前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的垃圾填埋方法主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:填埋场;渗滤液;处理方法
Abstract: in recent years foreign scholars of landfill leachate treatment for a large amounts of exploration and research, achieved some success experience, some of which have been used in engineering practice. In our country of landfill leachate treatment research started late, low starting point, a lot of failure, but also had some valuable experience. Because of leachate water to the complex and changeable, at present there is no perfect process, according to the different most of the specific conditions of the landfill and other economic technical requirements to adopt targeted process. In landfill leachate treatment at home and abroad and the present situation, the current leachate treatment scheme is off the main processing field and individual treatment two kinds big. The main process have biological treatment method, chemical method, and the method of comprehensive midway
Key words: the landfill; Leachate; Processing method
中图分类号:R124文献标识码:A 文章编号:
引 言:城市垃圾的处理 (处置)方法主要有焚烧、堆肥 和填埋等。其中垃圾卫生填埋法由于成本低、技术相对简单、处理迅速,是目前国内外应用最为广泛的垃圾处置方式。填埋法处理城市生活垃圾会产生大量的污染物浓度高、持续时间长、流量极不均匀且水质变化大的渗滤液,这些渗滤液不加处理则会对周围环境水体产生严重的二次污染。城市生活垃圾填埋场渗滤液 (以下简称渗滤液)的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常迫切而棘手的问题。
1 渗滤液处理方法介绍
1.1 常用的处理方法
1)生物处理法
分为好氧生物处理法、厌氧生物处理法和厌氧―好氧组合处理方式三种。好氧生物处理法包括活性污泥法、曝气氧化塘法和生物膜法。厌氧生物处理法包括普通厌氧硝化、两相厌氧硝化、厌氧滤池、上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧复合床(UASBF)等。厌氧―好氧组合处理方式包括SBR法、AB法、厌氧池―SBR法、厌氧池―活性污泥法、厌氧/好氧生物床等。
2)物理化学处理法包括混凝沉淀法、化学氧化法、吸附法和膜分离法等。
3)土地处理法包括循环回灌法和土壤植物处理系统。
1.2 渗滤液处理方法的比较
垃圾渗滤液的多种处理方法,各具优缺点。
生物法中,好氧工艺的活性污泥法和生物膜法的处理效果最好,停留时间较短,已有丰富的运行经验,但工程投资大、运行管理费用高;相对而言,曝气氧化塘工艺简单、投资少、便于管理,但停留时间长、占地面积大且易受季节影响。厌氧处理工艺适于高浓度的有机废水,它的缺点是停留时间长,污染物的去除率较低,对温度的变化敏感。因此,对高浓度的垃圾渗滤液采用厌氧―好氧组合处理工艺既经济合理,又提高了处理效率。目前我国已有不少填埋场采用此法,例如:福州红庙岭的UASB―氧化沟―稳定塘工艺,处理垃圾渗滤液水量为1000m3/d;入口水质CODcr为8000mg/L、BOD5为5500mg/L;CODcr的去除率为95%、BOD5的去除率为97%,去除率较高,但出口水质仍未达到《生活垃圾填埋控制标准》(GB16889―1997)中垃圾渗滤液二级排放标准的要求。还有,广州大田山垃圾卫生填埋场渗滤液的处理采用厌氧―气浮―好氧工艺,进水水质CODcr为8000mg/L、BOD5为5000mg/L、SS为700mg/L、pH值为7.5 ;出水水质CODcr为100mg/L、BOD5为60mg/L、SS为500mg/L、pH值为6.5~7.5,达到了垃圾渗滤液的二级排放标准。虽然厌、好氧组合工艺的处理效果相对较好,但此工艺组合的搭配协调较为困难。
与生物处理相比,物化处理不受水质水量变动的影响,出水水质比较稳定,尤其是对BOD5/COD值较低(0.07~0.20)的难以生物处理的垃圾渗滤液有较好的处理效果,现已成为渗滤液后处理工艺中最常用的方法之一。但其成本较高,不适于大水量垃圾渗滤液的处理。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。
土壤植物处理系统是在人工控制的条件下,通过土地―植物系统的物理―生物―化学的综合反应,使渗滤液得到净化。循环回灌法实质上是以填埋场为巨大的生物滤床,将渗滤液收集起来,通过喷灌使之回流到填埋场。其净化作用主要体现在两个方面:一是减量。渗滤液回灌后通过蒸发或被植被吸收,减少了渗滤液的场外处理量;二是加速稳定化进程。回喷可增加垃圾湿度,增强微生物活性,加快甲烷的产生速率及有机物的分解,缩短填埋垃圾的稳定化进程。例如,北英格兰的Seamer Carr垃圾填埋场,部分垃圾渗滤液采用了渗滤液再循环后,发现COD值和金属浓度有较大幅度的下降。
目前该项技术在我国应用的较少。据资料介绍,例如,唐山市垃圾卫生填埋场的渗滤液处理采用了循环回灌法,渗滤液被收集并经沉淀调节池处理后,回灌至填埋场;沉淀调节池中的沉淀污泥与渗滤液也一并回流至填埋场,避免了污泥的二次污染。还有杭州天子岭填埋厂,通过循环回灌法基本可实现渗滤液的产生与蒸发量的平衡,同时可使COD由10400mg/L降至142mg/L,TN由899mg/L降至18mg/L。但是,循环回灌法对氨氮的去除效果并不明显,其只能降低垃圾渗滤液的浓度、减少其产量,而且产生的低浓度渗滤液不能直接排放。
2 我国的垃圾渗滤液处理方法
2.1 预处理方法
现今,垃圾渗滤液的排放标准日益严格,目前我国能真正满足卫生填埋标准的填埋场并不多,许多填埋场因为资金所限无法建造能达到标准的垃圾渗滤液收集处理系统。因此,我们应发展投资小、效果好的渗滤液处理技术。但是,由于垃圾渗滤液成分复杂、水质水量变化大、污染物浓度高,单独采用一种方法处理难以满足要求,因此须采用多种方法的组合工艺。如用生物法或土地法作为预处理,再综合考虑处理效果、资金及用地情况来选择后续处理的工艺组合即可满足要求。根据本文对各种处理方法的比较,土地处理法节约用地、经济简单,生物法的工艺搭配协调困难,投资相对较高。因此,从我国目前的国情出发,选择土地处理法为预处理方法是适宜的。
2.2 后续处理的方式方法
后续处理可分为合并处理和单独处理两种方式。
1)合并处理
合并处理是指将预处理后的渗滤液输入城市污水处理厂进行处理。垃圾渗滤液通过土地处理法进行预处理后,重金属浓度大大降低,不会对城市污水处理厂的微生物造成毒害;水量和有机物含量减少,基本不会对城市污水处理厂造成冲击负荷,但考虑到污水处理厂对渗滤液的接纳能力,应严格控制渗滤液与城市污水的混合比,渗滤液浓度越高,渗滤液和污水的混合比就应控制得越小,因此需在填埋场附近加筑中间调节池,在雨季和水量较多时,可将过剩的渗滤液排入调节池中。另外,经土地法预处理后,渗滤液的营养物质仍不均衡,氨氮浓度较高、磷含量较低。而城市污水量较大,可起到稀释作用,还可补充磷等营养物质,保证了生化处理所需的C∶N∶P的比例,达到渗滤液与城市污水共同处理的目的。因此,采用合并处理作为后续处理方式,既不影响城市污水处理厂的正常运作,又能保证出水水质,还可节约土地、节省工程投资和运行管理费用,也不必考虑工艺搭配组合的问题。所以,该方式是一种比较理想的处理方案。但需注意的是垃圾填埋场和城市污水厂的距离及城市污水处理厂对渗滤液的接纳能力。
2)单独处理
单独处理是指在填埋场附近建设污水处理厂以进行渗滤液的处理。当垃圾填埋场远离城市污水处理厂时,为避免渗滤液长距离输送带来的高额费用,可考虑在填埋场附近单独建设处理系统。处理系统要根据预处理后的水量、水质进行选择。一般来说,应用土地处理法进行预处理后,水量和有机物含量较少、氨氮含量较高,应建议采用物理化学处理法对渗滤液进行深度处理。
3 结束语:
1)垃圾渗滤液的成分复杂、水质水量变化大、污染物浓度高、处理难度大。主要的处理方法有生物处理法、物理化学处理法和土地处理法。单独采用一种方法处理垃圾渗滤液难以满足排放要求,因此必须采用多种方法的组合工艺。
2)以循环回灌法为预处理,再把渗滤液输送至城市污水处理厂进行合并处理是适合我国的渗滤液处理方法。但必须考虑到填埋场和污水处理厂的距离及污水厂对渗滤液的接纳能力。如单独处理,则建议采用物理化学处理法进行深度处理。
3)建议对循环回灌法与其它工艺搭配的处理方法进行试验研究,以解决工艺的协调问题。另外,在研究垃圾渗滤液处理方法的同时,还应当研究减少渗滤液产生量的填埋技术。
参考文献:
[1]郑雅杰.垃圾填埋场渗滤液特征及其治理[J].水资源保护,1997, (2):11-14.
[2]张祥丹,王家民.城市垃圾渗滤液处理工艺介绍[J].给水排水, 2000,26(10):9―14.
