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[关键字] 垃圾渗滤液 北方城市 现状 新技术
[中图分类号] X7 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2012)-11-63-2
我国北方地区气候较南方干旱,颗粒物是城市空气中的主要污染物,垃圾填埋场在处理工程中要根据北方的气候特点选择方法。北方城市垃圾场垃圾填埋过程还存在着诸多弊端,填埋时会产生大量的刺激性气体和大量的渗滤液,对空气和地下水会造成严重污染。我们要解决环境污染就要先了解污染的根源和性质,垃圾渗滤液究竟是如何产生的,又是如何对环境造成污染的呢?
1垃圾渗滤液的产生和特点
垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分,扣除垃圾、覆土层的饱和持有水量,并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度废水。由定义可看出垃圾渗滤液具有水质性和有害性两个特点。
垃圾渗滤液有五个主要来源即自然降水、垃圾中的水分、地表径流、有机物分解生成的水分和地下水的反渗。由于降水和地表径流的水量最大,其对垃圾的淋溶是产生渗滤液的主要来源。有研究表明,垃圾的含水量接近50%时,每吨的垃圾会产生大约80公斤的渗滤液。渗滤液一般多是深颜色的,其中含有大量的有机物质和重金属并且伴有刺激性气味。垃圾渗滤液对环境的污染表现在三个方面:首先是刺激性气味的污染。垃圾渗滤液存在着大量的氮磷物质,水分不能做到充分溶解,从而产生了很多的刺激物质产生恶臭的气味。其次是对水源的污染。人类的用水大量来自于地表和地下水,渗滤液对地表和地下水的污染是其主要的污染形式。这种对水源的污染表现在有氧有机物的污染、病原微生物的污染和高浓度有机废水的污染三个方面。最后就是对土壤的污染。渗滤液渗入土壤后会产生一些化学及生物反应,会增加农作物的重金属性和毒性,降低土壤的营养和产量,进一步会危害到食用者的身体健康。
我国北方各城市的环境和人们生活习惯的差异性,使得垃圾渗滤液的成分存在着不同,但主要成分还是基本相同的。其中无机常量成分、重金属、溶解性有机物和稀有生物质是其主要成分。
2现阶段我国北方城市垃圾渗滤液处理技术和工艺应用现状
由于我国的幅员辽阔气候条件复杂,各地人们的生活习惯存在差异,使得垃圾渗滤液的成分存在着不同,而北方城市由于东西地势的不同导致了生态环境上很大的差异化。我们要根据当地的实际情况来正确选择处理方法。近年来我国治理环境污染的力度在逐年加大,从《中华人名共和国环境保护法》到《中华人民共和国水污染防治法》再到《循环经济促进法》,这些都彰显着科学发展观的思想和可持续发展这一总方针。我们应该如何做好城市垃圾的处理工作?首先就要做到有法可依、有法必依。2008年我国实施了生活垃圾污染控制标准(GB16889-2008)取代了1997年制定的控制标准(GB16889-1997)。新标准提高了对填埋场的选址和设计上的要求,增添了对一些工业固体废物和生活污水进入垃圾填埋场的要求,更是提出了经过处理并符合标准的垃圾焚烧物质可以进入填埋场的新标准。这一标准还对填埋场中垃圾产生的刺激性气味做出了严格的控制措施,有利于保障人们的身体健康。
现阶段我国垃圾渗滤液处理主要包括两种方式即场外处理和场内处理,其中具体的处理技术包括生化处理法、回灌法、土地处理法和物化处理法等四种方法。
2.1生化处理法
该方法具有施工费用低廉、处理效率较高的特点,是垃圾渗滤液处理中最常见的一种方法。生化处理法是指利用微生物的代谢作用,使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害物质,以实现净化的方法。可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法两种。(1)废水的厌氧生物处理法是利用厌氧微生物以降解废水中的有机污染物,使废水净化的方法。这种方法的优点包括消耗能量少、污泥产生率低和抗毒能力高等,适合运用在处理高浓度的垃圾渗滤液上。国外有些垃圾填埋场采用厌氧滤池处理渗滤液取得了显著成效,其中的COD去除率基本上能达到90%以上,但当垃圾处理量接近饱和时这种方法的效果就会显著下降。厌氧生物处理法有着不能去除氨氮成分和易受环境条件影响的缺点。有韩国学者研究表明,COD的去除率随着时间和温度的增加会不断上升。这种方法处理后的渗滤液还不能直接向外界排放,只能是作为渗滤液在好氧处理以前的准备阶段。(2)废水的好氧生物处理法是利用需氧微生物分解废水中的有机污染物,使废水无害化的处理方法。上世纪末国际上一些发达国家就开始运用活性污泥法处理垃圾渗滤液。经实践验证,这种方法能去除渗滤液中90%的BOD和80%以上的有机碳。北京的一些垃圾填埋场甚至能通过这种方法,使得渗滤液中的有机污染物去除率达到90%以上。当然好氧处理法也存在着一些缺陷,外界温度的剧烈变化、渗滤液中磷含量过低、泡沫过多等问题都可能出现。
