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Abstraction Based on the Leachate Treatment Discharge Requirement, the Optimum Expansion Proposal for LTP Is Chosen From Several Feasible Options after Comprehensive Consideration.
Key words Landfill Leachate; technology; Proposal Selection
廣州市興豐垃圾衛(wèi)生填埋場位于廣州市中心東北方向約38km的丘陵山地中,占地面積84公頃,填埋庫容達(dá)2000萬m3。是我國第一座在技術(shù)和管理上全面與國際接軌的垃圾填埋場,它采用了高標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè),并將其營運(yùn)承包給知名的境外專業(yè)公司。該場于2000年11月開始建設(shè),于2002年8月一期工程建成并投入營運(yùn),運(yùn)行一年多來,取得了良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。興豐場原設(shè)計(jì)的進(jìn)場垃圾接納量平均為3000 T/d,垃圾滲濾液處理能力為565 m3/d,主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。由于廣州市規(guī)劃中的其它垃圾處理設(shè)施不能如期建成,在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)興豐場將承擔(dān)6000 T/d的處理任務(wù),因此滲濾液處理設(shè)施的擴(kuò)建勢(shì)在必行。擴(kuò)建后滲濾液總處理能力必須達(dá)到1200 m3 /d,場區(qū)自北向南流水經(jīng)谷口排入金坑河,再流至興豐填埋場東南方向大約900 m的總庫容達(dá)1850萬m3的金坑水庫。由于下游金坑水庫功能環(huán)境較為敏感,因此興豐場滲濾液處理出水必須達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)。
類別
CODCr
BOD5
SS
NH3-N
TP
進(jìn)水
20000
12000
2000
2100
60
出水*
50
10
5
10
--
*注:實(shí)際處理后水質(zhì)均達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)。
1 擴(kuò)建工程滲濾液水量水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
1.1 滲濾液水量
根據(jù)興豐場運(yùn)行1年多來滲濾液產(chǎn)生量、廣州降雨量和垃圾填埋方式等綜合考慮確定垃圾量增加至6000 t以上時(shí),滲濾液處理水量將增加 650 m3/d。
1.2 滲濾液進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)
滲濾液進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)采用采用表1中的參數(shù)。
2 擴(kuò)建工程處理方案選擇原則
(1)擴(kuò)建工程工藝必須達(dá)到現(xiàn)有滲濾液處理廠的處理能力和處理效果,保持最終出水穩(wěn)定地達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);
(2)選擇工藝盡可能簡單、技術(shù)可靠、管理方便、運(yùn)行高效低耗的處理流程,并盡可能降低工程投資。
(3)由于滲濾液水質(zhì)變化幅度大,選取的工藝必須有較強(qiáng)的適應(yīng)性和操作上的靈活性,具有一定的抗沖擊負(fù)荷能力,并且能夠容易進(jìn)行改造,以適應(yīng)水質(zhì)的變化。
3 擴(kuò)建工程處理工藝方案介紹
3.1方案一:UASB+SBR+CMF+RO處理工藝
3.1.1 工藝流程
現(xiàn)滲濾液處理采用的工藝方案為UASB+SBR+CMF+RO,見圖1。
3.1.2 工藝說明
滲濾液由調(diào)節(jié)池泵入均衡池,進(jìn)行水質(zhì)水量的均衡和pH調(diào)節(jié),均衡池出水進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)池中,在反應(yīng)池中COD負(fù)荷為10~15 kgCOD/m3d ,BOD降解可達(dá)75%,COD降解可達(dá)70%。經(jīng)厭氧后滲濾液進(jìn)入SBR池,在此利用生物反應(yīng)進(jìn)行BOD5、COD以及NH3-N的去除,停留時(shí)間為10.5d,反硝率:4.51gNO3/kgVSS.h (20°C)。
SBR 反應(yīng)期的操作以好氧,缺氧交替運(yùn)作,在好氧情況下,微生物會(huì)產(chǎn)生硝化作用;在缺氧情況下,微生物會(huì)進(jìn)行反硝化作用以去除氨氮[3]。
為了防止高氨氮濃度對(duì)生化系統(tǒng)可能產(chǎn)生的抑制,SBR系統(tǒng)采用了高污泥齡設(shè)計(jì)(30d),這較生活污水處理廠的設(shè)計(jì)為長,可保證反應(yīng)器中數(shù)量足夠且性能隱定的硝化和反硝化菌,使微生物在反應(yīng)器中的停留時(shí)間大于硝化和反硝化菌的最小世代期。高污泥齡設(shè)計(jì)還可去除較難生化的有機(jī)物。
經(jīng)生化處理后的滲濾液進(jìn)入連續(xù)微濾(CMF)系統(tǒng),此系統(tǒng)作為反滲透系統(tǒng)的前處理,采用0.2μm中空纖維膜,隔除滲濾液中大于0.2μm的固體、細(xì)菌和不溶性的有機(jī)物。經(jīng)生化和微濾處理的滲濾液進(jìn)入RO反滲透系統(tǒng),RO系統(tǒng)采用寬幅螺旋卷式復(fù)合膜,設(shè)計(jì)最大工作壓力: 35 Bar,最大回收率為80%,清洗周期為1~2星期,預(yù)期膜的工作壽命為1~2年。RO出水可直接進(jìn)行回用,濃縮液經(jīng)化學(xué)沉淀后形成穩(wěn)定的絮凝體再運(yùn)至填埋場進(jìn)行填埋處理。
該工藝的技術(shù)特點(diǎn)是:
(1)UASB能耗低效率高,與SBR相結(jié)合的工藝是既經(jīng)濟(jì)又靈活去除有機(jī)物及氨氮的有效方式;
(2)高效的SBR處理體系是生物脫氮的關(guān)鍵,它將各種形態(tài)的氮最終轉(zhuǎn)化為N2,徹底解決了滲濾液中的氮污染問題;
(3)CMF+RO深度處理系統(tǒng)可確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo);
(4)剩余污泥量小。
3.1.3 各階段的出水水質(zhì)
水質(zhì)指標(biāo)
原水
UASB
SBR
微濾
反滲透
COD (mg/l)
20,000
6,000
40
BOD5 (mg/l)
12,000
3,000
8
TSS (mg/l)
2,000
500
1
NH3-N (mg/l)
2,100
1,890
8
3.2 方案二:蒸發(fā)+RO處理工藝
3.2.1 工藝流程
3.2.2 工藝說明
滲濾液由調(diào)節(jié)池泵入預(yù)處理池,通過投加臭氧對(duì)氨氮與低分子有機(jī)物進(jìn)行預(yù)處理,出水經(jīng)沉淀后進(jìn)入熱交換器。預(yù)處理后滲濾液用泵送入兩個(gè)熱交換器進(jìn)行預(yù)熱,交換器同時(shí)作為蒸發(fā)器濃縮液和冷凝水的冷卻器。預(yù)熱后的滲濾液進(jìn)入進(jìn)水池,然后提升進(jìn)入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器內(nèi),滲濾液通過噴頭噴灑在高溫的管束外表面而蒸發(fā)成蒸氣,蒸氣經(jīng)收集后通過離心壓縮機(jī)壓縮進(jìn)入管束,從而產(chǎn)生持續(xù)的蒸發(fā)循環(huán)。同時(shí)滲濾液噴灑到管束外表面對(duì)管束中的蒸氣起到降溫作用而使管道內(nèi)蒸氣冷凝。管道中形成的冷凝水收集后進(jìn)入脫氣器中,減少易揮發(fā)有機(jī)成分,冷凝液用泵從脫氣器經(jīng)過冷凝液冷卻器進(jìn)入暫存池。
經(jīng)蒸發(fā)處理的滲濾液進(jìn)入RO反滲透系統(tǒng),RO系統(tǒng)采用寬幅螺旋卷式復(fù)合膜,設(shè)計(jì)最大工作壓力為35 Bar,最大回收率為80%,清洗周期為1~2星期,預(yù)期膜的工作壽命為1~2年。RO出水可直接進(jìn)行回用。
蒸發(fā)器底部所收集的濃縮液及RO濃縮液用循環(huán)泵輸送入濃縮液冷卻器對(duì)進(jìn)水進(jìn)行預(yù)熱,冷卻后的濃縮液進(jìn)入焚燒爐焚燒。
該工藝的技術(shù)特點(diǎn)是:
(1)全部采用物化工藝處理,進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)對(duì)處理效果基本無影響;
(2)剩余污泥量??;
(3)濃縮液可以得到徹底的處置,無須回灌。
3.2.3 各階段的出水水質(zhì)和處理效率
12000
3.3 方案三:MBR+UF+NF處理工藝方案
3.3.1 工藝流程
3.3.2 工藝說明
滲濾液由調(diào)節(jié)池泵入生化池,生化池包括硝化池和反硝化池,在硝化池中,通過高活性的好氧微生物作用,降解大部分有機(jī)物,并使氨氮和有機(jī)氮氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽,回流到反硝化池,在缺氧環(huán)境中還原成氮?dú)馀懦?,達(dá)到脫氮的目的。MBR反應(yīng)器通過超濾膜分離凈化水和菌體,污泥回流可使生化反應(yīng)器中的污泥濃度達(dá)到20g/l,經(jīng)過不斷馴化形成的微生物菌群,對(duì)滲濾液中難生物降解的有機(jī)物逐步降解。MBR生化系統(tǒng)COD設(shè)計(jì)去除率90%,NH3-N設(shè)計(jì)去除率99%。
采用特殊設(shè)計(jì)的高效內(nèi)循環(huán)射流曝氣系統(tǒng),氧利用率可高達(dá)25%。MBR的剩余污泥量小,每天排泥量按不同運(yùn)行期(前,中,后)為110 ~50 m3/d左右。MBR出水無菌體和懸浮物,進(jìn)入納濾系統(tǒng)進(jìn)一步深化處理,出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放,濃縮液則回灌至填埋場。
納濾系統(tǒng)采用特殊納濾膜和工藝設(shè)計(jì),可使鹽隨凈化水排出,不會(huì)出現(xiàn)鹽富積現(xiàn)象,納濾凈化水回收率可達(dá)到85%。納濾濃縮液量3.7 m3/h,為節(jié)省投資及運(yùn)行費(fèi)用可將濃縮液回灌至填埋場處置。
采用該工藝處理滲濾液,適應(yīng)性強(qiáng),能確保不同季節(jié)不同水質(zhì)條件下,出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。在國外大量工程實(shí)例中發(fā)現(xiàn),即使對(duì)于BOD/COD小于0.2的老填埋場滲濾液,經(jīng)過MBR與納濾后也能使COD、BOD和NH4-N達(dá)標(biāo)排放。
該工藝主要特點(diǎn):
(1)反應(yīng)器體系中生物濃度高,達(dá)到20g/L,對(duì)難生物降解的有機(jī)物及氨氮的去除效率高;
(2)污泥穩(wěn)定性強(qiáng),粘度低,易脫水,不易腐敗變質(zhì)。
(3)出水不存在致病菌污染問題。
3.3.3 各階段的出水水質(zhì)和處理效率
100
3.4 方案四:DT-RO處理工藝
3.4.1 工藝流程
3.4.2 工藝說明
滲濾液由調(diào)節(jié)池泵入儲(chǔ)罐中進(jìn)行pH調(diào)節(jié),控制pH在6~6.5之間。經(jīng)pH調(diào)節(jié)的滲濾液加壓泵入砂濾器,砂濾器可根據(jù)壓差自動(dòng)進(jìn)行反沖洗,反沖洗水進(jìn)入濃縮液儲(chǔ)存池。經(jīng)過砂濾的滲濾液泵入筒式過濾器,經(jīng)過濾后的滲濾液由柱塞泵輸入第一級(jí)反滲透(RO)系統(tǒng)。一級(jí)RO系統(tǒng)膜通量為12L/m2·h,凈水回收率為80%,設(shè)計(jì)操作壓力為60bar。滲出液進(jìn)入二級(jí)RO裝置,濃縮液排至濃縮液儲(chǔ)存池。二級(jí)RO系統(tǒng)回收率為90%,膜通量為34.6L/m2·h,設(shè)計(jì)操作壓力為50bar。滲出液進(jìn)入脫氣裝置,濃縮液則排至砂濾器的進(jìn)水端。膜組的反沖洗在每次系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)進(jìn)行,清洗由系統(tǒng)自動(dòng)控制,清洗后的液體排入濃縮液儲(chǔ)存池中。
為避免濃縮液回灌時(shí)長期將高濃度的氨氮在垃圾填埋場不斷積累循環(huán),在濃縮液儲(chǔ)存池設(shè)置脫氮系統(tǒng),通過化學(xué)沉淀法將滲濾液中的NH3-N轉(zhuǎn)化為MgNH3PO4.6H2O沉淀,沉淀后形成的結(jié)晶性狀穩(wěn)定,可以直接隨濃縮液回灌到填埋場,也可以分離出來做肥料。
該工藝的技術(shù)特點(diǎn)是:
(1)預(yù)處理比較簡單,且不需設(shè)生化處理單元;
(2)DT-RO膜組的結(jié)垢較少,膜污染減輕,使反滲透膜的壽命延長;
(3)安裝、維修簡單,操作方便,自動(dòng)化程度高;
(4)DT-RO系統(tǒng)可擴(kuò)充性強(qiáng),可根據(jù)需要增加一級(jí)、二級(jí)或高壓膜組。
3.4.3 各階段的出水水質(zhì)和處理效率
BOD(mg/L)
COD(mg/L)
20000
NH3-N(mg/L)
SS(mg/L)
4 擴(kuò)建工程處理工藝方案選擇
4.1 方案比較
以上四個(gè)滲濾液擴(kuò)建工程處理工藝方案匯總比較詳見表6。
項(xiàng)目
方案一
UASB+SBR+CMF+RO EV+RO
一、工藝技術(shù)比較
基本工藝流程
原水—PH調(diào)節(jié)—UASB—SBR—反滲透—生產(chǎn)回用
原水—EV蒸發(fā)器—反滲透—生產(chǎn)回用
原水—MBR生物膜反應(yīng)器—超濾-納濾—生產(chǎn)回用
原水—砂濾器—二級(jí)反滲透—生產(chǎn)回用
生化處理與反滲透相結(jié)合
物理處理與反滲透相結(jié)合
生化處理與納濾相結(jié)合
