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[中圖分類號] U457+.5 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-12-171-1
城市生活垃圾處理場中的滲濾液是生活垃圾在堆放或填埋過程中,因發酵、雨淋或地表水浸泡等原因產生的污水,它是一種性質復雜、不易處理的高濃度廢水,不僅對城市環境造成二次污染,而且很容易對地下水的水質產生影響。近年來,隨著人們環保意識的提高和國家可持續性發展戰略的實施,城市生活垃圾處理場中的滲濾液處理越來越被人們關注。尋找科學合理的解決方案,對城市生活垃圾處理場中的滲濾液進行有效處理,多年來一直都是我們研究的課題。
1城市生活垃圾處理場中滲濾液的性質和來源
城市生活垃圾處理場中滲濾液是城市垃圾經過雨水、地表水的滲入,垃圾本身的水分沉淀以及微生物分解等形成的一種高濃度廢水。它含有大量的懸浮物、有毒化學物質、有毒氣體、細菌、病毒等多種污染物。其特點是有機物濃度高、金屬含量高、水質變化大、營養物比例失調。
它的有毒物質主要是生活垃圾本身帶有的和微生物在堆放過程中分解的。受氣候、垃圾含水率、垃圾性質、填埋時間等諸多因素影響。一般在雨季時較多,旱季時較少。由于生活垃圾的種類繁多,導致滲濾液的性質相當復雜,而且變動范圍大。于其他污染物相比,它的水質波動更大,污染物含量更高。
2城市生活垃圾處理場中滲濾液的處理措施
2.1利用污水處理廠合并處理
把城市生活垃圾處理場中滲濾液就近引入到城市污水處理場中,與城市污水一起合并處理。這種方法簡單快捷,處理成本低,但一定要控制好滲濾液的引入量,不能超過城市污水的處理負荷。這種方法主要是利用城市污水對滲濾液進行稀釋,稀釋后直接利用污水處理系統進行處理。相對來說,這種方法簡單、穩定,是一種性價比很高的處理措施。但在具體運用時,一定要根據自身實際情況來選擇,因為城市污水處理廠一般都離城市較遠,運輸的成本較大,同時還要注意滲濾液運送時的安全問題。
2.2利用回灌方式進行處理
這種方法主要是對滲濾液收集后,通過回灌重新回到填埋場。回灌后的垃圾層含水量會增加,滲濾液中的微生物營養成分重新回到垃圾中,加速了對垃圾中有機物的分解,達到降低滲濾液有害物質濃度的目的,同時還可以加快整個垃圾填埋場的沉降速度。這種方法經濟實用,不僅可以有效減少滲濾液的場外處理量,還可以縮短垃圾的發酵時間。但在具體使用時,一定要注意回灌過程的安全。這種方式處理的滲濾液仍然不能直接進行排放,在處理過程中NH3-N會不斷積累,導致二次處理時費用增加。
2.3建立滲濾液處理廠進行處理
在城市生活垃圾處理場滲濾液處理措施中,最直接有效的辦法還是在垃圾場引進滲濾液處理系統,對垃圾場的滲濾液集中處理。這種方法與其他方法比,處理更加徹底,處理量也大,同時不會再產生二次污染的問題。但相對來說,它需要引進專業的處理設施,通過專業的處理人員來完成,處理成本很高。對于小型的垃圾處理廠來說,并不適合。
3城市生活垃圾處理場中滲濾液處理的合理化建議
對城市生活垃圾處理場中滲濾液的處理,最終目的還是要最大限度地減少其有害物質對自然環境的危害,避免對生態系統和人類環境造成破壞。根據我們現在的處理情況,筆者提出了一下建議:
3.1加強對滲濾液危害的認識
城市生活垃圾處理場中滲濾液,是一種危害性極大的污染物,它對環境生態,尤其是地下水有著重大的危害,目前,我們還有一部分人沒有認識到城市生活垃圾滲濾液的危害,對生活垃圾的處理還僅僅是掩埋了事,對生態環境造成了重大危害。城市生活垃圾處理場一定要充分認識到滲濾液的危害性,不能存在僥幸和逃避心里。相關部門要加大監管力度,把城市生活垃圾中滲濾液的處理放在垃圾處理的重要位置。
3.2加強填埋場屏障建設
填埋場的襯層是防止垃圾填埋影響環境的關鍵屏障,在垃圾處理中,襯層的質量越好,滲濾液對環境產生的危害就越小。對填埋時間長的垃圾處理系統,盡量采用好的襯層。在安全填埋期內,把滲濾液封閉在填埋場中,盡量使滲濾液能全部進入到滲濾液回收系統中。同時一定要控制好地下水的滲入,防止地下水滲入引起滲濾液增加,并且要有效控制好填埋場氣體的釋放和收集。
3.3加強填埋場的地質屏障
對滲濾液來說,含水層并不是有效的屏障,只有滲透性低的粘土、粘結性松散巖石、無裂縫發育的堅硬巖石等才有很好的屏障效果。包氣帶地質屏障的好壞,取決于介子對滲濾液中污染物的阻滯能力和在質介子中的降解能力。實踐表明,在選用天然粘土或人工防滲材料做襯里時,效果最好。使用時,天然粘土的厚度要大于30cm,滲透系數要小于10-7cm/s,人工防滲材料要具有強加的耐腐蝕性,滲透系數小于10-7cm/s,厚度小于0.5cm。
4總結
隨著人們環保意識的提高,城市生活垃圾滲濾液這種危害極大的污染物越來越受到人們的重視。近年來,雖然在城市生活垃圾處理場中滲濾液的處理措施上取得了很大進步,但還是存在著一些問題。如何更科學有效地對城市生活垃圾處理場滲濾液進行處理,多年來一直是我們研究的課題。筆者根據大量工作實踐,對城市生活垃圾處理場中滲濾液的處理措施進行了分析,提出了很多合理化的建議。筆者相信,在我們的共同努力下,不久的將來,我國城市生活垃圾處理場中滲濾液的處理一定會取得突飛猛進的發展。
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關鍵詞:簡易垃圾填埋場封場、環境影響評價、風險分析
中圖分類號: TE08 文獻標識碼: A
1總論