2.2物化处理法
物化顾名思义就是物理和化学的双重运用,是指通过物理和化学反应来去除渗滤液中的有害有机物和难溶物质,将渗滤液中难以降解的有机成分转化为容易降解的有机物,最终达到清除的目的。渗滤液的物化处理法具体工艺包括化学沉淀法、吹脱法、高级氧化法、活性炭吸附法、膜法处理、混凝法、超声波法和电化等方法。这种方法存在着成本高的弊端,国内有些研发企业正在着重于降低成本的研究。这种方法多运用在垃圾渗滤液预处理和深度处理方面,不是现阶段的主流方法。
2.3土地处理法
这种方法其实也是一种物化方法,是利用土壤中的物理化学和生物成分来分解渗滤液中的有机物来完成去除的方法。土地处理法有着成本低、方便操作和适合在开阔地带施工的优点。土壤中的植被和生物还可以利用渗滤液中的营养成分来优化地质,渗滤液中的重金属也会给土壤造成重大危害。土地处理法一般适用于荒地和山地,耕地中不能运用这种方法。
2.4回灌法
渗滤液的回灌法是指将垃圾底层的渗滤液取出再从垃圾填埋上层或下层灌入的方法。这种方法也是利用土地的过滤作用来净化渗滤液的。回灌法是以上方法中最简便的,成本低廉工艺简单是其主要优点。但它不能把渗滤液处理干净,而且其暴露性会污染空气,渗透性还会对地下水造成污染。回灌法由于其低廉的成本已在国际上的到广泛应用,欧洲和北美60%以上的国家都运用了这种方法。据研究表明,这种方法能使渗滤液中的BOD5和CODcr分别降低了30-350mg/l和70-500mg/l。我国从20世纪末开始运用这种方法,近些年已经广泛运用在各城市的垃圾填埋场。
现阶段南北方垃圾渗滤液处理方法虽然有较大区别,但这些方法中都存在着诸多问题,氨氮浓度过高,难降解的有机物种类繁多和水质可生化性较差等问题一直影响着垃圾处理进程的加快。
3对北方城市垃圾填埋场渗滤液处理技术的创新与展望
先进技术是第一生产力。当前的可持续发展观鼓励和督促着科技创新产业的发展,垃圾填埋处理这一新颖课题需要我们各代人共同努力来解决,做到实事求是和具体问题具体分析的结合。
(1)渗滤液的水质变化很大,BOD、COD等指标随着填埋时间的变化而变化,其可生化性随着填埋时间的增长而降低。所以要根据各填埋场的建厂时间来确定渗滤液的成分和处理方法。
1我国现行生活垃圾资源化处理现状我国目前采用的垃圾处理技术主要有生物堆肥、卫生填埋和焚烧,这3种处理方法也是世界各国目前常用的处理工艺。
1.1生物堆肥生活垃圾生物堆肥是指生活垃圾可堆肥物在微生物的作用下通过高温发酵使有机物稳定化、无害化的腐熟过程。堆肥法是一种符合生态原理的生活垃圾处理方法,较好地克服了有机废物含水率高、不易燃烧、直接填埋二次污染严重的弊端[1-2],其产品可作为农田、果园、荒山绿化的土壤改良剂,给贫瘠土地上的作物提供生长所需的营养物质。生物堆肥是针对生活垃圾中可被微生物分解的有机物成分,而不是全部的生活垃圾,生物堆肥处理生活垃圾需进一步地对生活垃圾进行分拣和除杂等工序,分拣出不能被微生物分解的成分(玻璃、塑料、金属等)。堆肥技术具有良好的减量化和资源化效果,随着技术、设备、工艺的不断改进,生活垃圾堆肥技术将进一步得到重视,处理比例将逐步增加[3]。
1.2卫生填埋卫生填埋是发达国家普遍采用的生活垃圾填埋技术,也是处理生活垃圾最快、最有效的处理工艺,其中封闭型填埋场是目前通行的填埋类型,这种方法相对其他处理方法是相对独立处置生活垃圾的一种。虽然其操作方便,能处理各种垃圾,但卫生填埋占地面积大,大量可回收资源被填埋,无害化程度低,存在二次污染隐患。
1.3焚烧垃圾焚烧时释放出的热能并转化为高温燃烧烟气和少量性质稳定的固体残渣,热能可回收利用实现垃圾资源化,烟气必须净化,性质稳定的残渣可直接填埋处理,减容效果明显,可节约大量土地,因此这种方法是大多数国家普遍采用的一种垃圾处理技术[4]。而提高垃圾焚烧发电效率、降低和处理垃圾焚烧产生的二恶英等污染物的技术是目前垃圾焚烧科研攻关的重点和难点。
2乌鲁木齐市城市生活垃圾处理现状
乌鲁木齐是新疆维吾尔自治区首府,全疆政治、经济、文化中心,也是第2座亚欧大陆桥中国西部桥头堡和我国向西开放的重要门户。行政区域面积为1.42万km2,建成区面积261.88km2,现辖7区1县,2个国家级开发区和一个出口加工区,总人口262万人。目前,乌鲁木齐市日产生生活垃圾2500t左右,随着人口的增加、城市化进程的推进垃圾产生量也在逐步增加。生活垃圾处理设施有西山大浦沟生活垃圾填埋场和乌鲁木齐市城市生活垃圾综合处理厂(新疆城建环保有限公司),综合处理厂平均日处理生活垃圾450t,剩余全部采用卫生填埋,垃圾资源化水平较低。
3乌鲁木齐市生活垃圾处理存在的问题
