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中圖分類號:X703.1 文獻標識碼:B 文章編號:1009-914X(2015)06-0266-01
一、 垃圾填埋場滲濾液的產生極其危害
垃圾滲濾液是指填埋中的垃圾因為雨水的浸泡和發酵等,在長時間的化學反應作用下,產生的一種高濃度的有機廢水。垃圾滲濾液最大的特點是濃度高,因為濃度高,所以其流動的速度特別慢,相對應得滲漏的時間也就特別長。垃圾滲濾液的高濃度性以及有機廢水性使其對地表水和地下水都會造成嚴重的污染。如果建造的垃圾填埋場本身就不符合要求,或者建造在城市用水的周圍,那么這個垃圾填埋場本身就是一個極大的污染源,并且其污染的時間跨度與范圍是非常大的,相關數據表明,垃圾填埋場造成的污染可以持續幾十年甚至上百年,此時間跨度不得不讓人警惕。
二、垃圾滲濾液的污染特性和產生量
隨著時間與空間的變化,垃圾滲濾液的成分會發生很大的變化,而且往往不同的時間段或者不同區域的垃圾填埋場發生的變化是不一樣的。一般而言,對于滲濾液污染特性最具影響的兩種因素是堆放的時間與垃圾的成分,除此之外,填埋的方式方法、填埋場的條件等也是影響滲濾液成分的主要因素。因為垃圾的成分非常復雜,既有生活垃圾也有工業垃圾,既有可回收垃圾也有不可回收垃圾,所以對于滲濾液的類型進行判別是一項高難度工作。相關資料顯示,垃圾滲濾液中的成分含量非常的復雜且多樣,既包括有機污染物,也包括無機污染物,這些不同種類的污染物對水質的污染程度不一。甚至在有些工業垃圾填埋場中還存在著有毒垃圾或者重金屬垃圾,這些工業垃圾在處理上所需要耗費的工藝將會更高,所以需要有針對性的進行處理與研究。
三、垃圾滲濾液處理技術的研究發展
1、垃圾滲濾液與城市污水合并處理
從經濟與便捷的角度考慮,垃圾滲濾液與城市污水合并處理都是最好的方法,同時也是將來大力倡導的方法。如果要單獨建立一個滲濾液處理系統,勢必需要投入很大的成本,這既不利于資源的經濟使用,也不利于整個社會的整體運行。如果能夠根據實際情況,將垃圾滲濾液引入到城市污水處理廠進行處理,一來降低了處理成本,二來還可以增加城市的供水量。當然這一切都得在處理工藝成熟的基礎上,同時還要考慮引導的成本,因為如果滲濾液引導的成本過高,或者不是最佳處理方法的話就應該考慮其他的方法。根據盧林川等人的研究表明,如果滲濾液與城市污水按照1:10的比例組合進行處理的話,其最終的出水能夠達到國家飲用水的標準,所以,將垃圾滲濾液和城市污水合并處理是有很大的現實意義的。我國沈陽北部污水處理場和沈水灣污水處理場就是將附近的垃圾滲濾液引入到該場,然后將兩種水質按一定比例進行處理,而且兩大處理場的處理效率和運行效果都很好。
2、垃圾滲濾液的生物處理
生物處理技術在目前是最為推崇的垃圾滲濾液處理技術。因為雖然將滲濾液和城市污水進行合并處理具有很強的現實意義,但是滲濾液的引導成本有時候會很大,這樣做會增加整個處理的成本,而且垃圾滲濾液和城市污水合并處理需要很高的技術工藝。生物處理技術不但處理效果很好,而且成本還很低,所以成為了垃圾滲濾液處理的最優方式。一般來說,生物處理技術包括三類:好氧處理、厭氧處理以及好氧―厭氧結合處理。對于這三種方式究竟如何選擇,許多學者認為應該根據滲濾液中COD的成分來決定。具體而言就是,當滲濾液中的COD成分大于50000mg/L時,應該先使用厭氧處理技術,然后在后期再使用好氧處理技術或者其他的一些處理技術,其處理之后的效果非常的好。當滲濾液中的COD成分在5000~50000mg/L之間的話,那么應該根據實際情況來決定是選擇用好氧處理還是厭氧處理,主要是看哪種方式的效果最佳。當滲濾液中的COD成分小于5000mg/L時,應當采用好氧生物處理技術。當然使用生物處理技術的前提是需要滲濾液中BOD5/COD的值應該大于0.3,因為只有當它們的比值大于0.3時,滲濾液才是可以產生生化性結果的,只有能夠發生生化性的滲濾液才可以采用生物處理技術進行處理。
3、物化法
在目前所有的滲濾液處理工藝中,物化法不是最常用的,但卻是必不可少的。物化法的缺點是成本較高。但是物化法之所以成為必須存在的處理工藝,是因為其具有自己獨特的優點,它的優點是,通過物化法處理的滲濾液其出水水質較為穩定,能夠處理生物處理技術所不能處理的滲濾液,同時在處理的效果上比生物處理技術的處理效果還要高出許多。物化法處理技術也稱為化學處理法,主要包括混凝沉淀法、化學沉淀法等。因為物化法畢竟成本很高,所以只適合于小規模的垃圾滲濾液處理。生物處理技術能夠處理的或者說處理效果較佳的滲濾液是BOD5/COD比值大于0.3的滲濾液,對于小于0.3甚至是COD為2000-4000mg/L時,生物處理技術的處理效果并不好。這個時候采用物化法才是最好的處理工藝,但是這時候最好是屬于小規模的處理需要,否則會造成成本太高。在實踐中,也會將物化法作為生物處理技術的前置或者后置工藝,當COD濃度較低時,就會在生物處理技術實施之前或者之后采用物化法進行處理。
4、土地處理法
土地處理法是最近幾年才興起的一種處理方式,雖然這種處理方式有多種好處,但是因為其受氣候條件的影響較大,所以在實際生活中應用具有一定的局限性。土地處理法的作用原理是通過一定的方式或者手段去除滲濾液中的固體顆粒物以及溶解物,以凈化滲濾液的污染成分,而這里的方式與手段主要包括過濾、吸附和沉淀等。在過去的很長一段時間,土地處理法因為受到氣候條件的限制只能用于旱地,但是近兩年隨著科學技術的發展,人工濕地系統也在不斷地擴大使用的范圍。人工濕地系統不但打破了原有處理系統的局限性,同時還有處理效果好、緩沖容積大的優勢,并且成本很低,所以在將來有望成為一種普及的垃圾填埋場滲濾液的主要處理方式。
四、總結
垃圾填埋場中的垃圾組成部分多樣,同時因為填滿時間以及填滿技術的不同都會使得垃圾滲濾液的污染特性和產生量會存在不同。不過雖然滲濾液的種類很多,也無法一一進行分類處理,但是目前我國許多的研究人員通過對某些特定的是可以進行研究與處理,已經取得了很好的成效。在選擇處理滲濾液工藝時,一定要區別對待,對于不同的滲濾液要采用不同的處理方式,前文中所提到的三種處理方式只是目前最常見的三種大范圍的處理工藝,至于在實際操作中應該選擇哪種工藝,還應該根據具體的情況來決定。在選擇最佳的處理工藝時,應該首先選取少量的滲濾液進行試驗。
參考文獻
[1] 李軼倫:好氧回灌法處理城市垃圾填埋場滲濾液的機理研究 [D],中國農業大學,2005(6).
[2] 張賀:垃圾填埋場滲濾液處理技術研究[D],華中師范大學,2014(5).
關鍵詞:低溫等離子體;垃圾滲濾液;絮凝劑;化學需氧量
中圖分類號:X703文獻標志碼:A文章編號:1672-1098(2016)01-0046-04
Abstract:The de-COD rules of landfill leachate were investigated from discharge time, discharge voltage, total power input and flocculant adding order respectively by using needle-plate DBD non-thermal plasma reactor. The results showed that the degradation rate of COD increases with the increasing of discharge time, discharge voltage and total power input. The degradation rate increased rapidly at the beginning of treating process. However, when the critical value 14 kV, 6 h and 32.5 W, reached, the increasing speed of de-COD rate became slow. The degradation effect of cooperative treatment process, i.e. non-thermal plasma with flocculants, is better than single treatment process. Further more, using the treatment process of flocculation - non-thermal plasma - flocculation obtained the best de-COD effect. The maximum degradation rate of COD is 62.06% in the investigation.