采用單純反滲透工藝
進(jìn)水水質(zhì)影響
抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),進(jìn)水水質(zhì)對(duì)其影響較小,厭氧后出水有機(jī)物濃度大幅降低,對(duì)SBR池的處理沖擊較小。
不依賴于生物處理,抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),可通過調(diào)節(jié)蒸氣壓力適應(yīng)進(jìn)水負(fù)荷的變化。
環(huán)境因素和進(jìn)水參數(shù)變化對(duì)生物系統(tǒng)影響較大,可通過調(diào)節(jié)回流量適應(yīng)進(jìn)水負(fù)荷的變化。
不依賴于生物處理,抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),可通過調(diào)節(jié)反滲透壓力適應(yīng)進(jìn)水負(fù)荷的變化。
濃縮液處理
濃縮液回灌或燃燒處理,較徹底,對(duì)環(huán)境及填埋場運(yùn)行影響較小。
濃縮液回灌或燃燒處理,較徹底,對(duì)環(huán)境及填埋場運(yùn)行影響較小。
濃縮液回灌或化學(xué)沉淀形成穩(wěn)定的結(jié)晶而去除,殘留物對(duì)環(huán)境及填埋場運(yùn)行有一定的影響。
濃縮液回灌或化學(xué)沉淀形成穩(wěn)定的結(jié)晶而去除,殘留物對(duì)環(huán)境及填埋場運(yùn)行有較大的影響。
工藝運(yùn)行比較
有較多的工程及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),運(yùn)行管理較為復(fù)雜。
有較多的工程及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),運(yùn)行管理較為方便。
有較多的工程及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),運(yùn)行管理比較復(fù)雜。
有較多的工程及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),運(yùn)行管理較為簡單。
環(huán)境效益
滲濾液在生化階段會(huì)產(chǎn)生一定的有害氣體及臭味,對(duì)大氣環(huán)境有一定的影響。
滲濾液在蒸發(fā)階段會(huì)產(chǎn)生一定的有害氣體及臭味,對(duì)大氣環(huán)境有一定的影響。
滲濾液在生化階段會(huì)產(chǎn)生一定的有害氣體及臭味,對(duì)大氣環(huán)境有一定的影響。
對(duì)大氣環(huán)境影響較小。
二、經(jīng)濟(jì)比較
工程總投資
運(yùn)行費(fèi)用分析
21.52元/ m3
4.2 推薦方案
從各方案的工藝特點(diǎn)、對(duì)水質(zhì)波動(dòng)的適應(yīng)性、總投資以及單位運(yùn)行成本等方面進(jìn)行分析,并考慮各方案的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益等綜合因素,經(jīng)過綜合比選后認(rèn)為方案一為優(yōu)選推薦方案。其理由如下:
(1)滲濾液先進(jìn)行生化處理,該工藝具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和操作上的靈活性,可以適應(yīng)不同時(shí)期的處理需要,經(jīng)生化處理后的滲濾液進(jìn)入微濾及反滲濾系統(tǒng)進(jìn)行深度處理,出水達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)后可在填埋場內(nèi)作生產(chǎn)性回用水。
(2)采用UASB+SBR工藝,有機(jī)負(fù)荷高,抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),進(jìn)水水質(zhì)對(duì)其影響較小,厭氧后出水有機(jī)物濃度大幅降低,對(duì)SBR池的處理沖擊較小,充氧設(shè)備的能耗較小。
(3)采用生化處理與反滲透相結(jié)合,處理后出水可以達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),在填埋場內(nèi)作生產(chǎn)性回用,具有良好的環(huán)境效益,節(jié)省了生產(chǎn)用水的費(fèi)用,降低了填埋場的直接運(yùn)行成本。
(4)此工藝已有豐富的工程及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),運(yùn)行管理、設(shè)備配件供應(yīng)及人員調(diào)配都可與現(xiàn)有工程配套進(jìn)行。
(5)該方案雖然投資較高,但運(yùn)行穩(wěn)定,出水有保證,且可根據(jù)現(xiàn)有工程的經(jīng)驗(yàn)通過一定的措施降低造價(jià),此外本方案運(yùn)行成本較低,在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上具有較大的優(yōu)越性。
5 結(jié)論
(1) 從廣州市興豐填埋場的滲濾液處理要求以及環(huán)境敏感性、經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合效益等方面進(jìn)行綜合評(píng)估,認(rèn)為方案一即pH調(diào)節(jié)+UASB+SBR+CMF+RO工藝技術(shù)先進(jìn)、可操作性強(qiáng),完全符合擴(kuò)建工程項(xiàng)目提出的要求,為優(yōu)選推薦方案。
(2) 填埋場建設(shè)單位及營運(yùn)商對(duì)本工藝方案有豐富的建設(shè)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),可以提供充足的技術(shù)與管理支持。
參考文獻(xiàn)
1 沈東升 生活垃圾填埋生物處理技術(shù). 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003
關(guān)鍵詞:礦化垃圾;城市生活垃圾;填埋場利用
1 引言
截至2013年,全國658個(gè)設(shè)市城市生活垃圾清運(yùn)量1.72億t/a,有各類生活垃圾處理設(shè)施765座,其中填埋場有580座,處理量為1.05億t/a[1]。垃圾填埋場封場數(shù)年后,垃圾中易降解物質(zhì)完全或接近完全降解,垃圾填埋場達(dá)到穩(wěn)定化狀態(tài)即無害化狀態(tài),此時(shí)的垃圾稱為礦化垃圾[2]。近年來隨著我國城市化進(jìn)程的加快,原有垃圾堆場的搬遷和衛(wèi)生填埋場的選址問題迫在眉睫。生活垃圾的填埋、開采資源化、再填埋既可有效解決原填埋場垃圾的出路問題,又可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有填埋場的改造再利用。常熟南湖垃圾填埋場自20世紀(jì)90年代起開始啟用,初期建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低,存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn);以目前常熟市的發(fā)展,飛灰的處置和生活垃圾應(yīng)急處置均需要垃圾填埋場,在目前土地資源緊缺,垃圾填埋場選址尤其困難的情況下,對(duì)現(xiàn)有的南湖垃圾填埋場進(jìn)行復(fù)原改造是必要和緊迫需要的;根據(jù)有關(guān)研究成果和前期對(duì)南湖垃圾填埋場的實(shí)地試探,當(dāng)?shù)?0年前的垃圾可以予以挖掘進(jìn)行填埋外的處置和利用。
2 方案與方法
城市生活垃圾理化特性主要包括容重、物理成分、含水率、發(fā)熱量、灰分和元素六個(gè)方面。以上因素受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,城市基礎(chǔ)建設(shè)、能源結(jié)構(gòu)、季節(jié)和氣候、廢品回收、居民生活習(xí)慣影響。
方案首先根據(jù)填埋年代主要分為4個(gè)區(qū)間:2000年以前、2000~2005年、2006~2009年;2010至今。分析不同區(qū)間的生活垃圾主要成分、密度、不同埋深的含水率以及各單成分的物理特性,進(jìn)行各組分的熱值、熱灼減率試驗(yàn)。進(jìn)一步研究垃圾腐殖質(zhì)的可提取率。其次設(shè)計(jì)開采方案,包括臨時(shí)道路、運(yùn)輸、堆放、臨時(shí)處置方案。準(zhǔn)備開采所需機(jī)械設(shè)備、材料、各種檢測儀器及人員準(zhǔn)備;然后開采組織施工,主要工藝為:填埋場垃圾開挖-臨時(shí)處置-運(yùn)輸-資源化利用(包括焚燒、改良土)-滲濾液處理;開采過程中做好氣體監(jiān)測等環(huán)境保護(hù)工作。
開挖采用反鏟挖掘機(jī),鋪設(shè)臨時(shí)道路;每個(gè)剖面分3層取樣,即表層(0~80 cm)、中層(80~ 150 cm)和下層(150~1500 cm)。每層取垃圾樣重約50 kg,對(duì)樣品進(jìn)行烘干,然后分為可燃及不可燃兩大類,進(jìn)一步試驗(yàn)再多次采用四分法得到樣品帶回實(shí)驗(yàn)室烘干。所取樣品進(jìn)行容重、含水率、細(xì)菌總數(shù)、有機(jī)質(zhì)含量,總氮、總磷、熱值等測定,同時(shí)對(duì)滲濾液取樣測定,根據(jù)測定結(jié)果具體分析其處置方案及用途。
3 結(jié)果與討論
對(duì)取樣品進(jìn)行分類,可燃部分主要是布條、塑料、橡膠、木塊等(圖1),這部分可以進(jìn)焚燒廠焚燒發(fā)電處理;不可燃部分主要是磚頭、玻璃、以及部分細(xì)顆料土類固體(圖2);同時(shí)對(duì)滲濾液取樣測定,根據(jù)測定結(jié)果具體分析其處置方案及用途。
3.1 用作填埋場覆蓋材料
衛(wèi)生填埋場需要采用土壤作為表面覆蓋物,需要大量的土源。吳軍等[3]認(rèn)為將填埋齡超過10 年的礦化垃圾可用作日覆蓋材料,可以實(shí)現(xiàn)就地取材,并且價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)。徐勤等在經(jīng)過對(duì)國內(nèi)外終場覆蓋情況與標(biāo)準(zhǔn)的比較后,提出在終場覆蓋系統(tǒng)中,可將礦化垃圾作為其中的營養(yǎng)層[4]。
3.2 土地及園林利用
生活垃圾在填埋場內(nèi)經(jīng)過多年的生化反應(yīng),大部分有機(jī)物都得到了充分降解,經(jīng)一定的篩分后可得到含有豐富有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)元素的腐殖土??蓮V泛地應(yīng)用于農(nóng)田、園林綠化以及土壤的改良和修復(fù)等。但在使用過程中應(yīng)充分考慮到其中的有害重金屬含量等,因地制宜,最大限度地l揮礦化垃圾的土地效用。
3.3 加工成建筑材料
經(jīng)分類挑選的固體物質(zhì)可用作一般性的建筑材料。如作為土工填料進(jìn)行回填,加入膠結(jié)材料作為道路路基原料,加工制作成墻體材料。如代替泥土作制磚原料,用礦化垃圾中的煤灰、磚頭、瓦石等經(jīng)粉碎后與輔料混合,可壓制成路面磚[5]。
4 結(jié)論與展望
生活垃圾填埋場中礦化垃圾開采后經(jīng)分選等預(yù)處理后,可得到合理的綜合利用,如作為填埋場覆蓋材料、土地利用、處理廢水、處理廢氣以及作為建筑材料等,且其中一部分已經(jīng)進(jìn)入工程實(shí)踐的階段。我國目前許多填埋場快要到達(dá)使用年限,土地資源面臨枯竭,開挖礦化垃圾,增加現(xiàn)有填埋場庫容的方法是最經(jīng)濟(jì)有效的方法。未來需要研究出先進(jìn)適用的機(jī)械設(shè)備,用以提高開采和篩分礦化垃圾的效率。同時(shí)礦化垃圾滲濾液的處理及再利用,也是實(shí)現(xiàn)垃圾填埋場再利用的關(guān)鍵技術(shù)問題。
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Project Design of Landfill and MSW Recycles
Xu Wang1,Yi Lixin1, Ruan Renyong2, Wu Cheng1
(1.Changshu Collegeof Science and Technology, Changshu, Jiangsu 215500,China;
2.Changshu Changsheng Environmental Protection Technology Co.,Ltd.,Changshu, Jiangsu 215500,China)
關(guān)鍵詞:城市垃圾,滲濾液,廢水處理
近十幾年來國外學(xué)者就垃圾滲濾液的處理進(jìn)行了大量的探索和研究,取得了一些成功經(jīng)驗(yàn),有的已用于工程實(shí)踐。我國在垃圾滲濾液的處理研究方面起步較晚、起點(diǎn)較低,有不少失敗的教訓(xùn),但也獲得了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)。由于滲濾液水質(zhì)水量的復(fù)雜多變住,目前尚無十分完善的處理工藝,大多根據(jù)不同填埋場的具體情況及其它經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求采取有針對(duì)性的處理工藝??v觀國內(nèi)外垃圾滲濾液處理的現(xiàn)狀,目前滲濾液的處理方案主要有場外綜合處理和場內(nèi)單獨(dú)處理兩大類。主要處理工藝有生物處理法、物化法、土地法以及上述方法的綜合[1]。
l 生物法處理滲濾液
生物法是滲濾液處理中最常用的一種方法,由于其運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低、處理效率高,不會(huì)出現(xiàn)化學(xué)污泥等造成二次污染,因而被世界各國廣泛采用。具體的工藝形式有傳統(tǒng)活性污泥法、穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤、厭氧固定膜生物反應(yīng)器等。
1.1 活性污泥法