我國垃圾填埋場設計使用年限一般為10~20年,隨著我國城鎮化速度加快,居民生活垃圾產量也逐年增長,目前已有許多衛生填埋場面臨封場[1]。根據我國《“十二五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》,“十二五”期間國家將會投資211億元進行生活垃圾存量整治。這促使我國將要封場的垃圾填埋場會越來越多,2015年作為“十二五”的收官之年,存量垃圾的整治清理工作必將步入攻堅化階段。同時,我國早期生活垃圾填埋處理多為簡易填埋,對地表水、地下水、土壤及大氣造成污染,影響社會環境。亟需通過規范化的封場處理來防治污染。
對簡易垃圾填埋場的封場另行環境影響評價,其主要目的是對原垃圾填埋場項目進行回顧、評估,分析其污染防治措施的有效性。同時,也是針對封場后所面臨的環境問題進行分析評價,提出相應的污染防治措施[2]。本文以某縣垃圾場生態封場為例,參考《建設項目環境風險評價技術導則》、《生活垃圾處理場封場工程項目建設標準》及《某縣垃圾場生態封場項目可行性研究報告》,對垃圾填埋場封場環境影響評價中環境風險分析主要技術要點及問題進行探討。
2項目概況
2.1項目基本情況
某縣簡易垃圾填埋場于1999年6月投入使用,初期垃圾處理量約為50t/d,由于建筑渣土以及泡沫、包裝材料等一般工業固體廢物混入生活垃圾進入垃圾場,目前垃圾場日處理量接近140t/d。垃圾場垃圾堆體占地面積約為5.31萬m2,根據地勘報告,垃圾堆體平均深度約為7.4m,現堆放量為39.3萬m3。由于該縣新建生活垃圾無害化處理場尚未竣工驗收,目前生活垃圾仍送簡易垃圾場處置,簡易填埋場計劃運行至2013年底,屆時填埋場的垃圾量將會達到44.3萬m3。
垃圾填埋場原始場地地形為由東、西、南向西北角傾斜,南面最高,西北角最低。該垃圾場未設置有效的雨污分流設施、防滲設施、滲濾液收集處理設施、填埋氣收集處理設施等。垃圾堆體最高點至垃圾場底部最低點最大高差達到12m。垃圾填埋場未按照衛生垃圾場要求進行填埋覆蓋等規范的衛生填埋作業,其建設、運行均不滿足《生活垃圾衛生填埋技術規范》及《生活垃圾處理場污染控制標準》的要求,屬于典型的“簡易垃圾填埋場”。
2.2垃圾場封場方案
擬采取技術、經濟合理可行的工程措施,對該填埋場進行治理以及生態恢復,控制填埋場可能對周圍環境特別是對區域環境空氣、地下水、地表水體的污染隱患,治理后使垃圾場場地形成綠地景觀。
工程計劃沿現有垃圾堆體下游新建垃圾壩,以保證現有垃圾堆體的穩定性。沿垃圾壩內側鋪設滲濾液收集層與收集管,在垃圾壩下游現有地形最低點設置容積750m3滲濾液調節池,完善滲濾液收集設施。對現有垃圾堆體進行整形處理,堆體整形完畢后,于堆體上進行鉆井設置填埋氣體導氣石籠,隨后在堆體表面設置封場覆蓋層,通過鋪設填埋氣體收集管路將各導氣石籠收集的填埋氣體進行匯集,輸送至填埋氣體處理設施進行處理。最后,對封場覆蓋層表面進行綠化、生態恢復。由于垃圾場封場后滲濾液產量將逐年減少,且新建生活垃圾無害化處理場即將投入運行,在新建處理場運行初期,滲濾液產量較小,因此新建處理場的滲濾液處理設施處理能力可滿足簡易填埋場滲濾液處理需求,工程設計將滲濾液收集后送至新建生活垃圾無害化處理場處理,不在原填埋場處新建滲濾液處理設施。
3環境風險識別
簡易填埋場封場后主要環境風險為:填埋氣(甲烷)爆炸風險及滲濾液運輸線路泄漏風險。
3.1填埋氣(甲烷)爆炸風險分析方法
垃圾填埋后在好氧和厭氧條件下發酵分解,產生大量的填埋氣,填埋氣中90%以上是甲烷和二氧化碳,甲烷是易燃易爆氣體。當大氣擴散條件不理想時,空氣中甲烷濃度累積到5~15%時,一遇明火,包括人為因素或自然因素(如閃電),將導致火災爆炸。
燃燒爆炸危險程度按以下公式計算:
H=(R-L)/L
式中:H為危險度;R為燃燒(爆炸)上限;L為燃燒(爆炸)下限;危險度H值越大,表示其危險性越大。
垃圾場封場過程中將設計導氣石籠等導排系統,并設置火炬燃燒系統處理收集的填埋氣,正常情況下不會發生事故。但如導排系統發生故障使甲烷氣體聚集,達到一定濃度就極有可能發生爆炸事故,將會對周圍人群和環境空氣產生污染危害。
工程運行后,產生風險具有不確定性和隨機性,通過查閱相關資料,可以利用利用下式和表1對風險事故發生概率進行計算:
P(AB)=P(A)P(B/A)
式中:P為事故概率。
表1 風險事件概率
風險 風險因子 事件頻率 發生概率(次/年)
填埋場氣體爆炸 導排系統發生故障 10-3 10-6
安全保護措施失效 10-3
經計算,填埋氣體爆炸發生概率為10-6次/年。
垃圾堆體爆炸包括物理性爆炸和化學性爆炸,及時通暢地導出填埋氣體,適時采取燃燒排放措施可有效預防物理性爆炸的發生,而防止空氣進入垃圾層和CH4混合是防止垃圾層發生化學爆炸的關鍵。CH4的最小點火能量為0.28MJ,當CH4達到一定濃度時,一個燃著的香煙頭或一個電火花都足以引起火災和爆炸。
本文選用Moorhowse與Pritchard提出的經驗公式計算火災熱輻射通量,預測模式:
火球的最大半徑:
火球燃燒持續時間:
燃燒時能量的釋放率Q為:
其中:
距火球中心r處的輻射面通量I(W/m2?s):
式中:T為傳導系數,取保守值為1;M為釋放物料質量,kg;He為釋放物料的燃燒熱,J/kg;Ps為飽和蒸汽壓,MPa/m2;Rf為火球最大半徑,m;Q為釋放出的燃燒能,J/s;tf為火球持續時間,s。
3.2運輸泄漏風險分析方法
交通運輸是一個復雜的系統,由運輸物品、車輛、道路環境因素構成。本項目滲濾液由槽罐車運送至新建生活垃圾無害化處理場處理,由于滲濾液運輸事故后果極其嚴重,本文考慮運輸滲濾液的槽罐車交通事故導致泄漏的可能性,并分析此類事故可能造成的沿線地表水污染情況。危險品運輸泄漏事故發生率公式[3]為:
P(R)i=TiVP(R/A)ili
P(R/A)i=∑P(R/A)kP(k)i
式中:P(R)i為第i段路段危險品運輸泄漏事故發生率;Ti為i路段年運輸事故率,次/(百萬車次?km);V為具有污染風險的交通量,百萬車次/a;li為i段路的長度,km;TiVli為i路段年事故率,次/a;P(R/A)i為第i路段的條件泄漏概率;P(R/A)k為對于第k類事故,特定車輛運輸事故率下的危險品條件泄漏概率;P(k)i為第i類道路上發生第k類事故的概率。
我國目前尚無事故概率與泄露概率的研究,本文選用Harwood[4]等根據美國聯邦公路局的重型車輛運輸事故信息庫作為參考。
表2 美國3大州重型運輸車輛事故率和危險品運輸泄露事故率
表3 危險品道路運輸特定事故類型泄漏概率
4工程實例
4.1某縣填埋場封場后填埋氣(甲烷)爆炸風險分析
垃圾場導氣管間距50m,填埋深度平均12m,填埋氣不可能同時燃燒。當一個導氣管發生堵塞時并不影響到其他導氣管的正常排氣,因此其填埋氣量僅是一個導氣管的影響半徑內的填埋氣,現根據填埋深度預測其爆炸事故影響。由于垃圾場有機物氧化分解放熱,使堆積的填埋氣溫度升高在50℃~60℃,因此經計算選取其參數為甲烷的燃燒熱He=5.56×107J/kg,50℃時甲烷的飽和蒸汽壓Ps=38.9MPa/m2,選取影響半徑R=20m,填埋深度為12m的體積內發生爆炸(甲烷氣體占體積比為5%~15%)。其結果見表4、表5所示。
表4 爆炸影響預測結果
表5 熱輻射的不同入射量所造成的損失
從表4預測結果并對照表5不同熱輻射的入射量所造成的損失可以看出,當甲烷濃度達到最小爆炸極限(體積比5%)時250m遠處入射通量小于對人體造成傷害的閾值4.0kJ/m2?s,對250m以內區域產生影響。不同入射量所能波及的范圍見表6所示。
表6 不同入射通量所能波及的范圍
從表6可知,甲烷爆炸較重程度影響范圍的半徑為247m,輕度影響半徑為560m。由此可見,本項目火災的熱輻射最大影響范圍大于560m半徑。
4.2封場后滲濾液運輸泄漏風險分析
滲濾液運輸至距7.8km的新建垃圾場處置,li為7.8km;該項目中運輸路線為農村雙車道, Ti取1.36;年通行車輛約100萬輛,項目建成后每天運輸一次滲濾液,Vi為3.65×10-4;項目滲濾液采用槽罐車運輸,途徑村莊、穿越河流時減速慢行,對每一類型事故P(k)i取值0.2%。根據公式,發生槽罐車運輸滲濾液的泄漏事故概率為0.00133%。
滲濾液現狀檢測值定為未經處理直排和運輸過程中泄漏的源強,預測范圍主要為滲濾液入地表水體至下游5000m斷面,預測模式采用《導則》[5]推薦的完全混合模式。項目滲濾液廢水事故排放時對舜水的影響預測結果見表7。根據分析可知,本項目封場后滲濾液直接排放時對水質影響加大,長期排放將對水體水質造成嚴重影響,應嚴格杜絕滲濾液直接排放的事故發生。
表7 滲濾液廢水事故排放時對舜水水質的影響
5結論
國外對填埋場封場后存在的風險研究起步較早,V.Senese[6]根據某填埋場滲濾液監測值對填埋場進行了生態風險評價,提出土壤風險評價的分類系統。Lata Koshy[7]對不同填埋場產生的滲濾液進行毒理研究發現滲濾液會對質粒DNA造成損傷。我國對填埋場風險分析起步較晚,目前主要集中在填埋場填埋氣的遷移及爆炸風險,滲濾液對地下水的污染分析方面。
垃圾填埋場封場是垃圾填埋治理工程中的重要部分,根據滲濾液產量的計算,環境風險在填埋場封場后一定期限內是持續存在的。環境影響評價作為填埋場封場項目前期審批工作的關鍵環節,通過加強環境影響報告中環境風險分析章節的編寫,對封場后填埋氣(甲烷)爆炸風險及滲濾液運輸過程中的泄漏風險進行一個定量的分析,將對填埋場封場后的管理工作起指導性的作用,同時,也有助于有關部門對垃圾封場的整體狀況有一個清楚的了解,以便發現問題采取進一步改進措施。
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關鍵詞:生活垃圾;山谷型衛生填埋場;雨污分流;垃圾壩
Abstract: this paper analyzes the usual valley type sanitary landfill polluted the rain of the shortcomings of the existing in the design, and in the light of these disadvantages improving measures are put forward. By changing the dam design, installment construction waste garbage dam, for the shunt rain building drainage channels, and cooperate with professional landfill operations management, can effectively improve the efficiency of the sewerage, greatly reduce leachate quantity, thus saving leachate treatment plant operating costs and the cost of construction.