Key words:non-thermal plasma;landfill leachate;flocculants;COD
垃圾滲濾液是指垃圾在堆放和填埋過程中,由于發酵和雨水淋溶、 沖刷, 以及地表水和地下水浸泡過濾產生的污水[1-2]。 垃圾滲濾液一般具有成分復雜、 種類繁多等特點[3],其中有機污染物含有各類芳烴化合物,并且取代基團繁多,無機污染物主要是氨氮和重金屬污染[4];污染物濃度高、變化范圍大,垃圾填埋場根據其場齡不同,COD變化范圍一般在2 000~62 000 mg/L,BOD5范圍60~45 000 mg/L[5],填埋初期滲濾液的可生化性較好,隨著場齡增加BOD5/COD下降,氨氮濃度和重金屬濃度上升,可生化性降低[5-6],某一場齡的垃圾填埋場其滲濾液中污染物濃度還會受降雨量變化影響[7]。
低溫等離子體技術是一種高級氧化技術[8],在環境保護領域有廣泛應用[9-10]。等離子體被稱為物質的第四態,由電子、正負離子、激發態的原子、分子和自由基等離子組成。低溫等離子體技術運用于廢水凈化,主要是利用體系空間中產生的?OH、臭氧、電子、光子、正負離子、活性基團等,氧化廢水中的污染物質[9-10]。絮凝沉降是通過降低或破壞污水中膠體ζ電位,通過電中和、吸附架橋、絮體卷掃等過程,將難沉淀降解物質聚并沉淀的過程。
根據垃圾滲濾液的水質特點,單純采用低溫等離子體處理垃圾滲濾液,要達到出水水質標準需要較長放電時間。為減少電能消耗,在低溫等離子體處理過程中引入絮凝沉淀工藝,利用絮凝劑沉淀和吸附作用,快速將有機污染物捕捉分離,提高能量利用率[11]。本實驗利用低溫等離子體協同絮凝劑,通過改變放電電壓、放電時間、輸入總功率和絮凝劑添加順序,探尋低溫等離子體協同絮凝劑降解垃圾滲濾液的基本規律。
1實驗方法
11實驗試劑及裝置
實驗水樣取自安徽省淮南市東部垃圾填埋場垃圾滲濾液,水樣取回后用玻璃瓶放置在4℃恒溫箱中保存,原水樣呈黑色,散發難聞惡臭,COD初始濃度6 880 mg/L。本實驗使用重鉻酸鉀法測定垃圾滲濾液COD。涉及的主要試劑有硫酸銀、濃硫酸、重鉻酸鉀、鄰菲呤、硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、堿式氯化鋁(PAC)、去離子水等。
本實驗涉及的主要儀器有HCA-100標準COD消解器、79-3型磁力恒溫攪拌器、TDGC2接觸調壓器、P096652C功率放大器、滴定管等玻璃儀器若干。等離子體反應器為自制的針板式介質阻擋放電低溫等離子體反應器。反應器為筒狀,內徑450 mm、 高度100 mm。 上部蓋板開有兩孔:中心孔用于插入陽極電極銅針, 銅針直徑1 mm,下端打磨成針狀; 另一孔用于插入冷凝回流管, 避免因放電水溫升高而造成水分流失。 反應器底部放置10 mm厚有機玻璃板作為阻擋介質,有機板下面設置鋁網作為放電陰極。
12實驗過程及方法
220 V交流電經接觸調壓器、功率放大器后,分別連接至針板式反應器的中心銅針和底部鋁網上。水樣置于反應器中,反應器上端接冷凝回流管,下部放置磁力攪拌器。整個放電體系的電功率用接觸調壓器之前的功率表測量,放電電壓由高壓探頭和示波器測量,實驗裝置如圖1所示。
實驗前調節銅針針尖與液面距離約8 mm,以保證良好的放電效果。調節磁力攪拌器轉速確保攪拌時不會在液面形成明顯的漩渦凹面。在放電過程中,陰極和陽極之間的放電空間產生高能電子,同時在放電過程中還會向水體中輻射紫外光與其他活性基團協同降解滲濾液中的有機污染物[12]。COD降解率計算公式為COD降解率=(COD0-CODi)/COD0,其中COD0 和CODi分別為未經處理的原水樣和實驗測試COD值。
2結果及討論
21放電時間對COD降解率的影響
取垃圾滲濾液水樣50 mL置于等離子體反應器中,放電電壓135 kV,連續放電10 h。垃圾滲濾液COD降解率隨放電時間變化如圖2所示。
放電時間/h
放電30 min后,滲濾液的COD濃度上升了247%;繼續放電COD濃度開始下降,1~6 hCOD降解速率最快,COD降解率從131%上升至5523%;6 h之后繼續放電,COD降解速率變緩,從5523%上升至6206%。反應初期滲濾液中的大分子有機污染物(例如多環芳烴)在等離子體活性基團作用下開環斷鍵,形成新的可化學氧化的小分子有機污染物,表現為COD上升[13],所以在初始階段COD降解率為負值。隨后小分子有機物在等離子體作用下不斷被氧化分解,COD降解率不斷上升。繼續放電COD降解率上升速度減弱,放電6h之后曲線趨于平穩,說明滲濾液中可被等離子體降解的有機物含量逐漸減少。
22放電電壓對COD降解率的影響
取50 mL垃圾滲濾液于等離子體反應器中,放電電壓變化范圍99~153 kV,放電時間4h。COD降解率隨放電電壓變化規律如圖3所示。
放電電壓/kV
放電電壓從99 kV升至153 kV對應的COD降解率從2718%升至4608%。
在相同的處理時間內,COD的降解率隨放電電壓升高而升高。放電電壓較低時,在單位空間內產生等離子體活性基團密度較低,所以單位時間內被活性基團氧化的有機污染物的量較少。隨著放電電壓升高,單位空間內等離子體密度上升,相同時間內被氧化的有機污染物總量上升,表現為COD降解率升高。從圖3中可以發現,放電電壓在135 kV之后,COD降解率曲線斜率逐漸下降,說明放電空間的等離子體密度已趨于飽和,繼續增大電壓COD的降解率上升并不明顯,在本實驗中13~14 kV是較為理想的放電電壓。
23輸入功率對COD降解率的影響
反應器放電電壓不同系統的電能消耗不同。放電電壓變化范圍99~153 kV,連續放電4 h,對應的系統總功率與COD降解率變化曲線如圖4所示。
總功率/W
由圖4可知,在放電時間相同條件下,COD降解率隨放電系統總功率增大而上升,但是總功率大于325 W,曲線斜率降低, COD降解率上升幅度不明顯。增大功率可提高單位體積內的等離子體密度,但當等離子體密度達到飽和時即使再繼續增加功率COD降解變化也基本趨于穩定。
24絮凝劑協同作用對COD降解率的影響
取垃圾滲濾液水樣50 mL置于等離子體反應器中,放電電壓135 kV,放電時間4h。選取堿式氯化鋁(PAC)為絮凝劑,單位體積滲濾液中PAC的投加量為60 mg/L,絮凝劑不同的添加順序對COD降解率影響如表1和圖5所示。
將低溫等離子體和絮凝沉淀這兩種單一處理方式進行比較,直接添加PAC的去除效果優于低溫等離子體放電4h的COD去除效果,并且處理時間更短。在絮凝沉淀過程中,通過電中和、吸附架橋、絮體卷掃等過程,將滲濾液中的有機污染物從液相轉移至固相,實現了污染物相間轉移,但是并沒有將污染物凈化。將低溫等離子體和PAC進行組合,利用絮凝沉淀和吸附作用,快速將有機污染物捕捉分離,提高體系的凈化效率,其處理效果優于單一處理方式。放電前投加絮凝劑,可有效降低等離子體的凈化負荷,提高凈化效率,對COD的降解效果與單獨使用等離子體技術在相同電壓下處理5~6 h的效果相當。在放電后投加絮凝劑的效果優于放電前投加絮凝劑的效果,滲濾液中大分子有機污染物被等離子體打碎成小分子有機污染物,更易于被絮凝劑吸附去除[11]。采用絮凝沉淀+低溫等離子體+絮凝沉淀的處理方式,其處理效果優于上述單一或組合的處理方式,其處理效果與單獨采用等離子體技術在相同電壓下處理7~8 h的處理效果相當。
3結論
