第六章垃圾填埋場的環(huán)境污染與生態(tài)修復(fù)

1、第六章第六章 垃圾填埋場的環(huán)境污染垃圾填埋場的環(huán)境污染與生態(tài)修復(fù)與生態(tài)修復(fù)環(huán)境科學(xué) 陳茜目錄1234垃圾處理技術(shù)與綜合利用垃圾處理技術(shù)與綜合利用垃圾填埋場的生態(tài)環(huán)境問題垃圾填埋場的生態(tài)環(huán)境問題垃圾滲漏液的處理垃圾滲漏液的處理垃圾填埋場的植被恢復(fù)垃圾填埋場的植被恢復(fù)1、垃圾處理技術(shù)與綜合利用、垃圾處理技術(shù)與綜合利用 垃圾：垃圾：它包括一切以固體形式存在的無用、未用或者被拋棄的物質(zhì)?；瘜W(xué)成分平均干重所占的比例/%纖維素、糖類、淀粉半纖維素木質(zhì)素脂類蛋白質(zhì)5811.911.25.73.4典型垃圾的化學(xué)組成典型垃圾的化學(xué)組成衛(wèi)生填埋法 應(yīng)用廣泛 土地占用量大，產(chǎn)生的氣體和滲透液對環(huán)境影響較大焚燒法 產(chǎn)

2、生無菌無臭的殘?jiān)w積減少 成本高，產(chǎn)生的氣體或副產(chǎn)物會造成二次污染堆肥法 投資較低、技術(shù)簡單、有機(jī)物分解后可作為肥料 對垃圾分類要求高、有氧分解過程中產(chǎn)生的臭味會污染環(huán)境綜合利用：綜合利用：簡易、無控制的垃圾填埋衛(wèi)生填埋和簡單的廢物回收及再利用系統(tǒng)固體廢棄物的綜合管理（第一階段）（第二階段）（第三階段）固體廢棄物管理的三個發(fā)展階段2、垃圾填埋場的生態(tài)環(huán)境問題、垃圾填埋場的生態(tài)環(huán)境問題垃圾填埋場內(nèi)部的微生物活動垃圾滲漏液的環(huán)境問題垃圾填埋場氣體的環(huán)境問題垃圾填埋場的其它環(huán)境問題2.1 垃圾填埋場內(nèi)部的微生物活動垃圾填埋場內(nèi)部的微生物活動城市固體廢棄物（垃圾）小分子有機(jī)物揮發(fā)性脂肪酸、乙醇、氫氣

3、、二氧化碳乙酸、氫氣、二氧化碳甲烷、二氧化碳水解作用產(chǎn)酸作用產(chǎn)乙酸作用產(chǎn)甲烷作用垃圾填埋場內(nèi)部復(fù)雜有機(jī)物的厭氧降解過程2.2垃圾滲濾液的環(huán)境問題垃圾滲濾液的環(huán)境問題 垃圾滲濾液的產(chǎn)生及其理化特征：垃圾滲濾液的產(chǎn)生及其理化特征： 滲透進(jìn)垃圾填埋場內(nèi)部的水分帶走垃圾層中有機(jī)、無機(jī)的降解中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物，再從填埋場往外滲漏，便形成垃圾滲濾液。 來源降雨垃圾被填埋時其本身所包含的水分垃圾經(jīng)微生物降解過程中所產(chǎn)生的水 垃圾滲濾液的數(shù)量與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、最終覆蓋層的性質(zhì)及質(zhì)量、垃圾填埋場的地理狀況以及被填埋垃圾的特性等因素有關(guān)。 垃圾滲濾液的成分變化很大，主要取決于垃圾填埋場的設(shè)計(jì)與運(yùn)作條件、年齡（穩(wěn)定

4、化階段）、所填埋垃圾的具體組成以及微生物降解垃圾的狀況等等。 通常，隨著垃圾填埋場年齡的不斷增加，滲濾液中的許多化學(xué)成分也會隨之持續(xù)下降。垃圾填埋場垃圾滲濾液的理化特征：垃圾滲濾液的理化特征：1）滲濾液成分復(fù)雜；2）有機(jī)污染物和氨氮含量高；3）重金屬含量大，色度高且惡臭；4）微生物營養(yǎng)元素比例失衡；5）COD和BOD濃度都很高。垃圾滲濾液對環(huán)境的影響：垃圾滲濾液對環(huán)境的影響：其他有機(jī)污染物也具有生物毒性其他有機(jī)污染物也具有生物毒性對地表水和地下水構(gòu)成潛在的威脅對地表水和地下水構(gòu)成潛在的威脅污染周邊的土壤和植被污染周邊的土壤和植被高濃度的銨離子具有急性毒性高濃度的銨離子具有急性毒性2.3垃圾填埋

