少家用食品垃圾的污染,变垃圾为有机肥料肥料,提高资源的循环利用率,课题组设计出一种新型家用食品垃圾处理装置,本装置运用了污水过滤网、刀片破碎、气流烘干器、紫外杀菌、活性炭除味等多重技术,可以做成集成厨房的一部分,专门用于处理每天产生的食品垃圾。
5.结论与建议
本调查项目通过现场调研、发放调查表、随机走访、查阅相关资料和数据等方式,调研和分析了西安市江沟村垃圾填埋场对环境的影响,并通过专家咨询、资料收集、室内试验等方法,研究垃圾填埋的环境保护措施。
(1)空气污染是垃圾填埋场最严重环境污染,多是生活垃圾腐败变质产生。
(2)生活垃圾发生腐败变质,产生大量高浓度有机废水-填埋场渗滤液对当地地下水和地表水造成污染。
(3)未进行垃圾分类是垃圾填埋场环境污染的重要原因,需要以家庭单元对垃圾进行分类,从源头上解决垃圾的分类,本小组开发了家用垃圾分类箱;
(4)厨余垃圾腐败变质是空气污染和水质污染的重要原因,需对厨余垃圾进行单独的无害化处理,本小组开发了厨余垃圾处理装置。
参考书目:
1.黄志中,弓晓峰.山谷型垃圾卫生填埋场渗滤液水量计算.江西化工,2005,1:89
关键词:城市垃圾处理;环境问题;处理策略;垃圾处理场
一、目前我国城市垃圾工程建设中还存在的问题
随着经济的发展,环境问题日趋严重,现代化城市管理中城市垃圾已经成为威胁城市环境的最大难题之一。传统的处理城市生活垃圾的方式主要是垃圾填埋,但是这种方式还存在很大的隐患,主要问题有以下几个方面:1、填埋需要占用大量土地。随着城市的发展,大批的农田被开发用作建设住宅、厂区建设、街道开发等,农用土地越来越少变得更加珍贵。然而采用填埋的方式处理垃圾又会占用更多的土地,总所周知塑料垃圾想要被彻底分解至少需要100年的时间,在这期间填埋场区域甚至是周围是不可以种植庄稼的。而且在至少几十年的时间段内不能够有人居住,这对土地资源的浪费可以说是十分巨大的。但是如果能将这些垃圾废物利用,或者说用来制造能源等等,这样带来的经济价值将会无可估量。2、卫生填埋的垃圾仍可对环境和人们的日常生活造成威胁。实际上采用卫生填埋的方式处理垃圾存在很大的风险,卫生填埋需要很高的技术水平,如若对垃圾的处理未达到要求很可能会出现以下几个问题。第一,垃圾在被微生物分解的过程中会产生大量易燃气体,在地下高压力的作用下很可能会产生爆炸;第二,垃圾在填埋的过程中人们会在其中添加一些有助于降解垃圾的物质,这些物质一旦流到地下就会对地下水造成污染,严重时甚至还会威胁到人们的健康问题;第三,一些可回收垃圾也被填埋了,这样就造成了资源的极大浪费;第四,垃圾填埋厂产生的废气不仅会使周围的空气恶臭难闻,甚至还可能威胁到周围人的生命和健康。3.城市垃圾成份复杂,并受经济发展水平、能源结构、自然条件及传统习惯等因素的影响,所以国外对城市垃圾的处理一般是随国情而不同,往往一个国家中各地区也采用不同的处理方式,很难有统一的模式。但最终都是以无害化、资源化、减量化为处理目标。世界大多数国家一般以卫生填埋为主],焚烧技术由于产生二恶英等致癌性物质而受到限制。目前国外发达国家的城市垃圾从收集、运输和处理管理与技术已很成熟,并积累了许多经验。在收集方面大多数国家采取了分类收集;在运输方面基本采用密闭压缩运输。
二、做好垃圾处理场工程建设策略
(一)填埋场地的选择一定要合理。出于对环境的保护考虑我国对垃圾填埋的地区有着明确的规定,具体有哪几个地方严禁作为垃圾填埋场在我国的法律中都有详细的说明,具体有几下几个地区是绝对不能作为垃圾填埋场的。首先是饮用水资源聚集地不能用作垃圾填埋处理场地,这个不用解释大家也知道万一污染了饮用水资源不仅是环境问题,更有可能会威胁到人们的生命财产安全。其次洪水泛滥的地区不能作为垃圾填埋场,因为在洪水高发期很有可能洪水泛滥冲毁填埋场这样对环境的污染将会是无可估量的。再次有地下矿藏的地区不能作为垃圾填埋场,如果将来要对地下矿藏进行隋峰曲阜市环境卫生管理局山东曲阜273100开采就不得不将垃圾填埋场再次迁移,这样岂不是画蛇添足。然后是自然保护区内不允许作为垃圾填埋场,自然保护区必须保持它最原始的生态样貌所以绝不能破坏它的生态环境。最后就是公园、文物保护区、风景旅游地区不能作为垃圾处理厂。2.对填埋场的环境地理条件要求。对填埋场地的选择一般都是平原地区,山谷或者说是坡地,而这些地区无一例外的是地渗比较小的地区。因为在卫生填埋垃圾的处理方法中垃圾渗滤液无疑是最为严重的会对环境在造成危害的问题。所以在选择垃圾处理场地时一定要首先考虑地理条件问题,然后才是环境保护问题,最后就是交通运输方便与否距离城市有多远,是否适合建设垃圾处理厂等等问题。如果在垃圾的处理过程中不慎有渗滤液渗出也要能及时想出挽救策略。