1) 低溫等離子體可以有效降解垃圾滲濾液中的COD。放電初期COD濃度短暫升高,繼續放電COD濃度降低。本實驗放電電壓135 kV條件下,放電6 h后COD降解變緩。
2) 在反應器結構不變情況下,提高放電電壓可提高有機污染物降解率。但當等離子體密度飽和后,繼續提高放電電壓COD降解率變化不明顯。
3) COD降解率初始階段隨輸入總功率增加而上升,當COD降解率達到最大值后(本實驗對應總功率325 W),繼續增大總功率COD降解率上升不明顯。
4) 低溫等離子體協同絮凝作用降解效果優于單一處理方式,可提高凈化效率和系統輸入電能能量利用率。
參考文獻:
【關鍵詞】農村生活垃圾,衛生填埋,滲漏
1引言
對生活垃圾的處理中,衛生填埋無疑是占據了最大份額。從整個世界的角度來看,填埋工作大約就占到了70%,在發達國家的運用是極其頻繁。比如說:1991年的英國和意大利在對垃圾的衛生填埋處理達到了總處理量90%左右,很多國家的環保局也都詳細的制定了填埋場的設計、施工、檢測等等標準的法律法規。但是我國在此方面所運用的不廣泛,尤其是在農村,畢竟農村盡管近幾年發展形式很不錯,但與城市條件相比較之下,還是有一定的差距,所以填埋工作在農村生活垃圾處理工作中就會存在著某些問題,而其中,滲漏問題則是最為嚴峻的一種類型。
2生活垃圾衛生填埋
2.1生活垃圾的概念及分類
生活垃圾指的是在日常的生活中或為日常生活提供服務的活動而產生的固體廢物,和法律、行政法規所規定視為生活垃圾的固體廢物。生活垃圾主要分為:可回收垃圾、廚房垃圾、有害垃圾和其他垃圾四大種類。而目前較為常見的處理方法就是:綜合利用、焚燒、衛生填埋和堆肥。
2.2生活垃圾的危害
首先垃圾會占用我們寶貴的土地資源,嚴重影像農村的生產和生活。且還會破壞植被表面,影響自然環境和生態平衡;生活垃圾自身含有各種有害物質,如果處置不當或是疏漏就會使得其直接污染土壤和空氣及水源;同時生活垃圾還包括大量的微生物,而這恰恰也是細菌、害蟲等的滋生地和繁殖地,從而會嚴重的危害的人體健康。
2.3衛生填埋概念及工作原理
衛生填埋又稱為固體廢物“最終處置”或“無害化處置”,指的是對城市垃圾和廢物在衛生填埋場進行的填埋處置。其處理方法是為了有效的防止垃圾對環境造成污染,同時也達到了被處置廢物與環境最大限度的隔絕。一般歸為陸地處置和海洋處置。
衛生填埋的工作原理就是采取防滲、鋪平、壓實等方式將垃圾埋入低下,經過長期化學作用和生物作用等使其達到穩定狀態,同時對氣體、蠅蟲等進行治理,從而將最大程度的降低生活垃圾所帶來的危害。且根據我國農村地理條件等情況來看,衛生填埋法是相對于適合農村生活垃圾的處理方式。
在衛生填埋設計中包括地下水導排系統、防滲系統、滲濾液收集導排系統、環境監測設施等。而其中最易存在問題的環節就是在防滲系統和滲濾液系統中,一旦填埋場出現了滲漏問題,那么垃圾產生的有害氣體和物質等都會隨空氣和土壤等進入人們的生活,從而造成嚴重的危害。
3農村生活垃圾衛生填埋滲漏問題的影響因素
3.1淋瀝液面高度
在填埋體的淋瀝液面高度對于衛生填埋場的穩定性影響很大,而我國的填埋場普遍都存在該現象,尤其是在農村等偏遠地區,經濟條件和設施設備等都不具備一定的優勢的情況下,情況更是嚴峻。而新的“生活垃圾填埋場污染控制標準”中與國際“生活垃圾填埋場應建設滲濾液導排系統,該導排系統應保證在填埋場的運行期內防滲襯層上的滲濾液深度不超過30cm”的規定,都可以看出,淋瀝的產生、收集和導排等都是衛生填埋滲漏問題的影響因素。
3.2滲濾液
垃圾滲濾液主要來自于垃圾本身、發酵過程、浸泡而產生的廢水。而滲濾液中所含的污染物濃度非常之高,成分復雜,水質惡劣。而在農村環境中,由于技術比較落后,更新換代較慢,所以滲濾液的COD濃度高達幾萬,且附有高濃度的氨氮,從而就造成了滲濾液含有大量的重金屬和病原微生物等有害物質,一旦滲濾液系統沒有及時更新或監測,就會造成不可設想的后果。
4處理農村生活垃圾衛生填埋的滲漏方法
4.1完善滲濾液處理方法
⑴由于滲濾液水質復雜,因此再對其進行處理過程中也加大了難度。目前國內還沒有較為完善的處理方法。如今主要的處理方式就是:一是與農村污水合并處理,將其就近引入到污水處理廠中,與污水合并進行處理;二是采用滲濾液回灌技術,用適合該農村環境的放啊將衛生填埋場底部所收集到的滲濾液從其覆蓋表面或下部重新灌入填埋場;三是直接由滲濾液處理廠處理,主要使用的方法就是生物法好物理化學法。
⑵處理工藝:一是活性炭吸附法,主要勇于去除水中難降解的有機物、金屬離子等,一般適用于水量和有機負荷的變化。該方法的管理簡便,設備緊湊;二是化學氧化法,其方法可以分解滲濾液中難降解的有機物,從而提高廢水的生物降解能力。其中高級氧化技術已經被廣泛的運用到了處理滲濾液的工作中。
4.2合適選用防滲材料
目前防滲材料主要有天然防滲材料和人工防滲材料兩種形式。人工防滲方法是使用防滲材料將衛生填埋場庫區進行場底及邊坡鋪蓋,使得填埋庫區形成一個封閉的水系,并用防滲材料阻隔滲濾液的滲漏。目前常用的防滲材料主要有高密度聚乙烯膜、鈉基膨潤土等。
⑴高密度聚乙烯土工膜防滲層:該材料是一種高性能防滲材料,能隨著一定的拉力而伸長變形,且適應一定的地基不均與沉降。具備較好的抗微生物侵蝕和抗化學腐蝕能力。同時對于外界溫度、紫外線等氣候環境有較好的適應能力。其特點是:機械強烈好、耐熱性高、延伸率良好、抗紫外線。
⑵鈉基膨潤土防滲層:是一種以鈉基膨潤土為原料,進一步加工成防水板材的防滲材料。將其鋪在衛生填埋場的底部,形成一種防滲性能連續的防滲層,從而就可以起到滲濾液外滲的作用。
在農村環境中,比較建議使用高密度聚乙烯土工膜作為防滲材料,因為除了自身特點外,它還具備以下幾個優勢:防滲效果可靠,與膨潤土板防滲能力相比,高出了4個數量級;在衛生填埋場的施工建設中,鋪設該防滲層比較容易;其拉伸強度、斷裂伸長率、抗刺穿能力等性能都高于其他的防滲材料;接縫強度高,在運輸過程和保存管理方面較方便;通過焊接與鋪設的質量控制,能夠有效的控制其滲漏污水量。因此使用該防滲材料能夠有效的將其滲漏問題止于根本。
5結束語
為了能讓農村建設的更好,發展的更快,解決好農村生活垃圾是非常重要的,而針對農村環境和經濟狀況,就需要找到一種投資少、成本低、無二次污染的處理工藝,然后充分利用農村本身的自然資源等,根據自身生活垃圾成分及實際情況來合理的選擇處理模式,從而有效的防止其衛生填埋場發生滲漏問題。
參考文獻
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【關鍵詞】垃圾填埋;滲濾液處理;處理工藝;污染控制與治理
由于衛生填埋所產生的垃圾滲濾液,其中包含了較多的有毒物質,對城市環境和土壤都產生了嚴重的污染,如果不能對其進行有效的處理,則會造成更為嚴重的污染。當前,針對垃圾填埋滲濾液的處理技術已經在國內外得到了較為廣泛的研究,而且也在實際工作中進行了應用。
1.滲濾液的產與影響因素
1.1滲濾液產生
在城市垃圾處理時,進行衛生填埋是常用的以一種處理方式,其對于環境來說,一方面通過填埋的方式減少垃圾敞開對環境造成的影響,另一方面卻容易產生滲濾液,對環境造成污染。滲濾液指的是垃圾在進行填埋之后,由于自然環境因素或者是其他因素影響下所產生的一種高濃度的有積水。滲濾液的產生途徑主要有以下幾個原因:一是垃圾本身所含有的水分;二是由于自然降水或者是江河徑流所產生的水分;三是垃圾填埋后由于微生物的分解作用而產生的水分。由于垃圾本身就含有一定的水分,所以在南方部分地區所產生的垃圾滲濾液的主要來源仍然以降水為主,而其他地區的滲濾液則是多種因素形成的。