【关键词】创设情境; 模拟实验; 创意设计; 拓展探究
【中图分类号】G642【文献标识码】B【文章编号】2095-3089(2012)04-0245-02
【教学目标】
科学概念:目前主要处理垃圾的方法有填埋和焚烧,简单的填埋和焚烧同样会造成环境污染,设计合理的垃圾填埋场可以有效减少对环境的污染。
过程和方法:通过填埋垃圾的模拟实验观察分析简单填埋垃圾的危害,从而考虑设计合理的垃圾填埋场。
情感、态度、价值观:引导学生对垃圾问题的进一步关注和思考,提高他们的环保意识。
【教学重、难点】引导学生对垃圾问题的进一步关注和思考,提高他们的环保意识。
【器材准备】1.课件。2.分组实验材料:塑料瓶、洗净的细石子、浸过墨水的餐巾纸、喷水壶、设计记录表、抹布、镊子。
【教学过程】
一、导入
通过上节课的学习我们知道,每个家庭在生活中都会不可避免地产生大量的垃圾,平时我们会挑出其中还能用的,把其余的垃圾放到垃圾箱里(课件),这些垃圾箱里的垃圾又会有专人用垃圾清运车清理(课件),运送到垃圾处理场,垃圾处理场是怎样集中处理这些垃圾的呢?这节课我们来研究垃圾的处理问题。板书课题:垃圾的处理。
二、简单垃圾填埋的研究
2.1 教师讲解:垃圾被运到垃圾处理场后,通常会用两种方法进行处理(板书)。填埋是现阶段我国垃圾处理的主要方式,我们邹平县的垃圾处理场也是用填埋的方式来处理垃圾的。有些地方对垃圾处理问题不够重视,将垃圾集中起来后,只是挖坑进行简单填埋,你认为这样简单填埋垃圾合适吗?为什么?
2.2 大家都认为简单填埋垃圾不合适,可能会给周围环境带来危害。让我们用实验的方法来研究一下,简单填埋垃圾是否安全有效(课件出示实验方法),这个实验装置模拟的是垃圾填埋场,分析填埋模拟实验:
2.2.1 实验的各个部分分别代表了什么?
2.2.2 为了保证实验顺利进行,在操作时要注意什么?
2.3 学生进行模拟实验,老师指导。
2.4 交流实验中的发现。
三、探索减少污染的垃圾填埋场
3.1 正如大家刚才所说,简单填埋垃圾会污染土壤、地下水、还会污染空气、引发疾病,危害非常大。怎样才能防止填埋垃圾对环境的污染呢? 你想到了什么方法?
3.2 学生思考,提出解决问题的主要方法:把垃圾和环境隔离起来。教师演示实验验证。
3.3 让我们以小组为单位,发挥集体的智慧设计一个科学合理的垃圾填埋场,来减少垃圾对周围环境的污染。(课件出示建议)老师重点指导:怎样处理源源不断送来的垃圾?垃圾产生的气体、污水怎样处理?垃圾场填满了垃圾以后怎么办?
3.4 分小组尝试设计,记录设计的重点。
3.5 汇报交流,大家评价。
3.6 师:同学们设计的垃圾处理方案都能有效防止垃圾对环境污染,下面我们来看看专业人员设计的现代新型垃圾填埋场。
观察真正的垃圾填埋场的构造图,讲解它是怎么防止垃圾污染环境的。
介绍邹平县的垃圾处理场。
3.7 这样的垃圾填埋场就永远安全了吗?能在上面种植庄稼、建造房屋吗? (课件)
四、垃圾焚烧的分析
4.1 焚烧是另一种处理垃圾的方法,就是把垃圾放在焚烧炉里烧掉,焚烧比填埋成本高,但是有自身的优点。
4.2 分析其优点和缺点。
4.3 这节课我们学习的主要是城市生活垃圾的处理方式,科学填埋和焚烧垃圾虽然都能有效减少垃圾对环境的污染,但却都存在缺点,怎样做才是解决垃圾处理问题更有效的办法呢? 下节课我们继续探究。
【板书设计】
垃圾的处理
垃圾——垃圾处理场——填埋或焚烧
【教学反思】
几次试教本课后,对于以下几点比较满意:
一、垃圾填埋模拟实验是本课的一个重要活动,对实验材料我进行了改进,用塑料瓶代替广口瓶、酸奶盒上的盖子用来放浸过墨水的纸巾,给学生起到了合理使用垃圾的榜样作用,从细节处渗透环保教育。实验前让学生明确实验模拟的是什么?各部分代表的是什么?把模拟实验装置图及实验要求做成了课件,通过谈话让学生明确这些后,又提示学生在实验中认真观察、及时记录,这些措施都保证了分组实验的顺利开展。
二、在设计科学合理的垃圾填埋场时,引导学生思考垃圾填埋后会产生的一系列问题,如怎样解决源源不断运来的垃圾、垃圾渗出的污水怎样处理排放、发酵所产生的气体怎样处理运用,垃圾场填满后又怎么办,逐步将学生的思维引导到最科学的处理垃圾、最大化的利用垃圾。因为引导到位,学生设计的作品非常精彩,许多设计已经能与专业设计人员的思路一致,在与新型垃圾填埋场的示意图进行对比后,孩子们体会到了设计的快乐与成就感。
关键词:城市垃圾;问题现状;处理措施
Abstract: In recent years, city garbage continued to increase, the problem of environmental pollution is particularly prominent, study on waste treatment method of growing concern, the widely used method of garbage landfill, incineration, composting, but each has its advantages and disadvantages, according to treatment shall comply with the principle of harmless, reduction and resource waste incineration, economic and effective disposal of garbage, is a general trend of our country at present city garbage disposal.
Key words: city garbage; problems; measures
中图分类号:R124.3 文献标识码:A文章编号:
一、引言
目前在我国无论是经济发展速度还是城市化速度或是居民的生活水平都在不断提高,与此同时城市垃圾量也在不断的增加。我国现有城市600多座,城市垃圾量增长速率基本保持在7%左右,而垃圾的处理量却不到总量的1/3,能达到能源再利用以及无害化处理的比例更低,在城市周边寻找其他适宜的垃圾填埋的场地也越加困难,因此,我国城市垃圾处理问题已相当严重。以下将由城市垃圾处理思路与方法进行分析。
二、城市垃圾概述
城市垃圾是人们在生活以及工业生产中产生的固体废渣,种类繁多,包括有机物与无机物是固体废物的混合体,主要有家庭生活废物和来自商店、市场以及办公室等具有相似特性的废物,例如厨房垃圾、树叶以及废纸等;市政维护管理中丢弃的固体废物;工业垃圾;建筑垃圾。城市垃圾应进行分类,收集,清运和处理。城市垃圾的成分虽然很复杂,但大致可分为有机物、无机物和可回收废品等。
城市垃圾不仅会污染环境,破坏农田,侵占土地,而且还可能产生垃圾的爆炸现象,由此可见,城市垃圾对环境会产生比较大的潜在的和即时的危害性。
三、城市垃圾问题的处理现状
目前我国人民的经济、文化以及生活水平正在不断的提高,城市垃圾的产量也与之成正相关,那么由此而引发的环境污染问题变得日益严重自然就不足为奇了,作为已成为影响城市建设、人民生活和可持续发展的主要因素的城市垃圾处理,其处理真正达到无害化和循环利用的比率较低。大多数的城市垃圾只采用简易填埋甚至露天堆放的处置方式,其后果是对环境造成了巨大的危害。目前我国的城市垃圾处理体制还不是很完善,而且在城市垃圾处理问题上很容易局限在对处理方式自身进行讨论和分析上,以下就城市垃圾处理的问题谈一下现在国内现有以及新兴的垃圾处理方法。
四、城市垃圾处理的思路
目前我国城市垃圾处理的一般思路为:以垃圾填埋和焚烧为主,堆肥为辅,综合利用为补,改革合理体制,健全相关法规,提高环境意识,加大投入力度,优选处理方式,形成良性循环格局,以实现垃圾处理无害化、减量化、资源化的总体目标。
五、现有的城市垃圾处理措施
1.填埋法
填埋法是一种为我们大众所熟知的方法,它主要是将垃圾填埋入地下的污染处理方法,填埋时首先选用废弃的粘土坑、采石场、矿坑等,主要是我们要考虑对生态环境的影响,将垃圾填埋在这些废坑之中,有利于恢复地貌,维持生态环境。填埋技术经过多年的不断发展已经从无控制的填埋,发展到了以保证避免二次污染、回填场地安全以及节省投资等为目的的卫生填埋,目前由卫生填埋衍生而出的新方法主要有沥滤循环填埋以及压缩垃圾填埋等。