Keywords: life waste; The valley type sanitary landfill; The sewerage rain; Garbage dam
中圖分類號: R124.3文獻標識碼:A文章編號:
對城市生活垃圾而言,通常處理方法有三種:衛生填埋、焚燒以及堆肥。衛生填埋處理垃圾成本低,而且衛生填埋是垃圾的最終處置方法,而無論是焚燒還是堆肥,對垃圾進行處理后,還有部分殘渣需要運到填埋場進行最終處置。因此填埋是世界上大多數國家和地區普遍采用的垃圾處理方法。目前,我國每年無害化處理的城市生活垃圾中,填埋處理量占全部處理量的70%以上[1][2]。在現階段,填埋場不僅是我國生活垃圾處理的主要手段,也是其它處理方式的必不可少的配套設施。
根據場址地形條件不同,衛生填埋場可分為山谷型、平原型和坡地型。山谷型填埋區一般選址為三面環山,一面開口,地勢較為開闊的良好的山谷地形,在開口處構筑垃圾壩就可形成填埋庫區基礎[3]。山谷型填埋場庫區構建容易,單位庫容投資較低、雨污分流及滲濾液收集較容易,成為各地建設填埋場的首選,國內70%以上的填埋場屬于山谷型填埋場。本文就提高山谷型填埋場的雨污分流效率進行探討。
一、存在的問題
滲濾液的收集和處理是衛生填埋場運營的重要內容,并構成填埋場重要的運營成本。減少滲濾液的產生量,不僅可以降低滲濾液的處理成本,從而降低填埋場的運營成本,而且滲濾液處理廠的設計處理能力也可以降低,滲濾液調節池庫容也可以相應減小,從而節約建設成本。生活垃圾填埋場滲濾液的來源包括降水、地下水侵入、垃圾本身水分以及垃圾分解產生的水分等,其中降水是主要來源[4]。因此,在填埋場的設計和運營過程中,雨污分流是非常重要的工作內容。
填埋場一般都設置獨立的雨水導排系統,滿足雨污分流、場外匯水和場內未作業區域的匯水直接排放的要求,盡量減少雨水侵入垃圾堆體。雨水導排系統包括截洪溝、溢洪道、排水溝、導流渠、導流壩、垃圾壩等工程[4][5]。
通常的山谷型填埋場的雨污分流措施有:在填埋庫區邊界設置環庫截洪溝,截留場外雨水。場內分區設置收集管道,落入未填埋垃圾的區域的雨水由于未受污染,可作為雨水直接排放,落入填埋垃圾區域的雨水則作為滲濾液收集處理。在填埋庫區內邊坡上一定高程利用防滲系統錨固平臺建設邊坡截洪溝,將雨水截流排出[5][6],見圖1。
在這樣的設計條件下,場外的雨水匯入環庫截洪溝排出,坡面①范圍內的雨水匯入邊坡截洪溝排出,坡面②范圍內的雨水分別匯入場底③④⑤區域。場底③④⑤三個區域可以分別獨立收集匯集到該區域的雨水或滲濾液,在沒有填埋垃圾的時候,這三個區域收集的雨水可以直接排出,填埋垃圾以后,這個區域的雨水就變成了滲濾液,需要處理后排放。
這樣的設計存在一個問題,就是隨著垃圾填滿整個場底,垃圾面高程逐漸升高,這些雨污分流措施除環庫截洪溝外都會陸續失效,落入填埋場區域的雨水都將變成滲濾液。在填埋垃圾面達到垃圾壩高程之前,即使垃圾面進行了及時的臨時覆蓋,能夠使雨水不接觸垃圾,但是由于缺乏排水通道,雨水無法排出,只能向下滲透通過場底滲濾液收集管收集。
當垃圾填滿整個場底③④⑤區域后,②③④⑤四個區域匯集的雨水由于沒有排水通道,無法繼續雨污分流,都將變成滲濾液。當垃圾填埋到邊坡截洪溝高度以后,邊坡截洪溝被垃圾覆蓋,坡面①范圍內的雨水也無法繼續分流,也會變成滲濾液。至此,所有落入填埋庫區范圍內的雨水都將變成滲濾液。
三、改進措施
可見,缺少能夠長期發揮作用的排水通道是造成雨污分流效率低的主要原因。通過改變垃圾壩的設計結構并分期建設,可以實現為雨水提供排水通道,再配合以專業的填埋作業管理,可實現最大限度地雨污分流。
1、工程措施
設計時,在垃圾壩與山體之間留一段缺口,這個缺口可以作為排放落入填埋庫區雨水的通道。建設期,垃圾壩分期建設。垃圾壩一期工程中,該缺口處只建設壩基,并使其高程低于壩前場底高程,在此處壩基上構筑排水通道,用于排水。如圖2、圖3。
由于該通道處在填埋場最低處,填埋場內匯集的雨水可以自流排出。當壩前垃圾面高程上升到超過該通道一定高度后(3米左右),啟動垃圾壩二期工程,將該通道位置的垃圾壩建設至接近壩前垃圾面高程,并重新構筑新的排水通道。如此逐漸實施垃圾壩分期工程,直至達到壩主體相同高度。
2、管理措施
為實現該設計的雨污分流效果,必須配合以專業的填埋場作業管理。具體措施包括:
(1)填埋整坡。填埋垃圾的時候,從填埋庫區的上游開始填埋,并且將垃圾修整壓實形成坡向垃圾壩的坡度,方便自流排水。
(2)臨時覆蓋。一個作業單元進行填埋作業時,其余垃圾面均用臨時覆蓋材料(如0.5毫米厚的LDPE膜)覆蓋。在填埋垃圾面低于邊坡截洪溝的時候,將臨時覆蓋材料向上延伸覆蓋坡面②,并與邊坡截洪溝連接。在填埋垃圾面高于邊坡截洪溝之后,將臨時覆蓋材料向上延伸覆蓋坡面①,并與環庫截洪溝連接。覆蓋材料采用順坡自然搭接。這樣,落在填埋作業面上的雨水下滲成為滲濾液,落在其它區域的雨水就由于沒有接觸到垃圾而未被污染,可以沿臨時覆蓋材料表面自流匯集到垃圾壩的排水通道排出。
(3)制定作業計劃。將填埋場劃分為若干個區,每個區再劃分為若干個作業單元,確定各區各單元的作業先后順序。當一個作業單元達到計劃填埋高度后,立即進行臨時覆蓋,并將下一個作業單元的臨時覆蓋材料移開,作為新的作業單元。各個單元、各個區之間如此輪流填埋作業,直至填埋達到設計高程。
3、雨污分流效果
經過這樣的改進,雨污分流設施隨著填埋的進行不斷重新構建,能夠長期發揮作用。
(1)在填埋垃圾面低于邊坡截洪溝的時候,坡面①范圍內的雨水匯入邊坡截洪溝排出,坡面②范圍內的雨水匯集到場底。落入以及匯入場底填埋作業面的雨水將作為滲濾液收集處理,匯集到其他區域的雨水將沿著臨時覆蓋材料由垃圾壩排水通道自流排出;
