于銘,龐立習(xí)
(青島市環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究所,山東青島266071)
HDPE 膜作為生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)臨時(shí)覆蓋材料的優(yōu)越性探討
于銘,龐立習(xí)
(青島市環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究所,山東青島266071)
以即墨市靈山固體廢棄物綜合處理場(chǎng)為例,對(duì)0.5 mmHDPE膜作為衛(wèi)生填埋場(chǎng)臨時(shí)覆蓋材料的優(yōu)越性進(jìn)行了技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性探討,結(jié)果表明,HDPE膜作為填埋場(chǎng)臨時(shí)覆蓋材料具有經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
垃圾填埋場(chǎng);HDPE膜;覆蓋材料;優(yōu)越性
衛(wèi)生填埋工藝要求垃圾填埋后進(jìn)行覆蓋(臨時(shí)覆蓋),即當(dāng)日垃圾填埋作業(yè)完成后,用覆蓋材料對(duì)整個(gè)暴露垃圾體表面進(jìn)行覆蓋,其目的主要是為了防止蚊蠅孳生、垃圾飛揚(yáng)、控制疾病傳播、減少臭味和滲瀝液的產(chǎn)生量。按目前衛(wèi)生填埋作業(yè)規(guī)范,臨時(shí)覆蓋材料主要推薦黏土,但是經(jīng)過(guò)從填埋場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)工作發(fā)現(xiàn),0.5 mmHDPE膜作為主要臨時(shí)覆蓋材料,優(yōu)于傳統(tǒng)黏土覆蓋。筆者以即墨市靈山固體廢棄物綜合處理場(chǎng)為例,對(duì)HDPE膜臨時(shí)覆蓋的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行探討。
即墨市靈山固體廢棄物綜合處理場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)垃圾400 t/d,填埋區(qū)總占地16.66萬(wàn)m2,分為3個(gè)填埋區(qū)域,目前填埋一、二區(qū)正在使用中,三區(qū)已進(jìn)入建設(shè)階段。該場(chǎng)管理規(guī)范,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工、作業(yè),目前已成為山東省乃至全國(guó)的小型衛(wèi)生填埋場(chǎng)管理的先進(jìn)典范。
用黏土作為臨時(shí)覆蓋材料,在很大程度上造成填埋庫(kù)容的浪費(fèi)。填埋作業(yè)規(guī)范要求單元內(nèi)作業(yè)采用層層壓實(shí)的方法。每層垃圾填埋厚度應(yīng)為2.5~3.0 m,每層垃圾壓實(shí)后必須覆土15~30 cm。如按上述規(guī)范作業(yè),則浪費(fèi)庫(kù)容5%~10%。從而,增加了建設(shè)投資。
采用0.5 mmHDPE膜作為臨時(shí)覆蓋材料,通常是在垃圾推平壓實(shí)后進(jìn)行表面覆蓋,膜搭接處可采用焊接或砂袋壓縫的方式,在預(yù)計(jì)臨時(shí)覆蓋時(shí)間較長(zhǎng)或者雨季來(lái)臨時(shí),推薦采用單軌焊接的方式進(jìn)行膜連接,而日覆日用的地方建議用砂袋壓縫即可。當(dāng)垃圾中有機(jī)物成分劇增或者雨季泥濘時(shí)可以適當(dāng)增加部分黏土覆蓋措施,以充分保證垃圾堆體穩(wěn)定性及作業(yè)安全性。
通常情況下,與黏土相比,HDPE膜作為覆蓋材料可以有效節(jié)約填埋庫(kù)容8%左右。
