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探讨城市生活垃圾卫生填埋场恶臭的防治措施

摘要:摘要:随着我国垃圾除了少部分焚烧、堆肥或回收利用外,其余70%以上被运送到填埋场进行处置。填埋垃圾产生的大量恶臭,本文通过对垃圾填埋场恶臭气体产生及其影响强度进行的分析,为垃圾场废气的治理及环境管理提供科学依据。
1、填埋场的主要臭源
垃圾卫生填埋场产生恶臭的源头无非有如下几个区域:已覆盖的填埋区域;填埋作业面;渗沥液收集、存放区域(露天或封闭式);垃圾车进出场的道路;洗车区域等。根据臭气的来源和特点,应采取不同的预防和治理措施。
垃圾从城市中的各转运站被运送到填埋场,在运送过程中,往往滴落一些垃圾及渗沥液,滴落的量在填埋场进场的道路更甚。滴落的垃圾和渗沥液由于车辆的压辗及其太阳的暴晒更散发出大量的恶臭。
对于有洗车设施的填埋场,由于洗车冲落得渗沥液及垃圾长时间存放,有机物的腐败也散发出恶臭气体。
填埋坑内的填埋气体(包括填埋作业面垃圾腐败产生的臭味)及其渗沥液散发的恶臭气体,是填埋场恶臭的主要来源。对其恶臭的治理是消除填埋场臭味的根本。
2、填埋废气的产生及特征
填埋气体主要包括甲烷、二氧化碳、氨、一氧化碳、硫化氢、氮、氢、氧及微量组分。垃圾在整个分解过程中,产生的废气量与废物成份、温度、湿度、pH值、有毒物形成等因素有关,因此,空气温度、压力、填埋方式、覆盖层、降雨量、地形、水文等因素也直接影响废气的产生量。对于一般城市生活垃圾卫生填埋场,填埋气体有一定的组成比例,其经典的组分和含量如下表。

表2-1城市生活垃圾卫生填埋场填埋气体的经典组成及含量
组分甲烷二氧化碳氨一氧化碳硫化氢氮氢氧微量组分含量(%,V/V)50~6040~502~50~0.20.020~0.0280.1~1.00~0.20.1~1.00.01~0.6注:以干体积为基准
其中的微量组分虽然含量少,但成分比较复杂,毒性也比较大,同时也恶臭的主要来源。其组成可分成5类:①含硫化合物,如SO2、硫醇、硫醚等;②含氮化合物,如胺类、酰胺、吲哚等;③卤素及衍生物,如氯气、卤代烃等;④烃类及芳香烃;⑤含氧有机物,如醇、酚、醛、酮、有机酸等。
(1)填埋气体的产生过程
① 好氧分解阶段:随着垃圾填埋,垃圾孔隙中存在着大量空气也同样被埋入其中,因此开始阶段垃圾进行好氧分解,此阶段时间的长短取决于分解速度,可以由几天到几个月。好氧分解将填埋层中氧耗尽以后进入第二阶段。
② 厌氧分解不产甲烷阶段:此阶段微生物利用硝酸根和硫酸根作为氧源,产生硫化物、氮气和二氧化碳,硫酸盐还原菌和反硝化细菌的繁殖速度大于产甲烷细菌。当还原状态达到一定程度以后,才能产甲烷,还原状态的建立与环境因素有关,潮湿而温暖的填埋坑能迅速完成这一阶段而进入下一阶段。
③ 厌氧分解产甲烷阶段:此阶段甲烷气的产量逐渐增加,当坑内温度达到55℃左右时,便进入稳定产气阶段。
④ 稳定产气阶段:此阶段稳定地产生二氧化碳和甲烷,但产量逐渐减少。
关于生活垃圾填埋场产生废气的持续时间,目前还无确切数据,有待研究。在通常条件下,填埋气体产生速率在垃圾填埋后2年内达到高峰,而后开始缓慢下降,产气周期一般估计在20~40年之间。以此可见,填埋场废气的治理是一项长期的工程。
(2)填埋气体的产生量
生活填埋场产气量的确定方法有理论计算法、经验估算法、化学计算法、实测法等。
本文用经验粗估法暂估垃圾与其废气产生量的容积比为6m3/t(此参数只对后面的防护措施提供参考),即每吨垃圾大概能产生6m³的填埋气体。于此,知道了垃圾的填埋量,即可知道填埋气体的产生量。
3、填埋场恶臭的控制要求
垃圾填埋场控制标准执行《生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889—1997)》,其中恶臭气体的控制主要参考《恶臭污染物排放标准(GB14554—93)》。
填埋气体中的CH4和CO2占总量的90%以上,但CH4和CO2都是无色、无味的气体。而控制的恶臭气体,主要就是那些硫的化合物和氮的化合物及其他挥发性有机气体(VOC)为主的微量气体组合。这些气体含量小,但臭气强度大。往往填埋场的气体达到排放标准,臭味却仍然存在,从而给治理带来很多的麻烦。《生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889—1997)》中控制的大气污染物的项目主要是氨、硫化氢、甲硫醇、臭气浓度。下表是一些恶臭气体的嗅觉阈值与排放限值。