5、場氣體的環(huán)境問題垃圾填埋場氣體的環(huán)境問題 垃圾填埋場內(nèi)部微生物的厭氧降解活動使大部分的有機(jī)垃圾被轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的最終產(chǎn)物，即以甲烷甲烷和二氧化碳二氧化碳為主要成分的填埋氣體。成分成分所占比例（干體積）所占比例（干體積）/%CH4CO2CON2O2H2H2S其他痕量成分40703060033503050201 典型填埋氣體的組成包括各種鹵化脂類、芳香族化合物、雜烷化合物、酮類、脂類和萜類等填埋氣體的環(huán)境影響：填埋氣體的環(huán)境影響：2.4垃圾填埋場的其他環(huán)境問題垃圾填埋場的其他環(huán)境問題 垃圾成分的不斷降解和淋溶損失 垃圾在填埋時沒有被徹底、均勻地壓縮原因 破壞最終覆蓋層的結(jié)構(gòu)并導(dǎo)致局部地區(qū)填埋氣體和垃圾

6、滲濾液的溢漏 給其植被重建和生態(tài)恢復(fù)以及重新開發(fā)利用等造成負(fù)面影響。危害（1）地面沉降）地面沉降（2）導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸）導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸 富含甲烷的填埋氣體更有利于對其能量的回收，但它同時也面臨易燃、與空氣結(jié)合形成爆炸性混合物以及容易通過擴(kuò)散或?qū)α鞫w移出垃圾填埋場等的危險。3、垃圾滲濾液的處理、垃圾滲濾液的處理處處理理方方法法生物學(xué)處理法（好氧和厭氧）物理和化學(xué)處理法3.1生物學(xué)處理法生物學(xué)處理法3.1.1好氧微生物法好氧微生物法 好氧微生物過程能有效地去除垃圾滲濾液中的銨離子，而且可以在很寬的溫度范圍內(nèi)運(yùn)作。此外，垃圾滲濾液中的許多物質(zhì)（如烷基苯）在好氧條件下降解的速率要比在厭氧環(huán)境下快得多。

7、 好氧處理主要是活性污泥法， 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。 低氧、 好氧活性污泥法及 SBR 法等改進(jìn)型活性污泥法比常規(guī)活性污泥法更為有效， 因其能維持高有機(jī)負(fù)荷、 低水力停留時間， 因而節(jié)省空間、 提高處理能力 。 由于滲濾液的成分復(fù)雜， 尤其是 “年老” 的滲濾液， BOD5 /COD值很低， 氨氮濃度很高， 可生化性較差，需結(jié)合其他方法， 如采用聯(lián)合工藝， 以提高處理的效率。3.1.2厭氧微生物法厭氧微生物法 厭氧微生物過程是處理含有高濃度有機(jī)物的垃圾滲濾液的最有效辦法，通過它可以將滲濾液中的有機(jī)酸等化合物降至很低的水平。同時它還可以使重金屬以碳酸

8、鹽或硫化物的形式從垃圾滲濾液中沉淀而去除。垃圾滲濾液回灌：垃圾滲濾液回灌： 回灌就是將未經(jīng)處理的滲濾液直接噴灑到填埋場表面， 利用垃圾層、 覆蓋土層的凈化作用和終場后表面植物的吸收、 蒸發(fā)作用來處理垃圾滲濾液。 其實(shí)質(zhì)是把填埋場作為一個生物反應(yīng)器， 利用填埋場自身形成的穩(wěn)定系統(tǒng)， 使?jié)B濾液在流經(jīng)覆蓋層和垃圾層時發(fā)生一系列的生物、 化學(xué)、 物理作用而被截流、 降解， 同時由于植物的蒸發(fā)作用而使?jié)B濾液量變小。滲濾液回灌工藝流程 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：設(shè)施簡化、 基建投資省、 運(yùn)行費(fèi)用低、耐沖擊負(fù)荷；促進(jìn)垃圾加速降解和垃圾填埋場的穩(wěn)定化，減少滲濾液流量。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：易造成土壤堵塞、 對氨氮的除去效果不好3.