(二)如何处理渗滤液。1.物理化学方法。可以利用的物理方法主要有过滤法、吸附法、沉淀法、主要的化学方法有氧化还原法。使用这些方法不但能控制渗滤液的外渗,甚至还可以将渗滤液进行净化使其从新成为自然水资源。其中现代科技生产的催化剂不但作用效果好而且成本低廉,极大提高了对渗滤液无害化处理的效果。2.渗滤液处理工艺的选择。我国现采用的渗滤液处理工艺种类繁多,有传统的以厌氧―好氧为主体框架,并采用物化手段高效气浮和氨吹脱作为生化处理辅助手段的;也有采用MBR膜生物反应器、UF超滤、纯氧曝气等工艺的。每种工艺都有它各自的优缺点,目前还没有形成一套成熟的适合我国国情的处理工艺可进行推广,各个填埋场对其渗滤液的处理工艺都在各自的条件和环境下不断探索、改进。
(三)填埋场土壤改良和生态恢复。1.垃圾场土壤改良。填埋场复垦工程是利用人工添加新土的肥力,恢复作物的生产能力,是实现填埋场地农业再利用的关键环节。复垦工程技术的主要内容是土壤改良、植被品种筛选、土壤的侵蚀控制和垃圾坝(或副坝)边坡的稳定。土壤改良主要通过绿肥或有机肥料,增加土壤有机质含量,改善理化性状。2.垃圾场植被恢复。在处理站、沼气处理设施等污染物浓度高的地段周围,应选择有较强抗性、较好净化空气能力的树木。在道路两旁则选用树形高大美观、生长迅速、易管理并有一定吸污能力的树种。在行政生活福利区可选择树形美观、有观赏价值的乔木或灌木,同时可栽培一些抗性弱和敏感性强的监测植物。为防止水土冲刷,可营造隔离林带及边坡防护林、沟道防护林,达到蓄水保土、降低地表径流、减少泥沙流入填埋场,最大限度地减少或避免垃圾填埋时对周围环境的不良影响,改善填埋场的环境质量,改良填埋后的土地性状,有计划地增加城市绿化。
三、结束语
随着城市化建设进程的不断加快,城市垃圾的产量也会随着增加,只有妥善处理好城市生活垃圾才能真正改善城市环境实现经济的可持续发展,所以对城市生活垃圾的处理直接关系到未来城市环境的好坏。
作者:隋峰单位:曲阜市环境卫生管理局
参考文献:
【关键词】生活垃圾;焚烧炉渣;混合填埋;重金溶出;生态风险
1重金属在生活垃圾焚烧后中的含量与形态
炉渣是焚烧生活垃圾后的主要重金属汇集物体,无论采取何种方式处理炉渣,环境风险都不可避免,污染控制有必要从总体评价入手。但重金属环境影响不能简单依靠总量评价得以实现,其也受到存在形态的影响。比如重金属中的自由离子形态溶出容易,环境危害潜在性大;重金属中的硫化物形态更稳定,环境污染小。
通过相关文献研究,以及各省市的调查,在生活垃圾中,重金属元素含量最多的是Zn,最少的是Cd,其他的Mn、Pb、Cr以及Cu都存在大于300mg/kg的平均浓度,在炉渣中占据主要含量。在测定Mn、Cu后,发现二者的具有较大相对标准差,猜测烟气中可能存在Cu与Mn的夹带,才出现二者的不均匀分布。
生活垃圾中的重金属含量也存在国界的差异,比如因分拣垃圾力度、生活习惯、居民生活水平等差异,进而存在明显的含量不同。这也说明可在源头对生活垃圾中的电池、油墨纸等去除,有效控制其含量。土壤受重金属的影响可通过表1的比值估计其程度。
表1土壤与炉渣中的重金属含量比较
重金属是否具有迁移性受自身的形态分布影响,残渣态是炉渣的主要存在形式,该状态占据一半的炉渣重金属比例。另外约有0-11.7%的有机物结合态重金属存在方式。在环境中容易溶出的重金属形式有碳酸盐结合态与可交换态,在还原Fe-Mn结合态后,溶出较为容易,重金属中残渣与有机物结合态溶出困难。炉渣中的溶出量比较少,但不代表其环境危害程度低,因为溶出态中具有很高重金属含量。比如,Cu、Pb、Mn以及Zn在不稳定形态中含量多。炉渣1kg中的Cu含量为95.3mg,Pb含量19.4mg、Mn含量1mg以及Zn含量363.7mg,周边水土会因不稳定的重金属造成巨大的影响。