1)生活垃圾混合收集,混合运输,给终端资源化处理带来困难。主要街道及公共场所虽然摆放了可回收和不可回收的垃圾箱,但在生活垃圾收集时仍采用混合收集、混合运输的方式运往各垃圾中转站或垃圾处理场,且生活垃圾中混有建筑垃圾等杂物的情况时有发生,给生活垃圾资源化带来难度。2)生活垃圾资源化率较低。目前乌鲁木齐市生活垃圾中可回收物全年平均占3.16%,可堆肥物75.95%,可燃烧物14.50%,有机质含量31.19%~43.81%[5],城市生活垃圾中有大量的可回收及可资源化的成分,其中大量的可回收物品被填埋。3)垃圾资源化水平不高。乌鲁木齐市城市生活垃圾资源化水平不到全市垃圾处理总量的1/5。减量化、无害化和资源化水平与国内外先进水平相比还有很大差距。4)生活垃圾资源化下游产品社会认同度低,产品推广有一定的难度。乌鲁木齐市生活垃圾中堆肥物含量高,有机质及氮、磷、钾等营养元素含量符合城市生活垃圾农用标准[5]。其堆肥产品适合荒山造林、城市园林绿化、土壤改良等方向用肥。但由于生活垃圾堆肥是一种新兴产品,推广具有一定的难度。
4乌鲁木齐市城市生活垃圾资源化对策及建议
深圳、南昌、武汉、青岛、南京、温州等多个城市,先后遭遇“垃圾围城”。根据中国环保产业协会城市生活垃圾处理委员会的统计,2011年,全国657个设市城市生活垃圾处理率为91.1%,其中20.1%直接堆放,或简易填埋。以当年城市垃圾清运量1.64亿吨计算,仅上述657座城市,当年已堆积未处理的垃圾就接近5000万吨。
“去年温州垃圾事件,全世界都知道了。”温州市城市管理与行政执法局(下称温州城管局)一名工作人员对《财经》记者解释,2012年当地主要的制鞋工业区,在生产高峰期产生的工业垃圾多,造成焚烧厂短期内处理不了,又没有足够的应急填埋场,导致垃圾无处存放,引起社会各界关注。
这位工作人员觉得挺丢脸,“一个城市环境做不好,那这个城市实在是不咋地。”自2012年8月,整个浙江省开始实施“四边三化”行动方案,集中对公路边、铁路边、河边、山边等区域进行环境卫生整治,清运随意堆放的陈旧垃圾。
然而,这一方案也导致原已满负荷的温州城区垃圾处置设施,不得不超负荷运转。
出于应急目的,温州市政府紧急施行在各区县自保的基础上,共享垃圾处置设施。委托其他区域进行垃圾处理,除了按当地垃圾处理价格付费外,还要给予适当奖励。
这一做法缓解了温州城区2012年“垃圾暴库”之急。不过,“本来设备每年都有维修保养期,上半年垃圾产生低谷时停机维修一个多月。但今年比较特殊,未停机。春节到现在清运垃圾的量达到了每天3500吨-3600吨。”上述温州城管局工作人员介绍。
温州城区所有垃圾处理设施的负荷能力,不足3000吨,这意味着每天都多出500吨-600吨垃圾,至今仍靠部分库存、部分向尚有能力的永嘉县输送来维持。
尽管温州住建部门建议各区县在兴建垃圾处理设施时,尽量超前规划,适当考虑周边地区需求,但是说易做难。由于用地、民意等因素影响,一般地方政府也仅能考虑本区域垃圾的消化问题。
真正要消化现有的库存垃圾,需寻找更多途径。 填埋封场“杨府山标本”
被当地人称为“垃圾山”的杨府山垃圾填埋场,位于温州市城区东向的瓯江边,于1994年投入使用时,这一区域还属于温州远郊的江边滩涂。彼时,国内大多数城市还没有卫生填埋的概念,仅限于“建个围墙围起来,不让垃圾流到海里去”的简易做法。
十年之后,这座庞大的垃圾山,成了温州主城区的一部分,周边有不少居住社区,温州第二十二中学也坐落于此。垃圾山发出的恶臭,已令周边民众怨声载道。而在未来的城市发展规划中,临近瓯江的这一区域,还属于高端CBD地块。
2004年杨府山垃圾填埋场容量接近极限后,当地政府决定对其进行终场处置,并通过绿化来恢复生态。温州市城市建设开发项目前期工作办公室主任李航回忆,当时国内有一些小型垃圾堆放场实施了终场处置,即以重新回收再利用为主,综合焚烧、重新卫生填埋等手段。
然而,温州市政部门考察全国各地情况后发现,比较成功的案例,都是一些较小的堆场,像杨府山这样的大型“垃圾山”的终场处置,难以借鉴。于是,温州对该项目进行公开招标,收到了整体搬迁、综合利用、就地打包处理等几种方案。其中,整体搬迁和综合利用方案,不太具有可行性。
这个占地约130亩、垃圾存量170万立方米的垃圾山,若要进行整体搬迁,搬迁和选址费用都是大问题。温州市因山地多,可利用土地不足,随着房地产业的发展,已是寸土寸金。即便能够选新址,也难免遭到周边居民的反对。再加上整体搬迁需对垃圾山重新开挖,“本来这个山体表面的垃圾已经干化了,再去挖掘,相当于用个搅屎棍在里面搅,那味道就大了”。李航还担心,垃圾在运往新填埋场的途中,对整个沿线环境都会产生影响。
这些垃圾的再利用价值也极低。温州曾组织专家对场内垃圾进行过检测,发现其中可利用的部分很少,垃圾山的成分以煤灰等渣土类物质为主。“温州也好,国内其他城市也好,垃圾分拣的工作很大程度上已经由拾荒者解决了。”李航说。
不过,也有专家持不同观点,认为有必要对垃圾场再次检测鉴定,以准确判断其再利用价值。
在2004年对杨府山垃圾填埋场封场处置时,温州城区垃圾已基本以焚烧发电为主。堆放近十年的垃圾,热值已经很低。
浙江伟明环保股份有限公司(下称伟明环保)一位管理人员告诉《财经》记者,若强行焚烧热值不达标的陈年垃圾,产生致癌物质二英的可能性将大大增加,“存放了一两年的垃圾,适当分拣后可以进焚烧炉,堆放五年到十年的基本不行”。
最终,温州市有关部门决定,仿照国外一些大型垃圾填埋场改建为绿地的个案,采纳了就地打包方案――对垃圾山体的地表层用高密度聚乙烯膜覆盖以防渗,再加盖1米厚的覆土并种植绿化。同时,在垃圾场周边地下,用帷幕灌浆的方法,进行垂直防渗处理。