1.2滲濾液水質的影響因素
一方面,垃圾本身對于滲濾液的水質有著一定的影響,而且這種影響是原發性的。在滲濾液中所包含的BOD、COD等物質主要是來源于廚房垃圾中的有機物。而在爐灰、臟土中所包含的有機物則對于滲濾液中的物質濃度有著一定的影響,因此,如果在垃圾中含有大量的爐灰和臟土,則會對滲濾液中的有機物濃度產生較大的影響。同時,不同的城市由于居民生活水平和生活習慣的不同,使得城市垃圾中的BOD、COD等物質的含量也有所不同。另一方面,垃圾填埋工藝也會對滲濾液水質產生重要的影響。如果垃圾填埋場的周圍存在著徑流,在對徑流和地下水進行有效的截留措施下,則能夠減少滲濾液中的水分,使得滲濾液中的有機物含量較高;而如果無法對垃圾填埋場周圍的徑流和地下水進行有效的截留,則會使得水分流入到垃圾填埋場中,使得產生的滲濾液濃度較低,降低垃圾滲濾液中的有機物含量。
2.垃圾填埋滲濾液處理技術
2.1生物處理技術
生物處理技術一般可以分為好氧生物處理技術和厭氧生物處理技術兩種,另外,在特殊情況下也會使用厭氧-好氧聯合處理的方法。
(1)好氧生物處理。好氧生物處理技術在當前的垃圾填埋滲濾液處理中已經得到了廣泛的應用,其中所包含的活性污泥法、生物濾池方法等也都在相關的研究領域取得了較大的進展。利用好氧生物法,能夠使滲濾液中的BOD、COD等得到有效的降低,而且能夠將滲濾液中的鐵、錳等金屬得到有效的去除。但是,由于滲濾液的質量隨時可能會受到外界因素的影響而發生變化,所以在使用好氧處理技術時,一般很難達到要求的標準。
(2)厭氧生物處理技術。厭氧生物處理技術將以往傳統的液體處理方法中的弊端進行了有效的避免,比如水力停留時間過長或者是負荷過低等問題,而且在實踐方面也取得了較多的經驗。厭氧生物處理技術在處理滲濾液方面,具有動力耗能低、剩余污泥量少的特點,因此在近年來也得到了廣泛的應用,尤其是厭氧生物濾池法的應用,更是在針對廢液處理方面取得了較大的進展,但是在實際應用過程中,將厭氧生物處理技術單獨應用的實踐還較少。
(3)厭氧-好氧聯合處理法。由于垃圾填埋產生的垃圾滲濾液是一種有毒有害的物質,因此如果單獨的采用好氧處理方法或者是厭氧處理方法,往往無法取得理想的效果。因此,當前的生物處理工藝中,將厭氧-好氧兩種生物處理技術進行聯合使用的工藝應用的較為廣泛,將兩種工藝進行有效的結合,處理的效率得到了明顯的提高,而且對于滲濾液中BOD和COD也有更好的去除效果。
2.2生物膜處理技術
醋酸纖維在上世紀60年代產生,其促進了膜分離技術的快速發展與應用,也應用到了垃圾填埋滲濾液的處理方面。常用的膜處理技術中包括反滲透、超濾和納濾等分離技術。反滲透和超濾技術聯合處理垃圾填埋滲濾液的效果十分明顯,能夠將COD與色度等進行有效的去除,效率達到98%以上。膜處理技術也由于操作簡單、處理效果較高等優勢而得到了廣泛的應用。當前,在國內很多大型的垃圾填埋場都使用或者是籌劃使用生物膜處理技術。但是其中所涉及到的工藝中,反滲透工藝的重點環節的成本較高,而且消耗量很大。為了減少膜表面受到機械或者是污水中毒素的影響,需要在使用膜處理之前對滲濾液進行一定的處理,才能夠確保膜的使用性能得到充分的發揮,延長膜的使用壽命。另外,使用膜處理技術進行處理的滲濾液中會遺留大量的污染物需要進行及時的安全處理,這樣才能有效的消除滲濾液對環境和土壤造成的污染。
3.結束語
當前,垃圾衛生填埋已經成為了城市生活垃圾處理的主要方式,也是應用較為廣泛的一種垃圾處理技術。雖然將垃圾進行填埋能夠減少垃圾對開放的環境所帶來的影響,但是埋入到地下的垃圾則會由于滲漏、排水等因素的影響,而產生滲濾液,對土壤、資源等造成一定的污染,因此,要不斷的加強對滲濾液的分析并且對其進行有效的治理與控制,才能不斷的減少生活垃圾填埋滲濾液對城市環境造成的污染。
【參考文獻】
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關鍵詞:垃圾填埋;生態環境;治理途徑
垃圾是人們進行生產和生活的主要產物,如果沒能及時對其進行處理或是處置不合理必定造成環境的污染。進行垃圾處理的時候,能夠采取許多方式,比如,焚燒、堆肥以及填埋等方式,其中,垃圾填埋是當前時期運用最多的處理方式,而此類方式對環境產生的污染也最嚴重,下面將進行具體的分析。
一、垃圾填埋的生態環境問題分析
垃圾填埋方式由于處理量多和操作簡便的優勢已經成為了垃圾處理的主要方法。但對垃圾進行填埋之后會形成很多有害氣體和滲濾液,對四周生態環境產生了非常大的污染,并會威脅和損害周圍人民群眾的健康。一般情況下,填埋方式形成的生態環境問題為如下幾點:
1.填埋方式形成有害氣體垃圾填埋就是把各種垃圾進行集中后,大部分有機垃圾就會經過微生物厭氧降解作用將垃圾轉換成氣態,但垃圾填埋形成的氣體通常為甲烷與二氧化碳氣體。此類氣體會對
生態環境產生不良影響,不良影響一般有如下幾類:第一,使溫室效應更加嚴重化。目前,已知的溫室氣體構成中,二氧化碳氣體、甲烷氣體和一氧化氮氣體為主要的溫室氣體。因此,垃圾填埋所形成的甲烷氣體和二氧化碳氣體會加重溫室效應;第二,污染大氣。垃圾填埋形成的氣體很大程度污染了周圍的空氣質量,對周圍生活的人民群眾的身體健康產生了嚴重威脅;第三,一定程度破壞了四周的植被。因填埋場形成的有害氣體對植被四周的氧氣有不小的損害,導致垃圾填埋場周圍的植被遭到很大的負面影響,最終造成四周植被生長緩慢,嚴重的還會導致植被不能正常的進行生長;第三,對地下水產生的影響。有機垃圾通常具備揮發性,則難免會揮發到周圍的地下水中,進而很大程度的污染地下水資源,對水資源周圍人們的身體健康產生很大的影響。
2.垃圾填埋形成的滲濾液的危害
垃圾填埋產生的滲濾液即使垃圾自身含有的水分或是其他水分,例如,降雨和融雪產生的水,消除垃圾和覆土的飽和持水量之外,經過垃圾層和覆土層后產生的高濃度廢水。具體來講,垃圾填埋的滲透液通常是因為降水,也是由于垃圾本身就存在的水分,還有就是垃圾遭到降解產生的水分。垃圾填埋產生的滲透液,一方面對周圍的水源產生很大影響,另一方面對周圍土壤和植被產生很大的破壞。另外,此類垃圾填埋滲透液所產生的污染和破壞非常持久,受到污染和破壞的環境通常很難得到有效的恢復。
3.垃圾填埋形成其他類型的不良影響
垃圾填埋不僅會造成以上兩類不良影響之外,還極易形成其他類型的影響:首先,垃圾填埋要占用一定范圍的土地;其次,極易形成沉降問題。因把垃圾進行填埋后,垃圾就會進行持續的降解,且進行填埋的過程中,為將垃圾均勻壓縮,因此,長期的穩定化之后,地面就會發生沉降問題,其不但很大程度對四周的生態環境產生影響,還會提升生態環境的恢復難度;最后,進行垃圾填埋之后,因垃圾講解會產生甲烷等可燃氣體,或者垃圾中本身就存在易燃物和爆炸物,則會形成火災與爆炸風險。
二、垃圾填埋污染的治理方式
針對垃圾填埋對環境產生的各類不良影響,為保證經濟和環境可持續發展,應用科學有效的應對方案對治理和恢復填埋場四周環境具備非常重要的意義。以下為治理垃圾填埋污染的主要方式:
1.提升治理技術以減少垃圾滲濾液產生的污染
對于垃圾填埋場形成滲濾液產生的污染,需通過防滲處理工藝對滲濾液進行治理,能夠很大程度上降低垃圾滲濾液產生的污染,其中處理技術的優化是垃圾滲濾液治理的主要部分。為了減少垃圾滲濾液量,把垃圾滲濾液進行回灌是相對科學的方式,此類方式可以提高微生物活性,提升降解的速度,最終提升垃圾穩定化速度。另外,把滲濾液和生產生活污水實行整合治理同樣屬于一類切實有效的方式,但此類治理方式需滲濾液水質和生產生活污水的規模彼此對應,防止由于滲濾液并入形成的其他污染。由此可見,優化滲濾液治理技術對減輕污染有很大的作用。