9、1.3好氧好氧/缺氧（或厭氧）微生物法缺氧（或厭氧）微生物法 結(jié)合好氧和厭氧微生物過程的處理方法可以有效地降低垃圾滲濾液中氮素水平。 許多垃圾滲濾液都含有很高濃度的銨離子，在好氧階段，這些銨離子通過微生物硝化作用而被氧化成硝酸根離子；然后這些硝酸根離子在厭氧階段中通過反硝化作用被還原成氮?dú)狻?.1.4利用微型藻類處理垃圾滲濾液利用微型藻類處理垃圾滲濾液微型藻類毒害作用垃圾滲濾液脫氨處理加磷 當(dāng)滲濾液的N/P超過一定的閾值時將導(dǎo)致藻類對氨氮的去除不完全； 通過人工加入磷而調(diào)節(jié)N/P比例的方法能明顯促進(jìn)藻類在垃圾滲濾液中的生長并提高它們對COD、NH3-N和重金屬的去除率。方法方法活性炭吸附主要用

10、來吸附疏水性物質(zhì)和芳香烴化合物。反向滲透法能夠去除大部分物質(zhì)。蒸發(fā)法讓垃圾滲濾液在一種很薄的塑料膜上蒸發(fā)。很好地去除COD和NH4+-N脫氨處理加入氫氧化鈣，將pH提高至11，主要去除氨，部分去除COD、總磷及PO43-P沉淀法加入硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵或石灰與磷產(chǎn)生沉淀而達(dá)到去除磷的目的氧化作用常常與生物處理法一起使用3.2物理、化學(xué)處理法物理、化學(xué)處理法3.3生物處理和物理生物處理和物理-化學(xué)處理相結(jié)合的方法化學(xué)處理相結(jié)合的方法 由于含有高濃度的NH4+-N和COD，許多垃圾滲濾液需要通過生物處理和物理或化學(xué)處理相結(jié)合的方法進(jìn)行處理。 由于產(chǎn)甲烷階段垃圾填埋場的滲濾液中大部分的有機(jī)污染物

11、是難以生物降解的，因而必須通過物理或化學(xué)的方法將其COD降至足夠低的水平。 土地處理系統(tǒng)土地處理系統(tǒng)是利用土地的物理、化學(xué)和微生物潛能對廢物進(jìn)行去毒、降解或鈍化等處理。土壤不僅能提供較大面積的吸附表面，而且具有很好的離子交換能力以及含有能進(jìn)行生物降解的微生物種群。與其他的滲濾液處理方法相比，土地處理法是比較經(jīng)濟(jì)而有效的。有待解決：有待解決：（1）一旦土壤內(nèi)部的重金屬結(jié)合位點(diǎn)趨于飽和，垃圾滲濾液中的重金屬將無可避免地進(jìn)入到地表水中。（2）滲濾液的連續(xù)淋溶也會導(dǎo)致鹽分在土壤中積累問題。（3）厭氧條件、細(xì)菌生長以及滲濾液中高濃度的懸浮物質(zhì)等因素最終會導(dǎo)致土壤的淤塞，從而使土壤的過濾性能及其對滲濾液的

12、處理效率持續(xù)下降。（4）垃圾滲濾液中的許多有機(jī)物在土壤內(nèi)部的厭氧環(huán)境下非常難以降解。4、垃圾填埋場的植被修復(fù)、垃圾填埋場的植被修復(fù)4.1 概述概述 最近一些年來，利用已關(guān)閉垃圾填埋場作為運(yùn)動場、公園和高爾夫球場等公共娛樂設(shè)施已在世界各地成為一種趨勢。但是，在對垃圾填埋場進(jìn)行各種形式的開發(fā)和重新利用之前必須進(jìn)行植被的重建和維持。 良好的植被重建和生態(tài)修復(fù)是控制垃圾填埋場的環(huán)境污染的關(guān)鍵，它還能有效改善垃圾填埋場的外貌景觀及減少其侵蝕作用，而且對保持公眾對垃圾填埋處理方式的認(rèn)受和支持具有重要意義。4.2影響植物在垃圾填埋場上定居和生長的主要因素影響植物在垃圾填埋場上定居和生長的主要因素 最終覆蓋層

13、土壤中填埋氣體的存在是影響植物在垃圾填埋場上生長的重要因素。除此之外，垃圾滲濾液的污染以及最終覆蓋層土壤的貧瘠、干旱、高溫和高度致密等也會嚴(yán)重制約植物的定居及正常生長。4.2.1填埋氣體填埋氣體 （1）填埋氣體各組分對植物的影響 甲烷 甲烷可以通過直接的氣體置換作用而使根系周圍的氧氣耗盡；由甲烷氧化細(xì)菌參與的活躍的甲烷氧化作用能迅速消耗土壤中有限的氧氣。 二氧化碳 雖然少數(shù)植物已被證實(shí)對二氧化碳具有較強(qiáng)的耐性，而且溫和水平的二氧化碳已被發(fā)現(xiàn)對植物根系的生長起刺激作用，但濃度在15%甚至20%以上的二氧化碳一般來說對植物是致命的。 其他氣體成分 填埋氣體中常常還含有其他一些微量氣體成分，他們當(dāng)中