周启星曾在接受采访时提到卫生填埋这种方法以后还会持续存在并且会又重大的发展,其原因在运用填埋法可以降低建厂的费用以及运行的费用,并且运用卫生填埋也是对垃圾的最终也是唯一的处置方法,由于垃圾填埋需要占用土地资源,那么对那些土地资源比较丰富的国家和地区,垃圾填埋方式的优点也就得以彰显。
占地面积大是填埋法的主要缺点,对一些土地资源比较少的国家而言占地面积大这一缺点是有尤为致命,特别是现在各国对自身以及世界的环境保护工作越来越重视,对垃圾填埋所产生的渗沥水以及沼气对土壤以及水体等生态环境可能造成污染的防范意识的提高,垃圾填埋占地面积大的弊病也就逐渐曝露了出来。填埋场场址难选的问题,也影响了建场投资、运行费用。另外,众所周知垃圾在填埋过程之中会进行发酵,而在其进行发酵这一化学反应过程中甲烷气体的产生是在所难免的,对于作为火灾及爆炸隐患以及产生温室效应的帮凶的甲烷,应该尽量减少其产生的来源。其实,每一个填埋场都有其处理能力的极限即垃圾填埋场都有其相应的服务期,在服务期满后我们不得不再投资重建一个新的填埋场,如此循环将会有更多的土地资源将会被占用,因此一些国家也不得不做出一些相应的举措例如禁止原始垃圾直接在填埋场处理等。
2.堆肥法
是指用于处理有机垃圾的一种方法。其原理是利用微生物对垃圾中的有机物进行代谢分解,在高温下进行无害化处理,并能产生有机肥料。堆肥法不仅具有悠久历史而且也是不失为一种经济有效的方法。为什么堆肥法有利于资源的回收再利用呢?其主要原因在于在实现对垃圾无害化的同时,也生产出含有叫高含量腐殖质的有机堆肥。
堆肥处理是一个利用微生物分解垃圾有机成分的生物化学过程。垃圾经自然通风式和发酵式堆肥,氧气、有机物和细菌三者之间相互作用,形成复合肥。为使堆肥过程达到一个稳定的状态,我们需要提供一个适合微生物活跃生长的环境,以加速细菌分解过程。
以废物中的养分、温度、湿度、pH等为主要控制因素的堆肥技术在国外起步较早,目前在有些国家的应用已经达到了工业化的水平。根据堆肥原理,堆肥法由厌氧分解与好氧分解两种方法组成。由生物工程我们了解到厌氧微生物分解生长较为缓慢慢,故在严格缺氧条件下进行的为厌氧分解的方法并不多用。因为在好氧分解过程中高温伴随着微生物的分解生长而产生,在这样的高温下就相当于高温消毒,我国目前主要采用的方法为好氧分解法。对于易腐有机质含量较高的垃圾我们可以采用堆肥处理,因为堆肥技术的工艺较为简单,同时我们也可以回收利用垃圾中的一些资源,而且与其他的处理方法相比处理相同质量垃圾的投资比大大降低。
堆肥处理法的缺点是不能处理不可腐烂的有机物和无机物,对于垃圾中一些废弃物不能为微生物分解,比如塑料、金属、石块、玻璃等。由于我国尚未实施城市垃圾的分类收集,这些废弃物须分捡出来,另行处理;此外,堆肥处理设备技术水平还比较低,特别是机械化操作方面存在的技术问题还不成熟,从而影响堆肥效率以及堆肥的周期,而且虽然与填埋法相比占地面积有所减少但是还是比较大的。堆肥卫生条件也相对较差,这也决定了保证有机肥产品达到国家的标准的困难大小,经堆肥处理后所产生的肥料成本高、肥效低,堆肥产品受市场制约较大,其产品的经济服务半径与化肥相比较小,所以其销售也比化肥销售相对难一些。为了有效的防止重金属的渗入,堆肥技术必须先将新鲜的垃圾进行分类,然后再对其易腐有机组分进行发酵。
3.焚烧法
焚烧法已成为工业发达国家广泛采用的并且卓有成效的主要方法之一。将垃圾用焚烧法处理之后,在减量化以及节省用地的同时还可消灭各种病原体,将有毒有害物质转化为无害物。现代的垃圾焚烧炉皆配备有良好的烟尘净化装置,可减轻对大气的污染。在我国一些大的城市和经济繁荣的地区,垃圾的组成成分也受到了不断发展的经济和不断提高的人民生活水平的影响,发生了很大的变化,其中含有很高热值的垃圾有了很大的增长,有的垃圾的热值甚至超过了维持焚烧炉正常的燃烧所需要的能量的数值;垃圾填埋场由于土地资源日益紧张也越来越难以寻找其合适的场所,如果我们仍然沿用填埋法处理垃圾,将会大幅度的提高建场以及运行的费用,因此如果在这些地区运用焚烧法也就比运用填埋法有了更加现实的意义。
建厂投资高、设备比较复杂、操作运行费用较高是此法最为关键的问题;而且对垃圾进行焚烧处理,为了保证垃圾能够正常的燃烧,垃圾的热值必须大于3.35MJ/kg。而且像一些含有可利用资源的垃圾,经过焚烧处理这些可利用资源很可能会一并消失,虽然我们回收了焚烧过程中产生的热能,但这也只是对废物的一次性再生,却而违背了对资源多次回收利用这一要求。此外,焚烧产生的大量烟气所带走的一些热量也是一种相当大的浪费,不仅这些我们还要对产生的烟气进行净化处理,而净化技术对于目前的科技发展仍然有些难度的,尤其是其运行成本较高。除了净化技术,还有焚烧设备的一次性投资成本也相对很大,它的运行投资成本也相对较高。
4. TBS生活垃圾处理技术
继前三种城市垃圾处理方法之后我国又研发出了更加科学的第四种垃圾处理方式即TBS化学催化水解法的处理技术。TBS生活垃圾处理技术不仅资源化程度高而且二次污染小,同时还能生产出和堆肥法相类似的有机肥,这种有机化肥大自然的生态循环有很大帮助。与前三种方法相比,TBS生活垃圾处理技术具有生产成本低以及产出大的特点,是目前我国处理城市垃圾获得综合效益最好的方法,可以说TBS生活垃圾处理技术的出现,对我国城市垃圾处理来说是一个新的方向和机遇。
TBS生活垃圾技术可以用IT垃圾生产出约300kg的TBS有机肥。这是堆肥等技术不能达到的,TBS技术不仅弥补了好氧堆肥法在发酵降解过程中损失大量“碳”元素这一缺点而且还使得一些有机质参与生化反应而被利用。因此,TBS要比其他堆肥技术的产出率高很多,如果以有机质含量来衡量的话,用等量的垃圾TBS的产物是其它技术的一倍之多。
六、总结
其实无论怎样,目前我们都暂时不能做到完美的处理城市垃圾,但是我们可以运用一些综合治理的方法弥补其中的不足,使其不断的完善,如完善相关法规、加大前期的准备力度、积极学习采纳国外的先进方法、加大设备的投资以及做好长期的城市规划等。总之,只有采用多方面相结合的方法,不断的开拓创新,坚持无害化、减量化以及资源化的原则不改变就够取得很好的环境效益和经济效益。
参考文献:
[1]李国华,赵爱华,张益. 城市垃圾处理工程(第2 版).北京:科学出版社,2007
[2]陈庆安. 国内城市垃圾的处理现状[J]. 市政建设
[3]黄春花. 论我国城市垃圾处理的现状与对策[J]. 科技信息
[4]潘顺昌. 城市垃圾处理现状与对策[J] .中国预防医学科学院环境卫生与卫生工程研究所
近年来,由城市垃圾填埋引发的地下环境污染已受到普遍重视,研究人员相继使用地球物理物理方法对由城市垃圾填埋引发的地下环境污染进行研究.Texkan[1]利用瞬变电磁法和音频大地电磁法圈定科隆垃圾填埋场的范围,Benson[2]采用甚低频电磁法和直流电法开展地下水污染填图作业,Park[3]利用电阻率法监测地下水污染的扩散,Ogily等[4]应用3D电阻率层析成像法对垃圾填埋场进行探测,Beselli[5]通过电磁法和多道直流电法对地下水污染进行监测,闫永利等[6]采用大地电磁测深法对北京阿苏卫垃圾填埋场进行检测研究.但从目前国内外解释与推断垃圾填埋地下环境污染状况的方法技术看,大多是通过人为确定的电阻率值,如10Ωm),对地下环境污染区域进行粗略的划分,很难真实地反映出垃圾填埋场地下环境污染的程度.EIS(El,电阻率成像观测)是20世纪末发展起来的一项新的观测技术,采用的是阵列式观测方式,信息量大、分辨率高;特别是使用直流激发源,有效地抗人文电磁噪声干扰,成为工程地质、地下水污染勘查的强有力的手段[7-12].模糊数学理论是由Zadel[13]提出,目前已广泛用于天气预报、农林业规划及地震危险性分析和矿产评估等领域,成为定量解释客观事物差异中界限标志“不分明性”的有效方法[14-17].本文将EIS观测技术与模糊数学理论有机结合,通过对通州某垃圾填埋场的面积性EIS测量,获取了垃圾填埋场地下介质的视电阻率分布;应用模糊数学隶属函数的理论,给出了分辩地下环境污染的量化指标,并对填埋场地下环境污染状况进行了分区划分.实际钻孔资料表明,分区结果与填埋场地下环境污染的分布状况吻合较好.