2.設立導排氣體系以降低垃圾填埋產生的氣體
垃圾填埋的時間對氣體形成量有直接的影響,填埋的時間更短,產生的氣體就更多,而垃圾填埋時間更多,產生的氣體就更少。相關研究可以看出,垃圾填埋產生的氣體對四周的植被有直接的影響。所以,需盡可能降低填埋垃圾產生的氣體,以確保周圍植被的正常生長,那么,建立導排氣體系就變得非常關鍵。
3.對已關閉的填埋場四周植被進行恢復
為切實減輕填埋場對四周生態環境產生的影響,有效施行垃圾污染治理的長遠發展政策,對已關閉的填埋場四周植被進行恢復,保證周圍植被生長已經迫在眉睫。做好這方面的工作,不僅能夠緩解垃圾填埋產生的環境污染,還可以切實改善填埋場四周的環境。盡管當前能夠借助已經關閉的處理場提升農業、林業以及其他領域的發展,可進行再利用之前,恢復工作依然不可或缺。因此,應用此類治理方案就非常重要,對處理場四周的植被進行恢復,能夠改善周圍的生態,還可以獲得人們的理解與支持。
總結:
總而言之,垃圾填埋對生態環境產生很大的污染,其不僅對環境產生影響,對填埋場周圍人民群眾的身心健康也產生嚴重的威脅和損害。所以,需提高對垃圾填埋的重視程度,應用多途徑和措施治理垃圾填埋產生的污染,進而保護生態環境,最終實現經濟發展和生態環境的和諧發展。
參考文獻:
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[關鍵詞]MBR納濾
近年來隨著城市生活垃圾填埋場的不斷建設,垃圾滲濾液的處理問題也日益凸顯出來,垃圾滲濾液對垃圾場周圍的水體環境造成嚴重的污染,如何處理垃圾滲濾液成了一個需要迫切關心的問題。為了更好地控制垃圾滲濾液產生的影響,國家環保部于2008年4月頒布了《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16899-2008),對新建垃圾填埋場滲濾液出水COD標準限值由100mg/l調整為60mg/l。為滿足新標準的要求,本文推薦采用MBR-納濾處理的工藝進行垃圾滲濾液的處理。
1垃圾滲濾液的性質
填埋垃圾在生物降解過程中產生的液體和各種滲入填埋場的水混合后,如總量超過了填埋場垃圾的極限含水量,多余部分就以滲濾液的形式排出。垃圾滲濾液中含有高濃度的有機物及重金屬離子。滲濾液中的主要污染物指標有COD、BOD、氨氮、SS、pH、細菌、大腸菌群等。垃圾滲濾液水質的特點見表1。
表1垃圾滲濾液水質特點
指標 特點
色味 呈淡茶色或暗褐色,色度一般在2000~4000之間,有較濃的腐敗臭味;
pH值 填埋初期pH為6~7,呈弱酸性;隨著時間的推移,pH可提高到7~8,呈弱堿性
BOD5 隨時間和微生物活動增加, BOD5也逐漸增加,填埋6個月至2.5年,達到最高峰值,此時BOD5多以溶解性為主,隨后BOD5開始下降,到5~6年填埋場穩定化為止;
CODCr 填埋初期CODCr略低于BOD5,隨著時間的推移,BOD5急速下降,而CODCr下降緩慢,從而CODCr高于BOD5。滲濾液中的BOD5/CODCr的比值較高,說明滲濾液較易生物降解,封場后2~5年中BOD5/CODCr的比值逐步降至0.1,后期難生化降解成分占主要。
SS 一般多在300mg/l以下,垃圾填埋高度愈高,SS值下降。
P 滲濾液中含磷量少,生化處理中應適當增加與BOD5相當比例的磷。
重金屬 生活垃圾單獨填埋時,重金屬含量很低,一般不會超過標準,但若與工業廢物或污泥混埋時,或填埋蓋土為酸性紅壤時,重金屬含量增加,超標可能性大。
細菌 滲濾液含有毒有害物質及細菌病毒、寄生蟲等,大腸桿菌數量很大。
滲濾液水質受垃圾組成、成份、填埋方式、季節、垃圾分解不同階段等諸多因素的影響,變化范圍較大。國內部分地區垃圾滲濾液的水質見表2。
表2國內部分地區垃圾滲濾液水質單位:mg/l,pH除外
BOD5 CODCr SS NH3-N pH
漳 州 2000 4000 300 500 6~9
宜 昌 1500 3000 600 300 6~7
上 海 200~4000 1500~8000 30~500 60~450 5~6.5
杭 州 400~3000 1000~5000 60~650 50~500 6~6.5
廣 州 400~2500 1400~5500 200~600 130~600 6.5~7.8
2國內垃圾滲濾液處理方式
國內垃圾滲濾液常用的處理方法有回灌法、物化法和生化法。循環回灌法處理能力有限,操作環境差,不適于年降水量大的南方。物化法處理成本一般較高,不適于大水量垃圾滲濾液的處理。生物處理分為厭氧處理、好氧處理和好氧與厭氧結合處理法。目前生物處理法國內應用較多的一般為好氧和厭氧的組合工藝。組合工藝主要適用于高濃度垃圾滲濾液。在氨氮的質量濃度較高的滲濾液處理工藝流程中,一般采用先氨吹脫,再進行生物處理。組合處理工藝處理效率高,污泥沉淀性能好,經濟合理,技術成熟,已在廢水治理領域廣泛推廣,但是對于可生化性低,難降解的有機物以及毒性高的廢水,則處理效果較差。深圳下坪垃圾填埋場采用氨吹脫-厭氧生物濾池-SBR工藝,設備運行良好,出水穩定達標。
近年來,隨著膜技術的發展與推廣,反滲透成為處理垃圾滲濾液的主要方法,這是由于反滲透具有高效的截留污水中溶解態的無機和有機污染物的特性。但是在應用過程中,反滲透的缺點和不足日益顯露,主要是操作壓力大,能耗較高,設備損耗大,維護管理困難。為克服上述缺點,減少操作難度,各國的研究者相繼把目光轉向了操作壓力較低、運行管理方便的納濾技術,本文主要介紹MBR-納濾垃圾滲濾液處理工藝。
3MBR-納濾處理工藝
近年來,國內MBR工藝處理垃圾滲濾液發展較快。由于MBR對垃圾滲濾液中的有機物進行了生化降解,不存在濃縮液需要進一步處理的問題,單一的MBR工藝出水不能達到國家二級以上的排放標準,往往需要配合NF、RO、活性炭等后續處理工藝以滿足新的滲濾液排放標準。目前青島小澗西垃圾填埋場、北京北神樹垃圾填埋場、佛山高明白石坳填埋場、哈爾濱西南垃圾填埋場等多家垃圾處理廠采用MBR十NF系統處理垃圾滲濾液,并取得了良好的處理效果,其中處理規模最大的為佛山高明白石坳填埋場,處理規模達到860t/d。MBR十NF工藝處理垃圾滲濾液的常見工藝流程圖見圖1。
圖1MBR+NF處理垃圾滲濾液工藝流程
3.1 MBR
MBR是生化反應器和膜分離相結合的高效廢水處理系統,用膜分離(通常為超濾)替代了常規生化工藝的二沉池,大大提高了對有機物的去除率。傳統活性污泥法中,受二沉池對污泥沉降特性要求的影響,當生物處理達到一定程度時,要繼續提高系統的去除效率很困難,往往需要延長很長的水力停留時間也只能少量提高總的去除效率,而膜生物反應器中,由于分離效率大大提高,生化反應器內微生物濃度可從常規法的3~5g/L提高到15~30g/L,可以在比傳統活性污泥法更短的水力停留時間內達到更好的去除效果,減小了生化反應器體積,提高了生化反應效率,出水無菌體和懸浮物,因此在提高系統處理能力和提高出水水質方面表現出很大的優勢。
超濾膜組件主要由不對稱管式陶瓷膜元件構成。陶瓷膜元件是一種無機膜,是將金屬與非金屬氧化物、氮化物或碳化物結合而構成,其內外表面為致密層,層面密布微孔,膜孔徑0.05μm,中間是多孔支撐層。超濾過程很容易形成污染而導致通量大幅度衰減,因此需要定期清洗。清洗時可以選強酸強堿作清洗劑,也可進行反向沖洗。
