填埋场陈垃圾特性分析垃圾.docx
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填埋场陈垃圾特性分析垃圾
卫填埋场填埋垃圾特性的研究
目录
摘要……………………………………………………………………………………1
Abstract…………………………………………………………………………………….………1
一、前言………………………………………………………………………………3
1.研究意义………………………………………………………………………………………..3
2.生活垃圾的产生、产量和组成与危害………………………………………………………..4
2.1生活垃圾的产生与组成……………………………………………………………………4
2.2生活垃圾的产量状况………………………………………………………………………4
2.3生活垃圾的危害……………………………………………………………………………6
3.垃圾填埋法应用现状…………………………………………………………………………..7
3.1垃圾填埋特点………………………………………………………………………………7
3.2垃圾填埋渗滤液的产生与防治……………………………………………………………8
3.3垃圾填埋场气体产生、危害与处理……………………………………………………...11
3.4填埋技术的局限性………………………………………………………………………..12
4.北京地区的垃圾产生及处理处置情况……………………………………………………...12
4.1垃圾产生量及其特点……………………………………………………………………..12
4.2城市垃圾的收运…………………………………………………………………………..13
4.3垃圾回收利用……………………………………………………………………………..13
4.4垃圾处理现状……………………………………………………………………………..14
二、材料与方法……………………………………………………………………..15
1.取样及样品预处理……………………………………………………………………………15
2.测定项目和方法………………………………………………………………………………15
2.1物理性质…………………………………………………………………………………..15
2.2化学性质…………………………………………………………………………………..15
三、结果及讨论……………………………………………………………………..16
1.不同填埋年限垃圾含水量、挥发性固体和灰分变化………………………………………16
2.不同填埋年限垃圾物理组成的变化…………………………………………………………17
3.各样品粒径分析………………………………………………………………………………18
4.不同填埋年限垃圾样品的pH与电导率(EC)…………………………………………….21
5.垃圾填埋场压实密度…………………………………………………………………………21
6.沼气收集管内不同深度的温度变化…………………………………………………………22
7.总有机碳含量的变化…………………………………………………………………………22
8.氮、磷、钾的含量情况………………………………………………………………………23
9.重金属、微量元素含量情况…………………………………………………………………23
10.生物降解度…………………………………………………………………………………..24
四、结论……………………………………………………………………………..25
五、参考文献………………………………………………………………………..26
六、致谢……………………………………………………………………………..28
阿苏卫填埋场填埋垃圾特性的研究
摘要:
对阿苏卫填埋场不同填埋时间填埋垃圾特性的研究结果表明:
垃圾经填埋后性质发生了很大变化。
粒径明显变小,有机组分显著减少;含水率、可挥发性固体含量明显降低,并随填埋深度的不同而变化;填埋场压实后,压实密度基本相等,但由于垃圾被逐渐分解,底部压实密度略小,会出现塌陷现象;沼气收集管的温度先增加后降低,在2~10m左右温度最高,有利于垃圾发酵产生沼气,这一趋势也基本反应了垃圾填埋体的温度变化情况;垃圾填埋后6年基本达到稳定化,pH大于7.0,且随填埋时间的延长而增加;垃圾浸提液随填埋时间的延长而逐渐澄清,电导率随之减小;总有机碳(TOC)、生物降解度(BDM)随时间延长而减少,最后趋于稳定;垃圾中重金属含量均不超标,Fe和Ca等含量较高;垃圾填埋场稳定后垃圾的有机质含量较高,但其它营养元素含量不高,略低于堆肥质量标准,可以通过添加少量营养元素的方法提高其营养,即可达到垃圾肥农用标准,但使用前须进行石渣等的分拣工作,垃圾填埋场的陈垃圾可用作对土壤质量要求不高的市区绿化和公园、苗圃、林业及填埋场本身封场工程的表层土壤。
关键词:
垃圾;填埋;特性
Abstract:
AccordingtothestudyofcharacteristicsofwasteinAsuweilandfillsite,itcanbeprovedthatthecharacteristicsofwastechangedmuch,theparticlesizewasobviouslydiminishedandtheorganiccomponentreducednotably;watercontentandsolidofvolatilitycontentreducedmuchtoo,whichwerealsodifferentfromthedepth;consistencyofthewasteinthelandfillsitechangedslightlyafterbeingpressedbutdifferedalittlefromdepth.Itisslightlylowerindensityatthebottominresultofthesurfacesubsiding;temperatureinthecannulationsoffiredampreducedafterincreasingwhilearrivingit’smosthighrangewhichispropitioustowastefermentandemergingfiredampabout2~10metersunderground.Temperaturechangetrendalsoreflectthewaste’s;wastebecamealmoststeadygraduallyabout6yearsafterbeingfilled.Phislargerthan7.0andslightlyincreased,steepofthewastebecamemoreclearerandtheconductancebecamelowerwhiththetimeadded;totalorganiccarbon(TOC)andbiologicaldegreeofdegradationmeasure(BDM)reducedwithtimeaddedandbecamestablefinally;thecontentofheavymetalinthewastedoesnotexceedstandard,somecontentsarerelativelyhigh,suchasFe,Ca.;theorganiccontentisrelativelyhighbutothernutrientelementcontentislowerthancompostqualitylevel.It’snutrientelementcontentscanbeimprovedtothefertileagriculturalstandardoftherubbishbyaddingasmallamountofnutrition.Buttheworkofsortingofstoneanddreg,etc.mustbecarriedonbeforeusingit;thestalewasteoflandfillfieldcanbeusedinafforestingindowntown,park,nurseryofpark,forestryandlandfillsitestoplayersoilofprojectwherethesoilisnotneedtobeinhighquality.