14、被認(rèn)為具有植物毒性的包括硫化氫、氨氣、苯和乙醛等。（2）垃圾填埋場上的植被覆蓋與填埋氣體之間的關(guān)系植被覆蓋填埋氣體4.2.2垃圾滲濾液垃圾滲濾液 垃圾滲濾液中通常含有大量的氨氮，從而對許多生物體具有急性的毒性效應(yīng)。滲濾液中還含有許多重金屬、酚類、丹寧、可溶脂肪酸以及其他的有機(jī)污染物，所有這些物質(zhì)均對植物生長具有潛在的危害作用。 垃圾層中過量的滲濾液常常能侵入最終覆蓋層中較為薄弱的地方或者填埋場沒有覆蓋的部分，會對周圍的植物造成傷害。4.2.3其他因素其他因素土壤的理化性質(zhì)營養(yǎng)元素土壤質(zhì)地水分溫度 4.3植被重建植被重建 4.3.1耐性樹種的選擇耐性樹種的選擇 衡量一個植物種是否適合用于垃圾填埋

15、場的植被重建的兩個基本原則是： 能夠忍耐填埋氣體和垃圾滲濾液的污染； 對干旱具有較強(qiáng)的抗性。（1）草本植物 與普通木本植物相比，淺根系的草本植物，包括禾草類和雜草類，似乎更能在填埋氣體較多的地方生長，原因是最終覆蓋層表層土壤中的填埋氣體的濃度一般較低。此外，許多草本植物已被證實(shí)能夠忍耐較高水平的重金屬，從而在一定程度上緩解了垃圾滲濾液對它們的影響。（2）豆科植物固氮作用耐填埋氣體耐干旱（3）植物的種植種植草本或者其他類型的植物時，通常需要將其種子埋在最終覆蓋層土壤里面；在填埋氣體較多的地方，最好還撒上一層木屑以減少氣體的侵蝕；喬灌木最好是在種草后的12年內(nèi)再開始種植；實(shí)施長期的護(hù)理及灌溉計(jì)劃才

16、能保證這些植物在填埋場上成功地定居和發(fā)展。4.3.2垃圾滲濾液的灌溉垃圾滲濾液的灌溉 干旱是限制植物在垃圾填埋場上生長和發(fā)展的主要因素之一。垃圾滲濾液可以作為灌溉用水，用以減輕水分脅迫對植物可能造成的傷害，此外垃圾滲濾液本身所攜帶的大量的營養(yǎng)物質(zhì)可以促進(jìn)植物的生長，而土壤/植物系統(tǒng)可以通過去除其中的具有潛在毒性的污染物從而達(dá)到凈化滲濾液的目的。 然而，一些植物則由于接受較高強(qiáng)度的垃圾滲濾液而出現(xiàn)了生長受阻的現(xiàn)象，原因可能是過高的鹽度導(dǎo)致植物面臨較大的滲透及離子壓力。 垃圾滲濾液對植物生長的毒害作用主要取決于其濃度及施用的方式，如果垃圾滲濾液中的有毒物質(zhì)被控制在足夠低的水平（通過稀釋作用或者減少

17、灌溉的頻率），那么它就可以作為灌溉用水用以減輕水分脅迫對植物生長的影響。4.3.3填埋氣體和垃圾滲濾液抽排系統(tǒng)的建造填埋氣體和垃圾滲濾液抽排系統(tǒng)的建造 雖然草本植物等能夠忍耐中等強(qiáng)度的填埋氣體，然而，在填埋氣體濃度較高的地方，仍然有必要補(bǔ)建一套抽氣系統(tǒng)（一般還需在垃圾層和最一般還需在垃圾層和最終覆土層之間同步鋪上一層礫石隔離層終覆土層之間同步鋪上一層礫石隔離層），以最大限度減少溢入最終覆蓋層土壤并抑制植物根系生長的填埋氣體的數(shù)量，從而才有可能獲得理想的植被重建。4.4我國垃圾填埋場的現(xiàn)狀及其生態(tài)環(huán)境問題我國垃圾填埋場的現(xiàn)狀及其生態(tài)環(huán)境問題（1）我國城市生活垃圾產(chǎn)生量和填埋氣產(chǎn)量處于快速增長階段 據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前中國人均年產(chǎn)生活垃圾約為300kg，年增長率高達(dá)79，但無害化處理率不足20，大量生活垃圾運(yùn)到城郊裸露堆放，歷年堆存量高達(dá)40多億噸，侵占土地5億多m2。 （2）現(xiàn)有大多數(shù)垃圾填埋場設(shè)施落后，填埋氣體處于無控制排放狀態(tài) 目前，我國城市生活垃圾多數(shù)是裸露堆放或簡易填埋，少數(shù)填埋場雖然比較規(guī)