表3-1部分恶臭气体的嗅觉阈值与排放限值
名称分子式嗅觉阈值(mL/m³)厂界标准一级~三级(mg/m³)臭味特性硫化氢H2S0.00050.03~0.60臭蛋味甲硫醇CH3SH0.00010.004~0.035烂洋葱味乙硫醚(C2H5)2S0.0050.03~1.1蒜臭味二硫化碳CS20.212.0~10臭蛋味氨NH30.11.0~5.0刺激味三甲胺(CH3)3N0.00010.05~0.8烂鱼味由此可知,通过一定的措施使得填埋场的填埋气体达标排放的同时,也要采取措施使填埋场的恶臭尽量降低到嗅觉阈值以下。
4、恶臭的防治措施
(1)垃圾覆盖
垃圾填埋场通过每日覆盖、适时覆盖、最终覆盖等措施一定程度控制了污染物的扩散。覆盖层的厚度及采用的覆盖方式都按照填埋场的操作规范实施。覆盖层可以减少道路外观的污染,美化景观,并可减少沙尘和碎片(如纸、塑料等)的飞扬以及疾病通过媒介(苍蝇、鸟类、昆虫和老鼠)的传播,同时也一定程度地防止了恶臭的扩散。
(2)填埋气体的收集、导排、处理
填埋气体治理的重要环节就是对填埋气体的收集、导排、处理。对于不同规模的填埋场可采用被动导排和主动导排等形式对填埋气体进行疏导。填埋气体导排的作用是减少填埋气体向大气扩散,同时也可有效回收甲烷并加以利用。被动导排是依靠填埋气体自身的压力沿导排井和盲沟排向填埋场外,一般适用于小型填埋场和深度比较小的填埋场。主动导排是在填埋场内铺设水平的盲管或垂直的导气井,用管道把导气井和盲管连接到抽气设备,利用抽气设备主动把填埋气体抽出。抽出的填埋气体可进行直接焚烧、回收、焚烧发电、加热锅炉等。甲烷在空气中的爆炸极限为4.9%~16%,所以在对填埋气体处理时要充分考虑安全问题。
(3)渗沥液存放区域或调节池的臭气控制
对于渗沥液存放区域或调节池,尽量对其进行全面密封,而后通过引风系统把该区域内的恶臭气体抽出,经过水洗、吸附、焚烧、化学吸收、干燥化学制剂过滤(DK.FIL)、生物脱臭、光催化氧化、臭氧氧化、等离子体分解等除臭技术中的单种或多种联合工艺进行处理后达标排放。
(4)扩散的填埋气体的防治
尽管对填埋垃圾进行有效的覆盖,采用有效的填埋气体收集、导排措施,对渗沥液散发的臭味进行了有效的控制,但还是有大量的恶臭气体从填埋场散发出来。更何况多数的填埋场对前面的几项还没能充分完善。那么,能否较大程度地控制扩散出来的恶臭气体也是能否控制填埋场投诉量的关键。
随着城市化进程的不断加大,垃圾的填埋场卫生防护距离(国家规定了有害因素与居民区之间应保留的距离)不断缩小,这又给填埋场恶臭气体的治理效果提出了新要求。下表是不同规模填埋场一般的卫生防护距离。然全国多数的填埋场的卫生防护距离都远小于此。
表4-1不同规模垃圾填埋场卫生防护距离一览表(m)
填埋场规模氨硫化氢2.0(m/s)4(m/s)2.0(m/s)4(m/s)小型300t/d422224158117中型800t/d793555354283大型2000t/d13151080550428对于开放式无组织排放的恶臭气体,目前多数采用喷淋的方式除臭。该工艺主要通过喷淋雾化设备把化学药剂、生物药剂、植物药剂雾化,让其飘散在填埋场区域的上空,利用药剂的一系列作用把恶臭气体去除。由于该工艺是针对开放式的空间,同时还是雾化的液滴,则就要求使用的除臭药剂必须是无毒、无害,不会对环境造成二次污染的环保产品。因此,纯天然植物除臭剂就有较广阔的市场前景。
(5)周边绿化
填埋场周围应建有围墙,尽可能种植灌乔木、绿地、防护林等绿化带。植被可在一定程度上吸附、吸收恶臭气体,同时绿化带也是一到天然屏障。
5、结语
通过分析各个臭源的特点,了解恶臭气体的成分及含量。结合填埋场的实际情况,选择采取适宜的恶臭控制措施。通过实施恶臭污染控制措施,可改善该区域的环境,提高空气质量,解决附近居民与填埋场之间的矛盾,并因生态环境的改善间接地促进该地区经济的发展,显著提高社会效益和环境效益。
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