除了渗滤液和气味可能对环境造成影响,垃圾分解产生的沼气,亦是填埋场面临的一大问题。
李航介绍,杨府山垃圾填埋场在开始覆膜作业后,气体渐渐无法自由散发,气体自燃甚至爆炸的风险随之上升。在终场处置工程之初,杨府山填埋场就发生了一次自燃。
为了有效防火防爆,杨府山填埋场在终场处置时,除了设置导气横管,还将50米的竖井间距,缩小为30米,且专门设置了一名消防安全员在施工区域进行巡视。
不过,李航亦坦陈,像杨府山这样的简易垃圾堆放场,先使用后处置实属无奈之举,整个杨府山填埋场的终场处置和生态恢复工程,总投资超出1.1亿元。 “无害化处理”不无害
国内主要的垃圾填埋场,多建于上世纪90年代之前,“也就是利用一个原始的坑或者沟,直到埋不下为止”。中国环境科学研究院研究员赵章元介绍,卫生填埋在国内始于2000年左右,即采取防渗措施。
防渗方法分为黏土和防渗膜两种。根据《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》,为了防止垃圾渗滤液污染水土,垃圾填埋场的底部也应当进行防渗处理,既可进行覆膜处理,也可以利用黏土防渗。
在已经填埋垃圾总重高达170万吨左右的杨府山垃圾场,重新对垃圾山底部铺设土工膜已难实施。温州市环境保护设计科学研究院经过勘探发现,杨府山填埋场底部土层以弱透水性的黏土和淤泥为主,两者渗透系数均未达规定标准。
但黏土相对防渗效果较好。温州地处沿海,杨府山地底滩涂以厚厚的黏土、淤泥层为主,李航深感庆幸,“如果不在温州,没有这个地质条件,处理就没有那么容易了”。
赵章元也指出,“很多地方连黏土都找不到,所以做法就五花八门。”一般防渗膜主要采用国际通用的高密度聚乙烯,厚度为1.5毫米-3毫米。尽管相关规定要求防渗膜应铺三层,但因投入不菲,国内各地做法参差不齐,“条件好就会多几层,不好的也就铺两层”。为了更稳妥,很多国家铺设五层,像韩国甚至铺到十层。
即便防渗膜铺设到位,国内外大量的事实与材料证明,这也很难完全防止渗漏,因为膜体会破裂和老化。
“防渗膜上是高达几十米深的垃圾,因为垃圾种类不同,出现了不均匀沉降,容易错动。”赵章元透露,他曾与化工领域的专家共同参与一项研究,经过检测与论证分析后发现,这种防渗膜最多时效就是七年。
之后防渗膜虽未降解,外观尚好,但材料的内部结构已经改变了,“防渗性能不行了。”赵章元说。
中国地球物理学会环境专业委员会2003年的勘测调研结果表明,卫生填埋场很难真正防止垃圾渗滤液对土质和地下水的污染。即便是拥有20多米厚的黏土、淤泥层的杨府山填埋场,也已经对底土和周边4米以内的浅层土壤造成了重金属污染,周边污水的污染指数,是污水排放标准的数百倍。“怎么做都防不住渗漏,最终我们主张淘汰!” 赵章元说。
彼时,国家正在制定“十一五”规划,要废弃填埋场,又没有替代方案的时节,规划中垃圾怎么处理便成了问题。焚烧为主,填埋为辅的观点,此时被提了出来,各地纷纷上马垃圾焚烧项目。截至2012年底,中国投入运行的生活垃圾焚烧发电厂共有142座,总处理能力为12.4万吨/日,发电能力260万千瓦/时。
目前,中国的垃圾“无害化处理”,卫生填埋占73%,焚烧处理占20%,堆肥仅占7%。与卫生填埋相比,垃圾焚烧发电厂造价高昂。
北京鲁家山焚烧厂,号称亚洲规模最大的垃圾发电厂,日处理能力3000吨,总投资高达21亿元。温州第二个垃圾焚烧发电厂――永强垃圾发电厂,在2003年获批,2005年投产。至此,温州市区的垃圾,基本实现全部焚烧。而伴随当地垃圾产生量的增加,临江垃圾发电厂一期、二期也陆续兴建投产。永强垃圾焚烧发电厂规模较小,日处理能力为600吨,且采用伟明环保旗下公司自行研发的技术设备,总投资相对较低,但也要2.1亿元。
焚烧发电厂的资金投入,温州全部采取BOT模式,即企业自行筹资建设运营,政府给予一定年限的特许经营权。所谓特许经营,就是在期限内,保证将一定数额的垃圾交给焚烧厂处理,并由政府向其支付一定的处理费用,一般价格在每吨65元-73.8元之间。以温州单日产出垃圾3000吨计算,当地财政每年的垃圾处理费支出应在7000万元以上。
一般25年-30年期限后,厂房设施及运营全部交还政府。在上述温州市城管局工作人员看来,这种做法缓解了政府一次性投资的压力,将其转化成了“分期付款”。
垃圾焚烧发电厂输出的电力,也是大部分垃圾焚烧发电厂的主要收入来源。
此外,垃圾焚烧后的炉渣,也有一部分被用作烧制砖块,或铺设路基,同样能带来一些收益。
垃圾焚烧发电厂还享有税收“三免三减半”,即从取得经营收入的第一年至第三年免交企业所得税,第四年至第六年减半征收。
并且,还有发电增值税即收即退、项目建设可申请国家财政补贴等一系列优惠扶持措施。以伟明环保为例,该公司在全国运行着八座垃圾发电厂,可享受上述政策。其每天的垃圾处理能力近8000吨。
然而,焚烧处理也有显著弊端,即焚烧所产生的烟气和飞灰污染。特别是致癌物质二英,已经成为世界性难题。中国生活垃圾热值低、水分含量高的特点,也是较易产生二英的原因。由于二英检测费用高昂,一次就要花费数十万元,国家对相关企业的要求,只是每年至少开展一次排放监测。