Keyword:
Waste;Landfill;Characteristic
一、前言
生活垃圾是人们日常生产和生活过程中产生的废弃物[1],其来源广泛,种类繁多,组成复杂。
随着社会的进步和人民生活水平的提高,垃圾的产生量日益增加,增长速度不断增大,其组成也日趋复杂,严重危害着人类生存的环境,侵占土地,污染水体、大气、土壤,影响环境卫生,传播疾病,还易引起爆炸事故。
其对环境的压力之大,对人们生活的影响之深,已经引起了世界各国政府和人民的高度重视。
解决城市垃圾问题,已经成为世界性的大问题,也是实施可持续发展战略中的重要问题。
世界各国积极制定有关法规制度,发展科学技术,采取各种措施,来解决垃圾问题。
目前,国内外垃圾处理处置的方法主要有填埋,焚烧以及堆肥,各国各地区也因地制宜采用不同的方法处理垃圾,根据各技术的优点和弊端,积极改善原有技术,寻求发展新的处理处置技术。
我国在解决垃圾问题过程中也在不断的摸索经验,借鉴国外的技术方法,积极发展新的科学技术,取得了一定的成绩。
1.研究意义
生活垃圾填埋技术作为生活垃圾的最终处理方法,目前是我国大多数城市解决生活垃圾出路的主要方法[2]。
然而,由于我国垃圾分类工作不够完善,各种来源的垃圾直接进入填埋场。
许多对环境及人体有害的垃圾得不到妥善处理,垃圾组分中的有机物,水分含量偏高产生了大量渗滤液对地下水造成污染,垃圾发酵产生的CH4和CO2对周围大气产生严重污染同时也为填埋场埋下了爆炸隐患等。
德国自1993年6月起就禁止灼烧失量大于5%或TOC大于100mg/l的垃圾进入生活垃圾填埋场。
为实施可持续发展计划,加强垃圾的资源化利用,我国垃圾处理的总体趋势是逐渐减少填埋比重,加强焚烧和堆肥技术在垃圾处理中的应用。
但目前来说,填埋技术仍然是我国垃圾处理技术中的重要的不可缺少的方法。
垃圾填埋过程中其有机质、全氮、磷、钾、重金属等含量水平和变化规律尚不明确,本试验主要通过分析阿苏卫垃圾填埋场不同填埋年限的垃圾的物理化学特性和生物稳定性,研究垃圾的物化组成随时间的变化规律及其残余危害性,对环境的残余压力和利用价值,并寻求对陈垃圾二次利用的途径。
2.生活垃圾的产生、产量和组成与危害
2.1生活垃圾的产生与组成
生活垃圾主要由居民日常生活,商业、机关、市政维护管理部门等的日常运行而产生。
随着社会的进步和人民生活水平的提高,生活垃圾的产量不断增加,增长速度不断增大,其组成也日趋复杂。
总的来说,生活垃圾主要由:
①家庭垃圾:
指城市居民日常生活中产生的固体废弃物。
如厨房菜渣、炉灰、包装纸、塑料袋、废纸破布、玻璃器具以及木材、旧电器等。
这些垃圾组成比较简单,毒性也比较小,但产生量最大。
②商业垃圾:
指商业活动中废弃的固体物质。
这类垃圾一般集中在商业区,如饭店酒楼的残羹剩菜,商店里的废弃包装袋,小吃店的一次性快餐盒、筷子、方便袋等,菜市场的烂菜叶等。
它们的数量比较大,其中的“白色污染”已引起人们的普遍重视。
另外,有些商业垃圾具有明显的季节性,如西瓜从上市到罢市期间,西瓜皮布满城市的垃圾箱。
③建筑垃圾:
指建筑工地和居室装修等建筑活动产生的垃圾。
其成分多为水泥、砖块、石灰、木材、废金属等等,危害一般不大,较易处理。
④街道垃圾:
指清扫街道的枯枝落叶、废纸、尘土等,数量小,却是影响市容的重要垃圾[3]。
表1我国部分城市垃圾成分表%[4]
城市
食物
纸类
塑料
织物
草木
渣石
玻璃
金属
其它
北京
56.01
11.76
12.6
2.75
8.56
2.79
3.84