即墨市靈山固體廢棄物綜合處理場(chǎng)屬于典型平原地區(qū)填埋場(chǎng),周邊黏土資源缺乏,價(jià)格高達(dá)15元/m3,按照規(guī)范要求,1 m3黏土只能覆蓋4.0~4.5 m2的暴露垃圾面,用黏土作為臨時(shí)覆蓋材料,作業(yè)過(guò)程中使用的機(jī)械設(shè)備較多,一般需要土方運(yùn)輸車、推土機(jī)和挖掘機(jī)。覆土的運(yùn)行成本較高,主要包括材料費(fèi)、人工費(fèi)、油耗費(fèi)和機(jī)械的損耗等。根據(jù)該填埋場(chǎng)的可行性研究報(bào)告,按照規(guī)范使用黏土作為臨時(shí)覆蓋材料共需黏土10萬(wàn)m3,覆蓋約45萬(wàn)m2,而該場(chǎng)以前的實(shí)際運(yùn)行情況表明,1 m3黏土的運(yùn)行成本為3.5元,1 m2黏土的覆蓋成本在4.1元左右。按照目前的黏土價(jià)格及作業(yè)價(jià)格計(jì)算整個(gè)填埋期間僅臨時(shí)覆蓋就需要約184.5萬(wàn)元。
而目前0.5 mmHDPE膜完工價(jià)格約28元/m2,該場(chǎng)需要臨時(shí)覆蓋的區(qū)域基本保持在5 000 m2左右,約需14萬(wàn)元,按照臨時(shí)覆蓋膜5 a的使用壽命折算,整個(gè)填埋期需要更換5次臨時(shí)覆蓋膜,大約需要70萬(wàn)元。
通過(guò)比較可知,使用0.5 mmHDPE膜在整個(gè)填埋年限內(nèi)大約可節(jié)省114.5萬(wàn)元,而且?guī)烊莸脑黾邮惯@一措施的優(yōu)點(diǎn)顯得更加明顯。
按照規(guī)范要求,填埋堆體的邊坡及已填埋部分需用黏土覆蓋壓實(shí),并做出合理的坡度,以利于雨水的快速排出,但是由于黏土的滲透系數(shù)大,表面摩擦系數(shù)大,遇水易變形,再加上作業(yè)管理問(wèn)題,使壓實(shí)很難有統(tǒng)一的度量標(biāo)準(zhǔn),因此在多數(shù)填埋場(chǎng)雨污分流效果并不明顯。
HDPE膜是由一種或幾種聚合物加上炭黑、色料等添加劑制成的不透水性材料,它是由高分子聚乙烯通過(guò)吹塑或平擠制成的具有很強(qiáng)耐久性的防滲材料。其化學(xué)性能穩(wěn)定、低滲透性、抗紫外線性能穩(wěn)定。HDPE膜中的炭黑增強(qiáng)了抗紫外線能力,解決了暴露在紫外線下易被分解的問(wèn)題。質(zhì)量合格的HDPE膜抗?jié)B能力強(qiáng),其滲透系數(shù)低于1.0×10-12cm/s,即每年滲透距離小于0.000 3 mm,比優(yōu)質(zhì)黏土的滲透系數(shù)低4~5個(gè)數(shù)量級(jí)。
即墨市靈山固體廢棄物綜合處理場(chǎng)對(duì)需要較長(zhǎng)期覆蓋的區(qū)域進(jìn)行高程管理,并專門設(shè)計(jì)了作業(yè)單元順序圖示等,根據(jù)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行垃圾造坡,并充分壓實(shí),隨后用0.5 mmHDPE膜進(jìn)行覆蓋,用單軌焊機(jī)焊接,周邊及中間部分高點(diǎn)用沙袋壓實(shí),防止被風(fēng)扯起。經(jīng)過(guò)這樣的覆蓋,遇到雨天降水能很快順著既定的坡度在光面0.5 mmHDPE膜上快速流向圍堤外側(cè)的雨水溝,排出填埋場(chǎng),雨污分流效果明顯。