美國和德國幾個(gè)垃圾填埋場采用活性污泥法處理滲濾液,其實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明,通過提高污泥濃度來降低污泥的有機(jī)負(fù)荷,可以獲得令人滿意的處理效果。如美國賓州的Fall Township污水處理廠,其垃圾滲濾液進(jìn)水的ρ(CODcr)為6000~21000 mg/L,ρ(BOD5)為 3000~13000 mg/L,ρ(氨氮)為 200~2000 mg/L,曝氣池的 p(污泥)為 6000~12000 mg/L,是一般污泥的質(zhì)量濃度的3~6倍。在體積有機(jī)負(fù)荷為 1.87 kg[BOD5]/(m3·d),F(xiàn)/M 為 0.15-0.31 kg[BOD5]/kg[MLSS·d)時(shí),BOD5的去除率為97%;在體積有機(jī)負(fù)荷為0.3kg[BOD5]/(m3·d),F(xiàn)/M為0.03-0·05 ks[BOD5]/(kg[MLSS]·d)時(shí),BOD5的去除率為92%。該廠的數(shù)據(jù)說明,只要適當(dāng)提高活性污泥的質(zhì)量濃度,使F/M為0.03-0.31<kg[BOD5]/(kg[MLSS]·d)之間采用活性污泥法能夠有效地處理垃圾滲濾液[2]。
1.2 穩(wěn)定塘
國外早在80年代就有成功運(yùn)用穩(wěn)定塘技術(shù)處理滲濾液的生產(chǎn)性處理廠(Howard Robison,1992),英國在 1983年建成的 Bryn Postey填埋場滲濾液處理廠,運(yùn)用曝氣氧化塘技術(shù)處理滲濾液。該氧化塘有效庫容 1000 m3,由高密度聚乙烯材料(HDPE膜)作防滲襯底,采用兩臺(tái)高效表面曝氣機(jī)進(jìn)行曝氣,滲濾液最小水力停留時(shí)間 10d,滲濾液處理量D-150 m3/d。此系統(tǒng)自 1983年開始運(yùn)行,滲濾液ρ(CODcr)ρ(BOD5)最大分別達(dá) 24000 mg/L和10 000 mg/L,F(xiàn)/M為 0.05~0.3 kg[BOD5]/kg[MLSS]·d)時(shí),CODcr去除率達(dá) 97%[3]。
上海市廢棄物老港處置場,在三期工程改擴(kuò)建時(shí)建成了以穩(wěn)定塘和蘆葦濕地地表漫流處理系統(tǒng)相結(jié)合的滲濾液處理系統(tǒng),設(shè)計(jì)規(guī)模為2000m3/d,實(shí)際運(yùn)行流量1500 m3/d,其在冬季兩個(gè)月的典型數(shù)據(jù)見表1上海老港填埋場滲濾液水處理的運(yùn)行效果:
表1 老港填埋場滲濾液水處理的運(yùn)行效果 mg·L-1 檢測日期 氧化塘出口 蘆葦濕地出口 ρ(CODcr) ρ(NH3-N) ρ(CODcr) ρ(NH3-N) 2000.10.24 1177 160 589 29 2000.11.02 1264 145 1095 35 2000.11.13 1297 133 745 48 2000.11.21 1912 189 1326 69 2000.12.05 640 91 905 150 平均 1413 144 932 66
1.3 生物轉(zhuǎn)盤
生物轉(zhuǎn)盤是所謂固定生長系統(tǒng)生物膜法中的一種,運(yùn)用于常規(guī)的污水處理中可有效地解決活性污泥法的污泥膨脹問題,并且由于膜上生物量大,生物相豐富,既有表層的好氧微生物,又有內(nèi)層的厭氧微生物,因而具有抗水量、水質(zhì)沖擊負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)生物膜上還能生長世代時(shí)間較長的硝化菌等。
Pitea滲濾液處理廠即采用生物轉(zhuǎn)盤處理垃圾滲濾液,設(shè)計(jì)規(guī)模500 m3/d,設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)盤表面積3 000 m2,平均設(shè)計(jì)負(fù)荷 4.8 g[NH3-N/(m2·d)。該廠利用填埋場氣體加熱使進(jìn)人生物轉(zhuǎn)盤的滲濾液溫度保持在20℃左右,取得了良好的處理效果。
上面介紹的Pitea填埋場生物轉(zhuǎn)盤是好氧生物反應(yīng)器,英國Britannia填埋場則是運(yùn)用厭氧固定膜生物反應(yīng)器處理垃圾滲濾液,也取得了良好的處理效果[4]。
1.4 厭氧氧化處理
厭氧生物處理B前采用厭氧生物濾池,厭氧接觸法,上流式厭氧污泥床反應(yīng)器及分段厭氧消化等,實(shí)踐證明厭氧處理時(shí)高質(zhì)量濃度ρ(BOD5)>2000mg/L)有機(jī)廢水的處理是有效的,但單獨(dú)采用厭氧生物處理滲濾液的情況很少見。北京市政設(shè)計(jì)院1988年進(jìn)行了這方面的研究,得出的結(jié)論是建議采用厭氧一好氧法處理工藝[5]。
1.5 各種生物法比較
生物法中,好氧工藝的活性污泥法和生物轉(zhuǎn)盤的處理效果最好,停留時(shí)間較短(6~24 h)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富,但工程投資大。運(yùn)行管理費(fèi)用高;相對(duì)來說穩(wěn)定塘工藝比較簡單,投資省,管理方便,但停留時(shí)間長(10~30 d)、占地面積大且凈化能力隨季節(jié)變化較大。厭氧處理工藝近年來發(fā)展很快,特別適合于高濃度的有機(jī)廢水,它的缺點(diǎn)是停留時(shí)間長,污染物的去除率相對(duì)較低,對(duì)溫度的變化比較敏感,但通過研究表明厭氧系統(tǒng)產(chǎn)生的氣體可以滿足系統(tǒng)的能量需要,若將這部分能量加以合理利用,將能夠保證厭氧工藝有穩(wěn)定的處理效果,還能降低處理費(fèi)用。因而對(duì)于高濃度有機(jī)物的垃圾滲濾液,采用厭氧和好氧I藝的組合處理,無論是對(duì)于提高處理效率,還是就降低運(yùn)行費(fèi)用都是有意義的。
2 物化法
物化法過去只用在處理填埋時(shí)間較長的單元中排出的滲濾液,而今隨著滲濾液控制排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格,物化法也用來處理新鮮的滲濾液,且是滲濾液后處理工藝中最常用的方法之一。物化法包括絮凝沉淀、活性炭吸附、膜分離和化學(xué)氧化法等。由于物化法處理成本較高,不適于大量的滲濾液的處理。
2.1 絮凝沉淀
實(shí)驗(yàn)證明;生物處理后的滲濾液進(jìn)行絮凝沉淀時(shí)(利用鐵鹽或鋁鹽作絮凝劑),即使在ρ(BOD5)很低(<25 mg/L)的情況下,CODcr的去除率仍可以達(dá)到50%,反應(yīng)過程中最佳的pH值對(duì)于鐵鹽和鋁鹽分別為4.5~4.8和5.0~5.5,最小的加藥量在250-500 g/m3之間[6]。
絮凝沉淀工藝的不足之處是會(huì)產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥;出水的pH值較低,含鹽量高;氨氮的去除率較低等。所以絮凝沉淀工藝即使有可觀的處理效率,在選用時(shí)還是要慎重考慮。
2.2 反滲透
反滲透經(jīng)常用于滲濾液的后處理中,因其能夠去除中等分子量的溶解性有機(jī)物,國內(nèi)早期利用醋酸纖維膜進(jìn)行的試驗(yàn)表明,CODcr的去除率可以超過80%,雖然在運(yùn)行過程中有膜污染的問題,但反滲透工藝作為后處理工藝設(shè)在生物預(yù)處理后或物化法之后,負(fù)責(zé)去除低分子量的有機(jī)物、膠體和懸浮物,可以提高處理效率和膜的使用壽命[5]。根據(jù)Ehrig在1989年的研究,一級(jí)反滲透工藝可使CODcr、BOD5和有機(jī)鹵代物(AOX)的去除率達(dá)到80qc,但是氨氮和氯離子的去除率要達(dá)到較高水平則至少需要二級(jí)反滲透工藝。
總之,反滲透工藝因其高效性、模塊化和易于自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用得越來越多,但其用于滲濾液處理還存在以下問題:小分子量的物質(zhì)的截留效率還不盡人意(例如氨、小分子的有機(jī)鹵代物(AOX)等)。高濃度的有機(jī)物或無機(jī)可沉降物容易造成膜污染或在膜表面結(jié)垢等問題。由于操作壓力很高(3~50 ba)造成能耗很高。反滲透濃液的處理是最大的困難,將其回灌到填埋場中已經(jīng)不可取了,因?yàn)闈庖旱奈廴疚餄舛群芨?,是非常危險(xiǎn)的廢物。目前多采用蒸發(fā)和干燥的方法,但費(fèi)用很高。
在英國垃圾滲濾液處理廠使用Rochem’s專利圓盤管反滲透系統(tǒng)對(duì)初級(jí)滲濾液處理,這種處理技術(shù)是由南亨伯塞德郡穩(wěn)特頓填埋場所設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的 Rochem’s離析膜系統(tǒng)。Rochem’s離析膜系統(tǒng)能夠去除重金屬、SS、氨氮、有害難降解的有機(jī)物,處理后的水質(zhì)滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.3 活性炭吸附
活性炭吸附工藝適用于處理填埋時(shí)間長的或經(jīng)過生物預(yù)處理后的滲濾液,它能去除中等分子量的有機(jī)物質(zhì)。20世紀(jì)70年代在歐洲的實(shí)驗(yàn)室研究表明,CODcr的去除率為50%-60%,若用石灰石作預(yù)處理,去除率可高達(dá)80%,而活性炭處理了140床后去除效率將明顯下降[7]。在生產(chǎn)性試驗(yàn)中,由于滲濾液水質(zhì)水量多變等原因,出現(xiàn)了去除效率下降和活性炭被大量污染的現(xiàn)象?;钚蕴康耐都恿颗c去除的CODcr量的線性關(guān)系當(dāng)活性炭的投加量為800~1200 g/m3時(shí),每克活性炭吸附3.0-3.2mgCODcr?;钚蕴课焦に嚨闹饕獑栴}是高額的費(fèi)用。盡管如此,首先進(jìn)行生物預(yù)處理,再將該工藝與絮凝沉淀工藝相結(jié)合時(shí)、能保證出水較低水平的CODCr和AOX。
2.4 化學(xué)氧化
化學(xué)氧化工藝可以徹底消除污染物,而不會(huì)產(chǎn)生絮凝沉淀工藝中形成的污染物被濃縮的化學(xué)污泥。該工藝常用于廢水的消毒處理,而很少用于有機(jī)物的氧化,主要是由于投加藥劑量很高而帶來的經(jīng)濟(jì)問題。對(duì)于滲濾液中一些難控制的有機(jī)污染物,化學(xué)氧化工藝可以考慮使用。
常用的化學(xué)氧化劑有氯氣、次氯酸鈣、高錳酸鉀和臭氧等。用次氯酸鈣作氧化劑時(shí)CODcr的去除率不超過50%;用臭氧作氧化劑時(shí),沒有剩余污泥的問題,CODcr的去除率也不超過50%且對(duì)于含有大量的有機(jī)酸的酸性滲濾液使用臭氧作氧化劑不是很有效的,因?yàn)橛袡C(jī)酸是耐臭氧的,相應(yīng)就需要很高的投加劑量和較長的接觸時(shí)間。過氧化氫作氧化劑時(shí)因?yàn)榭梢匀コ蚧瘹涠饕脕沓魵?,加藥量一般每一份溶解性的硫要投?.5~3.0份的過氧化氫。目前用化學(xué)氧化法處理滲濾液的研究還處在實(shí)驗(yàn)室階段,其上要的問題是處理費(fèi)用太高,但對(duì)于垃圾填埋場封場后所)一生的小水量、低含量的難降解滲濾液處理還是有一定意義的。
3 土地法
用土地法處理滲濾液的主要形式是滲濾液回灌和土壤植物處理系統(tǒng)。
在英國進(jìn)行的滲濾液回灌生產(chǎn)性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),滲濾液回灌不僅因?yàn)檎舭l(fā)的作用而可以減少滲濾液的水量,而且還能大幅度降低滲濾液中有機(jī)物的含量。
土壤植物處理系統(tǒng)(S-P系統(tǒng))不僅利用土壤或陳垃圾的物化及生化作用,而且還利用了植物根系對(duì)微生物的強(qiáng)化和植物修復(fù)技術(shù)。1985-1986年在瑞典建立了大規(guī)?,F(xiàn)場S-P系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn),該系統(tǒng)占用了總面積為22公頃的填埋場中的4公頃,其中1.2公頃種植了柳樹,另外2.8公頃種植了各種草本植物。試驗(yàn)區(qū)域?yàn)樘盥駡鲞吘壍?個(gè)坡地,種植了 30 000棵柳樹。在試驗(yàn)的最初3年中,灌入試驗(yàn)區(qū)域的滲濾液共計(jì)3 290 mm,測得年平均的蒸發(fā)量為340mm,為降水量的引%,而在試驗(yàn)前相應(yīng)區(qū)域的年平均蒸發(fā)量為 140 mm,為年降水量的 19%,蒸發(fā)量增加了二到三倍。該系統(tǒng)不光有減量的功能,還能夠降低滲濾液的濃度,例如氮的濃度平均下降了 60%,從6.93 mmol/L下降到了 2.96 mmol/L,可以肯定隨著柳樹的生長和根系的發(fā)展,處理效果還可能進(jìn)一步地提高。
4 結(jié)論與思考
垃圾滲濾液由于成分極其復(fù)雜,如果用一種方法很難把它處理達(dá)標(biāo)。所以,一般需要不同類型工藝方法組合處理,才能做到達(dá)標(biāo)排放的要求。不同類型方法的組合一般是用生物法或土地法作為預(yù)處理,然后用物化法作為后處理。要達(dá)到日益嚴(yán)格的滲濾液處理排放標(biāo)準(zhǔn),這種工藝的組合將是一種趨勢(shì),關(guān)鍵是各種工藝的搭配和協(xié)調(diào)的問題。
垃圾滲濾液處理中存在的問題有:
①滲濾液水量變化較大,尤其是季節(jié)性變化量很大,在雨季里水量比較大。針對(duì)這個(gè)問題,一般填埋場采用管道把多余的滲濾液排到一個(gè)預(yù)留的池子里,等晴天滲濾液少的時(shí)候再進(jìn)行處理。
②滲濾液水質(zhì)特性變化大。不同填埋場,由于諸多因素不同,其水質(zhì)存在很大差異,所以適用于某填埋場滲濾液的處理方法不一定也適用于另一填埋場滲濾液的處
理。
③滲濾液中氨氮濃度高,尤其是在填埋后期其濃度更高。高濃度的氨氮對(duì)微生物的活性有抑制作用,而現(xiàn)有的氨氮吹脫又造成空氣的二次污染和吹脫塔結(jié)垢問題;有人提出超聲波吹脫法,這種方法比傳統(tǒng)吹脫法氨氮的去除率提高了門%-164%,CODcr去除率為24.90%-34.76%,比傳統(tǒng)的吹脫法提高了21%。超聲波的最佳工藝參數(shù):PH為 11,時(shí)間為41min,氣水比 1000:1[8]。滲濾液處理費(fèi)用高且難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。填埋場在封閉前,一般滲濾液濃度高且較難處理,即使采用厭氧一好氧生物處理工藝也難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn);而高標(biāo)準(zhǔn)的滲濾液處理廠投資大,運(yùn)行管理費(fèi)用高,許多填埋場因?yàn)橘Y金不足受限。
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關(guān)鍵詞:滲瀝液 產(chǎn)生量 調(diào)節(jié)容量 處理規(guī)模 計(jì)算實(shí)例