“目前国内检测机构也比较少,只有几家,企业自测以外,政府部门一年也只能抽检一次。”上述温州城管局工作人员担心,每年两次检测,很难对每天的二英排放量作出正确判断。 资源化回收的未来
垃圾“无害化处理”,弃简单填埋转为焚烧,只能说是两害相权取其轻。真正的解决之道是,垃圾资源化回收。中国的垃圾50%-70%是餐厨垃圾,可以做堆肥,即生化处理。温州市有关部门已经计划,在当地专门建设一个餐厨垃圾处理厂。项目总投资预计为2亿多元,一期设计日处理量为400吨,计划2014年投产。
至于餐饮场所和单位食堂产生的餐厨垃圾,在当地餐厨垃圾厂建成后,亦将统一进行沼气化利用。由于目前餐饮场所产生的泔水等,绝大多数都被利用作为畜禽饲料,油脂则用于制造生物柴油,或被违法经营者做成食用油售卖,均牵涉到利益。
而且,在餐厨垃圾统一处理后,餐饮企业预计要支付一定金额的垃圾处理费,上述温州城管局工作人员担心,“真正到那个时候能不能操作起来,可能非常难。”
在一家民营企业的参与下,杨府山垃圾填埋场建成了一个利用垃圾产生的填埋气进行生产示范性项目。耗资1200万元,于2012年建成,设计有效出产期五年。预计杨府山垃圾填埋场每天产生的沼气量可达1.2万立方米左右,精制后有6000立方米天然气。
由于温州2013年下半年才会开始使用天然气,目前杨府山填埋场产出的精制天然气暂时还无法大规模利用,只是被运往当地于2011年提前兴建的液化天然气储备站。尽管如此,浙江合坤生物能源科技有限公司总经理方小冬依然认为,垃圾填埋气精制天然气大有前景。他以杨府山项目为例进行对比后称,若垃圾填埋气用于发电,净收益为178万元/年;用于生产精制天然气,净收益翻倍,达396万元/年。而且,“甲烷,可以储存;可以长距离运输,不像发电如果用不掉就浪费了;还可以降低碳排放量”。
然而,无论发电,还是精制甲烷,都要建立在垃圾分类的基础上。环保组织自然大学垃圾学院研究员陈立雯告诉《财经》记者,中国目前整个思路是鼓励焚烧,事实上不管是焚烧还是填埋,都是末端处理的方式。源头上不解决垃圾管理分类,不管建设多少填埋场和焚烧发电厂,都解决不了问题。
现在温州在一些社区进行试点,首先对居民生活产生的厨余垃圾分类。由于目前还没有相应的处理设施,收集后仍是统一焚烧。“今后要开展分类减量,从源头到终端处理都要分类,最终分类利用,分类填埋。”上述温州市城管局工作人员称。
环保组织自然大学、自然之友做过不少国内城市的社区活动,结果显示垃圾分类工作还属于“雷声大、雨点小”,虽然政府在呼吁,但没有出台相应具执行性与约束性的规则,因此社区无力执行,使垃圾分类还停留在摆放垃圾桶层面上。
关键词:垃圾渗滤液 浓缩液 处理工艺 现状
我国有关部门颁布了新的《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008),并规定2011年7月11日后,现有及新建的生活垃圾填埋场都应自行处理渗滤液,且执行新规定的水污染排放浓度限值标准。然而, 我国在现今的渗滤液处理技术之中却仍有许多待解决问题,如:出水总氮的能否稳定达标、由于回灌引起的毒素和盐分累积、浓缩液的处理以及系统内各环节之间的互相制约关系等。因此,如何能选择的一套合理可行的渗滤液处理工艺路线,同时又满足我国所提倡的低能耗、低污染、低排放的要求是垃圾渗滤液技术发展的方向。
一、垃圾渗滤液的特点
垃圾渗滤液是污水处理领域内最为复杂和难处理的一类废水,其成分和水量与填埋场垃圾成份、垃圾处理规模、降雨量、气候温度、填埋操作工艺等多方面因素密切相关。
1. 1 水质的不可逆变化
渗滤液水质随着填埋年限的增长逐年变化,COD、BOD呈现不断降低趋势,而氨氮却维持在较高水平,营养比例严重失调。如果采用了渗滤液回灌方式处理渗滤液或浓缩液,则可能存在填埋系统内的盐分及其他不可降解毒物的累积问题。
1.2 水量的不稳定性
渗滤液通常一年内各季节水量差异很大,通常需要大容积的调节池以调节水量,否则将对渗滤液处理厂造成冲击负荷,影响系统运行稳定。随着填埋年份和垃圾量的逐年增长,渗滤液的全年平均处理量也将发生较大的变化,通常需要对渗滤液处理厂进行改建或扩建。
二、渗滤液处理的工艺组合
渗滤液处理技术的发展历程就是针对国家排放标准的技术更新及提高的过程。
2.1 厌氧 + 好氧生化处理
80年代中后期至90年代的渗滤液处理技术处于摸索阶段,主要针对污水中有机物进行去除,通常采用厌、好氧结合的生化处理工艺为主,出水基本可以达到污水综合排放标准的三级标准。目前的针对GB16889-2008的渗滤液处理厂改造项目多属于此类厂。
2 .2 氨吹脱 + 生化处理 + 混凝物化
90年代后期,旧标准GB16889-1997的出台将垃圾渗滤液处理排放标准定为三个级别,部分已建的渗滤液处理厂为此进行了改造,主要以增加物化处理单元为主,当时广州大田山渗滤液处理厂改造采用的主体工艺为“氨吹脱+生化处理+混凝物化”,一般能达到排放标准的二级标准。但是氨吹脱产生的氨气和装置的结构问题制约了此工艺路线。