1.69
0
上海
58.55
6.68
11.84
2.26
13.71
2.23
4.05
0.68
0
大连
73.39
3.37
5.66
1.63
11.81
0.19
2.56
0.51
0.8
杭州
55.28
1.80
5.02
1.50
0.39
33.17
1.42
1.12
0.3
深圳
57.00
4.65
14.05
6.55
11.07
3.50
1.25
0.35
1.6
广州
56.63
3.65
13.05
4.55
1.20
5.00
3.25
0.55
12.0
2.2生活垃圾的产量状况
据调查,2000年的水平,工业发达国家每人每年要产生3t垃圾,发展中国家为1t,全球每年新增加的垃圾约为70~100亿t。
世界各国每年产生的城市垃圾不但数量大,而且增长速度很快。
总起来看,世界上工业发达国家城市垃圾的年增长率为3.2%~4.7%,增长的速度是相当可观的[5]。
从成份来看,工业发达国家同发展中国家相比,其城市垃圾中的可燃物,有机成份均高于发展中国家城市垃圾中的含量。
国外城市垃圾一般特性为:
水分40%~60%,可燃成份30%~40%,灰份10%~30%,最低发热量为800~1600Kcal/1kg。
例如,东京、纽约、伦敦、巴黎、柏林和莫斯科等大城市的垃圾中,有机物的成份达到51%~83%,无机成份49%~17%。
人们已注意到,近百年来,随着科学技术的发展、人民消费水平的提高,国外城市垃圾成份所发生的变化,烟尘和灰分含量已从原来的80%下降到20%;废纸的含量增加,平均占垃圾总量的30%~45%;金属的含量增加了近1倍,玻璃含量增加了近2倍,塑料含量也正在迅速增加。
由于世界各国城市垃圾的产量和特性的差异和经济技术、气候、地质等条件的不同,因此他们相应采取的城市垃圾管理政策和技术政策也有所差异[5]。
我国正处于城市化进程之中,随着我国城市化进程的加快和城市人口比重的提高,城市垃圾产生量逐年迅速增长,已经成为城市环境污染的主要因素之一。
国家的一项统计结果表明,从1979年以来,我国的城市生活垃圾平均以每年8%~10%的速度增长,我国城市居民每天产生垃圾1.2kg以上。
目前,全国每年产生的生活垃圾已达1.3亿t,全世界每年产生4.9亿t,我国占全世界垃圾总量的27%。
以北京市为例,北京市每天产生的8000余吨生活垃圾堆积起来,相当于2座景山[6]。
图1我国垃圾人均产量
注:
2005年与2010年为预测值
2.3生活垃圾的危害
生活垃圾对人类环境的危害和影响主要表现在:
(1)侵占土地
城市生活垃圾的恶性累积,已成为世界性的环境灾难。
据调查,中国668个城市中至少有200个以上的城市处于垃圾的包围之中,城市周围历年堆存的生活垃圾量已达6×109t,侵占土地面积多达5×108m2。
据1985年航空遥感技术调查,广州市近郊地面堆放的各种固体废物占地1.66×106m2,其中仅垃圾占地就达6.90×105m2。
这种垃圾肆意侵占土地的现象,在许多地方相当普遍。
(2)污染水体
城市生活垃圾中不但含有病原微生物,在堆放腐败过程中也会产生大量的酸性和碱性有机污染物,并会将垃圾中的重金属溶解出来,形成有机物、重金属和病原微生物三位一体的污染源。
任意堆放的垃圾或简易填埋的垃圾,其所含水分和淋入垃圾中的雨水产生的渗滤液流入周围地表水体和渗入土壤,会造成地表水和地下水的污染。
(3)污染大气
生活垃圾在适宜的温度和湿度下被微生物分解,能释放出有害气,危害周围大气环境,既是垃圾填埋场也会产生大量的填埋气体(LGF)造成大气污染。