(2)在填埋垃圾面高于邊坡截洪溝之后,邊坡截洪溝失效,坡面①范圍內的雨水匯集到場底,大部分由垃圾壩排水通道自流排出,小部分匯集到作業面成為滲濾液;
(3)當填埋垃圾面達到垃圾壩頂之后,朝向垃圾壩方向的垃圾面開始收坡,坡面雨水自流排入排水通道排出;
(4)當填埋垃圾面達到環庫截洪溝之后,就開始整體收坡,坡面雨水匯入環庫區截洪溝排出。
從填埋場開始啟用到最終封場,都能實現高效率的雨污分流,使侵入垃圾場的雨水量基本控制在填埋作業面范圍內匯集的雨水,極大地減少滲濾液產生量。
四、效益分析
以中山市為例,年均降水量約為1700毫米,假設填埋場面積5萬m2,則填埋庫區每年匯集的雨水量約為8.5萬m3。通過該設計和管理改進,日常作業面控制在2000 m2以下,相當于將填埋場匯水面積減小到日常作業面,則有4.8萬m2面積上的雨水可以直接排出,即填埋場全場匯水面積內96%的雨水可以排出,年減少滲濾液8.16萬m3。按滲濾液處理費20元/m3計算(執行GB16889-2008一級排放標準),則一年可節省163.2萬元。同時可以降低滲濾液處理廠的處理能力,節約建設成本。
增加的費用是采購臨時覆蓋材料費用。以0.5mm厚的LDPE膜為例,使用量根據填埋場占地面積另加50%的邊坡面積、搭接面積和損耗計算,總用量為7.5萬m2,按市場價25元/m2計,臨時覆蓋材料費用約為187.5萬元,大致相當于一年節省的費用。
可見,經過改進后,有較好的環境效益和經濟效益。
五、結論與建議
1、通過改進設計和分期建設垃圾壩,為分流的雨水提供排水通道,并配合適當的填埋作業方式,可以有效提高雨污分流效率,減少滲濾液產生量,節約滲濾液處理費,從而降低填埋場運營成本;
2、為實現高效的雨污分流,對運營管理水平提出更高的要求;
3、目前大部分的填埋場都是由政府財政投資建設。由于投資管理體制的原因,將垃圾壩在十幾年甚至幾十年內分期建設,在填埋場的建設資金的安排、工程驗收、結算等方面均存在困難。通過改革建設投資體制,由社會資金參與建設和運營,則能夠充分發揮社會資金靈活性的優勢,實現填埋場高效建設和運營。
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19天前,這座位于上海近郊的垃圾廠發生閃爆,滲濾液處理一期廠房全面坍塌,面積約250平方米。廠區內惡臭嗆人,一度彌散至廠區周邊。事故共造成3人死亡,4人受傷,其中1人危重,2人重傷。
事故發生第二天上午,上海市綠化和市容局組織環境風險評估組專家進行檢測和安全評估。上海市政府網站7日消息,稱事故對周邊環境影響已基本消除,未造成次生大氣環境質量影響。“目前,江橋垃圾焚燒廠焚燒設施正常運行。”
這是政府部門至今最后一次與此次事故有關的消息。事故具體原因仍在調查。
江橋廠大股東上海城投控股股份有限公司(下稱城投控股)曾公告,承認江橋廠系其子公司上海環境集團有限公司(下稱環境集團)與威立雅環境服務中國有限公司共有的合資企業,“由威立雅公司運營管理”。環境集團副總裁邵軍14日在公開場合透露,此次事故是外聘單位在維修滲濾液調節池抽氣管時,違規操作所致。 事故原因初探
12月5日15時10分左右,江橋廠附近居民突然聽到一聲巨響,并伴有強震。他們起初以為“地震了”,但很快發現是江橋廠發生了爆炸。爆炸產生的沖擊波震感強烈,有兩名人員因此摔倒受傷,其他傷者則多被埋在瓦礫之下,其中二人重傷送醫后不治,另一人則在事故發生后24小時才被找到,當時已經死亡。
江橋廠是國家發改委批準的重大環保基礎設施,該廠已建成運營的一期、二期工程總投資9.2億元,占地面積13.6公頃,設計處理能力1500噸/日。2006年8月建成時,是全國規模最大的生活垃圾焚燒廠。至2012年末,上海四個城區的大部分生活垃圾均由該廠處理,當年實際處理垃圾量達59.55萬噸,發電量近2億千瓦時。
上海市政府官網稱,據初步調查,事故發生在廠區內滲濾液處理一期工程廠房。當時,約有250平方米的廠房正在進行管網維修,維修過程中突然發生爆炸。
對于事故原因,業界普遍懷疑是垃圾滲濾液發酵產生的沼氣爆燃所致。
所謂垃圾滲濾液(又稱滲瀝液),是指垃圾在堆放過程中,經發酵等生化降解,同時,在降水等作用下產生的一種高濃度的廢水。由于垃圾含水量較高,滲濾液產出率也較高,此次發生事故的江橋廠,其夏季滲濾液產出率高達35%。
在滲濾液產生的過程中,以及滲濾液中的有機物進一步降解時,都可能產生沼氣。“早期焚燒廠的滲濾液,都是通過車輛或管道送往污水廠處理。近年來,環保法規趨嚴,越來越多的垃圾焚燒廠自建了滲濾液處理設施。”專注垃圾焚燒處理研究的浙江大學能源工程學系教授馬增益回憶稱,在本世紀初首批垃圾焚燒廠開始建設,當時設計者們并沒想到,短期存放的垃圾也會產生這么多滲濾液。
2008年出臺的《生活垃圾填埋污染控制標準》,規定了生活垃圾填埋場水污染物排放濃度限值,化學需氧量、五日生化需氧量、懸浮物、氨氮等指標,均不得超過100毫克/升。
滲濾液處理系統由此成為填埋場必須配備的一項設施,“建設標準較高的焚燒廠,就是參照這個標準”。馬增益說。
江橋廠正是這樣一座被稱為“高標準”的焚燒廠。2006年8月,原國家環保總局主持通過項目一期、二期的環評驗收時,作為配套工程的滲濾液處理一期剛剛試車,直到當年12月1日方結束試運行。
出于成本原因,在實際操作中,企業多采用生物法處理滲濾液。江橋廠也是這樣。它的滲濾液處理一期工程采用的是一套“預處理+膜生化反應器”系統,首先將滲濾液引進調節池進行預處理,由于采用的是好氧發酵法,調節池中會進行預曝氣,以去除對好氧反應不利的游離氣體,這一過程會令滲濾液中的沼氣溢出。而在生化反應階段,則引入好氧微生物,并在一定溫度條件下不斷曝氣,加速好氧菌群作用,從而降解大部分有機物,在這一過程中,則可能因好氧反應不完全,出現一部分厭氧反應,從而產生沼氣。