傳統(tǒng)使用黏土作為中間覆蓋材料,由于黏土的密度大于垃圾的密度,因此經(jīng)過(guò)壓實(shí)會(huì)在垃圾堆體中間形成很多道硬殼隔膜,垃圾腐化分解產(chǎn)生的滲瀝液遇到黏土層下滲速度明顯減慢,在量大時(shí)會(huì)橫向呈不規(guī)則性紊流動(dòng),中間覆蓋層的存在造成局部滯水,如果僅由庫(kù)區(qū)降雨滲入所導(dǎo)致的局部滯水規(guī)模不大,對(duì)填埋邊坡穩(wěn)定性的影響較?。蝗衾鴫闻潘w系不發(fā)生淤堵,填埋場(chǎng)內(nèi)也將形成較高的滲瀝液水頭,但此時(shí)對(duì)堆體穩(wěn)定性的影響較小,若排水體系發(fā)生淤堵,則填埋場(chǎng)內(nèi)滲瀝液水位將更高,填埋邊坡穩(wěn)定性大大降低,將導(dǎo)致滲瀝液側(cè)向滲漏,邊坡失穩(wěn),甚至形成部分層次的垃圾泡在水中的飽和狀態(tài),當(dāng)這部分滲瀝液流動(dòng)到邊坡后就會(huì)造成邊坡滲漏,遇到暴雨時(shí)甚至?xí)斐蛇吰率Х€(wěn)。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外發(fā)生了不少垃圾填埋場(chǎng)邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象,造成填埋滲瀝液滲漏,嚴(yán)重污染周圍環(huán)境,造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。
而使用了0.5 mmHDPE膜的即墨市靈山固體廢棄物綜合處理場(chǎng),滲瀝液下滲速度明顯加快,以往用黏土作為中間層,一般暴雨過(guò)后滲瀝液產(chǎn)生高峰期在12 d左右,而現(xiàn)在隨著填埋高度的增加,高峰期為8 d左右,下滲速度明顯加快,高有機(jī)物含量的滲瀝液的快速流通,不僅對(duì)堆體的穩(wěn)定性起著重要的作用,還對(duì)垃圾的腐化速度起了自然的推動(dòng)作用,堆體的穩(wěn)定化年限明顯減少。
空氣微生物是指空氣中細(xì)菌、霉菌和放線菌等有生命的活體,主要來(lái)源于自然界的土壤、水體、動(dòng)植物和人類,此外污水處理、動(dòng)物飼養(yǎng)、發(fā)酵過(guò)程和農(nóng)業(yè)活動(dòng)等也是空氣微生物的重要來(lái)源??諝馕⑸锖颗c城市空氣污染、城市環(huán)境質(zhì)量、人體健康及生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān),是評(píng)價(jià)城市空氣環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。近年來(lái),國(guó)內(nèi)開(kāi)始對(duì)大中城市的微生物區(qū)系和污染動(dòng)態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行研究,垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)空氣微生物主要來(lái)源于垃圾的傾倒、推平過(guò)程,主要包括細(xì)菌、馬丁霉菌和耐高滲透壓霉菌等。其污染狀況嚴(yán)重,危害人體健康,因此如何減少填埋場(chǎng)空氣微生物含量是衡量標(biāo)準(zhǔn)衛(wèi)生填埋場(chǎng)勞動(dòng)衛(wèi)生防護(hù)措施的重要參考指標(biāo)。
以即墨市靈山固體廢棄物綜合處理場(chǎng)為例,垃圾填埋場(chǎng)受人員活動(dòng)、車輛運(yùn)輸和植被覆蓋的影響,其不同區(qū)域的空氣微生物濃度差異顯著,垃圾運(yùn)輸和填埋區(qū)域最高,并產(chǎn)生空氣微生物污染。分析表明,填埋區(qū)域空氣中含有的能夠進(jìn)入人體肺部的空氣微生物粒子比例偏高。垃圾上沾染有各種微生物,包括對(duì)人和動(dòng)物致病性細(xì)菌、寄生蟲(chóng)和病毒,而垃圾場(chǎng)只有在垃圾運(yùn)輸途中和填埋過(guò)程中存在污染,是因?yàn)槠涞乩砦恢锰幱谑薪?,周圍沒(méi)有建筑物遮擋,有利于空氣微生物的擴(kuò)散。
由于該場(chǎng)采用單元填埋、當(dāng)日及時(shí)覆蓋0.5 mmHDPE膜的垃圾填埋工藝,減少更多微生物的孳生,而該場(chǎng)地理位置空曠,從環(huán)境上更有利于微生物的擴(kuò)散;再加之嚴(yán)格的管理,加強(qiáng)綠化、及時(shí)灑水等,空氣微生物濃度有了很大程度的減少。