LGF的主要成份为CH4和CO2,CH4的密度是0.72,在正常情况下会很快升空并造成臭氧层的耗损,其对臭氧层的破坏是CO2的20倍。
LGF中含有微量的H2S、NH3、CS2、RSH和某些有毒金属等微量气体,也会造成严重的大气污染。
(4)污染土壤,危害农业生态
堆放在城市近郊的垃圾,不仅侵占了大量农田,而且未经处理或未经严格处理的生活垃圾直接用于农田,其后果严重———污染土壤和危害农业生态。
主要表现在:
一是对土壤理化性状产生不良影响。
由于生垃圾肥的颗粒大,且含有大量玻璃、金属、碎砖瓦等杂质,破坏了土壤的团粒结构和理化性质,致使土壤的保水,保肥能力下降。
二是长期施用垃圾将导致农田中重金属含量积累。
中国农科院土壤所对小麦连续两年施用垃圾试验,每年每10000m2施7.5t,发现小麦籽粒中重金属含量比施用化肥处理的高。
中国西南某市郊农田因长期施有未经严格处理的垃圾肥,致使土壤中汞浓度已超过本底8倍,铜、铅分别增加87%和55%,从而对农作物的生长带来危害。
三是日益增多的有机合成材料和塑料及其制品,大部分未经回收利用随垃圾进入农业环境。
破碎的塑料薄膜残体被埋入土中,阻碍了土壤水分输送和植物根系的生长,不利于作物的生长发育。
(5)影响环境卫生,传播疾病
目前,随着城市人口的剧增,城市生活垃圾、粪便排放量亦在增加。
据全国300个城市的统计,城市垃圾的清运量仅占产生量的40~50%,无害化处理率平均只有1.6%,50%以上的垃圾堆放在城市的一些死角,98%的垃圾、粪便未经无害化处理进入环境,这样既严重影响环境卫生,又对人民健康构成潜在的威胁。
垃圾堆放场是大量蚊蝇、老鼠、病原体的滋生传播源,潜伏着未知的暴发性时疫的危险。
在一些垃圾堆放场附近,春、夏、秋三季苍蝇之多已到令人发怵的程度。
令人吃惊的是,有些灭蝇药物喷洒一段时间后,苍蝇竟然对其有了相当的抗药性。
英国几次鼠疫大流行均与垃圾处理不当有关。
1988年上海“甲肝”流行,就是由于未经处理的粪便排放近海水域造成的。
另外,许多地方将生活垃圾筛分后直接施于农田,由于寄生虫卵等未经杀灭,会通过作物返回人体造成疾病传播。
(6)易引起爆炸事故
随着城市生活垃圾中有机质含量的提高和由露天分散堆放变为集中堆存,只采用简单覆盖,易造成产生甲烷气体的厌氧环境,使垃圾产生的沼气量增加,危害日益突出,事故不断,造成重大损失[7]。
3.垃圾填埋法应用现状
随着世界经济的发展,社会、生活水平的提高,城市垃圾的产生的数量和增长速度都发展迅速。
垃圾不但污染环境,破坏城市的景观,而且还传播流行性疾病,甚至直接威胁着人类的生命安全。
因此,如何解决城市垃圾的问题迫在眉睫[5]。
城市生活垃圾的处理应遵循“无害化、减量化、资源化”的原则[8]。
国内外生活垃圾处理技术主要有填埋、焚烧、堆肥和回收利用4种。
这4种处理技术既可单独使用,也可组合使用。
不同的城市或地区,由于情况各异,在实施过程中会采用不同的组合模式[2]。
新研究的其他方法有:
热解法、蚯蚓分解法、日本循环流动床技术焚烧垃圾法等[9]。
3.1垃圾填埋特点
填埋法是处理垃圾最广泛采用的一种方法,并对于垃圾的组分及数量要求不严,将垃圾埋入地下利用微生物的分解,作用使其无害化,垃圾到达稳定化时间长。
可利用废矿坑、粘土废坑、洼地、狭谷等,所以投资和处理成本均较低。
它分为简易填埋、卫生填埋、压缩填埋、破碎填埋4种方式。
目前正在发展的处理城市垃圾的方法是卫生填埋[10]。