2垃圾填埋场概况和EIS现场观测结果
垃圾填埋场位于北京市通州区,占地约11000m2,为非正规简易垃圾填埋场.该填埋场西边是荒地,北边是果园,东边为耕地,南边是林地.整个区域地形平坦,适合EIS观测.填埋场周边表层为第四纪泥土,厚度不足1m,底下是泥沙层,厚度大约13m,其下为粘土层,地下水位大约10m.填埋场从2007年开始填埋,填埋物主要是生活垃圾与建筑垃圾.本次野外观测使用GeoPen公司生产的EIS观测仪.在整个填埋场沿东西方向布设了11条EIS测线,由北向南编号1—11号.其中,1—3号线位于填埋区之外,4—9号线为混合垃圾(生活垃圾与建筑垃圾)填埋区,10—11为生活垃圾填埋区.野外观测采用Wenner装置,电极距为3m,EIS测线布设见图1.其中阴影区域是通过EIS观测结合钻孔资料共同确定的垃圾填埋的平面范围.根据EIS观测结果,填埋区与非填埋区的电性结构存在较为明显的差异.图2(a,b)分别是位于非填埋区1号测线和3号测线的视电阻率断面.从图2可以看出,整个剖面以大约60m处为界,可分为东、西两段.西段视电阻率较高,普遍介于100~200Ωm之间;而东段视电阻率相对较低,大约在20~100Ωm的范围.除在东、西两段交界的、大约60~80m地带外,地下介质的分层性较好.对比图2a和2b电阻率变化不难看出,3号测线虽较1号测线距离垃圾填埋区更近,但未发现明显的低阻异常,这说明垃圾渗滤液的污染以纵向迁移扩散为主,横向的迁移扩散区域很小.混合垃圾填埋区5号测线视电阻率断面如图3a所示,存在1个10~20Ωm的低阻异常.异常的横向范围大约在70~90m,深度范围约为5m.在剖面的西段0~60m的地带,视电阻率较高,普遍在100~200Ωm之间.而在东段90~170m的地带,随着深度的变化,视电阻率逐渐增大,从近地表的大约20~30Ωm,逐渐增大到超过100Ωm.符号︱是钻孔确定的填埋场边界.生活垃圾填埋区EIS探测结果非常明显,如图3b所示.在40~80m的地带,存在一个非常明显的10~20Ωm的低阻异常,其深度大约为10m.从EIS观测结果分析,整个测区0~40m深度上,视电阻率分布具有西边高、东边低,深部高、浅部低的特点.填埋场周边的砂土分布较为均匀.影响地下介质电阻率变化的因素除了垃圾填埋物外,主要是近地表土壤的疏松度与潮湿度.西段因缺乏耕种,土壤的疏松度与潮湿度较低,电阻率较高;而东段连年耕种浇灌,土壤的疏松度与潮湿度较高,电阻率较低.
3地下环境污染程度的划分与钻探结果
该填埋场EIS观测到的结果表明,测区东、西两侧的视电阻率表现出较大的差异.西侧视电阻率较高,普遍超过100Ωm,远高于填埋区10~40Ωm的视电阻率;东侧则不同,在0~10m的深度范围内,视电阻率大致介于20~40Ωm之间,与填埋区视电阻率的变化范围区别不大.而10m深度以下,视电阻率高阻特征表现较为明显,普遍超过70Ωm.针对这种情况,提出了直接采用EIS观测到的视电阻率结果计算隶属函数的方法.采用Zadeh(1965)表示法,将地下单元ei的视电阻率值ρi视为分辩地下环境污染程度的模糊集合A的元素:其中ρe0=20Ωm;ρw0=40Ωm.这里ρe0、ρw0分别是东、西两侧戒上型隶属函数截断视电阻率值,μ(ρi)表征地电单元ei隶属污染区的程度.根据钻孔资料确定的填埋场的边界,我们针对填埋区及邻近区域进行了地下环境污染程度的计算和成像,图4(a,b)分别为5号剖面和10号剖面的成像结果.根据闫永利(2007)划分标准,该填埋场地下环境严重污染区(μ(ρ)≥0.75)的深度范围大约在0~13m(混合垃圾区深度大约10m;生活垃圾区深度约为13m),轻度污染区的深度范围大致为0~20m.整体上污染区的深度变化为南深北浅.为对EIS观测结果进行检验,我们对勘探现场进行了打井验证.采用2台冲击式打井机,共完成8个钻孔.其中15m勘探井1个,8m井3个,6m井14个,采集样品22个.为了解调查场地土壤污染物背景水平,我们在紧邻垃圾填埋场的南侧采集背景样品2个,根据检测结果,调查场地未受垃圾渗滤液污染的土壤氨氮背景值均为“未检出”.图5给出的是10号剖面以北15m深井(垃圾物8m)之下8.5~13.4m的氨氮检测结果.该钻孔介于混合垃圾填埋区与生活垃圾填埋区之间.从图5可以直观地看出,在深度9.7~11.5m范围氨氮含量快速衰减.表明该深度范围存在划分地下环境污染程度轻、重的合理界面.这与EIS资料隶属函数给出的严重污染区深度(混合垃圾区10m;生活垃圾区13m)相吻合.
关键词:垃圾填埋气;填埋气产生;产气量预测;收集;利用
收稿日期:20130521
作者简介:杨华明(1978—),男,江苏无锡人,工程师,主要从事热能与动力工程专业方面的研究工作。中图分类号:X799.1 文献标识码:A
文章编号:16749944(2013)07020003
1 引言
我国是垃圾生产大国,仅生活垃圾的年产量就约2亿t,垃圾对大气、水体、土壤造成污染,从而影响生态环境及人们的生存环境。
目前国内外垃圾处理方式有:垃圾填埋、垃圾堆肥、制造衍生燃料、焚烧等。我国大部分生活垃圾采用填埋处理,填埋垃圾产生的大量沼气就地排放至大气中,不仅污染了空气,而且资源化利用率很低。根据生活垃圾填埋处理的工艺特点,垃圾填埋场将产出大量的沼气。沼气是一种清洁卫生的生物燃气,是一种燃烧值较高的绿色能源。但它又是一种不易输送和储藏的易燃易爆危险气体,如果不及时合理地处理和利用,不仅会造成不必要的浪费,也会带来一系列的安全隐患。而大量的生物沼气流入空气中,对环境有较大的影响,增加大气的温室效应。而与此同时,垃圾在填埋、污水处理过程中也需要消耗大量的电能和热能。利用垃圾填埋场填埋气在保护环境、减少大气污染的同时,能够化废为宝。利用垃圾填埋场填埋气也是一项资源综合利用的项目。开展资源综合利用,是我国一项重大的技术经济政策,也是国民经济和社会发展中一项长远的战备方针。
2 垃圾填埋气的产生
垃圾在填埋一段时间后,由于厌氧微生物的作用,会产生浓度较高,一定数量的填埋气体,其主要成分为甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2),同时还含有不少于1%的挥发性有机物(VOC)。
填埋场产生的气体往往需要几个月才能达到一个稳定的量。在填埋的最初几个星期或几个月内,场内进行好氧的反应,主要产生CO2,渗入堆场的水及堆物的沉降将挤走垃圾空隙中的空气,这样,好氧阶段释放出的气体仍然含有O2 和N2。当堆场变成厌氧时,O2 的释放量降到几乎为零,N2 为低于1%的基本量。厌氧过程主要的气体终产物为CO2 和CH4。当甲烷菌增殖时,CH4 产量的聚集相当缓慢。气体的最终比率通常为甲烷占55%,二氧化碳占45%。该百分比因不同填埋场的条件会有很大变化。同时存在的微量的N2、H2S及乙烷、辛烷、庚烷等气态碳氢化合物。一般垃圾填埋后要经历以下4个阶段(图1)。
图1 填埋场气体成分随时间的变化规律
Ⅰ 好氧期:持续时间为几天到数周,产生的主要气体是CO2;Ⅱ 厌氧、不产甲烷期:厌氧分解开始,产生大量的CO2 和H2;Ⅲ厌氧、产甲烷不稳定期:出现甲烷,CO2 的产生量减少,H2被耗尽;Ⅳ 厌氧、产甲烷稳定期:气体的成分趋于稳定,通常要达到厌氧稳定状态需1~2 年的时间。
由于国内大部分城市填埋垃圾均未分拣和压实,垃圾容重为340kg/m3,垃圾中水分、易腐蚀的有机物含量高,导致填埋垃圾产气时间短、产量变化幅度大、气体热值较低。根据国内现有的研究数据,填埋垃圾在填埋后的1~2 年内就开始产气,并且迅速达到产气高峰,在随后的几年中又迅速下降,整个产气周期不超过15 年。
3 填埋场产气量预测
国外对沼气量产生总结出了较为成熟的计算模式。这里主要介绍的计算方法是根据CDM 方法学ACM0001(09.1 版)及相应工具“Tool to determine methane emissions avoided from disposal of waste at a solid waste disposal site”,事先计算出项目的减排量(tCO2e)(采用的是垃圾降解一级模型),再除以甲烷的全球增温潜势,得到填埋气的产生量。
计算公式如下:
BECH4SWDS,y=Φ·(1-f)·GWPCH4·(1-OX)·1612·F·DOCf·MCF∑yx=1∑j=1Wj,x·DOCj·ekj(y-x)·(1-e-kj)
式中:BECH4,SWDS,y:项目活动开始到y年末,因避免生活垃圾填埋处置而避免的甲烷产量(tCO2e)。