蒼蠅密度是衡量填埋場(chǎng)管理是否規(guī)范的重要指標(biāo),生活垃圾填埋場(chǎng)蒼蠅主要分布在填埋場(chǎng)區(qū)及周圍,影響范圍在500 m以內(nèi)。蒼蠅的繁殖速度快,整個(gè)生長(zhǎng)周期僅需12~15 d,蒼蠅的生長(zhǎng)發(fā)育受溫度、濕度及營(yíng)養(yǎng)等因素的影響,其中以溫度影響最為顯著。環(huán)境溫度對(duì)蟲(chóng)期的生長(zhǎng)發(fā)育有明顯影響,空氣流通則有利于蒼蠅的幼蟲(chóng)生長(zhǎng),傳統(tǒng)的覆土方式雖然能短時(shí)減少蒼蠅密度,但是由于土壤顆粒中的間隙細(xì)小、眾多,空氣很容易穿過(guò),因此垃圾中的蠅蛆在短時(shí)覆蓋后成蟲(chóng)密度會(huì)急劇增加。
垃圾填埋場(chǎng)蒼蠅孳生的根本原因是覆蓋不及時(shí)、不嚴(yán)密造成的,而傳統(tǒng)的滅蠅方法是灑藥,這種方法有很多弊端,比如傳統(tǒng)的滅蠅藥666、敵敵畏等,不僅對(duì)作業(yè)人員身體會(huì)造成很大損害,并且也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,而蒼蠅作為一種抗惡劣環(huán)境物種,久而久之就會(huì)對(duì)頻繁使用的農(nóng)藥產(chǎn)生抗藥性,因此很多填埋場(chǎng)已經(jīng)對(duì)蒼蠅無(wú)藥可施,頻繁換藥勢(shì)必會(huì)大幅度提高消殺成本。
即墨市靈山固體廢棄物綜合處理場(chǎng)通過(guò)用HDPE膜臨時(shí)覆蓋在垃圾面進(jìn)行滅蠅,取得了良好的效果。臨時(shí)覆蓋區(qū)采用人工鋪膜,膜與膜縫隙之間短時(shí)采用砂袋填土壓邊,長(zhǎng)時(shí)采用單軌機(jī)焊接。通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)記錄膜內(nèi)、外溫度,并有選擇性地直接觀察蠅蛆成活情況,發(fā)現(xiàn)膜下出現(xiàn)5 d左右蠅蛆成活現(xiàn)象,主要原因在于膜與膜連接采用砂袋壓邊或焊接,致使膜內(nèi)溫度逐步上升,在適宜的溫度和殘留的空氣中,蠅蛆生長(zhǎng)加快。但經(jīng)過(guò)一個(gè)生長(zhǎng)周期后,蠅蛆基本全部死亡。部分被風(fēng)吹起的覆蓋點(diǎn)可能由于加大了膜內(nèi)空氣流通,蠅蛆仍出現(xiàn)存活現(xiàn)象。經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明用0.5 mm HDPE膜控制蠅蛆孽生在技術(shù)上是可行的,且效果明顯,這種滅蠅方式的要點(diǎn)是膜與膜的搭接是控制空氣流通、提高膜內(nèi)溫度的關(guān)鍵,創(chuàng)造并保持膜內(nèi)高溫、高濕、空氣滯留。用HDPE膜滅蠅后二次污染明顯減少,操作工人接觸有毒有害物質(zhì)的頻率、時(shí)間得到控制;殘留農(nóng)藥對(duì)污水處理的后續(xù)影響得到緩解;滅蠅的噪聲相應(yīng)減弱,環(huán)境效益得到明顯改善。該場(chǎng)以前通過(guò)灑藥滅蠅的方式每年僅藥費(fèi)就需要10萬(wàn)元左右,通過(guò)覆膜方式可節(jié)約6萬(wàn)元,并且蒼蠅密度大大減少。
垃圾滲瀝液為高濃度有機(jī)污水,并含有大量的微生物、部分重金屬等有毒有害物質(zhì),一般其pH為4~9,CODCr為2 000~62 000 mg/L,BOD5為60~45 000 mg/L,滲瀝液中含有10多種金屬離子,其中鐵和鋅在酸性發(fā)酵階段較高,鐵的濃度可達(dá)2 000 mg/L,鋅的濃度可達(dá)130 mg/L,其他重金屬濃度和市政污水中重金屬的濃度基本一致。滲瀝液由于危害巨大,有機(jī)物濃度高,因此不能直接排放,處理成本較高。