江橋廠發生事故時,一條抽氣管正在維修。在12月14日舉行的2013(第七屆)固廢戰略論壇上,邵軍介紹,外聘的第三方單位違規操作最終導致了爆炸事故。
自然大學對現有的信息披露情況并不滿意,他們呼吁第三方介入事故調查,并建立公眾參與的第三方監督機制,“監督江橋垃圾焚燒廠的日常運行,避免類似事故的再次發生”。 控制不嚴
歷史上無論是垃圾填埋場、污水廠還是市政污水管道,都多次發生過沼氣爆燃。
住建部于2010年頒布《生活垃圾滲瀝液處理技術規范》,明確提出“調節池、厭氧反應設施應設置硫化氫、沼氣濃度監測和報警裝置,曝氣設施應設置氨濃度監測和報警裝置”,“沼氣和硫化氫等危險氣體應采取控制與保護措施”等要求。但這僅是一項行業標準,并不強制執行。
在垃圾處置領域,防沼氣爆燃隱患的國家強制標準,僅在《生活垃圾填埋污染控制標準》中可見:生活垃圾填埋場應建設填埋氣體導排系統,在填埋場的運行期和后期維護與管理期內將填埋層內的氣體導出后利用、焚燒。
專門針對垃圾焚燒廠的《生活垃圾焚燒污染控制標準》中未提及滲濾液,這一標準自2001年出臺后,至今未經修訂。
在馬增益看來,建設和管理環節,集中關注的都是主體焚燒爐部分;對整個工程風險的關心,則主要集中于環境污染,并非安全生產。“環評時也會講到爆炸可能帶來的風險,很多人都懷疑垃圾廠可能爆炸嗎?至于滲濾液系統,以往更沒有敲過這個警鐘,至少我自己就沒有注意到這個事情。” 馬增益說。
滲濾液處理設施的防火防爆,并無技術難度。從事滲濾液專業化處理多年的清華大學環境學院副研究員岳東北介紹,“涉及到沼氣,一是要做監測,最起碼要做甲烷監測;二是收集利用,不利用也要做好通風。此外,所有可能出現厭氧反應的范圍,都要采用防燃防爆標準。”
浙江合坤生物能源科技有限公司總經理方小冬曾去過一些垃圾焚燒廠。就他所見,這些廠區內的滲濾液處理設施,只是對污水池加個蓋防止氣味溢出,氣體收集設備非常簡易,亦未配備監測設備。
“風機不是防爆的,工作服也不是防靜電的……包括檢修使用的工具,都必須是防爆的才行,能達到這個標準的,我看到的可以說是‘零’。” 方小冬指出,與專業的滲濾液處理廠(站)不同,垃圾焚燒廠在配套滲濾液處理設施時,并沒有執行嚴格的防爆標準。 改造困境
“十一五”時期提出“焚燒為主,填埋為輔”的垃圾處理思路后,垃圾焚燒廠近年在各地紛紛上馬。至2012年底,中國投入運行的生活垃圾焚燒發電廠共有142座,總處理能力為12.4萬噸/日。根據各地政府的規劃,焚燒將逐漸取代填埋,成為“垃圾無害化處理”的主要手段。由此帶來的焚燒廠技術完善需求必將提上日程。
垃圾含水量太高,焚燒爐溫度達不到標準,會增加產生二英這類有毒有害氣體的風險,因此滲濾液必須單獨處理。
早期建設的垃圾焚燒廠,大多數都選擇將滲濾液回噴,“但這么多水入爐膛,燃燒時就需要添加更多輔助燃料,對節能非常不利,也提高了成本”。馬增益說。
如果轉運處置,依據《城市生活垃圾管理辦法》規定,“應當采用全密閉自動卸載車輛或船只,具有防臭味擴散、防遺撒、防滲瀝液滴漏功能。”
直接排放更無可能。要排入設置城鎮二級污水處理廠的城鎮排水系統,執行最低標準(三級標準),化學需氧量也必須在500毫克/升以下。而江橋廠產生的滲濾液原液,化學需氧量含量高達4.8萬毫克-7.1萬毫克/升,遠遠低于納管要求。
華泰證券對《“十二五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》分析后,保守測算,至2015年滲濾液新增市場容量為90億元左右,運營年均市場容量為20億元,“存量市場超過增量市場3倍”。換言之,至2015年,垃圾滲濾液處理市場規模將超400億元。
與巨大的市場需求不相匹配的是,真正擁有達標的滲濾液一體化處理工程建設、運營能力的企業很少,行業專業度不足。“多數企業產品技術含量低、無自主知識產權,無法提供滲濾液處理工程一體化服務。”第三方市場研究機構深圳中商智業投資顧問有限公司分析。
滲濾液處理企業正面臨技術改造,產業升級的拐點。上海城環水務運營公司(下稱城環水務)原總工程師周新宇在參與江橋廠滲濾液改擴建方案技術論證后稱,江橋廠滲濾液處理設施使用的工藝存在污泥產量大,生產能耗與藥耗大,工藝瓶頸環節眾多,生產管理與設備運行要求高等弱點。城環水務是江橋廠滲濾液處理設施的運營商,亦是城投控股的下屬企業。
周新宇介紹,在江橋廠滲濾液一期工程的實際使用中,原本希望在調節池通過技術手段將化學需氧量降低30%,因滲濾液原液酸性過高未能實現,生化反應后還堵塞了輸送系統,因此降低了供氧效率。這也是眾多應用膜超濾技術進行滲濾液處理的設施遇到的共性問題之一。
盡管超濾膜一般都會承諾3年-7年的使用時間,在實際使用中,因超濾膜易堵塞清洗頻繁,以及腐蝕損傷等原因,使用壽命往往無法達到預期。北京桑德環保集團董事長文一波透露,“我們做過幾十個滲濾液處理工程,全世界的膜基本都用上了,可以說都或多或少有些問題,很多膜一年甚至更短的時間就要更換。項目難以實現穩定可靠的經濟性。”
一部分企業希望利用沼氣,提高滲濾液處理經濟效益。江橋廠在2007年提出技改擴建計劃時,提出要在原有生化反應器前端增設厭氧裝置,產生的沼氣用于發電。“每噸滲瀝液的處理成本扣除沼氣發電收入后約為11.9元,比現有工程下降約60%。”《上海江橋生活垃圾焚燒廠技改及擴能工程環境影響報告書(簡本)》中稱。
在從業者和研究者看來,以厭氧發酵為主的工藝,盡管會因設備和防爆等原因增加一定投資,卻更為節能和環保,應該是未來滲濾液處理技術的主要發展方向之一。然而,上海城投2013年半年報中,已將用于江橋廠技改擴能的492.7萬元全部計作壞賬,“預計無法收回”。
此外,滲濾液企業還面臨著濾出濃液難以處理,回灌造成二次污染的技術難題。岳東北分析,雖然目前已經研究出化學氧化、蒸發濃縮結晶填埋等方法,但成本都較高,“能不能承受得起,誰來承擔”?