2.3 上流式厌氧污泥床(UASB)+SBR+CMF+反渗透(RO)
此工艺是我国渗滤液处理具有标杆意义的广州兴丰生活垃圾处理场渗滤液处理系统首期工程的主体工艺。它将膜处理技术引入国内的渗滤液处理领域,生化处理与膜技术结合的处理工艺逐步被推广应用。由于采用了反渗透膜分离技术,渗滤液处理出水能稳定达到一级标准甚至回用水要求。通过在长期的运行、研究和总结,其成功之处以及暴露的问题都为全国渗滤液处理技术发展和探索迈出了重要的一步。
2.4 膜生物反应器(MBR)+ 反渗透(RO)/ 纳滤(NF)
它与2.3工艺类似,是通过多方面的的改进和总结得出的目前国内最为成熟的渗滤液处理工艺。随着膜深度处理技术的发展和推广,此工艺的投资成本也在逐渐降低。
2.4.1 厌氧单元的取舍
填埋场前期较为新鲜的渗滤液可生化性高,采用厌氧单元可减小好氧单元的处理负荷和池容,降低系统运行费用。但对已运行了数年的填埋场而言,水可生化性逐渐降低,高氨氮导致好氧生化系统的硝化和反硝化进程需要较多的碳源,如果再采用厌氧处理,反而会导致好氧生化单元碳源不足。因此,现在许多渗滤液处理厂舍去了厌氧处理环节。
2.4.2 MBR膜生物反应器的应用与改进
MBR膜生化反应器技术采用超滤技术取代传统的二沉池,同时又可以作为后续反渗透(RO)/纳滤(NF)的预处理工序。超滤对微生物完全截留使生化反应器内的污泥浓度从传统活性污泥法的3~5g/L提高到10g/L~30g/L,从而提高了反应器的容积负荷,足以应对高浓度的COD、BOD和总氮的处理需求,占地也大大减少。通常渗滤液处理厂的用地都十分有限,MBR工艺凭借其高效处理和节省占地在渗滤液处理中得到很大的推广和应用。
针对GB16889-2008对氨氮、总氮要求排放值分别为25mgL、40mgL(特别地区为8mgL、20mgL),要求生化部分总氮的去除率是应该达到90%以上,否则后续的膜深度处理难以达到出水标准。要达到高的脱氮效率可以采用复合MBR工艺(有后加碳源的两级A/O-MBR工艺)。碳源选择上,如厂区附近有粪便水、新鲜渗滤液等的可生化性高的污水可考虑作为廉价碳源,如无则需要外购碳源,价格较为昂贵。
2.4.3 反渗透(RO)和纳滤(NF)的应用与组合
反渗透可截留几乎所有污染物,仅有水、少数极小分子和低价离子能通过反渗透膜,对生化部分的要求相对NF低很多,因此,反渗透是确保渗滤液稳定达标排放的一道坚固防线。但是,截留率越高就意味着RO浓缩液的问题更加难解决。
纳滤对污染物的截留能力不及反渗透,要求生化部分对总氮的去除率达到99%以上,能耗和投资都付出了较大的代价,否则出水难以保证达标。但NF对一价盐离子不作截留,可把不可降解的大分子有机物截留却使盐份随出水排出,因此纳滤对采用回灌措施的填埋场可缓解盐分的富集。此外,节约运行成本较低,反渗透操作压力一般在0.3MPa~0.6MPa,而纳滤为0.07MPa左右,同时NF的产水率也比RO高。
选择反渗透还是纳滤一直都是许多业主为难的问题,其选择与当地政策以及浓缩液的处理政策有关。在建的长沙市渗滤液处理改造工程采用的就是纳滤和反渗透作配比组合应用。
2.5 MVC蒸发处理工艺
机械压缩蒸发MVC处理工艺是一种用纯物化方式进行液体浓缩的装置。MVC蒸发浓缩技术理论上可行,但国内仍未有稳定运行的实例,其结垢和清洗问题、反应器的材质及寿命、蒸馏液中的氨后续处理,药剂的消耗都是有待解决的突破口。需要指出的是MVC蒸发处理工艺也会产生浓缩液,其浓缩液的去向与处理也是问题。
三、浓缩液的处理
目前,许多填埋场采用回灌方式处理渗滤液或浓缩液,导致不可降解有机物和盐分在系统内不断积累,最终将会导致生化系统和膜处理系统的崩溃。随着回灌的弊端日益显现,浓缩液的去向和处理问题变得十分迫切。越来越多业主明确禁止浓缩液回灌,并且要求提出切实可操作的处理措施。理论上说,蒸发工艺用于处理浓缩液是可行的,而非直接处理渗滤液原液,从生态系统物质循环的角度考虑,生化部分可将大部分C、H、O、N元素回归大自然,剩下的不可降解有毒性的浓缩液则采用蒸发技术进行高度浓缩最终固化填埋;浓缩液也可通过高效絮凝沉淀去除大部分有机物和盐分后通过多级氧化改变污水的可生化性回流生化系统。这两项技术仍未有已成功运行的实例。
四、结语和建议
渗滤液处理工艺路线的设计需从填埋场系统整体考虑,应满足:可抗高的水质、水量冲击负荷;高效的有机物去除和脱氮能力;高的运行稳定性;较低的运行和能耗;浓缩液的尽可能减量化等,且注意填埋场系统内各个环节的相互制约关系,避免恶性循环。
膜生物反应器(MBR)+反渗透(RO)/纳滤(NF)工艺是目前最为成熟和稳定的渗滤液处理工艺。采用后加碳源的两级AO复合MBR处理技术可使可生化性较差的渗滤液在生化部分的脱氮效率达到90%以上,保证后续膜深度处理的效果,使出水稳定达标。
受到技术、政策和标准的限制,如何在厂内解决浓缩液的处理是一个更加棘手的问题,需要更多业者的探索与实践,为浓缩液找到一条合理的出路。■
参考文献
[1]刘疆鹰等.大型垃圾填埋场渗滤液COD的衰减规律[J].同济大学学报,2000,28(3).