MBR的主要特點:①能有效降解主要污染物COD、BOD和氨氮;②100%生物菌體分離;③出水無細菌和固性物;④反應器高效集成,占地面積小;⑤污泥負荷(F/M)低,剩余污泥量小;⑥無需脫臭裝置;⑦運行費用小。
3.2 納濾
在MBR反應器系統后加上納濾,納濾的作用是截留那些不可生化的大分子有機物COD,污水經納濾系統進一步深化處理后,可使出水COD降到60mg/L左右,保證出水的達標排放,同時MBR工藝作為NF的前段處理工藝也有效地保障了納濾的處理效率。根據有關資料,垃圾填埋場滲濾液經NF后的各項截留率指標如表3所示。
表3垃圾滲濾液經納濾處理后的截留率
項目 進水 出水 截留率(%)
pH 6.3 6.4 /
COD(mg/l) 17000 700 95.88
BOD5(mg/l) 480 280 41.62
NH3(mg/l) 3350 1420 57.61
SO4(mg/l) 31200 2345 92.48
Ca2+(mg/l) 2670 187 93.00
Mg2+(mg/l) 1030 72.7 92.94
Na+(mg/l) 10900 5010 54.04
納濾凈化水回收率80%,納濾過程中產生20%的回流濃縮液,采用混凝沉淀進一步處理。實踐表明,使用具有混凝和吸附作用的復合型混凝劑(主要含FeCl3),COD去除率可達60%以上,混凝沉淀后上清液回調節池。納濾回流液回生化系統進一步處理,由于其中的難降解有機物在生化處理系統中的相對停留時間延長,微生物得到有效馴化,難降解有機物也能部分降解,不會產生難降解有機物在系統中的富集現象。
3.3 污泥處理系統
滲濾液處理站的污泥來自生物處理的剩余污泥和納濾回流液混凝沉淀產生的污泥。為了發揮生物處理的剩余污泥的生物吸附作用和改善污泥的脫水性能,工藝流程把生物處理的剩余污泥排到納濾回流液混凝沉淀系統(即污泥濃縮池),經過混凝沉淀和污泥濃縮,上清液溢流回調節池,濃縮污泥通過污泥泵抽送到板框壓濾機進行壓濾,濾餅運送垃圾填埋區進行填埋,濾液經收集后用泵抽送到調節池。
4結論
MBR-納濾工藝處理垃圾滲濾液具有受原水水質影響小、出水水質好、運行穩定和占地面積小等明顯優勢,隨著垃圾滲濾液膜處理技術的日益成熟和膜產品的逐步國產化,MBR-納濾工藝處理滲濾液的優勢開始逐漸展現出來,隨著對垃圾滲濾液處理出水要求的提高,該工藝膜在垃圾滲濾液處理中的應用將具有廣闊的前景。
關鍵詞:城市垃圾填埋場;環境風險事故;環境風險評價
Risk Analysis on Municipal Solid Waste Landfill
HUI Yuan1,2,JIANG Yonghai2,XI Beidou2
(1. Shenyang University of Aeronautics and Astronautics, Liaoning Shenyang 110136; 2.Laboratory of Urban Environmental Systems Engineering, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012)
Abstract: In the landfill process of municipal solid waste may have environmental risks, including fire, explosion, leachate pollution, slope instability and odor pollution. This article gives an analysis based on the discussion of all the environmental risk accidents, and also summarized the causes of risk, hazard and effect factors. Finally the development direction of the preventive steps for landfill environmental risk is pointed out.
Key words:municipal solid waste;landfill;risk analysis
1. 引言
城市生活垃圾是指在城市日常生活或者為城市日常生活提供服務的活動中產生的固態、半固態廢棄物。隨著自然資源的開發利用和社會文明、經濟的發展,城市生活垃圾的產生量急劇增加。據報導,全世界每天新增城市垃圾469.49萬t,人均日產垃圾0.81kg,垃圾產生量的年平均增長速度高達8.24%。我國城市生活垃圾的產生量更是大于10%的速度持續增長,歷年垃圾堆存量已達66億噸,占用耕地超過5億平方米。因此,垃圾處理或處置就成了亟待妥善解決的問題。縱觀世界,城市垃圾處理方法很多,如堆肥法、焚燒法、填埋法、蚯蚓床法、熱解法等。其中,衛生填埋法由于成本低廉,處置徹底,能達到垃圾無害化和資源化,成為當前國際上應用最為普遍,技術最成熟最終處理方式,也是目前乃至今后相當長時間內,我國絕大多數地區處理城市生活垃圾不可替代的主要手段。我國生活垃圾中約有70%采用衛生填埋的方式進行處置。
據建設部統計,截至2006年底,我國共建有生活垃圾填埋場372座,處理能力達7103萬噸。雖然我國的垃圾填埋場建立了較完善的廢物接收、貯存和預處理系統、防滲和滲濾液收集系統以及覆蓋和填埋氣導排系統,并采取了一系列環境保護工程措施,但仍可能會發生多種風險事故,如貯存、預處理車間發生滲漏,滲濾液滲漏污染地下水,填埋場邊坡失穩、崩塌以及填埋氣火災爆炸等。風險事故一旦發生,必然會對周圍環境造成嚴重污染,危害人群健康。因此,研究生活垃圾填埋場處置過程,分析填埋場中可能發生的各種風險事故,對填埋場風險事故的防范和人群健康的保護具有重要意義。
2. 生活垃圾填埋場風險分析
2.1 火災爆炸
火災爆炸是填埋場中常見的風險事故之一,導致其發生的罪魁禍首是填埋場本身所產生的填埋氣體。我國城市生活垃圾年產生量約為1.5億t,如果其中70%采用填埋處置方式,將會產生約460億m3的垃圾填埋氣體。大量的填埋氣體若是不進行收集利用或者利用不當,發生泄露,引發火災爆炸事故必將造成巨大的危害。
2.1.1 填埋場氣體的組成
填埋場氣體是城市生活垃圾填埋處理過程中,有機廢物經厭氧降解產生的混合氣體,其主要成分包括CH4、CO2、H2、N2和O2,還有一些微量氣體,如H2S、NH3、庚烷、辛烷、氯乙烯等。其中CH4和CO2二者約占填埋氣體的99.5%-99.9%,H2S和NH3等有毒的惡臭成分約占0.2%-0.4%。
2.1.2 填埋氣火災爆炸條件
填埋氣爆炸一般需要具備三個條件:(1)適當的甲烷濃度:一般在5%-15%之間,當甲烷濃度為9.5%左右時爆炸最為強烈;(2)達到甲烷引火溫度:甲烷的引燃溫度一般為650-750℃。明火、電氣火花、吸煙甚至撞擊磨擦產生的火花等都可達到之一溫度。(3)氧氣濃度:填埋氣爆炸界限與氧氣濃度密切相關,氧氣濃度增加,爆炸極限范圍擴大,反之亦然,當氧氣濃度降低到12%以下,甲烷混合氣體失去爆炸性。
2.2.3 填埋氣爆炸類型
2.2.3.1 物理爆炸