滲濾液處理工程利潤微薄,投資回收期太長也阻礙了企業的投入。“政府投資項目,企業一般希望7年收回投資,但政府的希望是10年,實際操作中經常要20年才能收回成本。”方小冬說,因此,壓縮開支成為企業必然的選擇,“比如說風機,防爆的比不防爆的至少要貴三成,有多少人在用”?
無論是從業者還是研究者,都認為垃圾滲濾液處理中存在的種種技術或安全問題,并非無法解決。政府提高成本投入,企業加強技術研發,引導整個行業向專業化發展,是顯而易見的解決之道。
【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。
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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:
[1] 韓斌.論我國城市生活垃圾處理的現狀與管理對策.中國境科學學會2009年學術年會論文集[C].2009.
[2] 李秀金.固體廢物工程[M].北京:中國環境科學出版社.2003.
關鍵詞:環境衛生管理部門;垃圾處理;超濾膜系統;應用設計
中圖分類號: TB43 文獻標識碼: A 文章編號: 1673-1069(2017)05-71-2
0 引言
近年來,科學技術的創新與發展,推動了我國各領域的技術創新。科學技術在環境衛生管理部門中的應用,促使垃圾處理技術的不斷創新發展。目前,我國常用的垃圾處理技術有填埋、焚燒、堆肥。垃圾滲濾液主要是有垃圾本身產生的及焚燒遺留的液體,其處理技術主要包括:物理處理法、化學處理法和生物處理法等等。超濾膜技術在垃圾滲濾液處理中的應用,不僅可以提高垃圾滲濾液的凈化水平,同時,也能夠提高水質。因此,環境衛生管理部門應重視超濾膜技術在垃圾滲濾液處理中的應用,保證應用效果,提高垃圾處理水平。
1 垃圾滲濾液處理工藝概述
為了充分認識到超濾膜技術在垃圾滲濾液中的應用效果,我們就需要對其處理工藝進行比較,以此來突出超濾膜技術優勢,推動超濾膜技術的應用發展。目前,垃圾滲濾液的處理方式有物理化學法和生物法。物理化學法垃圾滲濾液處理主要包括活性炭吸附法、氧化還原膜滲析等等。物理化學處理不會受到水質水量變電的影響,出水水質比較穩定,但是,其成本較高,不適于大水量垃圾滲濾液的處理。生物處理法主要包括:好氧處理和厭氧處理,但是,生物處理容易受周圍環境的影響,工藝不穩定[1]。
2 超V膜技術在垃圾滲濾液中的應用研究
2.1 超濾膜技術原理
超濾膜技術主要是運用活性污泥,通過膜滲透將水及濃縮液進行有效分離的技術。其基本過濾原理如下圖所示:
圖1 超濾膜基本過濾原理圖
通過原理圖可以發現,在膜處理工藝中,其工藝原理運用的是滲透壓的模式,即膜管內部壓力大于膜管的外部壓力,在滲透壓的作用下,將水排除管外。留在管內的一些懸浮物通過相應的渠道輸送除去,從而達到凈化垃圾滲濾液的目的。該技術在垃圾滲濾液中的應用,不僅可以保證濾膜的潔凈,同時也可以避免膜管堵塞。此外,一些不能透過超濾膜流出膜管的液體,通過膜管的另一端時,會濃縮生成污泥,我們稱其為濃縮液。從圖1中可見,進入膜管內部的驗收比濃縮液要明亮,說明污泥在膜管內傳輸時在逐漸變稠。
2.2 超濾膜技術的工藝流程設計
主要工藝流程包括供給程序、過濾程序、沖洗程序和化學清洗CIP程序[2],輔助工藝流程為充水排氣程序超濾標準工藝流程圖,如圖2所示:
圖2 超濾標準工藝流程圖
通過超濾膜工藝流程圖我們可以充分了解到有關超濾膜系統的各個功能。一是供給系統,該系統是吸入活性污泥,將其供給超濾膜管理進行反應,然后,在將其送入生化池中;二是過濾系統,在過濾過程中,超濾單元由于過濾需要,其供給管理的控制方式會發生一些變化,即活性污泥供給管路的壓力變送器控制給水泵的運行。三是沖洗系統,在過濾過程中,由于一些垃圾滲濾液無法通過超濾膜流出管外,導致超濾膜內仍然存在高濃度的活性污泥,為防止堵塞膜管和滋生微生物污染,需將這些活性污泥盡快從膜管內去除,所以,在過濾停止后,要將膜管內的污泥沖出;四是化學清洗CIP系統,雖然超濾膜系統在運行過程中有沖洗系統,但是,在沖洗過程中常會有小顆粒粘附在超濾膜表面,增加清洗阻力,同時會降低膜通量,化學清洗CIP系統,可以有效避免此種現象的發生;五是沖水排氣系統,該系統在運行過程中主要是排除超濾單元中的氣體,避免因氣、水混合而引起的壓力沖擊對膜的損害,所以,在啟動超濾系統前,要做好超濾單元的沖水排氣工作。
2.3 超濾膜系統在應用過程中出現的問題
雖然超濾膜技術在垃圾滲濾液處理中的應用比較廣泛,但是,超濾膜系統在應用過程中,其膜污染及膜堵塞問題比較嚴重,出現這一問題的主要原因是由于垃圾滲濾液中的膜污染纖維較多,超濾膜的水通量小等等,從而造成非正常停機,影響超濾膜的流通。因此,超濾膜系統在生產過程中,企業或商家都需要針對超濾膜的實際應用情況,制定相應的清理措施,避免超濾膜堵塞或污染問題引起的停機事故。超濾膜在運行過程中,我們可以通過觀察膜管進水端了解膜管的堵塞情況,因此,為了保證超濾膜系統的正常運行,企業可以進行定期檢查,周期建議不超過2周[3]。
2.4 超濾膜技術的應用優勢
為了能夠直觀地了解超濾膜的應用優勢,我們對超濾膜技術的應用參數進行了匯總,如下表所示:
處理站的成本投入,為引進先進的設備和技術提供了資金保障。組件中的中空纖維膜為外皮層超濾膜,耐污染且易清洗;系統采用UPVC不銹鋼管路和內循環系統,省能耐用;采用卡環式連接,易于拆卸、組裝。
3 結束語
目前,我國超濾膜技術在垃圾滲濾液中的處理技術還不算成熟,與國外技術水平相比還有所差距。因此,相關部門應加大超濾膜技術在垃圾滲濾液中的應用力度,不斷對其進行研究與探索,提高國內超濾膜技術的應用水平,保證垃圾滲濾液的處理效果,促進我國環保事業的發展。
參 考 文 獻
[1] 祝海鵬.超濾膜系統在垃圾滲濾液處理中的應用與設計[A].中國環境科學學會.2013中國環境科學學會學術年會論文集(第五卷)[C].中國環境科學學會,2013:3.