0 前言
隨著城市的發(fā)展和人民生活水平的提高,城市生活垃圾量日益增長,垃圾的處置是一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。目前比較經(jīng)濟(jì)、易管理的處置方式是衛(wèi)生填埋。城市垃圾衛(wèi)生填埋場的建設(shè)和運(yùn)行中,滲瀝液的控制和處理是一項(xiàng)主要內(nèi)容。
滲瀝液是城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場的主要污染物,滲瀝液中因其有機(jī)物和氨氮濃度高,處理難度大、投資和處理費(fèi)用高。因此,滲瀝液調(diào)節(jié)容量和處理規(guī)模是衛(wèi)生填埋場設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)內(nèi)容,而在實(shí)際中對(duì)滲瀝液處理規(guī)模和調(diào)節(jié)容量的確定往往是經(jīng)過比較粗略的估算,相關(guān)資料也比較少,難以對(duì)設(shè)計(jì)起到實(shí)際的指導(dǎo)作用。本文結(jié)合工程設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例,按照方便實(shí)用的原則,提出了滲瀝液調(diào)節(jié)容量和處理規(guī)模確定的估算方法,希望可以對(duì)目前的填埋場的滲瀝液處理設(shè)計(jì)起到一定的借鑒作用。
1 滲瀝液產(chǎn)生量的影響因素
滲濾液主要由垃圾填埋場范圍的降水滲透、地下水侵入以及垃圾本身所含的水分形成。影響滲濾液產(chǎn)量的因素十分復(fù)雜,主要有降水、地下水侵入、垃圾成分、填埋場頂部的地表徑流和水分蒸發(fā)等。其中,垃圾滲瀝液的主要來源是降水。
2 控制滲瀝液產(chǎn)量的主要措施
2.1 合理填埋場
合理地選擇集雨面積較小、庫容大、地下水位較低的區(qū)域作為填埋場場址(同時(shí)綜合考慮垃圾運(yùn)距、周圍環(huán)境、地形地質(zhì)、交通、覆土來源等因素)。
2.2 設(shè)置截水排洪溝
四川省的垃圾衛(wèi)生填埋場基本上都屬于山溝式填埋,通過設(shè)置截洪溝并對(duì)截洪溝作防滲處理,以截留填埋區(qū)外匯水面的地表徑流和部分潛水。但是截洪溝的深度有限,部分來自填埋場上游的地下潛水將進(jìn)入填埋場,會(huì)形成一定量的滲濾液,這方面的潛水引流措施有待進(jìn)一步探討。
2.3 場區(qū)防滲
根據(jù)場址的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況,選擇適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)填埋場底部進(jìn)行防滲處理,一方面防止?jié)B濾液滲入地下,污染地下水;另一方面避免地下水侵入填埋場,造成滲瀝液水量增大。
2.4 規(guī)范填埋作業(yè)
嚴(yán)格規(guī)范的填埋作業(yè)可以有效地控制降水的滲入量。對(duì)山溝式填埋場宜采用斜坡作業(yè)法,按單元填埋并分層壓實(shí)覆土,在一定高度設(shè)置平臺(tái)及排水溝以減少滲瀝液產(chǎn)量。
3 滲瀝液產(chǎn)生量的計(jì)算
滲瀝液的產(chǎn)生量估算方法主要有水平衡計(jì)算法、年平均降水量法、幾年概率降水量法等。對(duì)于新建城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場,我們對(duì)滲瀝液的產(chǎn)生量估算采用經(jīng)驗(yàn)公式法,在設(shè)計(jì)中采用的計(jì)算公式如下:
式中:
Q —— 滲瀝液的日平均產(chǎn)生量(m3/d);
I —— 采用年平均降雨量轉(zhuǎn)換為日平均降雨量(mm/d);
A1 —— 填埋分區(qū)作業(yè)區(qū)面積(m2);
C1 —— 填埋分區(qū)作業(yè)區(qū)滲出系數(shù);
A2 —— 填埋分區(qū)填埋休止或填埋終了區(qū)的面積(m2);
C2 —— 填埋休止或填埋終了區(qū)的滲出系數(shù)。
注:
1.計(jì)算日最大滲瀝液產(chǎn)生量,則需將上式中的I采用最大月平均降雨量轉(zhuǎn)換為日平均降雨量(mm/d)。
2.滲出系數(shù)C1的取值:按照經(jīng)驗(yàn)公式,其取值范圍在0.2-0.8之間,一般當(dāng)降雨量=蒸發(fā)量時(shí)取C1=0.5;當(dāng)降雨量0.5。C2一般按照C2=0.6C1的原則取值。
在工程設(shè)計(jì)計(jì)算中,給出的年平均降雨量為1058.0mm,最大月降雨量229.7mm,年蒸發(fā)量2003.1mm,而填埋場匯水面積41000m2,分為兩區(qū),A1區(qū)面積21000m2;A2區(qū)面積20000m2。由此可以計(jì)算出在填埋期間的日平均滲瀝液產(chǎn)生量和日最大滲瀝液產(chǎn)生量:
Q平均= 2.90×(0.4×21000+0.24×20000-)×10-3=38.28m3/d
Q最大= 7.66×(0.4×21000+0.24×20000-)×10-3=101.11m3/d
由于處理規(guī)模不但要考慮填埋期的處理量,也須考慮填埋終期以后的滲瀝液處理,填埋完后的日平均滲瀝液產(chǎn)生量(Q平均1)和日最大滲瀝液產(chǎn)生量(Q最大1)作為校核的依據(jù),計(jì)算結(jié)果如下:
Q平均1= 2.90×0.24×41000-×10-3=28.54m3/d
Q最大1= 7.66×0.24×41000×10-3=75.37m3/d
由此,可以假定處理規(guī)模在40-75m3/d之間。
4 調(diào)節(jié)容量及處理規(guī)模的確定
按照假定的處理規(guī)模在40-75m3/d之間,初選確定40m3/d、50m3/d、60m3/d、75m3/d為垃圾滲瀝液的處理規(guī)模,根據(jù)多年逐月平均降雨量和多年平均逐月蒸發(fā)量,確定逐月滲出系數(shù),計(jì)算月平均滲瀝液的產(chǎn)生量和最小調(diào)節(jié)余量。
通過上表計(jì)算出不同處理能力情況下的調(diào)節(jié)余量:
40m3/d
調(diào)節(jié)余量:9940m3/d;
50m3/d
調(diào)節(jié)余量:9486m3/d;
60m3/d
調(diào)節(jié)余量:8055m3/d;
70m3/d
調(diào)節(jié)余量:6855m3/d;
75m3/d
調(diào)節(jié)余量:6255m3/d;
經(jīng)過比較,應(yīng)在60m3/d和70m3/d之間選取,由于垃圾滲瀝液處理的難度較大,投資高,一般選取處理規(guī)模小的方案,為此,設(shè)計(jì)中采用的處理規(guī)模為:60m3/d。
為減少調(diào)節(jié)池的容量,降低工程投資和占地面積,本工程的調(diào)節(jié)方式采用壩內(nèi)調(diào)節(jié)與調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)相結(jié)合的方式,經(jīng)過計(jì)算,填埋場內(nèi)部的到堤壩頂高程下1m的垃圾容量約32500m3,垃圾的間隙率約50%,但是可以用于存滲瀝液的空隙率約20%,則垃圾內(nèi)部的滲瀝液的調(diào)節(jié)量為6500m3(此種二壩合一的壩型在壩體設(shè)計(jì)時(shí)尤其重要的是對(duì)壩進(jìn)行穩(wěn)定性、安全性的校核分析)。調(diào)節(jié)池最小調(diào)節(jié)量為1555m3,考慮必要的富裕量,設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)池的容量為2000m3。
5 結(jié)論
在工程實(shí)踐中,由于滲瀝液產(chǎn)生的不確定因素較多,如何采用比較簡便的方法對(duì)滲瀝液產(chǎn)生量、調(diào)節(jié)容量和處理規(guī)模進(jìn)行合理的確定,以指導(dǎo)工程的設(shè)計(jì)工作。同時(shí),也應(yīng)更完善地收集工程當(dāng)?shù)氐挠嘘P(guān)氣象水文資料,對(duì)本估算方法進(jìn)行完善和補(bǔ)充,使我們對(duì)城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場的設(shè)計(jì)更科學(xué)、完善。
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3.通口壯太郎(日) 廢棄物最終處置場的計(jì)劃和建設(shè)
【關(guān)鍵詞】 垃圾填埋場 防滲技術(shù) HDPE土工膜
引言
近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)水平不斷提高,城市人口越來越多,全民的生活水平也逐漸趨向于城市化,城鎮(zhèn)生活垃圾的處理問題也逐漸突出。目前我國城鎮(zhèn)生活垃圾的處理方法主要有三種:填埋、堆肥和焚燒,其中我國大部分地區(qū)都普遍采用填埋作為最主要的垃圾處理方法。即使有時(shí)候采用堆肥和焚燒的方法,也要配備相應(yīng)的垃圾填埋場作為輔助配套設(shè)施。因?yàn)槔盥窈笏趾陀袡C(jī)分解液體形成的污染液透過填埋場側(cè)面和底部滲透出去,極易對(duì)周圍的環(huán)境和水源造成大的污染,而且地下水涌入垃圾填埋場也很大程度的影響填埋場的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為了能夠有效防止垃圾滲瀝液對(duì)周圍環(huán)境和地下水造成污染,同時(shí)防止地下水涌入垃圾填埋場,必須對(duì)填埋場采取防滲措施。
一、防滲措施的選擇
垃圾填埋場一般的人工防滲措施有垂直防滲和水平防滲兩種。垂直防滲是在垃圾場區(qū)內(nèi)為一相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元的前提下采用的一種比較經(jīng)濟(jì)、且施工簡便的防止?jié)B瀝液污染地下水的方案。通常是在場區(qū)的地下水徑流通道出口處設(shè)置垂直的防滲工程來攔截滲瀝液的滲漏,從而阻止?jié)B瀝液污染下游地下水。水平防滲通過在填埋場場底及其四周建設(shè)人工防滲層,從而阻止垃圾滲瀝液的下滲,達(dá)到保護(hù)地下水的目的。水平防滲的效果相對(duì)較好,是多數(shù)填埋場普遍采用的主要防滲措施。
水平防滲的防滲材料多種多樣,目前常用的主要有兩類:天然粘土和人工合成材料。天然粘土防滲層的造價(jià)低廉、施工簡單,但根據(jù)CJJ17-2001城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范要求,壓實(shí)粘土襯墊必須滿足分布均勻,透水率應(yīng)小于等于10-7cm/s,厚度大于2m等要求。由于制作工藝和施工方法的原因,國內(nèi)的粘土襯砌很少能夠滿足以上要求,然而一般的粘土只能延緩滲濾液的滲漏,而不能阻止?jié)B漏。人工合成材料種類很多,主要有高密度聚氯乙烯(HDPE)、低密度聚氯乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)膜等。近年來,國內(nèi)外填埋場最常用的是高密度聚氯乙烯膜即HDPE膜,它能有效阻止?jié)B濾液的滲漏,同時(shí)還具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性、抗環(huán)境應(yīng)力開裂和良好的彈性,在一定的范圍內(nèi)隨著厚度的增加,膜的斷裂點(diǎn)強(qiáng)度、屈服點(diǎn)強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度、抗穿刺強(qiáng)度逐漸增加。HDPE膜的厚度一般在0.75-2.5mm之間,垃圾填埋場一般選用厚度為1.5-2.5mm的HDPE膜作為防滲襯墊層。
二、防滲系統(tǒng)構(gòu)造
土工膜防滲層還可分為幾種類型:單層HDPE膜防滲層、HDPE膜與壓實(shí)粘土構(gòu)成的復(fù)合防滲層、雙層HDPE膜防滲層等。單層HDPE膜防滲層結(jié)構(gòu)簡單、施工容易、投資較省,但是其防滲安全性差,一旦HDPE膜某處受損,下面的自然土層滲透系數(shù)大 ,垃圾滲濾液很容易通過HDPE膜的破損處滲出,使整個(gè)防滲層失去防滲作用。復(fù)合防滲層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,施工也較難,投資相對(duì)較高,但其防滲安全性很高。即使單層HDPE膜發(fā)生破損,很快滲濾液會(huì)遇到另一層HDPE膜或是壓實(shí)粘土層,阻止?jié)B濾液繼續(xù)滲漏,整個(gè)防滲層仍能有效發(fā)揮防滲作用,因此,復(fù)合防滲層得到廣泛采用。
三、 復(fù)合土工膜的施工方法
(一)基面要求
1.鋪設(shè)HDPE土工膜前,要首先對(duì)鋪設(shè)基底進(jìn)行全面檢查,確保符合設(shè)計(jì)要求、滿足施工條件后,方可開始施工。
2. 基面質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求:基坑底面、坡面及其坡比、邊坡上錨固槽、坡面與底面交接處處理等均應(yīng)嚴(yán)格達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
3. 徹底清除場地草皮、樹根、瓦礫、石子等一切尖角硬物,下墊層平整,不可有凸起褶皺,以防損傷土工膜。
4.基面應(yīng)干燥、壓實(shí)、平整、無裂痕、無明顯尖突、無泥濘、無凹陷。
(二)HDPE土工膜的施工方法
1.土工膜的鋪設(shè)
(1)HDPE土工膜裁切之前,應(yīng)該準(zhǔn)確丈量其相關(guān)尺寸,然后按實(shí)際裁切,一般不宜按圖示尺寸裁切,應(yīng)逐片編號(hào),詳細(xì)記錄在專用表格上。
(2)鋪設(shè)HDPE土工膜時(shí)應(yīng)從底部向高位延伸,不要拉得太緊,應(yīng)留有1.50%的余幅,以備局部下沉拉伸。
(3)相鄰兩幅的縱向接頭不應(yīng)在一條水平線上,應(yīng)相互錯(cuò)開1m以上。
(4)膜與膜之間接縫的搭接寬度一般不小于10cm,通常就使焊縫排列方向平行于最大坡度,即沿坡度方向排列。
(5)縱向接頭應(yīng)距離壩腳、彎腳處1.5m以上,應(yīng)設(shè)在平面上。
(6)HDPE土工膜在鋪設(shè)中,應(yīng)避免產(chǎn)生人為褶皺,溫度較低時(shí),應(yīng)盡量拉緊,鋪平。