[2]袁维芳.反渗透法处理城市垃圾填埋场渗滤液[J].水处理技术,1997,23(6).
[3]杨协栋等.新型MBR工艺对垃圾渗滤液TN去除的研究[J].四川环境 ,2007,26(4).
【关键词】垃圾发电;基本流程;优势及存在问题
随着经济的快速增长和我们生活水平的不断进步,城市垃圾也在日益增多,据有关资料显示,我们国家每年的生活垃圾超过了1.1亿吨,而且每年呈逐渐递增的态势,这些庞大的垃圾如果不及时处理会引发一系列的问题,甚至会产生公共安全问题,因此垃圾处理问题解决是否得当关系着国计民生,也关系着当地经济的发展。垃圾发电是处理这些垃圾的一项比较有效的措施,也是一项互利共赢的措施,因此,本文主要对垃圾发电的优势及存在问题进行研究,以期能够对垃圾处理企业有所帮助。
一、垃圾发电的必要性及优势分析
(一)垃圾发电的必要性
如果垃圾处理方式只是采取填埋的方式,不仅会造成土地资源的极大浪费,还会随着垃圾的挥发和有害液体的渗漏,污染水资源和大气资源,但是如果将这些垃圾资源进行发电就可以变废为宝。随着经济水平的不断上升,我们每年的用电量和用汽量都在逐年增加,面对不断攀升的油价和煤价电价,如果我们家垃圾资源化,不仅可以妥善的处理垃圾,还可以缓解燃料紧缺的现状,一举多得。目前,我们国家计委已经将垃圾发电定义为了一种新型能源,并且给予了大量的优惠政策支持,所以说,无论是从经济效益还是从政策层面,建设垃圾电站都是非常有必要的。
(二)垃圾发电的优势分析
垃圾发电总的来说优势是很明显的,不但可以产生经济效益还可以产生社会效益,更可以保护环境,总之,我们对垃圾发电的优势进行分析,可以表现为下面三个方面:资源化、无害化和减量化。
1、垃圾发电可以使垃圾资源化
我们生活中产生的各种垃圾,经过焚烧后热量可以用来发电,真正做到了废物综合利用。我们国家的大中型城市一般的垃圾热力值在3300到6200千焦每公斤,这些垃圾均能够发电,燃烧一吨的生活垃圾可以发电300到400度,如果我们城市的垃圾量达到每年1.14亿吨,其中30%用于燃烧发电,那么每年的发电量可以达到103亿度以上,相当于是1700MW火电机组的年发电量,因此垃圾发电可以使垃圾资源化。
2、垃圾发电可以使垃圾无害化
传统的垃圾处理方式一般是采取填埋的措施,这种措施会对大气、水资源、土壤以及周围环境产生污染,垃圾发电可以使垃圾无害化,因为垃圾是在500到1000度的高温下进行焚烧的,这么高的温度可以杀菌和分解有害物质,杜绝细菌和病菌的繁衍和肆虐。随着垃圾燃烧和烟道处理技术的不断提高,很多有毒气体的排放量低于了国际标准,可见,从长远的利益来看,垃圾发电可以摒弃传统填埋的弊端,可以实现垃圾的无害化处理。
3、垃圾发电可以使垃圾减量化
采用传统填埋的方式需要巨大的填埋空地,按照国家规定,填埋的场地必须要距离城市7到10千米以上,一般来说,城市周围满足这个条件的场地非常难找,而且随着生活垃圾越来越多,如果填埋处理的话需要场地也会越来越大,因此这种方式是行不通的,但是垃圾焚烧发电的处理措施可以有效解决这一问题,因为垃圾经过焚烧后容积只占原来的10%到30%,可以极大减少垃圾的体积,缓解土地资源紧张问题。
当然,在实际生活中,垃圾电站是以垃圾无害化处理为核心的,以垃圾减量化为目的的,最终实现垃圾的资源化,进而保护土地资源、水资源和大气资源,有利于促进生活的良性循环和可持续发展。
二、垃圾发电存在的问题及整改建议
(一)垃圾发电存在的问题
1、二恶英的排放污染问题
二恶英的排放污染一直是困扰着垃圾发电的问题,二恶英的生成机理是比较复杂的,目前一般我们认为产生的原因在于焚烧含氯的物质产生的,它是一种无色无味而且具有脂溶性的一种有害物质,毒性非常剧烈,相当于砒霜的900倍,氰化物毒性的130倍,而且具有极强的致癌性,有时也会引起相当严重的皮肤病。二恶英的毒性不是立即发作的,而且它的稳定性非常强,一旦不慎摄入很难排出。通过资料显示,在日本的一处垃圾处理站附近,居民的患病率非常高,经过调查显示就是和二恶英的排放污染有关。当然随着新技术的发展,我们已经逐步实现了对炉温更精准的控制,二恶英的生成问题也得到了有效控制,但是事无绝对,我们也不能保证在各个环节都万无一失,比如当机组变工况运营时,炉内以及尾部烟道的温度变化也会产生二恶英。
2、废水废气的污染问题