物理爆炸是由于填埋場中產生的甲烷在垃圾層中大量積聚,形成了強大的能量,當積聚的壓力大于覆蓋層壓力時,在瞬間將垃圾以迅猛速度突出,發生減壓的膨脹。發生物理爆炸事故,除垃圾產生甲烷是必要條件外,填埋的深度、覆蓋層的厚度和層數,以及覆蓋層的透氣性都是影響爆炸的因素。當垃圾上覆蓋土層或填埋深度增加,透氣性受到影響,甲烷垂直擴散運動受到阻礙就會橫向遷移,從而在垃圾中容易發生積累而增加爆炸的危險性。
2.2.3.2 化學爆炸
當大量釋放與擴散的可燃性填埋氣沒有立即遇到火源時,這些可燃氣體大量積聚,在相當大的空間范圍內形成云狀氣團(層),并不斷擴散;當遇到火源時,可能被點燃,發生化學爆炸。由于外界環境、火源特性不同,產生的爆炸也不同。填埋場氣體的化學爆炸主要為閃火和蒸氣云爆炸。化學爆炸必須同時滿足前面提到的甲烷濃度、引火溫度和氧氣濃度三個條件。
2.2 滲濾液污染
填埋降解過程中會產生大量垃圾滲濾液。滲濾液其收集、防滲及處理過程中可能產生的滲漏是填埋場存在的最大潛在風險因素。垃圾填埋場滲漏污染的環境危害非常巨大,垃圾填埋場滲濾液滲入地下后,會使周圍地層介質的物性發生變化,土壤被污染后,將會鹽堿化、毒化,土壤中的寄生蟲、致病菌等病原體能使人致病;還可能污染地下水,并最終進入人類的食物鏈,對整個生態環境系統造成嚴重破壞。
2.2.1 垃圾滲濾液的來源
垃圾滲濾液,是垃圾發酵分解后產生的液體和溶解于其中的溶解性、懸浮性物質已經外來水分混合而成的一種含有高濃度懸浮物和有機或無機成分的液體。垃圾滲濾液主要來源于三個方面,一是填埋區周邊降水、地下水及地表排水的滲入;二是垃圾填埋后由于微生物的厭氧分解作用而產生的液體;三是廢棄物的本身持水,當垃圾受壓、發生降解時其中固體含量減少,有機物轉化為無機物,使垃圾持水能力下降,導致部分初始含水釋放。
2.2.3 垃圾滲濾液環境污染
2.2.3.1 滲濾液污染地表水
垃圾滲濾液屬高濃度難降解有機廢水,成分復雜,毒性強,直接接觸對于植被及人畜均存在較大的危害風險,是潛在的地表水污染風險源。垃圾滲濾液一旦通過滲透或其他方式進入下游用水區,會影響地表水水體,給周圍人畜飲水、農田或果樹生在帶來嚴重危害。此外,還容易形成下游地表徑流,對周邊更大范圍內的地表水體造成危害。
2.2.3.2 滲濾液污染地下水
垃圾滲濾液污染地下水的主要途徑是通過包氣帶下滲進入地下水含水層,由于其濃度高,流動緩慢,滲漏持續時間長,即使是在填埋場封場后仍是地下水的最主要污染源。滲濾液對地下水的污染影響程度因填埋場水文地質條件不同而存在差異,一般情況下,防滲能力強的地區,滲濾液對地下水的影響較小。此外,不同污染物的影響程度也有所不同,一部分污染物能夠被表層的土壤有效地阻留而積累下來,而另一部分污染物則滲透到深層土壤,進入到含水層的飽和區對地下水造成污染,如各種有機物及部分重金屬等。
2.2.3.2 滲濾液污染土壤
滲濾液發生滲漏污染都是首先進入填埋場周圍土壤層,也會對土壤環境造成嚴重污染。垃圾堆體經降雨淋溶產生的大量滲濾液中含有的有害成分可能會改變土質和土壤結構,使土壤堿度增高,重金屬富集,土質和土壤結構遭到破壞,影響土壤中的微生物活動,妨礙周圍植物的根系生長,或在周圍機體內積蓄,危害食物鏈。
2.3 邊坡失穩
垃圾填埋體作為特殊土體,與一般土體一樣也存在邊坡穩定問題。尤其是在持續降雨之后,填埋場的邊坡失穩的頻繁發生。垃圾填埋堆坍塌,填埋滲濾液滲漏,嚴重污染周圍環境,給國民經濟造成不可挽回的損失。
2.3.1 填埋場邊坡穩定性影響因素
影響填埋場邊坡穩定性的主要因素包括:①持續一定時間的降雨入滲,這是最重要影響因素;②廢棄物巖土工程特性;③邊坡位置多層襯墊系統的工程特性及中間蓋層土與最終蓋層土的巖土工程特性;④填埋體邊坡的幾何特征;⑤滲濾液產生與遷移情況;⑥垃圾氣體的產生與遷移情況。
2.3.2 垃圾填埋場邊坡破壞形式
填埋場潛在的邊坡破壞模式可分為6種:①邊坡及坡底破壞;②襯墊系統從錨溝中脫出向下滑動;③沿固體廢棄物內部破壞;④穿過垃圾和地基發生破壞;⑤沿襯墊系統的破壞; ⑥封頂和覆蓋層的破壞。
2.3.3 降雨滲流作用對土坡穩定性的影響
降雨滲流作用對填埋場邊坡穩定性具有重要影響,大部分填埋場邊坡失穩通常是出現在降雨后,尤其是持續一定時間的雨。發生降雨時,垃圾堆體含水率增加,達到飽和后產生大量滲濾液。滲濾液和雨水不斷流出,沖刷帶走垃圾中大量無粘性的細小顆粒,引起垃圾堆體內顆粒或群粒移動,致使邊坡土體的強度下降,容重增大,坡面的安全系數減小,破壞了邊坡穩定性,引起滑坡失穩,垃圾堆體滑塌。并非所有的降雨都能誘發滑坡,垃圾堆體的滑坡需要有一定的降雨量、降雨強度、降雨時間。
2.4 惡臭氣體污染
填埋過程中發生的一系列物理、化學、微生物反應,產生的大量有惡臭、強刺激、易燃、易爆的填埋氣體,其中H2S、NH3、CH3SH等屬于典型的惡臭氣體。惡臭污染是由于惡臭氣體的存在而產生的一種感覺公害,它直接作用于嗅覺,使人產生厭惡,甚至中毒,危害人類健康。
2.4.1 填埋場主要惡臭氣體
城市生活垃圾衛生填埋場內惡臭氣體主要為各種硫化合物,包括H2S、NH3、CH3SH等。其中H2S為最重要的一種易揮發、無色的惡臭性氣體,相對密度較大,越接近地面濃度越高。長期吸入會導致人體質變弱、抵抗力下降,易發生腸炎和心臟衰弱,神經紊亂、多發性神經炎等。如果H2S濃度過高,會使人中樞神經麻痹,導致窒息死亡。NH3是一種無色,而有強烈刺激性氣味的氣體,在水中的溶解度很高。NH3對上呼吸道有強烈刺激和腐蝕作用。
2.4.2 填埋場惡臭氣體的來源
填埋場惡臭氣體主要來源于垃圾填埋區和滲濾液處理區。填埋場由于填埋場填埋工藝的原因,從垃圾收集、壓實、轉運、垃圾填埋過程、最終封場、穩定等過程中,垃圾始終處于降解過程中,H2S、NH3等惡臭氣體不斷從填埋過程和填埋區放出。垃圾滲漏液處理過程中,伴隨著大量有機、無機化合物的濃縮,各種惡臭氣體會從中溢出。
3. 結論
目前,我國城市生活垃圾產生量巨大,危害嚴重,主要采用填埋法處置。由于生活垃圾填埋過程中會產生大量填埋氣和滲濾液,因此,衛生填埋場會對周圍環境及人群健康產生極大風險。填埋場風險一般主要包括填埋氣的惡臭污染、火災爆炸、滲濾液滲漏污染及垃圾堆體邊坡失穩、坍塌等。雖然大多數的垃圾填埋場位于市郊,并且為空曠場地,但是隨著城市化進程的加快,不能輕視填埋場可能造成的事故災害,應該針對填埋場本身的特征,制定安全管理措施并進行安全運行控制,這樣可以避免造成財產的損失和人員的傷亡。
參考文獻:
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關鍵詞:生活垃圾 綜合處理 工藝流程 存在問題
我國國民經濟發每年7―8%的速度增長,而不到1/3生活垃圾真正達到無害化處理,能源利用的比例則更低。隨著經濟高速發展,城鎮化水平的提高,在城鎮周邊區域很難找到適宜的垃圾填埋的場地,造成我國城鎮生活垃圾處理問題相當滯后。
一、常用生活垃圾處理方式比較
1、衛生填埋法:將垃圾填入已預備好的坑中覆蓋壓實,使其發生生物、物理、化學變化,分解有機物,達到減量化和無害化的目的。
衛生填埋法相對而言,投資和運行費用較低,但隨著社會的發展和環境保護要求的提高,其局限性也越來越大,這是由于:填埋需要占用大量土地。需要的技術條件過于嚴格。填埋的垃圾經過一定年限后,在厭氧條件下,由于微生物降解作用,會產生氣體,既引起嚴重的二次污染,甲烷、硫化氫等廢氣也必須處理好,以確保防爆和環保要求。垃圾長期堆積將導致重金屬積蓄,污染地下水,也不利于土地利用。