垃圾滲瀝液產(chǎn)生有3個(gè)方面,一是以各種途徑進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)的大氣降水;二是垃圾本身持有的水分;三是垃圾中的有機(jī)物經(jīng)分解后產(chǎn)生的水分。其中,大氣降水是決定滲瀝液產(chǎn)生量的最主要因素。有效控制降水的轉(zhuǎn)化是關(guān)鍵,而天氣是不可控因素,只有隔斷或減小轉(zhuǎn)化通道才能有效地減少滲瀝液產(chǎn)生量。目前,環(huán)保耐用的HDPE膜以優(yōu)異的性價(jià)比成為防止雨水滲入的首選材料,用臨時(shí)覆蓋的HDPE膜,只要做好垃圾堆體排水坡度,膜面搭接牢靠,基本上覆蓋面無(wú)雨水滲入。
通過(guò)一系列的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)及歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),在即墨市靈山固體廢棄物綜合處理場(chǎng),通過(guò)雨季來(lái)臨之際大面積采用0.5 mmHDPE膜進(jìn)行臨時(shí)覆蓋,并盡量縮小作業(yè)面,比未使用HDPE膜僅用黏土覆蓋減少滲瀝液產(chǎn)生量50%左右,目前產(chǎn)生滲瀝液40 m3/d左右,按照GB 5084—1992國(guó)家農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,保守估計(jì)年節(jié)約污水處理費(fèi)22萬(wàn)元。
臭氣污染一直是填埋場(chǎng)的典型問(wèn)題之一。填埋場(chǎng)惡臭氣體主要是有機(jī)質(zhì)腐敗降解的產(chǎn)物,也是填埋場(chǎng)的主要污染物,其主要成分是氨、硫化氫、甲硫醇等。其主要來(lái)源:填埋作業(yè)區(qū)裸露的生活垃圾傾卸點(diǎn)、填埋區(qū)的滲瀝液,以及篩分車間、直接排空的導(dǎo)氣管;流動(dòng)點(diǎn)源有運(yùn)輸車及其它作業(yè)施工機(jī)械。臭氣強(qiáng)度由高至低依次為:滲瀝液原水池、填埋作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、辦公區(qū)。
目前國(guó)內(nèi)填埋場(chǎng)對(duì)滲瀝液原水池的臭味十分重視,在設(shè)計(jì)階段就對(duì)池子進(jìn)行遮蓋設(shè)計(jì),使用的材料以HDPE膜為主,效果明顯,并且對(duì)滲瀝液進(jìn)行厭氧預(yù)處理。由此,筆者在即墨市靈山固體廢棄物綜合處理場(chǎng)進(jìn)行了除臭效果實(shí)驗(yàn),由于缺少臭氣監(jiān)測(cè)設(shè)備,只能進(jìn)行人工比對(duì),在基本無(wú)風(fēng)、同水平的2個(gè)相鄰1 000 m2垃圾臨時(shí)覆蓋面上,使用HDPE膜比用黏土覆蓋臭味明顯減輕。
另外,垃圾填埋后會(huì)產(chǎn)生大量的填埋氣體(LFG),其主要成分是甲烷和二氧化碳。填埋氣體具有很大的危害性:其主要成分甲烷是一種可燃?xì)怏w,當(dāng)它在空氣中的濃度達(dá)到5%~15%時(shí),遇明火會(huì)發(fā)生爆炸;植物對(duì)CO2和CH4具有一定的敏感性,如果根部聚集LFG,會(huì)導(dǎo)致植物根部缺氧,危害其生長(zhǎng);硫化氫的主要影響是在大量氣體逸出的地方產(chǎn)生臭味。