鞏義市大黃冶生活垃圾衛生填埋場位于鞏義市紫荊辦大黃冶村東黃土丘陵中,其主體工程包括:進場道路、管理區、維修區、地磅房、填埋庫區、調節池滲濾液處理站等,由于生活垃圾處理場填埋庫區邊坡穩定,施工時亦在其側壁和底部均進行了防滲處理,防滲材料采用HDPE防滲膜,其滲透系數為10~13cm/g的要求,滿足《生活垃圾填埋污染控制標準》(GBl6889~2008)中滲透系數10~7cm/g的要求,且本場土壤大部分為粘土,滲透系數小,地下水埋層較深,通過防滲處理后填埋庫區對地下水基本無污染。大黃冶生活垃圾衛生填埋場占地230.3畝,總庫容257萬m3,設計生活垃圾日處理量350噸,日處理滲濾液130噸,設計使用年限15年。
(一)垃圾成分組成情況
根據鞏義市環境衛生管理處分析資料,現狀垃圾成分如下表:
(二)垃圾填埋情況
生活垃圾填埋采用分層平鋪作業法。垃圾填埋剛開始運行,為保護邊坡及庫底防滲層,進行土袋防護,較輕壓實。垃圾傾倒經廢物回收后,嚴格按《生活垃圾衛生填埋技術規范》(GJJl7~2004)進行操作,經推平、攤鋪均勻,每填0.3~0.4m垃圾進行覆土碾壓,垃圾容重達到0.7~0.8t/m3。垃圾經黃土覆蓋壓實后,避免垃圾,每年4~11月份每日對場區蚊蠅消殺,定時定期投放鼠藥毒餌,除四害使垃圾處理達到減量化、無害化、資源化,保證衛生覆蓋的要求又減少所占庫容,有效降低蚊蠅滋生。具體填埋工藝流程:收集運輸稱重卸車回收攤平壓實消殺每日覆土中間覆土封場綠化
(三)垃圾場環境治理措施
1.為最大限度減輕污染和危害,填埋作業采取日清運、日填埋、日覆蓋,在填埋庫區每隔50m修建一垂直導氣石籠井,在封閉的調節池和填埋區內均設置導氣管,進行有組織收集氣體,統一治理,有效地緩解了惡臭氣體污染和安全問題。
2.為控制垃圾滲濾液對地下水污染,工程采用了高密度聚乙烯(HDPE)與粘土復合襯里系統做為填埋庫區及調節池防滲層,填埋庫區周圍設置雨水排水溝,垃圾攔擋壩前設置了滲濾液收集系統,將垃圾所產生滲濾液匯集流入調節池,經厭氧降解有機物濃度降低,然后泵入滲濾液站,經物理、化學、生化、膜反應處理后COD去除率達63.7%,BOD去除率達67.3%,氨氮去除率達76.7%,懸浮物去除率達73.8%,總出水口滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GBl6889~2008),滲濾液處理系統良好,未對環境造成負影響。
3.水處理工藝流程:(1)滲濾液調節池混凝沉淀硝化反硝化MBR精密過濾納濾反滲透達標一級排放;(2)雨水截洪溝排入下游沖溝。
二、環境監測概況
為了掌握控制大黃冶生活垃圾處理場污染物對環境的影響,委托鞏義市環境監測站嚴格按照《中華人民共和國水污染防治法》《中華人民共和國大氣污染防治法》《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GBl6889~2008)等法律法規要求,從2009年8月25日開始對垃圾場附近大氣、地下水進行本底監測,同時又在滲濾液站進水口、出水口處設置監測點,每季度至少監測一次,場內化驗員每天一次常規監測,每月進行一次全分析,有效地控制因垃圾處理造成的環境污染。根據一年來的監測結果,各項數據指標均達到了《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GBl6889~2008)。
三、建議
1.由于填埋場產生填埋氣體主要成分甲烷為易燃易爆氣體,從安全角度出發建議初期將其引至燃燒架燃燒,長期應考慮沼氣綜合利用,減排節能,同時搞好場區污染物濃度監控工作,確保填埋氣體的安全處理。
2.建議日常運行嚴格按照《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GBl6889~2008),防止因操作、管理不當而對周圍的環境構成較大污染。
摘要:基于電學法無二次污染、操作易掌握和費用低等特點,提出了4種用于垃圾填埋場人工襯層滲漏檢測的電學方法:電阻法、電流法、
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申明:本網站內容僅用于學術交流,如有侵犯您的權益,請及時告知我們,本站將立即刪除有關內容。 摘要:基于電學法無二次污染、操作易掌握和費用低等特點,提出了4種用于垃圾填埋場人工襯層滲漏檢測的電學方法:電阻法、電流法、感應電勢 差法和遠距離參比電極感應法。其原理都是利用垃圾和土壤有一定的水分而具有的導電性,以及一般用作人工襯層(俗稱土工膜)的高密度聚乙烯 絕緣材料。通過實驗指出電阻法只能檢測到是否有漏洞,不能判斷漏洞的位置;電流法是一種一次性方法,只能判斷一次是否有漏洞,也不能夠定位 漏洞;感應電勢差法有很好的發展前景;遠距離參比電極感應法的檢測效果非常好。 關鍵詞:垃圾填埋場;滲漏;檢測;電學;土工膜 中圖分類號:X833
文獻標識碼:A
文章編號:1001―6929(2004)04―0063―04
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