3溶出行为的机理
焚烧后的生活垃圾炉渣酸缓冲能力很强。当环境为碱性时,带该类物质为主要的酸缓冲介质;金属矿物Mg、Na、K以及Si等是主要的酸环境下的缓冲介质。Zn、Cu以及Pb在碱环境具较低溶出程度,若分别存在小于6.7、6.0以及7.0的pH值,溶出水平提升。比如,Cu在小于6.0的pH环境下,因为Cu可能存在于Fe-Mn氧化物结合态、碳酸盐结合态、有机物结合态以及可交换结合态中,Cu即溶出。分析炉渣的酸缓冲能力,确保小于6.0的pH,则H+的消耗量为2.5mol/g,如果利用自然降解(酸性降雨,pH5.0,1500mm降雨量),降低目标则要在20万年之后。
3焚烧生活垃圾炉渣与混合填埋生活垃圾的重金属溶出、生态风险
生活垃圾的处理办法大多为填埋,但不可避免的造成水土污染,重金属的污染是近年来关注的话题。有学者在研究基础上得出水体会受到从填埋场渗透出的液体污染;某些学者则认为垃圾渗滤液与垃圾本身重金属含量无关,不会威胁附近水土环境。但需要注意的是,若填埋场流入大量酸雨或破坏了厌氧条件,会释放大量的重金属,附近水土固然会受到污染。
本文采取设置三类试验,分别为A1(生活垃圾填埋)、A2与A3分别为质量比为9:1和8:2的生活垃圾与炉渣质量比的模拟项目,三类实验的容量、高与内径相同,材料为PVC,填埋模拟场由取样口、采样口构成,并将碎石铺设于场底部。生活垃圾来源主要从街道垃圾中转站而来。研究项目内容主要有Zn与Cu。试验天数275天,并定期对滤液中的Cl、S2-、DOC等做浓度测定。表2为具体的A1、A2与A2生活垃圾及其炉渣的填埋比例、质量表格示意。
计算Zn与Cu在A1中含量公式为:。Zn、Cu在A1中的含量为MA1,单位mg;垃圾填入量为R,重50kg;垃圾组分比为wti%,Zn、Cu的垃圾组分含量为Ci,单位mg/kg。此外,A2与A3中Zn与
Cu的计量公式为:,
相关的各生活垃圾组分见表3,由此可得到表4中三项试验中含有的Cu与Zn量。
分析表4发现,Zn与Cu在A1中含量比较高,是潜在的环境威胁;而A2与A3中,在提升炉渣比例后,二者含量也呈现增加趋势,所以,混埋生活垃圾及其炉渣对附近环境威胁很大。
分析Cu在三项试验中的浓度变化发现,在初埋期渗滤液pH值不高,Cu的溶出率较高。在填埋的持续推进下,Cu浓度逐渐降低,并在最后一天(275天)观测三项模拟填埋场发现,浓度水平均超过0.70mg/L,这与国家规范中的污水排放标准相差甚远,填埋初期的Cu浓度也比0.5mg/L大得多,说明释放的渗滤液是环境的潜在危害。在第15天,Cu浓度的差别不大,证明Cu浓度不受填入的炉渣影响。再分析Zn在渗滤液里呈现的浓度变动,三项填埋试验皆出现Zn浓度降低表现,且Zn的溶出受到填入炉渣的影响(与炉渣填入比例成反比)。从三项试验中的Zn浓度与NH+4、DOC以及硫化物的关系分析,NH+4、硫化物浓度与Zn为负相关。
为得到Zn在三项模拟试验中的释放,根据公式:
计算累计释放的Zn量。
三个填埋场累计的Zn释放量为MCCU,单位mg;一周内填埋场产生的渗滤液是Vi,单位L;Zn在渗滤液的浓度是Ci,单位mg/L。根据公式计算数值,分析得到,填埋垃圾场的重金属溶出与炉渣的填入比例关系巨大,如果填埋的量过少,填埋场的重金属不会迁移,
其释放量反而会提高。只要在重金属迁移与填埋垃圾场的pH受足够的炉渣作用时,释放的重金属方可减少。
4结语
混埋生活垃圾及其焚烧的炉渣必然会造成渗滤液中的pH值的上升,越高的填入炉渣比,就有越大的上升幅度。另外,硫化物、DOC等也受到填入炉渣影响。Cu在渗滤液中的浓度受二者填埋较小影响,但Zn所受影响程度更大。Zn的浓度在10%的炉渣填入后增加幅度大,再提高10个百分点则会下降。所以,填入炉渣的比例应该着重计量,确保较少的释放有毒重金属。
参考文献:
[1]潘玲阳,叶红,黄少鹏等.北京市生活垃圾处理的温室气体排放变化分析[J].环境科学与技术,2010(9).
[2]杜艳丽,万睿,荆涛等.郑州市生活垃圾处理的新模式探讨[J].环境卫生工程,2013(4).