2.HDPE土工膜的焊接
(1)對(duì)鋪膜后的搭接寬度的檢查:HDPE膜焊接接縫搭接長度為80-100mm。
(2)在焊接前,要對(duì)搭接的200mm左右范圍內(nèi)的膜面進(jìn)行清理,用濕抹布擦掉灰塵、污物,使這部分保持清潔、干燥。
(3)焊接部位不得有劃傷、污點(diǎn)、水分、灰塵以及其他妨礙焊接和影響施工質(zhì)量的雜質(zhì)。
(4)試焊
在正式焊接操作之前,應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先設(shè)定設(shè)備參數(shù),取300×600mm的小塊膜進(jìn)行試焊。然后在拉伸機(jī)上進(jìn)行焊縫的剪切和剝離試驗(yàn),如果不低于規(guī)定數(shù)值,則鎖定參數(shù),并以此為據(jù)開始正式焊接。否則,要重新確定參數(shù),直到試驗(yàn)合格為止。當(dāng)溫度、風(fēng)速有較大變化時(shí),亦應(yīng)及時(shí)調(diào)整參數(shù),重做試驗(yàn),以確保用于施工的焊機(jī)性能、現(xiàn)場條件、產(chǎn)品質(zhì)量符合規(guī)范要求。
試焊成功或失敗的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)是:
對(duì)粘結(jié)的焊縫進(jìn)行剪切和剝離檢驗(yàn)時(shí),只能膜被撕壞,不能出現(xiàn)焊口的破壞。
(5)當(dāng)環(huán)境溫度高于40℃或低于0℃時(shí)不能進(jìn)行土工膜的焊接。
(6)水平接縫與坡腳和存有高壓力地方的距離須小于1.5m。
(三)土工膜的成品保護(hù)
1. 在鋪焊完的土工膜上行走時(shí),不得穿硬底鞋,鞋上不得有鐵釘、鐵掌之類能傷害土工膜的東西。
2.在安裝操作中及鋪焊土工膜以后,嚴(yán)禁在現(xiàn)場吸煙或使用火柴、打火機(jī)和化學(xué)溶劑或類似的物品。
3.在膜上運(yùn)輸時(shí),人力車的金屬支腿要用膠皮類柔軟材料包覆;汽車運(yùn)料時(shí),盡量車不上膜;實(shí)在需要在膜上行車時(shí),應(yīng)根據(jù)膜下的基層情況采取必要的保護(hù)措施:當(dāng)膜下為符合要求的無石子、密實(shí)粘土層時(shí),可允許汽車直行;否則應(yīng)在膜上加土膜或土工布,并不允許汽車拐急彎。
4.在膜上卸料時(shí),即使有土工布保護(hù)層,也不應(yīng)使重、硬的物品從高處下落,直接沖擊防滲層。
5.施工中準(zhǔn)備足夠的臨時(shí)沙袋以防止鋪設(shè)的土工膜被大風(fēng)吹起。在大風(fēng)的情況下,地膜應(yīng)臨時(shí)錨固。
四、結(jié)語
根據(jù)國內(nèi)外成功實(shí)例和本人參與工程的經(jīng)驗(yàn),充分證明選用以復(fù)合土工膜作為主要防滲材料具有顯著地防滲效果,不僅有效防止垃圾滲瀝液污染周圍環(huán)境和地下水,還可以防止地下水涌入垃圾填埋場,很大程度上達(dá)到了保護(hù)環(huán)境和地下水的目的。值得我們繼續(xù)研究發(fā)展,使得復(fù)合土工膜防滲技術(shù)更經(jīng)濟(jì),更有效的應(yīng)用在我國的環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)
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深圳、南昌、武漢、青島、南京、溫州等多個(gè)城市,先后遭遇“垃圾圍城”。根據(jù)中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)城市生活垃圾處理委員會(huì)的統(tǒng)計(jì),2011年,全國657個(gè)設(shè)市城市生活垃圾處理率為91.1%,其中20.1%直接堆放,或簡易填埋。以當(dāng)年城市垃圾清運(yùn)量1.64億噸計(jì)算,僅上述657座城市,當(dāng)年已堆積未處理的垃圾就接近5000萬噸。
“去年溫州垃圾事件,全世界都知道了?!睖刂菔谐鞘泄芾砼c行政執(zhí)法局(下稱溫州城管局)一名工作人員對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者解釋,2012年當(dāng)?shù)刂饕闹菩I(yè)區(qū),在生產(chǎn)高峰期產(chǎn)生的工業(yè)垃圾多,造成焚燒廠短期內(nèi)處理不了,又沒有足夠的應(yīng)急填埋場,導(dǎo)致垃圾無處存放,引起社會(huì)各界關(guān)注。
這位工作人員覺得挺丟臉,“一個(gè)城市環(huán)境做不好,那這個(gè)城市實(shí)在是不咋地?!弊?012年8月,整個(gè)浙江省開始實(shí)施“四邊三化”行動(dòng)方案,集中對(duì)公路邊、鐵路邊、河邊、山邊等區(qū)域進(jìn)行環(huán)境衛(wèi)生整治,清運(yùn)隨意堆放的陳舊垃圾。
然而,這一方案也導(dǎo)致原已滿負(fù)荷的溫州城區(qū)垃圾處置設(shè)施,不得不超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。
出于應(yīng)急目的,溫州市政府緊急施行在各區(qū)縣自保的基礎(chǔ)上,共享垃圾處置設(shè)施。委托其他區(qū)域進(jìn)行垃圾處理,除了按當(dāng)?shù)乩幚韮r(jià)格付費(fèi)外,還要給予適當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)。
這一做法緩解了溫州城區(qū)2012年“垃圾暴庫”之急。不過,“本來設(shè)備每年都有維修保養(yǎng)期,上半年垃圾產(chǎn)生低谷時(shí)停機(jī)維修一個(gè)多月。但今年比較特殊,未停機(jī)。春節(jié)到現(xiàn)在清運(yùn)垃圾的量達(dá)到了每天3500噸-3600噸?!鄙鲜鰷刂莩枪芫止ぷ魅藛T介紹。
溫州城區(qū)所有垃圾處理設(shè)施的負(fù)荷能力,不足3000噸,這意味著每天都多出500噸-600噸垃圾,至今仍靠部分庫存、部分向尚有能力的永嘉縣輸送來維持。
盡管溫州住建部門建議各區(qū)縣在興建垃圾處理設(shè)施時(shí),盡量超前規(guī)劃,適當(dāng)考慮周邊地區(qū)需求,但是說易做難。由于用地、民意等因素影響,一般地方政府也僅能考慮本區(qū)域垃圾的消化問題。
真正要消化現(xiàn)有的庫存垃圾,需尋找更多途徑。 填埋封場“楊府山標(biāo)本”
被當(dāng)?shù)厝朔Q為“垃圾山”的楊府山垃圾填埋場,位于溫州市城區(qū)東向的甌江邊,于1994年投入使用時(shí),這一區(qū)域還屬于溫州遠(yuǎn)郊的江邊灘涂。彼時(shí),國內(nèi)大多數(shù)城市還沒有衛(wèi)生填埋的概念,僅限于“建個(gè)圍墻圍起來,不讓垃圾流到海里去”的簡易做法。
十年之后,這座龐大的垃圾山,成了溫州主城區(qū)的一部分,周邊有不少居住社區(qū),溫州第二十二中學(xué)也坐落于此。垃圾山發(fā)出的惡臭,已令周邊民眾怨聲載道。而在未來的城市發(fā)展規(guī)劃中,臨近甌江的這一區(qū)域,還屬于高端CBD地塊。
2004年楊府山垃圾填埋場容量接近極限后,當(dāng)?shù)卣疀Q定對(duì)其進(jìn)行終場處置,并通過綠化來恢復(fù)生態(tài)。溫州市城市建設(shè)開發(fā)項(xiàng)目前期工作辦公室主任李航回憶,當(dāng)時(shí)國內(nèi)有一些小型垃圾堆放場實(shí)施了終場處置,即以重新回收再利用為主,綜合焚燒、重新衛(wèi)生填埋等手段。
然而,溫州市政部門考察全國各地情況后發(fā)現(xiàn),比較成功的案例,都是一些較小的堆場,像楊府山這樣的大型“垃圾山”的終場處置,難以借鑒。于是,溫州對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行公開招標(biāo),收到了整體搬遷、綜合利用、就地打包處理等幾種方案。其中,整體搬遷和綜合利用方案,不太具有可行性。
這個(gè)占地約130畝、垃圾存量170萬立方米的垃圾山,若要進(jìn)行整體搬遷,搬遷和選址費(fèi)用都是大問題。溫州市因山地多,可利用土地不足,隨著房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,已是寸土寸金。即便能夠選新址,也難免遭到周邊居民的反對(duì)。再加上整體搬遷需對(duì)垃圾山重新開挖,“本來這個(gè)山體表面的垃圾已經(jīng)干化了,再去挖掘,相當(dāng)于用個(gè)攪屎棍在里面攪,那味道就大了”。李航還擔(dān)心,垃圾在運(yùn)往新填埋場的途中,對(duì)整個(gè)沿線環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生影響。
這些垃圾的再利用價(jià)值也極低。溫州曾組織專家對(duì)場內(nèi)垃圾進(jìn)行過檢測,發(fā)現(xiàn)其中可利用的部分很少,垃圾山的成分以煤灰等渣土類物質(zhì)為主?!皽刂菀埠茫瑖鴥?nèi)其他城市也好,垃圾分揀的工作很大程度上已經(jīng)由拾荒者解決了。”李航說。
不過,也有專家持不同觀點(diǎn),認(rèn)為有必要對(duì)垃圾場再次檢測鑒定,以準(zhǔn)確判斷其再利用價(jià)值。
在2004年對(duì)楊府山垃圾填埋場封場處置時(shí),溫州城區(qū)垃圾已基本以焚燒發(fā)電為主。堆放近十年的垃圾,熱值已經(jīng)很低。
浙江偉明環(huán)保股份有限公司(下稱偉明環(huán)保)一位管理人員告訴《財(cái)經(jīng)》記者,若強(qiáng)行焚燒熱值不達(dá)標(biāo)的陳年垃圾,產(chǎn)生致癌物質(zhì)二英的可能性將大大增加,“存放了一兩年的垃圾,適當(dāng)分揀后可以進(jìn)焚燒爐,堆放五年到十年的基本不行”。
最終,溫州市有關(guān)部門決定,仿照國外一些大型垃圾填埋場改建為綠地的個(gè)案,采納了就地打包方案――對(duì)垃圾山體的地表層用高密度聚乙烯膜覆蓋以防滲,再加蓋1米厚的覆土并種植綠化。同時(shí),在垃圾場周邊地下,用帷幕灌漿的方法,進(jìn)行垂直防滲處理。
除了滲濾液和氣味可能對(duì)環(huán)境造成影響,垃圾分解產(chǎn)生的沼氣,亦是填埋場面臨的一大問題。
李航介紹,楊府山垃圾填埋場在開始覆膜作業(yè)后,氣體漸漸無法自由散發(fā),氣體自燃甚至爆炸的風(fēng)險(xiǎn)隨之上升。在終場處置工程之初,楊府山填埋場就發(fā)生了一次自燃。
為了有效防火防爆,楊府山填埋場在終場處置時(shí),除了設(shè)置導(dǎo)氣橫管,還將50米的豎井間距,縮小為30米,且專門設(shè)置了一名消防安全員在施工區(qū)域進(jìn)行巡視。
不過,李航亦坦陳,像楊府山這樣的簡易垃圾堆放場,先使用后處置實(shí)屬無奈之舉,整個(gè)楊府山填埋場的終場處置和生態(tài)恢復(fù)工程,總投資超出1.1億元。 “無害化處理”不無害
國內(nèi)主要的垃圾填埋場,多建于上世紀(jì)90年代之前,“也就是利用一個(gè)原始的坑或者溝,直到埋不下為止”。中國環(huán)境科學(xué)研究院研究員趙章元介紹,衛(wèi)生填埋在國內(nèi)始于2000年左右,即采取防滲措施。
防滲方法分為黏土和防滲膜兩種。根據(jù)《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范》,為了防止垃圾滲濾液污染水土,垃圾填埋場的底部也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行防滲處理,既可進(jìn)行覆膜處理,也可以利用黏土防滲。
在已經(jīng)填埋垃圾總重高達(dá)170萬噸左右的楊府山垃圾場,重新對(duì)垃圾山底部鋪設(shè)土工膜已難實(shí)施。溫州市環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)科學(xué)研究院經(jīng)過勘探發(fā)現(xiàn),楊府山填埋場底部土層以弱透水性的黏土和淤泥為主,兩者滲透系數(shù)均未達(dá)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
但黏土相對(duì)防滲效果較好。溫州地處沿海,楊府山地底灘涂以厚厚的黏土、淤泥層為主,李航深感慶幸,“如果不在溫州,沒有這個(gè)地質(zhì)條件,處理就沒有那么容易了”。
趙章元也指出,“很多地方連黏土都找不到,所以做法就五花八門。”一般防滲膜主要采用國際通用的高密度聚乙烯,厚度為1.5毫米-3毫米。盡管相關(guān)規(guī)定要求防滲膜應(yīng)鋪三層,但因投入不菲,國內(nèi)各地做法參差不齊,“條件好就會(huì)多幾層,不好的也就鋪兩層”。為了更穩(wěn)妥,很多國家鋪設(shè)五層,像韓國甚至鋪到十層。
即便防滲膜鋪設(shè)到位,國內(nèi)外大量的事實(shí)與材料證明,這也很難完全防止?jié)B漏,因?yàn)槟んw會(huì)破裂和老化。
“防滲膜上是高達(dá)幾十米深的垃圾,因?yàn)槔N類不同,出現(xiàn)了不均勻沉降,容易錯(cuò)動(dòng)?!壁w章元透露,他曾與化工領(lǐng)域的專家共同參與一項(xiàng)研究,經(jīng)過檢測與論證分析后發(fā)現(xiàn),這種防滲膜最多時(shí)效就是七年。
之后防滲膜雖未降解,外觀尚好,但材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)改變了,“防滲性能不行了。”趙章元說。
中國地球物理學(xué)會(huì)環(huán)境專業(yè)委員會(huì)2003年的勘測調(diào)研結(jié)果表明,衛(wèi)生填埋場很難真正防止垃圾滲濾液對(duì)土質(zhì)和地下水的污染。即便是擁有20多米厚的黏土、淤泥層的楊府山填埋場,也已經(jīng)對(duì)底土和周邊4米以內(nèi)的淺層土壤造成了重金屬污染,周邊污水的污染指數(shù),是污水排放標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)百倍?!霸趺醋龆挤啦蛔B漏,最終我們主張?zhí)蕴?!?趙章元說。
彼時(shí),國家正在制定“十一五”規(guī)劃,要廢棄填埋場,又沒有替代方案的時(shí)節(jié),規(guī)劃中垃圾怎么處理便成了問題。焚燒為主,填埋為輔的觀點(diǎn),此時(shí)被提了出來,各地紛紛上馬垃圾焚燒項(xiàng)目。截至2012年底,中國投入運(yùn)行的生活垃圾焚燒發(fā)電廠共有142座,總處理能力為12.4萬噸/日,發(fā)電能力260萬千瓦/時(shí)。