φ:模型不确定性校正因子;f:填埋气收集后用于火炬燃烧、焚烧或其他用途的甲烷百分比;GWPCH4:甲烷全球增温潜值(tCO2e/tCH4);OX:填埋场甲烷氧化因子。采用2006 IPCC 缺省值;F:填埋气中甲烷含量(体积比)。采用2006 IPCC 缺省值;DOCf:可降解有机碳(DOC)百分比。采用2006 IPCC 缺省值;MCF:甲烷校正因子。采用2006 IPCC 缺省值;Wj,x:第x年未填埋的j成分有机垃圾的量(tons);DOCj:j 成分垃圾中可降解有机碳的百分比(质量比)。采用2006 IPCC 缺省值;kj:j成分垃圾的降解速率。采用2006 IPCC缺省值;j:垃圾种类;x:减排计入期,从第一个减排计入期第一年(x=1)到计算减排的第y年(x=y);y:计算甲烷排放的年份。
其中:Wj,x=Wx·∑xn=1Pn,j,xZ
式中:Wj,x:第x年未填埋的j成分有机垃圾的量(tons);Wx:第x年未填埋的有机垃圾的总量(tons);Pn,j,x:第x年收集的样本n中j成分有机垃圾的重量比;z:第x年收集的样本数量。
在任何情况下,总是有一部分生产的填埋气体是难以收集的。
①困在中间粘土层的填埋气体无法到达集气井;②如果没有完全覆盖,一部分填埋气体会从表面逸出。填埋气收集率的确定考虑到了如下表格的因素(表1)。
根据表1,收集率以60%计。由公式和垃圾量,可计算得产甲烷量和甲烷收集量。
4 填埋气的收集技术
填埋场气体收集系统需合理设计和建造,以保证填埋场气体的有序收集和迁移而不造成填埋场内不必要的气体高压。填埋气收集和导出通常有两种形式:竖向收集导出和水平收集导出方式。其中竖向收集导出方式应用较广,其填埋气收集系统主要包括随垃圾填埋逐渐建造的垂直收集井以及以每个竖井为中心,向四周均匀敷设多根水平导气支管。随着垃圾填埋作业的推进,填埋气井将以有效地收集、导排、处理和利用填埋气。
水平收集系统以每个收集井为中心,向四周均匀敷设多根水平导气支管。导气水平收集支管敷设在浅层碎石盲沟内,盲沟内填64~100 mm 碎石。如果库区堆高大的话,水平收集系统在高度方向上,可以每6m 设置一层。
收集井顶部设置集气装置,并采用HDPE 管与集气站相连后通过集气干管连着至输送总管,最终送至贮器容器或用户。
5 填埋气的利用
填埋气体的利用方法取决于其处理程度。未处理的填埋气体热值是天然气的1/2。填埋气体的低位热值约17MJ/m3。处理程度影响应用的经济性,为适合气体的最终使用需要,填埋气体预处理系统更改了填埋气体的组成。经不同处理可以进行不同的利用,进而得到不同产品。国内外常见的填埋气体利用方式有如下几种。
5.1 用于发电
利用填埋气体作为燃料,或者利用填埋气体燃烧产生的热烟气或锅炉蒸汽来带动发电机发电。这种利用方式投资少,工艺技术和设备成熟,需要对填埋气体进行冷却脱水处理,是比较常用的一种填埋气体利用方式。
我国已建成多个垃圾填埋气发电电站,其中目前亚洲最大的垃圾填埋气发电项目上海老港垃圾填埋气发电项目(建设规模为15MW级燃气内燃机发电机组)已经正式并网。该项目的并网标志着上海老港填埋场将逐渐由单一的无害化处理基地向资源回收与循环利用的费固基地转变。
5.2 用于锅炉燃料
这种利用方式是用填埋气体作为锅炉燃料,用于采暖和热水供应。这是一种比较简单的利用方式,这种利用方式不需要对填埋气体进行净化处理。设备简单,投资少,适合于附近有热用户的地方。
5.3 用于民用燃气
该种方式是将填埋气体净化处理后,用管道输送到居民用户,作为生活燃料。此种利用方式需要对填埋气体进行比较细致的处理,包括去除CO2、少量有害气体、水蒸汽以及颗粒物等。这种利用方式投资大。技术要求高。适合于大规模的填埋场气体利用工程。
5.4 生产压缩天然气
此种方式是将填埋气体净化后,压缩成液态天然气,罐装储存,用作汽车燃料。这种方法需要对填埋气体施加高达20MPa 的压力,工艺设备复杂,不易推广。
5.5 其他利用方式
最近国外对填埋气体又开发了一些新的用途,主要有:用于填埋气体制造燃料电池,用填埋气体制造甲醛产品以及制造轻柴油等。这些利用方案均在研究和开发中,离实际应用尚有一定的距离。
6 结语
垃圾填埋气的收集与利用不仅解决了垃圾处理问题,同时提高了垃圾填埋场的资源利用率,减少填埋场填埋气直接排放对温室效应的影响,是实现城市垃圾资源化、减少环境污染的重要途径,具有良好的经济效益。
参考文献:
[1] 郑 详.中国城市垃圾填埋场沼气发电潜力分析[J].环境保护,2009(28):19~22.
[2] 石 磊.垃圾填埋沼气的收集、净化与利用综述[J].中国沼气,2004(22):14~17.
[3] 垃圾填埋场填埋气竖井收集系统设计优化[J].环境污染治理技术与设备,2003,4(3):6~8.
关键词:填埋场;污水处理
Abstract: With the development of our cities, the municipal solid waste production is dramatically increased, and this brought great pollution to the urban environment. Land fill wastewater treatment technology recommendations and outlook.
Key words: landfill; sewage treatment
中图分类号:U664.9+2文献标识码:A 文章编号:
城市固体废弃物中含有浓度较高的有机废水,成分复杂,极难有一种经济又完善的处理方法,对其的处理已受到社会各界的普遍关注。近年来,我国城市迅猛发展,使得城市垃圾以平均每年8%~10%的速度增长,截止到2010年年底,我国城市生活垃圾已达到2.66亿吨,预计到2030年为4.09亿吨、2050年为5.28亿吨[1]。目前城市垃圾的处理方法主要是焚烧、堆积和填埋等。其中卫生填埋由于处理量大、成本低廉、技术成熟等优点被国内外应用广泛,占整个城市垃圾处理设施的87.5%[2]。但填埋场所产生的渗污水中的滤液(即污水)危害极大,它主要来源于降水及垃圾内部的内含水。若处理不当,将严重危害周边环境和污染地下水。因此对污水的收集和处理已成为急待解决的大问题。
渗污水中的滤液是一种高浓度有机废水,由于其水质水量的不稳定性,以及渗污水中的滤液中含有大量难降解的萘、菲等毒性物质,所以渗污水中的滤液的处理非常困难。处理方法很多,按进程可分为预处理、主处理、深度处理。预处理有物理化学方法,主处理有生物方法,如好氧处理,厌氧处理,厌氧与好氧结合,土地处理等,深度处理有物理化学法和组合的方法。笔者对土地处理技术进行了概述,并展望了污水处理渗污水中的滤液回灌处理方法发展的方向。
土地处理技术利用土壤、微生物和植物组成的陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能处理填埋场渗污水中的滤液,常见的渗污水中的滤液土地处理方式有人工湿地和回灌两种。本文着重阐述回灌处理技术及其优缺点。
1 人工湿地处理技术
人工湿地是一种优化的土地处理方法,它利用了土壤及基质的快滤、吸附等功能净化废水,并通过植物对废水的吸收而增强净化的效果。在国外,人工湿地处理垃圾渗污水中的滤液在近十几年里逐渐受到重视并被应用。美国纽约州Ithaca填埋场在l989年开始采用潜流式湿地处理垃圾渗污水中的滤液。挪威、加拿大、英国、斯洛文尼和波兰等许多国家都成功地应用了人工湿地系统上艺处理垃圾渗污水中的滤液。在国内应用人工湿地处理垃圾渗污水中的滤液的实例还比较少,较大规模应用的只有上海老港填埋场等。该技术对地域限制较少的中小城市和城镇垃圾卫生填埋场渗污水中的滤液的处具有较大的优势。
2 回灌处理技术
渗污水中的滤液回灌法是一种循环处理法,就是将未经任何处理的污水直接回灌、喷洒到填埋场,利用垃圾层和覆盖土壤层的净化作用来处理填埋场的渗污水中的滤液。大量的实验表明,渗污水中的滤液回灌处理是一种较为有效的处理方法,可以通过减少污水中滤液水分实现净化污水的目的。此外,回灌处理也可以降低污水处理的成本,更能加快填埋场内垃圾降解的速度,提高甲烷的产量和产率,并可缩短填埋场的维护周期。
图1 垃圾填埋场中的水分循环示意图
2.1改善水质污水回灌处理过程中,污水中的滤液会在垃圾填埋层的作用下得到一定的净化,水中重金属离子的浓度会大大降低,水质得到大幅度提高。而且回灌不需要以其他的处理过程为前提,对技术和资金的支持要求极低。经证实,在回灌处理后,污水中的污染物质可去除95%以上,这对于改善垃圾填埋场周边的水体质量而言意义重大。
2.2缩短填埋场的维护周期垃圾填埋场在封场后需要进行一个为期较长的维护阶段。要对填埋气和渗污水中的滤液进行定期的处理,保证其不对周围环境造成二次污染。经过回灌处理的填埋场维护周期较短,而为经过回灌处理的填埋场一个周期可能要经历几年甚至几十年,也可能需要上百年,需要支付大量的维护费用,而经过回灌处理的填埋场则不需要较大的维护支出。