隨著居民生活水平的提高,垃圾中有機(jī)成分越來(lái)越多,填埋后產(chǎn)生的LFG也越來(lái)越多,同時(shí)隨著垃圾填埋技術(shù)的發(fā)展,填埋場(chǎng)密閉性越來(lái)越好,填埋氣體大量產(chǎn)生并可能在場(chǎng)內(nèi)聚集,導(dǎo)致場(chǎng)內(nèi)壓力升高,引起填埋氣體的遷移,這種無(wú)控制的遷移,不僅可造成大氣污染,而且可能造成重大火災(zāi)、爆炸事故。因此,必須控制LFG的自由轉(zhuǎn)移或擴(kuò)散。目前使用HDPE膜作為垃圾暴露面臨時(shí)覆蓋措施,可以阻止LFG無(wú)序遷移,輸導(dǎo)LFG向指定方向排放,收集LFG,經(jīng)無(wú)害化處理和綜合利用后排放。
通過(guò)使用HDPE膜進(jìn)行臨時(shí)覆蓋,能對(duì)大片區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的填埋氣體進(jìn)行統(tǒng)一收集,使其形成一個(gè)包氣系統(tǒng),在膜的高點(diǎn)位置設(shè)置導(dǎo)氣排出裝置,防止填埋氣體局部形成鼓包進(jìn)而影響膜上排水效果。
綜上所述,使用0.5 mmHDPE膜作為生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)的臨時(shí)覆蓋材料是非??尚械?,該方法具有成本低、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn),并且極大地節(jié)約了填埋庫(kù)容和土地資源,并能對(duì)蒼蠅、微生物等起到有效的消殺作用,是一種不產(chǎn)生二次污染的環(huán)保措施,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[1]岳冰,夏立江,杜文利,等.北京某垃圾填埋場(chǎng)空氣微生物污染狀況[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué),2006,26(S1):102-105.
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Superiority of HDPE Membrane as Temporary Cover Material in Domestic Waste Sanitary Landfill Sites
Yu Ming,Pang Lixi
(Qingdao Environmental Sanitation Science and Research Institute,QingdaoShandong266071)
Taking Lingshan Solid Waste Treatment Plant of Jimo as an example,the superiority of 0.5 mm HDPE membrane as temporary cover material in waste sanitary landfill sites was discussed in terms of technology and economy.The results indicated that HDPE membrane have the economic and social benefits as temporary cover material in waste sanitary landfill sites.
waste landfill site;HDPE membrane;cover material;superiority
TU993;X705
B
1005-8206(2010)04-0058-04
于銘(1968—),高級(jí)工程師,現(xiàn)任青島市環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究所副所長(zhǎng),多年從事環(huán)境衛(wèi)生研究工作,負(fù)責(zé)多項(xiàng)科研課題、標(biāo)準(zhǔn)編制、項(xiàng)目咨詢、工程設(shè)計(jì)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等工作。
(責(zé)任編輯:蘇媛)
2009-11-05