一个时期以来广泛采用简易填埋方法,是将垃圾简单埋入填埋场中,填地场所恶臭冲天、鼠、蚊蝇滋生繁殖,传染疾病,严重危害周围环境。
卫生填埋是垃圾处理必不可少的最终处理手段,也是现阶段我国垃圾处理的主要方式。
是指对垃圾处理厂按照环境卫生工程技术进行施工,不使掩埋的垃圾对地下水,地表水,土地,空气及周围环境造成污染[4]。
通常是在限定区域内将垃圾铺散成40~75cm的薄层,然后压实以减少废物的体积,并在每天操作后用一层厚15~30cm的土壤覆盖压实,然后逐次铺城市垃圾和土。
覆土层和土壤覆盖层共同构成一个单元,即填筑单元。
这样就可以克服露天填地造成的恶臭和鼠、蚊蝇滋生问题,大大改善了周围环境。
同时,可有计划的将废矿坑,粘土坑等经过卫生填埋,改造成公园、绿地、牧场、农田和建筑用地[10]。
场址多选用坑地,坑底经加工成不透水层以防地下水遭受污染,并设导气管以便导出有害气体。
压缩填埋工艺是将废弃物压缩之后再填埋,其优点是可以防止火灾,不易滋生蛆虫,不散发恶臭,渗沥水对地下水水质污染很轻,废弃物运输费用较低。
破碎填埋是将废弃物破碎到尺寸小于8cm再填埋,其优点是不会发生由厌氧细菌分解而产生沼气等引起持续性燃烧,即使起火,碎片可自动下塌,将火压灭。
从多年的实践经验看,垃圾填埋场可以大批地处理城市垃圾,是各种废弃物的最终处理场所[11]。
但是,随着现代科学技术的发展,城市垃圾采用填埋处理的趋势有所下降,数量在减少,填埋有可能成为其它处理工艺的辅助方法,成为一切不可能再利用物质的最终消纳场所[4]。
3.2垃圾填埋渗滤液的产生与防治
填埋场内会有一定数量的浸出液产生,降水是浸出液产生的主要来源,地表径流即来自场地表面上坡方向的径流水,对浸出液的产生数量也有较大影响,另外地下水的渗入,垃圾本身的含水等都会产生填埋场的渗滤液,它是垃圾填埋过程中产生二次污染的主要因素之一,造成水体、土壤、大气、生物等多方面的污染。
其中高浓度的COD和BOD使地面水体缺氧,水质恶化。
氮磷等营养物质则是水体富营养化的诱因,还可能严重威胁饮用水和工农业用水水源,如果缺乏必要的防渗措施而使垃圾渗滤液渗入地下水富集区则,使地下水丧失利用价值,造成严重的水资源浪费。
众多有机污染物,尤其是列入优先控制污染物范围的污染物,进入食物链后将直接威胁人类的身体健康,严重的还会引起流行性疾病的爆发[12]。
因此,填埋场所有系统中最关键的部位是衬垫或衬垫系统。
随着工程技术的发展,用于固体废弃物填埋场的衬垫系统也在不断改进。
在美国,1982年前主要使用单层粘土衬垫,1982年开始使用单层土工膜衬垫,1983年改用双层土工膜衬垫,1984年又改用单层复合衬垫,1987年后则广泛使用带有两层淋洗液收集系统的双层复合衬垫[13]。
压实粘土衬垫广泛用于划分填埋单元和拦蓄废弃物,覆盖新的填埋废弃物和封闭老的填埋场。
作为基底衬垫,压实粘土必须达到一定标准以防止地下水被淋洗液污染。
粘土衬垫至少60cm厚的压实粘土层,其透水性应低于1×10-7scm/s,并具有足够的强度[14]。
在美国,按照最新的环保法要求,在城市固体废弃物填埋场中广泛使用了带有主、次两层淋洗液收集系统的双层复合衬垫。
双层复合衬垫从底到顶由下列部分组成:
至少3m厚的天然粘土基底或90cm厚次层(第二层)压实粘土衬垫;第二层柔性薄膜衬垫;次层淋洗液收集系统;90cm厚主层(第一层)压实粘土衬垫;第一层柔性薄膜衬垫;主层淋洗液
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