目前,中國的垃圾“無害化處理”,衛(wèi)生填埋占73%,焚燒處理占20%,堆肥僅占7%。與衛(wèi)生填埋相比,垃圾焚燒發(fā)電廠造價(jià)高昂。
北京魯家山焚燒廠,號(hào)稱亞洲規(guī)模最大的垃圾發(fā)電廠,日處理能力3000噸,總投資高達(dá)21億元。溫州第二個(gè)垃圾焚燒發(fā)電廠――永強(qiáng)垃圾發(fā)電廠,在2003年獲批,2005年投產(chǎn)。至此,溫州市區(qū)的垃圾,基本實(shí)現(xiàn)全部焚燒。而伴隨當(dāng)?shù)乩a(chǎn)生量的增加,臨江垃圾發(fā)電廠一期、二期也陸續(xù)興建投產(chǎn)。永強(qiáng)垃圾焚燒發(fā)電廠規(guī)模較小,日處理能力為600噸,且采用偉明環(huán)保旗下公司自行研發(fā)的技術(shù)設(shè)備,總投資相對(duì)較低,但也要2.1億元。
焚燒發(fā)電廠的資金投入,溫州全部采取BOT模式,即企業(yè)自行籌資建設(shè)運(yùn)營,政府給予一定年限的特許經(jīng)營權(quán)。所謂特許經(jīng)營,就是在期限內(nèi),保證將一定數(shù)額的垃圾交給焚燒廠處理,并由政府向其支付一定的處理費(fèi)用,一般價(jià)格在每噸65元-73.8元之間。以溫州單日產(chǎn)出垃圾3000噸計(jì)算,當(dāng)?shù)刎?cái)政每年的垃圾處理費(fèi)支出應(yīng)在7000萬元以上。
一般25年-30年期限后,廠房設(shè)施及運(yùn)營全部交還政府。在上述溫州市城管局工作人員看來,這種做法緩解了政府一次性投資的壓力,將其轉(zhuǎn)化成了“分期付款”。
垃圾焚燒發(fā)電廠輸出的電力,也是大部分垃圾焚燒發(fā)電廠的主要收入來源。
此外,垃圾焚燒后的爐渣,也有一部分被用作燒制磚塊,或鋪設(shè)路基,同樣能帶來一些收益。
垃圾焚燒發(fā)電廠還享有稅收“三免三減半”,即從取得經(jīng)營收入的第一年至第三年免交企業(yè)所得稅,第四年至第六年減半征收。
并且,還有發(fā)電增值稅即收即退、項(xiàng)目建設(shè)可申請(qǐng)國家財(cái)政補(bǔ)貼等一系列優(yōu)惠扶持措施。以偉明環(huán)保為例,該公司在全國運(yùn)行著八座垃圾發(fā)電廠,可享受上述政策。其每天的垃圾處理能力近8000噸。
然而,焚燒處理也有顯著弊端,即焚燒所產(chǎn)生的煙氣和飛灰污染。特別是致癌物質(zhì)二英,已經(jīng)成為世界性難題。中國生活垃圾熱值低、水分含量高的特點(diǎn),也是較易產(chǎn)生二英的原因。由于二英檢測費(fèi)用高昂,一次就要花費(fèi)數(shù)十萬元,國家對(duì)相關(guān)企業(yè)的要求,只是每年至少開展一次排放監(jiān)測。
“目前國內(nèi)檢測機(jī)構(gòu)也比較少,只有幾家,企業(yè)自測以外,政府部門一年也只能抽檢一次?!鄙鲜鰷刂莩枪芫止ぷ魅藛T擔(dān)心,每年兩次檢測,很難對(duì)每天的二英排放量作出正確判斷。 資源化回收的未來
垃圾“無害化處理”,棄簡單填埋轉(zhuǎn)為焚燒,只能說是兩害相權(quán)取其輕。真正的解決之道是,垃圾資源化回收。中國的垃圾50%-70%是餐廚垃圾,可以做堆肥,即生化處理。溫州市有關(guān)部門已經(jīng)計(jì)劃,在當(dāng)?shù)貙iT建設(shè)一個(gè)餐廚垃圾處理廠。項(xiàng)目總投資預(yù)計(jì)為2億多元,一期設(shè)計(jì)日處理量為400噸,計(jì)劃2014年投產(chǎn)。
至于餐飲場所和單位食堂產(chǎn)生的餐廚垃圾,在當(dāng)?shù)夭蛷N垃圾廠建成后,亦將統(tǒng)一進(jìn)行沼氣化利用。由于目前餐飲場所產(chǎn)生的泔水等,絕大多數(shù)都被利用作為畜禽飼料,油脂則用于制造生物柴油,或被違法經(jīng)營者做成食用油售賣,均牽涉到利益。
而且,在餐廚垃圾統(tǒng)一處理后,餐飲企業(yè)預(yù)計(jì)要支付一定金額的垃圾處理費(fèi),上述溫州城管局工作人員擔(dān)心,“真正到那個(gè)時(shí)候能不能操作起來,可能非常難。”
在一家民營企業(yè)的參與下,楊府山垃圾填埋場建成了一個(gè)利用垃圾產(chǎn)生的填埋氣進(jìn)行生產(chǎn)示范性項(xiàng)目。耗資1200萬元,于2012年建成,設(shè)計(jì)有效出產(chǎn)期五年。預(yù)計(jì)楊府山垃圾填埋場每天產(chǎn)生的沼氣量可達(dá)1.2萬立方米左右,精制后有6000立方米天然氣。
由于溫州2013年下半年才會(huì)開始使用天然氣,目前楊府山填埋場產(chǎn)出的精制天然氣暫時(shí)還無法大規(guī)模利用,只是被運(yùn)往當(dāng)?shù)赜?011年提前興建的液化天然氣儲(chǔ)備站。盡管如此,浙江合坤生物能源科技有限公司總經(jīng)理方小冬依然認(rèn)為,垃圾填埋氣精制天然氣大有前景。他以楊府山項(xiàng)目為例進(jìn)行對(duì)比后稱,若垃圾填埋氣用于發(fā)電,凈收益為178萬元/年;用于生產(chǎn)精制天然氣,凈收益翻倍,達(dá)396萬元/年。而且,“甲烷,可以儲(chǔ)存;可以長距離運(yùn)輸,不像發(fā)電如果用不掉就浪費(fèi)了;還可以降低碳排放量”。
然而,無論發(fā)電,還是精制甲烷,都要建立在垃圾分類的基礎(chǔ)上。環(huán)保組織自然大學(xué)垃圾學(xué)院研究員陳立雯告訴《財(cái)經(jīng)》記者,中國目前整個(gè)思路是鼓勵(lì)焚燒,事實(shí)上不管是焚燒還是填埋,都是末端處理的方式。源頭上不解決垃圾管理分類,不管建設(shè)多少填埋場和焚燒發(fā)電廠,都解決不了問題。
現(xiàn)在溫州在一些社區(qū)進(jìn)行試點(diǎn),首先對(duì)居民生活產(chǎn)生的廚余垃圾分類。由于目前還沒有相應(yīng)的處理設(shè)施,收集后仍是統(tǒng)一焚燒?!敖窈笠_展分類減量,從源頭到終端處理都要分類,最終分類利用,分類填埋。”上述溫州市城管局工作人員稱。
環(huán)保組織自然大學(xué)、自然之友做過不少國內(nèi)城市的社區(qū)活動(dòng),結(jié)果顯示垃圾分類工作還屬于“雷聲大、雨點(diǎn)小”,雖然政府在呼吁,但沒有出臺(tái)相應(yīng)具執(zhí)行性與約束性的規(guī)則,因此社區(qū)無力執(zhí)行,使垃圾分類還停留在擺放垃圾桶層面上。
您的汽車在維修保養(yǎng)后實(shí)現(xiàn)了新生,但留下的廢發(fā)動(dòng)機(jī)油、廢油卻是危險(xiǎn)的垃圾;
大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室各種實(shí)驗(yàn)成功完成了,一大堆的廢物如果隨意丟棄就會(huì)成為環(huán)境殺手。
危險(xiǎn)廢物,一個(gè)稍顯專業(yè)、枯燥的名詞,仿佛離我們很遙遠(yuǎn),但其實(shí)離我們的生活卻很近。我們享受著豐富多彩的物質(zhì)生活,殊不知背后是大量的生產(chǎn)、生活過程中留下的危險(xiǎn)廢物,這些垃圾中最敏感而且有毒有害的危險(xiǎn)廢物如果不安全處置,對(duì)我們的水、土、空氣造成的將是無可挽回的嚴(yán)重破壞。
那么,這些危險(xiǎn)廢物都去了哪里呢?它們都是如何處理的?近日,記者隨廣東省環(huán)境保護(hù)廳負(fù)責(zé)人驅(qū)車三個(gè)小時(shí),走進(jìn)惠東縣的一個(gè)偏僻深山,探訪廣東省危險(xiǎn)廢物綜合處置示范中心(以下簡稱“示范中心”),揭開危險(xiǎn)廢物處置的神秘面紗。
示范中心:
廣東危廢處理領(lǐng)頭羊
惠東縣梁化石屋寮南坑,這里人煙稀少,四面環(huán)山,地處梁化鎮(zhèn)西南約4公里處,示范中心就在這里的一處天然山谷中。
為什么偏偏選在這里?看著記者疑惑的眼神,示范中心運(yùn)營方惠州東江威立雅環(huán)境服務(wù)有限公司總經(jīng)理高勇介紹,中心選址在這里的原因是@里沒有地質(zhì)斷裂帶,山體非常穩(wěn)定,不會(huì)發(fā)生滑坡,并且附近沒有水庫、河流,連接危廢中心與外界的只有一條通往209縣道的曲折公路,離最近的民居直線距離也有2公里以上。
省環(huán)境保護(hù)廳固廢處負(fù)責(zé)人介紹說,示范中心是廣東建設(shè)中海油、中海殼牌等石化基地的重要配套項(xiàng)目,早在2002年就列入全省環(huán)保規(guī)劃,超前規(guī)劃,按照國際標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。示范中心由省環(huán)境保護(hù)廳負(fù)責(zé)籌建,其運(yùn)營方惠州東江威立雅公司由東江環(huán)保股份有限公司和法國威立雅環(huán)境集團(tuán)于2005年共同組建。高勇表示,這相當(dāng)于現(xiàn)在的PPP建設(shè)模式,結(jié)合了國家的資金政策支持優(yōu)勢(shì)、民營企業(yè)的市場營銷優(yōu)勢(shì)和外資企業(yè)的技術(shù)管理優(yōu)勢(shì),優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),使得示范中心迅速高標(biāo)準(zhǔn)建成,并以對(duì)標(biāo)國際先進(jìn)的要求進(jìn)行規(guī)范運(yùn)營,實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。
“在危廢綜合處置領(lǐng)域,我們是第一個(gè)吃螃蟹的。”高勇說,他們是全國第一個(gè)由環(huán)保部驗(yàn)收的綜合性危廢處置項(xiàng)目,也是廣東第一家必須由環(huán)保部發(fā)證的處理企業(yè),后面類似企業(yè)的建設(shè)和驗(yàn)收,環(huán)保部都以這里為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收。
“這里不但處理標(biāo)準(zhǔn)高,而且能處理的品種多,可謂‘全能’?!笔…h(huán)境保護(hù)廳固廢處負(fù)責(zé)人說,示范中心可處理《國家危險(xiǎn)廢物名錄》(2008版)49類大類之中的45大類。“也就是說,名錄中49種危廢,去掉不能跨市運(yùn)輸?shù)尼t(yī)療廢物,和產(chǎn)生量極少的爆炸性危廢等,剩下的我這里全部吃得下?!备哂抡f。
據(jù)了解,目前示范中心每年能處理9.3萬噸危險(xiǎn)廢物,為省內(nèi)的佛山、中山、東莞等十多個(gè)地級(jí)市,數(shù)千家客戶提供廢物處理服務(wù)。處理方式包括焚燒、填埋和物理化學(xué)處理等。
專業(yè)的處置能力,讓示范中心成為政府、環(huán)保部門應(yīng)對(duì)突發(fā)環(huán)境事件的重要力量。高勇說,企業(yè)專門安排了一支全天待命的應(yīng)急隊(duì)伍,配備專業(yè)的化學(xué)、安全的設(shè)備、車輛。當(dāng)接到政府處理環(huán)境應(yīng)急事故的通知,這支小隊(duì)就會(huì)迅速趕往現(xiàn)場,處理好現(xiàn)場的危險(xiǎn)廢物,遏制污染進(jìn)一步擴(kuò)大,防止二次污染的發(fā)生。高勇介紹,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),公司每年都會(huì)出動(dòng)二十多次,無償處理400多噸的危險(xiǎn)廢物。
倉庫:
每個(gè)危險(xiǎn)廢物都有“身份證”
生活垃圾提倡分類,工業(yè)垃圾更要從源頭就進(jìn)行分類。記者走進(jìn)示范中心的倉儲(chǔ)區(qū),五顏六色的桶井然有序地安放在一個(gè)個(gè)貨格上,仿佛超市的商品區(qū)一樣。高勇告訴記者:“工業(yè)垃圾從源頭就要分類,例如我們業(yè)務(wù)員到客戶那里,從客戶垃圾現(xiàn)場拍照,了解到垃圾是從哪個(gè)車間出來的,他的垃圾是什么特點(diǎn),進(jìn)行PH、可燃燒等性狀分析,然后我們就給客戶做方案檢測、包裝、運(yùn)輸?shù)纫徽追?wù)。當(dāng)危險(xiǎn)廢物進(jìn)了廠,我們就會(huì)貼上完整的標(biāo)簽,分到不同的庫區(qū)。現(xiàn)在這些分類和檢測一整套方式都已經(jīng)整合到廢物管理軟件中,實(shí)現(xiàn)廢物管理信息化?!?/p>
“我們用色彩讓倉庫變得繽紛,也用色彩去讓倉庫里的一切變得井然有序?!眰}庫主管薛躍龍介紹,倉庫每一個(gè)藍(lán)色桶子上面都貼有橙色和紅色的標(biāo)簽,在橙色標(biāo)簽上寫有廢物名稱、編號(hào)、產(chǎn)生單位、庫位區(qū)域,并進(jìn)一步說明危險(xiǎn)情況,例如有、誤食及沾染皮膚對(duì)人體有害以及一些安全措施,并附上條形碼。
薛躍龍介紹,他們每天嚴(yán)格進(jìn)行廢物分類分區(qū)的入庫檢查,取樣檢測覆蓋率達(dá)100%,包括廢物包裝、標(biāo)簽、外觀顏色、做快速定性分析。所有廢物檢查工作當(dāng)天完成,沒有通過廢物入場檢查的廢物,一律禁止入庫。并且通過庫位動(dòng)態(tài)圖管理,清晰掌握各倉儲(chǔ)區(qū)域廢物暫存情況。薛躍龍告訴記者,下一步他們將為庫區(qū)建設(shè)3D模型,全庫區(qū)4000多個(gè)卡板每一個(gè)桶的移動(dòng)都會(huì)顯示在3D模型上,這是廣東省危險(xiǎn)廢物管理上的一次重大創(chuàng)新,將有力避免許多安全事故和人員的化學(xué)物品傷害。
“在我們這么多年的努力下,無論多毒的烈日、多大的風(fēng)雨,倉庫也依然完好無損?!痹诮榻B庫區(qū)安全性方面,薛躍龍顯得十分興奮。他介紹,之所以能在各種天氣下安全運(yùn)行,得益于倉儲(chǔ)區(qū)域全方位無死角的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及自動(dòng)溫感、煙感自動(dòng)噴淋系統(tǒng)、自動(dòng)消防報(bào)警系統(tǒng),這些高科技系統(tǒng)保護(hù)著倉庫,還有全天24小時(shí)熱成像儀測試和工作人員不間斷的巡檢,而且,倉庫的地面地下還覆蓋了一大片保護(hù)膜,就算真的發(fā)生地面斷裂之類的極端狀況,保護(hù)膜也可以保證危險(xiǎn)廢物不會(huì)與土壤發(fā)生接觸,最終才能安全的把它們送到焚燒爐或填埋場進(jìn)行處置。
焚燒:
1200℃高溫分解二f英
走向焚燒處理區(qū),一只巨型的“鋼鐵怪獸”出現(xiàn)在視野里,足足七八層樓高,全身布滿各種大大小小的管道。被中心員工戲稱為“廣東第一燒”的焚燒車間主管毛玉杰向記者介紹:“我們這只大怪獸可是一只“大胃王”,一年可以處置超過2萬噸的危險(xiǎn)廢物呢,吃量巨大,但是污染排放完全是按照歐盟標(biāo)準(zhǔn)!”