2、焚燒處理法:焚燒處理法是將垃圾置于高爐中,是使其中可燃成分充分氧化的一種方法,產生的熱量用于發電和供暖,其渣可壓塊用于回填。雖然具有處理量大,減容性好、無害化徹底、占地少,還可回收熱能等優點,但投資大、運轉成本高,同時垃圾中的有用資源被燒毀,尾氣處理不徹底,現有國內焚燒廠運行均比較困難。
3、高溫堆肥法:將垃圾堆積成堆,溫度從常溫到85度,進行儲存、發酵,借助垃圾中微生物分解能力,將垃圾中有機物通過高溫發酵將生活垃圾變成腐殖土狀有機肥。但僅是對垃圾中有機成分的處理技術,而不是全部垃圾的最終處理技術;對有害有機物、無機物及重金屬的污染無法很好解決,無害化不徹底。
通過三種常用生活垃圾處理方式比較,各有優缺點。根據我國國情,從可持續發展戰略角度來看,垃圾處理的目標應該是實現無害化、資源化、減量化。目前比較普遍的觀點認為:綜合處理垃圾是實現垃圾無害化、資源化、減量化最快捷、最有效的技術方法,即同時采用衛生填埋法、焚燒處理法、高溫堆肥法“一體化”處理。
二、漳州市九龍嶺垃圾綜合處理實例
1、先將垃圾進行分類:有機物,無機物,可燃物。
2、垃圾焚燒處理工藝流程如下:
將收集的生活垃圾經分選后,進入密封的垃圾儲存倉,倉內垃圾由專用垃圾吊車進行摻混,并抓取投送進焚燒爐給料斗。垃圾儲料坑可儲凈化存500噸垃圾,底部設有排污溝,垃圾的滲濾液經污水溝排入污水井,再用污水泵抽送到污水車間進行處理。垃圾經給料機喂入爐內,在爐膛進行燃燒,燃燒所需要的空氣由鼓風機從儲料坑抽吸,經空氣預熱器預熱后送入焚燒爐內,燃燒產生的高溫煙氣進入尾部煙道經余熱鍋爐和空氣預熱器冷卻至200攝氏度左右,余熱鍋爐產生的蒸汽供給制肥車間使用或直接排空,焚燒爐設有輔助焚燒系統,用于點火啟動和垃圾熱值過低時助燃。
3、垃圾制肥處理工藝流程如下:
應用國家科技委科技成果鑒定的微生物生態有機肥制造工藝技術,把垃圾中的有機物,利用焚燒爐的熱植,通過高溫濕解,使垃圾在高壓罐內發酵,縮短高溫厭氧時間,達到高溫發酵的效果,在按各種農作物的特性加上不同的微生物菌種,生產出生態有機肥。不僅滿足農作物的生長需要,更重要的是克服土壤板結,提高肥力,實現垃圾資源回收利用,同時也避免了對周邊環境的二次污染。
4、垃圾衛生填埋工藝流程如下:
填埋低部采用自然獨立水系,修建一條主盲溝,周圍鋪設石礫、導水管,若干條支盲溝相連,盲溝上架設導氣石籠,間距25米,石籠隨填埋作業進程不斷加高,讓垃圾填埋降低產生的甲烷等氣體及時導排出來,確保填埋區的作業安全;讓盲溝導滲出來的滲濾液經垃圾壩導滲進入調節池,對于每個作業區表面,除按規范填埋、覆土、消毒外,在每個作業單元的外延都地形、地勢修建溝渠,及時將作業表面的污水引排入調節池,降低盲溝的導滲壓力。高于填埋作業區的這部分山體流水導水工作則納入雨水收集系統,盡可能降低滲濾液產生量,減輕調節池的庫容壓力。沿著山體的上下部各修建引水溝和排洪渠進行導水,做好雨污分流工作,同時又可避免雨水直接沖刷山體,造成山體滑坡隱患。
垃圾采用單元分區分層進行填埋,每日一單元,單元大小由單日垃圾確定。垃圾實行分層壓實,并及時用粘土覆蓋日覆蓋粘土壓實后,厚度為30厘米,中間覆蓋層可其到阻斷雨水滲入和氣體無序外溢的作用。在填埋過程中,每隔2.5米進行一次中間覆蓋,每隔5米填埋體向里收縮2米。隨著填埋高度的升高,填埋體外坡做永久性覆蓋。當填埋達到最終標高時,填埋體頂面亦同外坡一樣覆土壓實,并進行最終覆土和做表層綠化,以防水土流失。本填埋區垃圾堆體的氣體導排采用石籠加導氣管的方法導排。考慮到南方城鎮生活垃圾特性和氣候等因素,適當縮小間距,導氣石籠間距25米。待垃圾堆體上升到190米高度時,計劃將氣體集中利用或排空燃燒。
三、生活垃圾綜合處理存在問題
漳州市九龍嶺垃圾綜合處理場,采用垃圾綜合處理工藝還是比較科學合理的,其先將垃圾進行分類,其中可燃部分直接給焚燒爐焚燒,堆肥中剩余付產品也用來焚燒;將焚燒爐中產生的高溫和熱氣用作提高垃圾堆肥的溫度,縮短垃圾堆肥的發酵時間,達到充分利用焚燒爐中的熱量和熱氣;而垃圾堆肥又將垃圾中的有機物進行降解,產生有機肥供作農用肥;最后將焚燒爐中產生的殘渣及垃圾堆肥中不可燃燒部分填埋。其循環利用和可操作性在我國生活垃圾處理中值得借鑒。
但在實際應用中還存在一些不足,值得重視完善。
(1)垃圾處理能力滯后。原設計能力垃圾處理量是:每天填埋100噸、堆肥200噸、焚燒100噸。但到了2009年后,由于龍海市垃圾處理場改建和龍文區垃圾歸并管理,導致新增的一市一區垃圾都到九龍嶺垃圾綜合處理場處理,使得垃圾量遠大于原設計處理量,結果由于處理能力跟不上實際垃圾產生量,導致部分垃圾只能直接填埋。
(2)設備技術不夠成熟。九龍嶺垃圾綜合處理場焚燒設備,采用的是國內第一代也是第一臺國產技術的焚燒爐,在實際運行中,經常遇到故障,維修頻繁,導致垃圾處理不及時,直接影響到整個工藝處理量。
(3)污水處理急需完善。由于以上二點原因,使得垃圾處理不能按工藝設計要求進行,垃圾綜合處理有時變成了單純垃圾填埋,導致垃圾滲濾液增多,滲濾液濃度值增高,特別是COD值高,影響污水處理,在加上2009年國家出臺垃圾滲濾液排放標準COD值達到100毫克/升,污水處理系統需技改完善。
結束語
以我家附近的居民為例,一些生活垃圾如果皮紙屑、包裝塑料袋、廢棄家電等都沒有正確、科學的處理方式。居民處理所有垃圾只有一個辦法,就是找一個荒涼之處把所有的垃圾堆積在那,直到堆不下為止。在鄉村,垃圾亂倒的情況并不少見,許多村民喜歡把垃圾倒在自家附近的地方,等垃圾堆到一定程度,村民就挖一個坑,把垃圾放在坑里埋了。很多垃圾隨著時間的推移確實能夠被腐蝕掉,但是有些垃圾無論過了多少年,它們都難以腐蝕,比如說塑料袋。還有些垃圾對環境有極大的污染,比如說電池。村民們不懂得垃圾亂倒還會造成環境污染的道理,在一定程度上加劇了鄉村環境的惡化。我經過走訪各個鄉村,這種現象并不少見:有些家庭住戶前堆積著垃圾,在水溝里,菜園里,過道里,江湖中隨處可以看到各種各樣的垃圾。
二、治理農村垃圾問題的主要措施
治理農村垃圾應該采取如下措施:
1.利用先進的有效的物質技術對農村垃圾進行日常處理
首先,對每天產生的垃圾進行衛生填埋。衛生填埋是農村垃圾處理的主要方法,在垃圾處理技術中所占比重最大,被認為是必備的首選技術。垃圾衛生填埋的主要優點是速度快、方法簡單、技術比較成熟,建設費用和管理費用較低。但應該注意以下幾點:一是要選好利于環保的填埋地址;二是注意填埋防滲。填埋場的防滲處理包括水平防滲和垂直防滲兩種方式。水平防滲是指防滲層水平方向布置,防止垃圾滲濾液橫向間接滲透污染地下水;垂直防滲是指防滲層豎向布置,防止垃圾滲濾液向下滲透污染地下水。
2.積極推行垃圾分類回收制度
垃圾回收是實現垃圾減量化、資源化、無害化的前提。農村垃圾回收應注意如下幾點:第一,不僅要回收價值較高的報紙、紙板、金屬等物,也要注意回收價值低或沒有利用價值的物品,如包裝袋、電池、有機垃圾等。第二,建立農村垃圾分類收集和垃圾運輸體系,建立垃圾處理系統、廢舊物質回收利用系統。第三,垃圾分類收集需要全民參與,要動員廣大村民積極參與,需要加強教育和宣傳工作。
3.提高農村居民環境意識
搞好農村垃圾管理工作,離不開公眾的參與和支持。應充分地利用各種媒體進行農村垃圾衛生安全管理的宣傳,同時政府職員應多下鄉宣傳、普及環保知識。一是讓農民尤其是農村基層干部熟悉和掌握一些環境保護常識,并結合垃圾分類和垃圾收費等改革措施,使公眾充分地認識理解正確的垃圾收集、清運和處理方法;二是使農民了解不同性質的污染物會給環境造成不同的危害以及常用的處理方法。