2.3可加速垃圾降解污水回灌可以增加垃圾层中的微生物,加速垃圾降解的速度,而且填埋场内环境潮湿,适于微生物存活。这样就加速了填埋场投入循环使用的速度,降低了填埋场对周围环境内的潜在威胁。
2.4可增加甲烷产量污水回灌处理,不但能在填埋场内构件起一个利于甲烷生产的环境,加快垃圾生产甲烷的速度,同时大量有机物的生产和降解也增加了填埋场内的甲烷含量。总的来说在条件相同的情况下,进行回灌处理的垃圾填埋场所生产的甲烷要比没有经过回灌处理的垃圾填埋场生产的甲烷多出至少两倍。
2.5减少渗污水中的滤液水量污水作为一种高浓度的有机污染液体,其成分多数以水为主。回灌处理就是利用潜在的土地蒸发作用来削减污水中的水分含量,也减少污水总量和处理规模出了深层土壤,地表的植物也可以加速污水中水分的蒸发。在一些降雨量大、梅雨季节较长的地区,回灌处理也无法平衡大量的污水,但是较其他污水处理方法相比,回灌处理的实际效果和经济特性还是显而易见的。
2.6对加速填埋场沉降在垃圾填埋场进行污水的回灌处理,既能够增大填埋场沉降的总体幅度,又可以加快起沉降速率,进而延长其使用寿命,减少填埋层沉降断裂的危险。实践证明经过污水回灌处理的填埋场,沉降总幅度可以高达填埋场高度的20%,而没有经过回灌处理的填埋场只能达到8%。
3污水回灌应注意的主要问题
3.1填埋气体的处理问题
回灌处理是否成功关键在于填埋气体能否及时导出,如果不能及时导出而积累与垃圾层中就会减少过水面积,阻碍微生物同污水的接触,导致稳定化进程停滞,也可能诱发安全问题。所以说对于采用污水回灌技术的垃圾填埋场而言,填埋气导出系统的设计是非常重要的。
3.2回灌频率和密度的问题
在负荷相同的条件下,回灌的频率一定要掌握好,回灌频率多在八到十六小时一次。通常我们为了使污水在表面分布均匀都采用喷洒回灌的方式,均匀的喷洒可以调整不同区域的稳定化进程,逐渐使稳定的步伐整齐划一,但是大面积的喷洒对环境的影响比较大,而不进行大面积喷洒,不同区域的稳定化程度就会参差不齐,加大了回灌处理的难度。所以回灌处理的方式还有待研究。
3.3回灌方式和回灌量的问题
美国某大学环境工程系知名教授对垃圾填埋场的污水回灌进行了深入的研究,垃圾填埋层早期呈现产酸反应,在采用喷洒回灌方案时务必要掌握好喷洒方式和喷洒量,宜少不宜多,可随着填埋层进入产气阶段而逐渐增加。但是要记住,回灌负荷并不是无限度的,水力负荷过大时污水会积与地表,导致微生物无法附着于垃圾表面,容易发生短流问题。所以说在选择回灌量时一定要参考填埋场的最佳运行负荷,这个负荷值的衡量可以以填埋场的产气量为标准。另外,垃圾所处的位置不同变化的阶段也会有所差异,对回灌处理产生的反应也是不尽相同的。所以为了保证喷洒处理的效果,可将产甲烷的垃圾层中排除的污水回喷到产酸的垃圾层中,然后再将产酸区产生的污水回喷到稳定化程度高的垃圾层区循环往复。这种污水循环回喷的处理不但可以加速污染物质的分解,还可以加快垃圾层稳定化的进程。
4 其它处理方法的研究
4.1 高浓度氨氮处理技术
高浓度氨氮处理技术是目前为止应用相对比较多的主要是氨吹脱和生物脱氨技术。氨吹脱技术主要是以空气作为吹脱介质,并以效率不高的吹脱设备作为吹脱的方式。因此,新型的高效吹脱装置的开发和脱氨尾气的妥善处理成为了今后污水处理方法研究的主要方向。
4.2 污水深度处理技术
对于“老化”的污水,由于生物处理技术基本无效,所以应该采用以物化为主的深度处理技术处理。深度处理技术主要有深度氧化法,如臭氧氧化、臭氧+光催化氧化、臭氧催化氧化和膜处理技术等。
深度氧化技术的研究主要集中在高效反应器的研制,以提高单位能耗的处理效率,降低反应的能量输入,找出适合中国国情的污水深度处理技术,使填埋场的污水达到相应排放标准[3]。
结语
填埋场污水处理越来越受到关注,不断有新的污水处理技术应用到这一领域,但由于填埋场污水的特殊性,仍有大量问题有待深入研究。随着先进的科学技术在环保领域的应用,实现填埋场污水的零排放已经成为了现实。今后渗透、反渗透、超滤等先进的技术将在填埋场污水的处理中得到广泛的应用,同时多种技术结合使用也将成为填埋场污水处理的趋势。
参考文献
[1]宋晓岚.城市垃级处理与可持续发展.长沙大学学报[J].2001,15(4):36-40
[2]颜丽辉,吴银彪.城市生活垃极处理带来的二次污染问题.中国环保产业[J].2003,(4):16-17
关键词:垃圾渗沥液 MBR 钠滤 反渗透 DTRO
1.概述
近几年,中国城市化进程发展迅速,城市生活垃圾平均以每年8%-10%的速度增长。卫生填埋法由于其具有成本低、技术成熟、管理方便等优点,在垃圾处理中得到了广泛的应用。在填埋工程中,会产生污染极强的垃圾渗滤液,虽然量不大,但若处置不当,会对生态环境和人体健康带来巨大危害。
2.垃圾渗滤液的特性
渗滤液水质随垃圾成分、垃圾数量、垃圾填埋作业方式、填埋时间以及当地水文地质和气象条件等而异。虽然各填埋场的渗滤液不尽相同,但是总的来说有以下特点。垃圾渗滤液水质主要有如下特点:水质复杂、有机污染物种类繁多、有机污染物浓度高、离子含量多、氨氮含量高、营养元素的比例失调等。
3.我国生活垃圾渗滤液处理进展
我国生活渗滤液处理经历了两个阶段。第一阶段从9 0年代初期开始,处理工艺主要参照城市污水处理采用单纯的生物处理方法,第二阶段从 9 0年代后期开始,主要采用生化处理+物化处理相结合和单纯物化的处理方法。
3.1 单纯生物处理
此阶段填埋场渗滤液处理工艺大多参照常规污水处理工艺设计、建造;对渗滤液的特殊性考虑不够,未考虑渗滤液的变化特性,仅在填埋初期有些效果,但是随着填埋时间的延长,成分越来越复杂,营养比例失衡,渗滤液可生化性变差,处理效果明显变差。
杭州市天子岭废弃物处理总场采用的处理工艺是两段式活性污泥法,实际运行经验表明垃圾渗滤液用常规的生物处理是难以达标排放的。尤其是氨氮的处理。渗滤液中的氨氮浓度随着垃圾填埋年限的增加而增加,可高达3000mg/L左右。当氨氮浓度过高时,会影响微生物的活性。降低生物处理的效果。同时由于渗滤液中含有较多难降解有机物,一般在生化处理后,COD浓度仍在500-2000mg/L范围内。
3.2 生物处理+物化处理
随着填埋场使用年限的增加。垃圾填埋场渗滤液的水质也发生了较大的变化,总体体现是水质、水量波动较大。渗滤液的处理仅靠常规生化处理方法是难于达到排放标准的,在此阶段,研究人员开始重视渗滤液的水质、水量及处理特性。尤其是高浓度的氨氮、有毒有害物质、重金属离子及难于生物处理的有机物的去除。
为了保证生物处理的效果,必须为生物处理系统有效运行创造良好的条件。相应的要采用物化处理手段相配合。通常采用的物化处理方法有:化学氧化、氨吹脱、混凝沉淀、吸附、膜分离等。
为了达到环保的要求。在填埋场渗滤液处理上进行了各种方法的研究和实践。广州大田山垃圾填埋场也对垃圾渗滤液处理工艺进行了改造,曾改造成氨吹脱+SBR处理工艺;深圳下坪渗滤液处理厂采用氨吹脱+ 厌氧复合床+ S B R的处理工艺,出水标准为三级标准。
自2000年以后,开始把膜处理作为处理手段用于渗滤液处理,以满足排放标准的要求,采用较多的是MBR+钠滤、MBR+反渗透膜、MBR+钠滤+反渗透膜。
青岛小涧西垃圾填埋场渗滤液处理站规模200m3/ d,采用膜生物反应器(MBR)+纳滤处理工艺。
广州兴丰垃圾填埋场渗滤液处理站处理规模700m3/ d,采用厌氧+好氧+连续微滤+反渗透处理技术。
招远和荣成垃圾处理厂渗沥液处理站处理规模120 m3/ d和100m3/ d,采用硝化反硝化+超滤+纳滤+卷式反渗透工艺技术。
采用膜技术处理垃圾渗滤液是行之有效的技术方案,渗滤液经生化处理和超(微)滤系统后,隔除了渗滤液中大于0.2μm的固体、细菌和不溶性的有机物,使大部分有机污染物和微生物强制截留在生化处理系统进行强制处理,渗滤液中的有机污染物通过同化和异化作用,一部分转化为微生物进入污泥中,一部分转化为CO2排入大气中,生化池由于污泥浓度高,污泥龄长,对氨氮和TN也有较好的处理效果,渗滤液中的氨氮一部分进入微生物成为生化污泥,一部分通过硝化作用生成硝酸盐氮仍保留于渗滤液中,另一部分通过反硝化作用生成氮气排入大气中。MBR出水污染物基本达不到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)标准,后续需增加去除氨氮、盐类和难降解有机物的钠滤和反渗透,为确保水质的稳定达标,目前通常同时增加钠滤和反渗透工艺,运行初期MBR出水水质较好,出水经过钠滤即可达标。但是随着填埋场的运行,渗滤液有机污染物(BOD、COD)降低,可生化性变差、氨氮升高,导致生化池内营养严重失衡,此时需外加大量碳源以平衡生化池营养,致使运行费用增加较多,同时MBR出水氨氮和难降解有机物升高,此时需同时运行钠滤和反渗透才能稳定达标。