“焚燒中控室就是這只‘大怪獸’的大腦中樞?!痹谡龑?duì)著焚燒爐中間的地方,是一個(gè)焚燒中控室,碩大的監(jiān)控屏幕就像焚燒爐的大腦,掌管著他的一切。在焚燒中控室,記者可以很清楚看到焚燒爐正在進(jìn)行的每個(gè)過程,例如工業(yè)廢物會(huì)進(jìn)入到一個(gè)10米長、3.5米直徑的回轉(zhuǎn)窯,這塊碩大的屏幕上,包含了在線煙氣監(jiān)測系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù),包括一氧化碳、二氧化硫、氯化氫等濃度。記者發(fā)現(xiàn),屏幕上顯示這些參數(shù)的數(shù)據(jù)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。此外,在“示范中心”山腳門口處設(shè)置電子公告牌,還向公眾公開實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與惠州市環(huán)保局24小時(shí)聯(lián)網(wǎng),便于相關(guān)部門的監(jiān)督管理。
對(duì)于焚燒過程產(chǎn)生的煙氣,毛玉杰為記者解答了疑惑。她表示,焚燒爐有專門的凈化設(shè)施對(duì)煙氣進(jìn)行處理,即危險(xiǎn)廢物經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯、二燃室兩次充分燃燒,焚燒溫度可達(dá)1200℃左右。而二f英在850℃就可被充分燃燒并分解。接著煙氣還通過石灰漿急冷塔脫酸、活性炭吸附、布袋除m,洗滌除霧后再度將煙氣加熱過濾,保證由高塔排出的氣體中不含污染物、粉塵等煙霧。
在焚燒處理區(qū)末端有一口水井,深不見底,水井旁豎著一塊由惠州市環(huán)保局發(fā)的監(jiān)測牌。高勇告訴記者:“這是企業(yè)的責(zé)任之井,這口水井可以通到地下16米,可用于取出地下水進(jìn)行重金屬等方面的監(jiān)測,這樣的水井全廠區(qū)共有五口,可以檢測出整個(gè)項(xiàng)目地下水的水質(zhì)狀況,時(shí)刻接受政府和百姓的監(jiān)督。”
填埋:
地下8層保護(hù)膜防滲漏
“填埋場是危險(xiǎn)廢物最終的歸屬地?!庇浾咦哌M(jìn)填埋區(qū)現(xiàn)場,延綿上百米的薄膜幾乎嚴(yán)絲合縫地將填埋區(qū)覆蓋起來,把填埋物與陽光和雨水隔絕開來,只有作業(yè)口的幾百平方米向外袒露。高勇介紹,對(duì)于部分不適合焚燒處置的危險(xiǎn)廢物,例如來自電鍍、農(nóng)藥、煉化生產(chǎn)的污泥,以及工業(yè)電池、生活垃圾焚燒飛灰等,則需要填埋處理。
據(jù)了解,目前該填埋場已建成占地面積約為15萬平方米,總庫容約為45萬立方米,整個(gè)安全填埋場設(shè)計(jì)庫容如果按4萬噸/年,可填埋70年。在封閉的填埋區(qū)上,覆蓋著一層黑色的塑料膜,仿佛一張大網(wǎng)一樣將整個(gè)填埋區(qū)覆蓋起來,并且在上面放置了幾百個(gè)輪胎將塑料膜牢牢地固定住。高勇笑著說:“別小看這層膜,這可是高科技膜,他們保護(hù)著土壤和地面的安全,是不可攻破的‘宙斯盾’?!睋?jù)了解,填埋場防滲保護(hù)層竟然達(dá)1米厚,是由8層防滲復(fù)合材料和保護(hù)膜組成,像一個(gè)大垃圾袋一樣將廢物包圍在中間,能夠完全隔絕廢物與地面接觸?!斑@項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)成為國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),我們公司接下來還將派專家前往各個(gè)省份的危廢中心傳授這項(xiàng)技術(shù)?!备哂抡f。
高勇告訴記者,填埋場面上看到的黑色塑料薄膜只是最上面的一層,用來收集表面雨水,地下還有另外兩層膜負(fù)責(zé)防止水份滲透,包括公眾最關(guān)心的垃圾中的滲濾液,這兩層膜也能將滲濾液捂得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)。最終,滲濾液還有包括場區(qū)地面沖洗用水和廠區(qū)的初期雨水等都將通過特殊處理全部回用廠區(qū),實(shí)行污水零排放。高勇告訴記者說:“這個(gè)危廢填埋場位于群山之間,還必須是不能位于任何地質(zhì)斷裂帶上,我們?yōu)榱吮WC安全,還專門對(duì)地下水進(jìn)行抽取、雨水進(jìn)行攔截?!庇浾攉@悉,該填埋場已有部分填埋完畢,地面開始復(fù)綠,未來填埋場的土地將不再另作其他開發(fā),而是永遠(yuǎn)封存。
關(guān)鍵詞:污泥綜合利用 填埋 投海
Abstract: The Sludge is not only contaminant but also useful resources in Municipal sewage Treatment Plant. It is the best way that combines handling, disposal with utilization of sewage sludge. Through analyzing of several major sewage sludge disposal such as Synthesize utilization, bury, sea dumping and so on, this paper points out that resource utilization of sewage sludge should stand reality, select the best way of disposal and utilization, considering environmental ecological results, social and economic benefits.
Keyword: Sludge in Municipal Sewage Treatment Plant; Synthesize use; bury; sea dumping
城市污水廠的污泥是指處理污水所產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)的廢棄物,含有大量的有機(jī)物、豐富的氮磷等營養(yǎng)物、重金屬以及致病菌和病原菌等,如果不加處理的任意排放和投棄會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。隨著污水處理設(shè)施的普及、處理率的提高和處理程度的深化,污泥的產(chǎn)生量必將有較大的增長。如何妥善地處置污水廠污泥,并將其作為一種新的資源加以有效利用,變廢為寶,已成為城市污水廠和相關(guān)部門提高技術(shù)水平和管理水平的重要因素,也是全球共同關(guān)注的課題。
1、污泥最終處置的主要方式
目前,國內(nèi)外污泥最終處置方式主要有:綜合利用、填埋、投海。
(1)綜合利用
①農(nóng)田林地利用
污泥脫水后堆肥農(nóng)用是目前國內(nèi)一些污水處理廠正在進(jìn)行研究和開發(fā)的課題,污泥中含有大量植物生長所必需的肥分(N、P、K)、微量元素及土壤改良劑(有機(jī)腐殖質(zhì))。我國城市污水處理廠的各種污泥所含肥分見表1,故污泥農(nóng)田林地利用是最佳的最終處置方法,但污泥中也含有對(duì)植物及土壤有危害作用的病菌、寄生蟲卵、難降解有機(jī)物、重金屬離子以及N、P的流失對(duì)地表水和地下水的污染,甚至可能含有一些致癌物質(zhì),目前對(duì)重金屬污染研究較多。因此,在作農(nóng)田林地利用前,應(yīng)進(jìn)行堆肥處理以殺死病菌及寄生蟲卵,同時(shí)還應(yīng)去除這些有害物質(zhì)。目前普遍的問題是檢測手段跟不上要求,處理成本無法和經(jīng)濟(jì)效益相平衡,化肥的普遍應(yīng)用造成銷售市場難以開發(fā)等,這些使得此種處置方式尚未得到普遍的推廣。我國有大量工業(yè)廢水進(jìn)入污水處理廠,污水中重金屬離子約有50%以上轉(zhuǎn)移到污泥中,污泥中的重金屬離子含量一般都較高,見表2。
初沉污泥活性污泥消化污泥
2~33.3~7.71.6~3.4
1~30.78~4.3 0.6~0.8
0.1~0.5 0.22~0.44
50~6060~7025~30
為提高污泥的農(nóng)用量可以采取一些措施:一是把污泥制成有機(jī)—無機(jī)復(fù)合肥料,適當(dāng)添加鉀肥以補(bǔ)充污泥肥料中鉀的不足,這樣可以提高肥效降低有害物的含量;二是在經(jīng)濟(jì)政策上優(yōu)惠使用污泥復(fù)合肥料的單位或個(gè)人,如免費(fèi)提供試用肥料樣品,免費(fèi)為施用污泥復(fù)合肥料的區(qū)域或地塊作土壤營養(yǎng)狀況分析等。
②污泥焚燒產(chǎn)物利用
污泥中合有一定量的有機(jī)成分,經(jīng)脫水干燥的污泥可用焚燒處理。在日本,該方法巳占污泥處理總量的60%以上、歐盟也在10%以上。為防止焚燒過程中產(chǎn)生二噁英等有毒氣體,焚燒溫度應(yīng)高于850℃。污泥焚燒所產(chǎn)生的焚燒灰具有吸水性、凝固性,因而可用于改良土壤、筑路等,也可作為磚瓦和陶瓷等的原料,另外,污泥灰也可以作為混凝土混料的細(xì)填料。將污泥轉(zhuǎn)變成一種顆粒狀燃料,可以很好燃燒,其熱值和褐煤相當(dāng),燃燒釋放的有害氣體遠(yuǎn)低于焚燒過程,其殘余物可用于建筑工業(yè)。
污泥焚燒可以從廢氣中獲得剩余能量,用來發(fā)電。在脫水污泥中加入引燃劑、催化劑、疏松劑和固硫劑等添加劑制成合成燃料,該合成燃料可用于工業(yè)和生活鍋妒,燃燒穩(wěn)定,熱工測試和環(huán)保測試良好,是污泥有效利用的一種理想途徑。
③低溫?zé)峤庵迫】扇嘉?/p>
污泥熱化學(xué)處理因其無害化和減量化徹底,地位已逐漸增強(qiáng)。污泥低溫?zé)峤馐且环N發(fā)展中的能量回收型污泥熱化學(xué)處理技術(shù)。它通過在催化劑作用下無氧加熱干燥污泥至一定溫度(
④建筑材料利用
污泥可用于制磚和制纖維板材。
污泥制磚的方法有兩種。一種是用干化污泥直接制磚,另一種是用污泥灰渣制磚。用干化污泥直接制磚時(shí),應(yīng)對(duì)污泥的成分作適當(dāng)調(diào)整,使其成分與制磚粘土的化學(xué)成分相當(dāng)。當(dāng)污泥與粘土按重量比1:10配料時(shí),污泥磚可達(dá)普通紅磚的強(qiáng)度。利用污泥焚燒灰渣制磚時(shí),灰渣的化學(xué)成分與制磚粘土的化學(xué)成分是比較接近的,制坯時(shí)只需添加適量粘土與硅砂。比較適宜的配料重量比為灰渣:粘土:硅砂=100:50:(15~20)。
污泥制生化纖維板,主要是利用活性污泥中所含粗蛋白(有機(jī)物)與球蛋白(酶)能溶解于水及稀酸、稀堿、中性鹽的水溶液這一性質(zhì),在堿性條件下加熱、干燥、加壓后,發(fā)生蛋白質(zhì)的變性作用,從而制成活性污泥樹脂(又稱蛋白膠),使之與漂白、脫脂處理的廢纖維壓制成板材。其品質(zhì)優(yōu)于國家三級(jí)硬質(zhì)纖維板的標(biāo)準(zhǔn)。
(2)填理
污泥填埋有填地與填海造地兩種。
污泥消化后經(jīng)脫水再進(jìn)行填埋是目前國內(nèi)許多大型污水處理廠中常采取的方式,經(jīng)過消化后的污泥有機(jī)物含量減少,性能穩(wěn)定,總體積減少,脫水后作填埋處置是一種比較經(jīng)濟(jì)的處理方式。由于消化裝置工藝復(fù)雜、一次性投資大、運(yùn)行操作難度大,實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明往往難以達(dá)到預(yù)期的效果。況且脫水污泥含水率大大高于普通生活垃圾衛(wèi)生填埋場所要求的30%含水率,因此需再經(jīng)處理才能送生活垃圾填埋場填埋;或者設(shè)置專用的污泥填埋場,根據(jù)污泥的含水率及力學(xué)特性等因素進(jìn)行專門填埋,但此法有占地較大、選址受阻及存在二次污染隱患等缺點(diǎn)。
污泥填埋的操作要求與垃圾填埋相似。污泥填埋場的滲濾液屬高濃度有機(jī)污水,必須集中加以處理;污泥填埋場四周應(yīng)設(shè)圍欄,并采取相應(yīng)的防蚊蠅、防鼠措施,未經(jīng)干燥焚燒處理的污泥,宜小規(guī)模分層填埋,生污泥泥層厚度應(yīng)
污泥填海造地,應(yīng)遵守下列要求:①必須設(shè)護(hù)堤,滲水也必須集中進(jìn)行處理,以防污泥和污水污染海水;②污泥或灰渣中的重金屬含量應(yīng)符合填海造地標(biāo)準(zhǔn)。
(3)投海
沿海地區(qū),尤其是有大江、大河入??诟浇?,可考慮把生污泥、消化污泥、脫水泥餅或焚燒灰渣投海。投海污泥最好是經(jīng)過消化處理的污泥。投海方式可用管道輸送或船運(yùn),其中管道輸送較為經(jīng)濟(jì)。在污泥投海工程實(shí)施前,必須搞好投海區(qū)的選擇(離海岸10km以外,水深25m左右),以保證海水的稀釋與自凈作用。
總之,綜合利用將是今后污泥處置的主要方式。填理由于占地多,潛在生物可利用率低,滲濾液可污染地下水,后續(xù)處理管理費(fèi)用高等問題,應(yīng)用受到限制。海洋投棄將逐漸被禁止。隨著科技的發(fā)展,污泥的有效利用的方式和有效利用率將會(huì)進(jìn)一步增加。
2、污泥利用方案的選擇
(1)污泥利用的潛在風(fēng)險(xiǎn)