垃圾贮存并不是一成不变的,在贮存过程中会产生臭气,而且如果堆放的时间过久也会产生废液,这些都会造成污染,面对这个问题建议对可能产生漏气的部位使用负压系统,避免这些有危害性的废气弥散到大气中。当然最好是建立全封闭式的垃圾库,把这些垃圾存放到全封闭的垃圾库中,并且给垃圾库安装吸风管,将吸风管运送出来的有毒气体直接运送到燃烧炉内作为二次风,进行净化处理。在垃圾的处理过程中会产生废水废液,而且这些废水废液会含有有毒成分,因此必须进行污水处理,处理后的污水也尽量的进行循环利用,真正做到0排放。另外,在燃烧过程中产生的二氧化氮、二氧化硫、氯化氢等污染气体也要进行处理,处理到标准范围内才可进行大气排放,如有必要需要在锅炉尾部安装烟气处理装备,对有害气体进行过滤,进而进行安全排放。
3、固体废弃物的处置问题
固体废弃物的处置一直以来是被忽略的问题,我们绝大多数人认为垃圾被焚烧后很多有害物质就被处理了,但是燃烧垃圾的炉子只能消灭绝大多数的生物和有害物质,在燃烧后有可能会产生二次危害,比如说有些垃圾会含有重金属,铅汞等,这些重金属不会被焚烧而是会遗留在燃烧灰烬中,比如在当今的美国,垃圾发电焚化炉是水银污染的罪魁。所以从这个角度来看,垃圾焚烧并不能有效的将这些重金属污染消灭,因此,固体废弃物的处置问题急需要有关部门进行重视和考虑。
4、国内垃圾处理技术不成熟的问题
我们国家的垃圾处理技术相对来说起步是比较晚的,大部分的技术都是依靠引进或者是自主开发,目前受到我们国家各个地区发展不平衡的因素制约,城市垃圾的焚烧发电还不能成为全国城市垃圾处理的主流技术措施,也就是说还有很多是通过填埋等方式处理的,导致这一局面的原因有三:一是我们国家生活垃圾的热值低;二是国内的垃圾焚烧技术不过硬;三是建设筹资难度大。当然,在发达的城市,现在已经完全实现了垃圾发电作为生活垃圾的主要处理措施。
5、政策扶持力度不够的问题
垃圾发电应该是属于城市公益事业的范畴,目前我们国家的垃圾发电还处于垃圾处理、环境保护的目的,而不是出于发电的目的,由于没有政府的优惠政策和补贴,很难形成产业化。我们来看发达国家,垃圾发电企业之所以发展的非常好,之所以是朝阳企业,是完全离不开政府支持的。我们国家虽然也提倡垃圾发电,但是缺乏足够的政策保障,有些优惠性的政策也没有落到实处,这也是我们国家垃圾发电企业已经发展20年了,但一直没有突破性进展的原因所在。
6、垃圾发电的电价过低问题
相对来说,垃圾电厂的造价是比较高的,而且垃圾费很难收上来,虽然政府有关部门承诺会给相关补贴,但垃圾发电企业还是维持的比较困难,甚至有些企业都不能进行正常的贷款归还,导致这一局面的原因在于垃圾发电厂的上网电量较少,有些地方政府的垃圾处理补贴标准过低,或者是尚未完全落实,电价相对来说也比较低。
(二)垃圾发电的整改建议
1、完善垃圾电站的相应法律法规
所谓行有行规、无规矩不成方圆,为了促进垃圾电站的进一步发展,需要明确和完善相应的法律法规,让垃圾电厂的设计和相关流程都规范化。另外,只有明确了垃圾分类回收的办法并实施,才能为垃圾的无害化处理创造好的条件。只有明确了相应的政策标准才能让垃圾电站走向规范化的轨道,进而才能推动整个行业的健康发展。
2、垃圾发电必须真正做到资源化
从宏观角度来看,垃圾发电是一项高投入低产出的行业,政府有关部门必须要从垃圾分类回收、垃圾净化处理等方面进行相应的政策扶持,当然,垃圾处理站的发展不能单靠政府的扶持,而且政府扶持的力度也是有限的,必须要依靠企业来实现真正的垃圾资源化,才能做到企业盈利,才能促进企业长远发展。另外,值得一提的是,垃圾电站所提供的报表数据必须真实可靠,必须要对项目申报和评价内容客观、真实,只有这样才能有利于政府部门决策。
3、垃圾发电必须要走适合中国国情的道路
我们国家的国情和西方发达国家的情况是有所不同的,引进技术固然重要,但是我们必须要创新出一条适合中国国情的垃圾处理发电方式,而且我们需要尽快的研制出优质廉价的垃圾处理设备,来进行垃圾的分拣、储运、焚烧和后期净化等工作。
4、解决政府补贴不足的问题
垃圾电站想要解决政府补贴不足的问题,可以把垃圾处理费通过电价来收,比如说我们以北京为例,北京的城市和郊区每年的用电量大约在400亿度,把垃圾处理的相关费用平摊到400亿度电中,我们做了一个粗略的估算,大约每度电的涨幅在1.4厘钱左右,其实说白了这项措施就是把不易收的垃圾处理费转嫁到电费中,这样做的好处就是简单可行,缺点就是在无形中增加了电费,抑制了电力的消费。另外,根据我们国家发改委的有关规定,可以适当提高部分地区垃圾发电的电价水平。
5、促进发展垃圾发电技术
想要促进发展垃圾发电技术,不仅要调动垃圾发电企业的自身创新能力,还需要运用政府的力量,利用政府的经济和法律杠杆来对垃圾电站进行多方面的扶持,进而促进垃圾发电技术的发展。
6、加强对环境保护达标率的监管
在实际情况中,很多垃圾电站的环境标准达标率低,因此有关部门需要加强二次污染监管力度,在垃圾电站的企业运营过程中,进行定时和不定时的检查,一旦发现不达标的企业要进行从重处罚,绝不姑息。