3.3 单纯物化处理方法
由于采用物化+MBR+钠滤+反渗透工艺,工艺流程较长、系统复杂,运行管理麻烦,尤其是随着填埋场的运行,渗滤液有机污染物(BOD、COD)降低,可生化性变差、氨氮升高,导致生化池内营养严重失衡,此时需外加大量碳源以平衡生化池营养,致使运行费用增加较多,另外此工艺生成的化学污泥、生化污泥和膜过滤浓缩液(约20-30%)也全部回灌垃圾填埋场。
在此基础上,目前一些垃圾处理厂采用物化方法直接浓缩的处理技术,主要包括两级DTRO膜过滤和蒸发离子交换工艺。
DTRO膜(碟管式反渗透膜)是反渗透的一种形式,是专门用来处理高浓度污水的膜组件,其核心技术是碟管式膜片膜柱。具有独特的流体力学特性,从而保证了膜的最优化清洗,防结垢性能较好,能有效处理高浊度流体;膜分离过程中无相变,能耗低,可在常温下进行;可有效地去除无机盐和有机小分子杂质,具有较高的脱除率和水回用率;膜分离装置简单,操作简便,便于实现自动化。此工艺比较适合垃圾填埋场后期及封场后的垃圾渗沥液处理,但DTRO膜也有许多不足之处:初期投资费用高,单位体积渗沥液处理费用相对较贵;渗沥液经反渗透处理的浓缩液常采用回喷填埋场的方法,结果往往使垃圾渗沥液盐浓度上升,导致反渗透操作压力上升,膜寿命缩短,能耗增加。
重庆长生桥垃圾填埋场渗滤液处理站处理规模500m3/ d,采用二级反渗透(DTRO)工艺技术。山东东营垃圾填埋场渗滤液处理站处理规模100m3/ d,也采用此技术。
蒸发离子交换工艺近几年也有所应用,主要采用海水淡化的原理,利用空气压缩机补偿蒸汽热量损失重新进入系统对渗滤液进行加热蒸发,将垃圾渗滤液进行浓缩(浓缩液20%左右回灌垃圾填埋场),工艺优点使用的材质主要为高标准的不锈钢,使用寿命较长,缺点是蒸发过程中部分氨氮进入蒸馏出水中,出水需后接离子交换将氨氮去除才能达标,而离子交换工艺恰恰在电厂脱盐处理中以被反渗透所取代。
4.渗滤液处理总结
渗沥液水质具有自身的特点,渗滤液工艺选择需根据水质进行选择。
目前较为成熟采用普遍的工艺主要为MBR+钠滤/反渗透或两级DTRO膜工艺。
MBR+钠滤/反渗透比较适合新建垃圾填埋场渗滤液处理。两级DTRO膜工艺比较适合可生化性差营养失衡的后期及封场后的垃圾渗沥液处理。
关键词:生活垃圾 卫生填埋场 运行管理
当前,对于生活垃圾较为常用的方法就是填埋,而我国大部分地区在填埋场的建设与管理方面都存在着诸多的不成熟之处,由于受到资金以及技术等因素的影响,导致很多填埋场对生活垃圾进行处理时,只是简单的填埋处理,对于环境仍然有较为严重的影响。随着人们环保意识的不断增强,对于垃圾填埋处理场的新建与管理问题也愈加重视,尤其是在运行管理方面,其管理效率对于垃圾处理效率有着直接的影响。笔者从生活垃圾日常管理、设备管理以及安全管理等几个方面对生活垃圾填埋场的运营管理进行简单的阐述。
一、生活垃圾日常运行管理
1.生活垃圾成分分析
对生活垃圾成分进行分析,是制定垃圾处理工艺的基础和依据。由于受到经济发展水平和技术落后等因素的影响,有的地区并未建立垃圾综合处理生产线,但是从长远来看,这是垃圾填埋场的必然趋势,垃圾处理也必然向着资源化、无害化的方向发展,因此,对于垃圾综合处理生产线的建设也是必然的趋势,为此,首要的任务就是能够全面的对垃圾成分进行分析,积累数据,为日后的各项工作奠定数据基础。
2.进场生活垃圾计算
进入填埋场的垃圾实际数量,是填埋场运行管理中最重要和基础的数据,它既可以用于分析垃圾量的处理能力,又可以用于基于真实垃圾最的经济分析核算。有的填埋场仅根据清扫清运部门提供的数据计算进场垃圾的数量,由于消运清扫部门的数据可能有误,加上由生产企业直接运进场的垃圾可能漏算,导致进场垃圾量统计失真。在BOT, TOT或TOO等市场化运行模式中,垃圾处理且是运行方和政府结算处理费用的直接和必须依据,可见作好进场计算的重要性,因此,填埋场必须坚持自行计算统计。
3.进场垃圾检查
进场的生活垃圾需要在一般性检查的基础上,对于垃圾的来源方向进行重点检查,尤其是针对医疗垃圾和企业生产自行进场的垃圾。对于医疗垃圾,应当防止其混入到生活垃圾中,尤其是在医疗垃圾定点计量收费处理的地区,有的医疗机构为了节省费用而将医疗垃圾混入到生活垃圾中,这对于生活垃圾的处理也带来一定的难度。对于生产企业自行进场的垃圾进行检查,主要是避免有毒有害的物质进入到垃圾填埋场中,对填埋场的正常运行带来影响。
4.填埋场场内道路
由于受到垃圾本身的性质以及气候因素影响,尤其是在南方较多地区,生活垃圾的含水量较大,导致垃圾填埋场库区内部的路面较为泥泞,很少能够保持通畅,这对于填埋场的正常运行也产生了一定的影响,因此要加强对运输道路的管理。可以采取在场内铺设毛石道路,或者是利用建筑垃圾,如砖块、混凝土块等作为填料铺设场内的道路。在必要的情况下,距离填埋场进场口和出场口较近的地区,可以专门铺设一层较高的垃圾平台,供车辆运行使用。
二、垃圾填埋场设备管理
1.推土机
推土机是垃圾填埋场内部基本的设备之一,其主要是用来推平和压实垃圾,同时对于其他车辆的故障也能够进行有效的救援。一般情况下,推土机的配置数量应当比规定的数量多出1—2台,确保在其中某台设备出现故障时能够保证各项工作的顺利进行。
2.压实机
压实机主要是用来对垃圾进行压实,减小垃圾的体积,根据相关的规范要求,市级以上的填埋场都应当配置压实机。如果遇到多雨的季节,或者是地基含水量较多的地区,如果使用大齿轮的压实机作业,可能会引起侧翻等情况,因此应当根据填埋场实际的情况,配置相适应的压实机。
3.喷药设备
在垃圾填埋场内会产生大量的蚊蝇等,因此需要通过喷药设备来保证填埋场的环境,目前较为常用的是电动喷雾机,更换周期一般为2年,及时的更换能够保证设备运行的效率。
4.其他设备
由于垃圾填埋场的作业环境较为恶劣,长期露天作业,而且尘土和粉尘较多,因此对填埋场内部的设备要经常保养与维护,而且在填埋场内部作业的设备,更换周期一般都要比规定的使用年限少,才能够确保各项设备的安全运行。
三、填埋场安全管理
1.填埋气的管理
在垃圾填埋过程中产生的填埋气中含有大量的甲烷气体,这也是影响填埋场安全管理的一个主要因素。国内有多个填埋场由于对填埋气缺乏科学的处理而引起燃烧爆炸事故,造成了大量的人员伤亡和财产损失。为此,应当加强对填埋气的管理,需要注重以下几个方面:第一是确保导气管的安装必须符合要求,确保能够顺利的将填埋气到处,不会发生填埋气聚集的情况;第二是在填埋场内严禁烟火,这也是较为关键的一个环节,无论任何人在任何情况下都不得在填埋场内使用烟火;第三是加强日常的巡查工作,能够对存在的安全隐患及时发现、及时排除,以此预防安全事故的发生。
2.垃圾拾荒的安全管理
由于受到城市经济发展以及就业情况等多方面因素的影响,在城市中大部分的填埋场中都有拾荒现象,拾荒人员经常会在填埋场内哄抢垃圾,容易产生安全事故。对于拾荒现象的管理,一方面要对拾荒的开放时间进行严格的控制,非拾荒时间禁止拾荒人员进入到填埋场中;另一方面则要针对拾荒制定严格的规章制度,进入到现场的拾荒人员必须要遵守相关的规定,对于不遵守规定者进行相应的处罚措施。另外需要注意的是,遇到大雨、大雾等恶劣天气应当禁止拾荒行为,杜绝安全隐患的产生。
3.垃圾运输车辆的安全管理
在填埋场内,每天进出的垃圾运输车辆有很多,庞大的熟练必然会加大管理的难度,为此,需要针对垃圾运输车辆制定严格的管理制度,一方面对进出填埋场的车辆速度要严格的控制,坚持慢进慢出;另一方面要对填埋场内部的区域进行划分,明确车辆倾倒区域和其他作业区域,禁止无关的人员进入到垃圾倾倒区域。
4.填埋现场的其他安全管理
在垃圾填埋场的安全管理中,除了上述问题,还需要对安全用电、防盗以及一般企业的生产安全问题进行有效的管理。由于垃圾填埋场的环境较为恶劣,因此对于现场的设施要做好日常的维护工作,确保其正常运行。
结束语:
伴随着市场经济的不断发展,人们物质生活水平得到了很大的提升,与此同时,产生的生活垃圾也在不断的增多,对于生活垃圾卫生填埋场进行科学的运营管理,能够有效的提升其运营效率,促进垃圾回收和处理技术的不断提升,减少对环境产生的污染,促进城市的可持续发展。
参考文献:
[1]郑劲峰.浅议生活垃圾卫生填埋场的运行管理[J].中华民居,2011(08)
[2]赵波.生活垃圾卫生填埋场污染治理措施的探讨[J].建材发展导向(下),2010(03)
[3]叶海霞.生活垃圾卫生填埋场选址方法研究[D].中山大学:环境科学,2006.