污泥利用需滿足嚴(yán)格的環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),不能造成新的環(huán)境危害。污泥利用的環(huán)境問題是重金屬和氮對(duì)土壤、作物、水體的影響以及病原物污染,所以具有潛在風(fēng)險(xiǎn)。污泥的熱能利用無疑是風(fēng)險(xiǎn)最小的,而土地利用則需嚴(yán)格管理,只有重金屬含量低于農(nóng)用污泥標(biāo)準(zhǔn)才可用于農(nóng)作物,而且污泥肥的施用也需嚴(yán)格定量以控制重金屬的積累和減少氮、磷淋失對(duì)水體的污染。至于病原物污染,熱干化的安全性較佳,因其高溫滅菌作用很徹底,產(chǎn)品可完全抑制微生物的活性;堿性穩(wěn)定化基本上也能達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn);堆肥則不足以保證安全性,因病原物仍有少量存活且產(chǎn)品的高含水率(一般為30%~40%)可使病原物復(fù)活,故采用堆肥方案時(shí)需加強(qiáng)對(duì)堆肥質(zhì)量、場所和施用場地的管理。
(2)利用方案的比較
①農(nóng)田林地利用
用污泥對(duì)農(nóng)田、林地、草坪施肥或進(jìn)行土壤改良以及用于市政綠化、育苗等,不僅可改善土壤的理化性質(zhì),增加土壤肥力,促進(jìn)樹木、花卉及草坪等的生長,而且可避免污泥中的重金屬、有毒有機(jī)物因食物鏈的生物富集效應(yīng)對(duì)人畜產(chǎn)生的危害,除此之外土壤的自凈能力還可使污泥進(jìn)一步無害化。因此土地利用是一種積極的、生產(chǎn)性的污泥處置方法。污泥利用前需堆肥化處理,堆肥化若采用靜態(tài)條垛工藝,成本最低,但其生產(chǎn)周期長、占用土地多且對(duì)周圍環(huán)境的影響比較嚴(yán)重;若采用發(fā)酵倉,其設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用將增加,而且若要制成復(fù)合肥還需烘干造粒設(shè)備,這樣其成本優(yōu)勢(shì)就大大削弱了。
②污泥焚燒產(chǎn)物利用
污泥焚燒效果好,焚燒產(chǎn)物既可用作新的產(chǎn)品原料,又可回收熱能。國外已有較成熟經(jīng)驗(yàn)和工藝,可以直接借鑒使用。但總體來說焚燒的成本最高(是其他工藝的2~4倍)。今后應(yīng)從降低成本,減少二次污染角度著手,生產(chǎn)新設(shè)備。
③低溫?zé)峤庵迫】扇嘉?/p>
污泥低溫?zé)峤庑Ч嗪茫勰嗫赏ㄟ^干餾提取油、氣等,不但可做燃料也可用于制造四氯化碳等化工產(chǎn)品,具有工業(yè)化利用前景,且能量回收率高,經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于焚燒處理,是大有前途的處理方法。在熱解機(jī)理和動(dòng)力學(xué)研究方面,還有很多工作需進(jìn)一步探討。在工藝和設(shè)備的改進(jìn)方面有待新的突破。
④建筑材料利用
建筑材料利用,不僅可以減少污泥填埋所占用的土地,減少自然資源消耗,而且可以使資源得到循環(huán)利用,變廢為寶。
(3)其他因素
污泥處理設(shè)施的選址是方案選擇的決定因素之一。一般而言,污泥宜就近處理以節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用和減少濕污泥運(yùn)輸對(duì)沿途造成的污染。由于污泥處理過程中可能會(huì)帶來臭味、有毒有害氣體及病原體等環(huán)境問題,所以選址會(huì)對(duì)方案選擇產(chǎn)生決定性影響。
3、結(jié)語
污泥經(jīng)過減容、穩(wěn)定和無害化處理后,可以作為資源加以綜合利用。污泥的處理處置及其無害化,作為再生資源有效利用是世界各國共同重視的問題。面對(duì)各地區(qū)千差萬別的污泥利用經(jīng)驗(yàn),應(yīng)立足于本地區(qū)的實(shí)際情況,在兼顧環(huán)境生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益平衡的前提下,審慎地、全面地論證各種方案實(shí)施的可行性,從中選出最佳方案。目前的利用方向是土地利用和熱能利用。從長遠(yuǎn)看,對(duì)于我們這樣一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,應(yīng)將污泥制成污泥復(fù)合肥料或污泥生物復(fù)合肥料,將農(nóng)田林地利用作為主要的有效利用途徑。同時(shí),也要發(fā)展研究其它的資源化途徑,如直接或間接作為燃料、熱分解制油等。污泥焚燒作為最徹底的處理方式,在國外,特別是西歐和日本已得到了廣泛的應(yīng)用,歐洲將來有30%的污泥土地利用、70%熱能利用。在國內(nèi),由于其一次性投資和處理成本大、焚燒煙氣需進(jìn)一步處理等問題而一直未得到應(yīng)用。隨著國內(nèi)大型城市污水處理廠建設(shè)的進(jìn)一步加快,污泥處置已成為突出的問題。
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[關(guān)鍵詞]城市生活固體廢棄物;優(yōu)化管理系統(tǒng);決策方法分析
中圖分類號(hào):TG232 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2014)45-0392-01
嚴(yán)重影響著城市衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)的一個(gè)重要因素是城市生活固體廢棄物的產(chǎn)生,現(xiàn)階段,全國有2/3的城市陷于垃圾的重重包圍之中。關(guān)于城市固體廢棄物處理這一問題也已成為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大阻礙,解決這一問題,卻是刻不容緩。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市人口的不斷增長以及城市建設(shè)規(guī)模的加速擴(kuò)大,這種弊端將會(huì)日益顯現(xiàn)。
1.為什么會(huì)有城市生活固體廢棄物產(chǎn)生
隨著工業(yè)的迅速崛起,城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大,城市固體廢物也在不斷增加,垃圾的堆放,其組成成分的日趨復(fù)雜,并且經(jīng)過難以分解。人們?cè)谄毡殛P(guān)注的水污染和大氣污染是否得到有效控制的同時(shí),也無法忽視城市固體廢物污染已然成為危害城市生態(tài)環(huán)境、影響人們身體健康的又一個(gè)重要導(dǎo)火索。
隨著社會(huì)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,生活水平提高的同時(shí)也導(dǎo)致出另一種負(fù)面現(xiàn)象,許多商品呈現(xiàn)了一種過度包裝的狀態(tài),這也是使得城市固體廢物管理的形勢(shì)日益嚴(yán)峻。
隨著人口的不斷擴(kuò)大,城市生活固體垃圾量也會(huì)不斷增加,因此,解決這一危機(jī),是迫在眉睫。
2.國內(nèi)外城市固體廢棄物系統(tǒng)的優(yōu)化管理進(jìn)程
在外國,收集、運(yùn)輸、循環(huán)利用、最終處置城市生活固體廢棄物已悄然發(fā)展成為一個(gè)重要的產(chǎn)業(yè)。早先于1968年,美國就已經(jīng)著手將城市固體廢棄物物流管理與決策信息化納入了國家發(fā)展計(jì)劃,并且固體廢棄物物流管理也已經(jīng)被實(shí)踐于經(jīng)濟(jì)優(yōu)化中,其技術(shù)手段已經(jīng)相當(dāng)嫻熟,并且被廣泛的應(yīng)用于實(shí)際生活中,這一點(diǎn),是值得我們借鑒學(xué)習(xí)的。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步,在國外,廢棄物處理設(shè)備也得到不斷改進(jìn)的現(xiàn)象屢見不鮮,廢棄物處理的現(xiàn)代化、科學(xué)化、系統(tǒng)化水平也逐步得到提高。一般情況下,在對(duì)家庭廢物采取回收利用和物質(zhì)再次回收后,結(jié)合經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的考量,其處理結(jié)果是采用沼氣發(fā)電、滲濾液回灌的衛(wèi)生填埋法來對(duì)待處理垃圾進(jìn)行處置。
目前,生物工程技術(shù)、物理傳熱技術(shù)、現(xiàn)代化信息技術(shù)等均已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于生活實(shí)踐中以處理城市生活固體垃圾。
而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,現(xiàn)代機(jī)械業(yè)也不斷地有所改進(jìn),其已能運(yùn)用到分揀生活固體垃圾了,這已經(jīng)大大減少了人們的工作量。而生物科學(xué)地不斷進(jìn)步,也能把這一技術(shù)運(yùn)用到填埋場的建設(shè),物理學(xué)的不斷突破,也帶領(lǐng)著人們是采用熱物理傳熱技術(shù)對(duì)把固體垃圾加以充分利用燃燒發(fā)電。
從上個(gè)世紀(jì)九十年代開始,外國城市固體廢棄物物流管理以及政策信息化的方法已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)運(yùn)用于生活中。
而在國內(nèi),城市固體廢棄物物流研究還處于初步發(fā)展階段,但隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長給城市帶來越來越多的生活固體垃圾后,國家以及相關(guān)部門和廣大學(xué)者開始越來越注重城市固體廢棄物系統(tǒng)的優(yōu)化。
3.針對(duì)城市固體垃圾管理系統(tǒng)進(jìn)行決策分析
我們就外國學(xué)者在城市固體廢物管理規(guī)劃方面的研究成果作出了進(jìn)展式總結(jié),并且針對(duì)我國城市固體廢物管理系統(tǒng)中存在的缺陷開展了一系列規(guī)劃進(jìn)行深入研究,尤其是以數(shù)學(xué)的角度去思考規(guī)劃探討采用的方法在不確定環(huán)境下的運(yùn)用的可能性。
我們通過初步地對(duì)我國城市固體的現(xiàn)狀和弊端進(jìn)行了詳細(xì)的分析,進(jìn)而確定為什么需要合理地規(guī)劃管理廢物系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)管理規(guī)劃方法實(shí)施的獨(dú)特性以及必要性,然后再證明這一方法可以有效地對(duì)城市固體廢物管理系統(tǒng)達(dá)到?jīng)Q策性的作用。根據(jù)事物的變量性,將管理規(guī)劃分為確定性規(guī)劃以及不確定性規(guī)劃,其管理理論日趨完善。其次,就針對(duì)我國落后的固體廢物管理系統(tǒng)展開調(diào)研,可分別嘗試用單向規(guī)劃和多目標(biāo)規(guī)劃的方法來對(duì)城市固體廢物管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置;當(dāng)然,其間存在不確定的因素,那么我們可以通過分析系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn),為管理人員提供完善的決策參考資料并附上有效的科學(xué)依據(jù)來進(jìn)一步完善我國城市固體廢物管理系統(tǒng)。
3.1 談城市生活固體垃圾廢物的變“廢”為寶
固體廢物不僅僅是被棄置的固態(tài)或半固態(tài)物質(zhì)等有一定形態(tài)的固體物質(zhì),甚至還包括期間消耗所揮發(fā)出的具有一定毒害性的液態(tài)或者氣態(tài)物質(zhì)。
應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是,固體廢物具有時(shí)間和空間的相對(duì)性。在某特定的生產(chǎn)過程中或某方面可能是暫時(shí)無使用價(jià)值的,但并非是在所有的生產(chǎn)過程中或其他方面都無利用價(jià)值。相對(duì)而言,在經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)無法實(shí)現(xiàn)再利用的廢物在經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)達(dá)地區(qū)就可能是寶貴的資源。在當(dāng)前限有的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下的無使用價(jià)值的廢物可能也僅僅是暫時(shí)無法充分利用,但是在循環(huán)利用技術(shù)發(fā)展后可能就是珍貴的資源。因此,把固體廢物常形容為“放錯(cuò)地點(diǎn)的原料”一點(diǎn)也不為過。
3.2 以經(jīng)濟(jì)性的角度對(duì)城市生活垃圾處理處置技術(shù)體系進(jìn)行分析
分析技術(shù)體系的經(jīng)濟(jì)性主要是計(jì)算分析固體垃圾的處理處置或運(yùn)輸單元的費(fèi)用(其中包括固定投資、運(yùn)營費(fèi)用以及人工費(fèi)用等)和回收物質(zhì)或能量的收益情況。
因此,我們應(yīng)采取有效的措施去處理這些垃圾以使得城市固體廢棄物系統(tǒng)變得優(yōu)化實(shí)用。而我們也需綜合考慮處置生活垃圾所使用的成本,應(yīng)在充分有效利用它的同時(shí)降低不必要的花費(fèi)。
3.3 以可回收利用性來分析固體垃圾組分的價(jià)值
生活垃圾中可回收利用的物質(zhì)包括廢塑料,廢橡膠、廢紙、廢紙板、廢布及紡織布、廢皮革、食品垃圾、非鐵金屬、罐頭盒、玻璃、鐵金屬等?;厥毡壤突厥諆r(jià)格的不相同是依據(jù)其不同的組成分、品質(zhì)和回收難易程度來決定的。
我們可以通過回收這些固體垃圾并加以循環(huán)利用,則可以使固體生活垃圾的量得到充分有效的利用。