[4]李湛江,周少奇,杨一清,彭朝颖.生活垃圾卫生填埋场安全运行问题探讨[J].中国安全科学学报,2007(05)
【关键词】垃圾渗滤液 垃圾危害 地下水污染
1.垃圾渗滤液的产生来源及危害
垃圾渗滤液是指垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵和降水的淋滤、冲刷,以及地表水和地下水的浸泡而滤出来的有机污水。
渗滤液的来源主要是由以下几方面产生:①降水(包括降雨和降雪)直接落入填埋场;②地表水进入填埋场;③地下水进入填埋场;④填埋场垃圾废物中含有部分水。
渗滤液是一种高浓度毒性大的有机废水,由于其浓度高,流动缓慢,渗漏持续时间长,对周围地下水和地表水均会造成严重的污染。一个不合格的垃圾填埋场就是一个大的再生污染源,其污染延续时间可以长达数十年,甚至上百年。一旦地下水源和周围土壤被其污染,与地下水连通后向周围扩散,有的地区每年可达1km的速度向外扩散,10年后将有300km2的区域遭到污染。污染一旦产生,想用人工方法修复,技术上将十分困难,其费用也是极其昂贵。国内外有关垃圾渗滤液污染地下水和饮用水源的事故屡有发生,给人民生活生产带来了非常大的危害和损失。
2.垃圾渗滤液的产生量及渗漏量
垃圾填埋场渗滤液对地下水的影响,一般需要大量的资料外还需要通过复杂的数学模型进行分析计算。这里主要根据降雨入渗量和填埋场垃圾含水量估算渗滤液的产生量。从土壤的自净、吸附、弥散能力以及有机物自身降解能力等方面,定性和定量的预测填埋场渗滤液可能对地下水产生的影响。
(1)渗滤液的产生量受垃圾含水量、填埋场区降水情况以及填埋作业区大小的影响;同时也受到场区蒸发量、风力的影响和场地地面情况、种植情况等因素的影响。最简单的估算方法是假设整个填埋场的剖面含水率在所考虑的周期内等于或超过相应田间持水率,用水量平衡法进行计算:
Q=(Wp-R-E)Aa+QL
式中:Q―渗滤液的年产生量,m3/a;Wp―年降水量;R―年地表径流量,R=C×Wp;C―地表径流系数;E―年蒸发量;Aa―填埋场地表面积;QL―垃圾产水量。
(2)渗滤液渗漏量对于一般的废物堆放场、未设置衬层的填埋场,或者虽然底部为粘土层,渗透系数和厚度满足标准但无渗滤液收排系统的简单填埋场,渗滤液的产生量就是渗滤液通过包气带土层进入地下水的渗漏量。对于设有衬层、排水系统的填埋场,通过填埋场底部下渗的渗滤液渗漏量Q为:Q渗滤液=AKs
式中:Q渗滤液―通过填埋场底部下渗的渗滤液渗漏量,cm3/s;d―称层的厚度,cm;Ks―衬层的渗透系数,cm/s;A―填埋场底部衬层面积,cm2;hmax―填埋场底部最大积水深度,cm。
3.防治地下水污染的措施
人类对固体垃圾的处理最初是简单的堆放,认识到其对周围环境产生的危害后,采取了卫生填埋方法,这是垃圾最终处置且行之有效的方法之一。但卫生填埋中比较重要的一环是防止渗滤液对地下水的污染,其防渗措施和防渗材料是关键环节。目前填埋场的防渗措施主要有:底层收集和排泄系统、底部衬垫层、封顶覆盖层。最终处置的基本原则是合理地、最大限度地使其与自然和人类环境隔离,减少有毒有害物质释放进入地下水的速率和总量,将其在长期处置过程中对环境的影响减至最低程度。城市生活垃圾填埋场的安全处置期在30~40年。为了防止渗滤液对地下水造成污染,应从填埋场选址的天然环境地质条件和工程措施等方面考虑。
(1)工程防渗措施:填埋场衬层系统是防止垃圾填埋处置污染环境的关键工程屏障。根据渗滤液收集系统、防渗系统和保护层、过滤层的不同组合,填埋场的衬层系统有不同的结构,如单层衬层系统、复合衬层系统、双层衬层系统和多层衬层系统等。
底层收集和排泄系统是填埋场的底层设置收集和排出渗滤液的装置。一方面收集系统将收集的渗滤液稀释后送入污水处理厂处理或回灌进填埋场让其进行生物降解自净,另一方面排出系统使渗滤液按照设计路径可控制排出,对防止和减少渗滤液对地下水的污染起着重要的作用。排出管道一般采用耐腐蚀、抗老化、光滑阻力系数小的材料。底部衬垫层的作用是防止未及时排走的渗滤液的渗漏,这是防止渗滤液污染地下水的关键。顶部覆盖层的作用主要是防止大气降水或地表径流入渗,同时也可以阻止填埋场中有害气体的释放。要求的安全处置时间越长,所选用的衬层就应该越好。重点是填埋场所选用的衬层(类型、材料、结构)防渗性能及其在垃圾填埋需要的安全处置期内可靠性是否满足;把渗滤液封闭于填埋场中,使其进入渗滤液收集系统;防止地下水进入填埋场中,增加渗滤液的产生量。
渗滤液穿透衬层所需时间一般要求应大于30年。采用下述简单公式计算:t=
式中:d―衬层厚度,m;v―地下水运移速度,m/a。
(2)填埋场场址地质屏障措施:一般来说,在含水层中的强渗透性砂、砾、裂隙岩层等地质介质对有害物质具有一定的阻滞作用,但由于@些矿物质的表面吸附能力一再因吸附量的增大而减弱。此外,地下水径流量的变化,对有害物质的阻滞作用不可能长时间存在,因而含水层介质不能被看做是良好的地质屏障。
地质介质的屏障作用可分为三种类型:①隔断作用。在不透水的深地层岩石层内处置的废物,地质介质的屏障作用可以将所处置废物与环境隔断。②阻滞作用。对于在地质介质中只被吸附的污染物质,虽然其在此地质介质中的迁移速度小于地下水的运移速度,所需的迁移时间比地下水的运移时间长,但此地质介质层的作用仅是使该污染物进入环境的时间延长,所处置废物中的污染物质,最终会大量进入到环境中来。③去除作用。对于在地质介质中既被吸附又会发生衰变或降解的污染物质,只要该污染物在此地质介质层内有足够的停留时间,就可以使其穿透此介质后的浓度达到所要求的低浓度。