浏览次
与其他城市生活垃圾相比，建筑垃圾具有量大、毒害性小和可资源化率高的特点。我国建筑垃圾产量一般为城市生活垃圾总量的30%~40%，每年产生量达4000~5000万t[1]。绝大部分建筑垃圾未经处理而直接运往郊外堆放或简易填埋，其产生的渗滤液可能对周围环境(特别是水环境)造成污染。对建筑垃圾渗滤液特性及其危害的研究，国外早有报道[2-5]，而国内尚未见。本文在实验室利用垃圾柱试验模拟上海地区的降雨，对建筑垃圾渗滤液的特性进行了研究，并讨论了其对周围环境可能造成的危害。
1试验概况
将取自上海一旧房改造施工场地的旧建筑物拆除垃圾经人工破碎至粒径<2cm后，混合均匀后填入垃圾柱。垃圾组成见表1。
表1垃圾组成
垃圾柱内径为24cm，所填垃圾高度为183cm，垃圾柱分三层，每层之间隔以筛孔板，使降雨分布均匀且减轻底层隔板压力，垃圾柱顶部加一塑料盖以减少雨水蒸发，如图1所示。
图1实验装置（图中所标数字单位为cm）
试验从2004-03-24日开始，2005-06-06结束，历时440d。根据计算相对于直径为24cm的地面，上海市平均每2d降雨量为284mL。试验采取不均匀降雨，从2004-03-24开始每2天加一次除离子水，2004-03-24~04-08每天降雨142mL，2004-04-09~04-24每天降雨183mL，2004-04-25~2004-05-28每天降雨209mL，2004-05-29~2004-06-19每天降雨185.5mL，2004-06-20~2004-09-15每天降雨98.5mL，2004-09-16~2005-06-06每天降雨142mL。2004-05-27(填埋后第65天)开始有渗滤液流出。每隔一定时间对渗滤液进行取样分析，试验初期(65d～86d)每次出水都取样，中期(86d~250d)每3次出水取一次，后期(250d~309d)每20天取一次，末期(309d~428d)每个月取一次水样，共取样26次。主要测定了渗滤液的产生量、pH、TOC、COD、Cl-、SO42-、可溶性Fe、总硬度等指标，分析方法见表2。
表2建筑垃圾渗滤液分析项目的测定方法
2.1渗滤液的产生量
建筑垃圾的吸水性较强，模拟降雨65d后才有渗滤液流出。自渗滤液流出后，渗滤液的产生量略小于模拟降雨量，这是因为有极少部分模拟降雨自垃圾柱顶部蒸发的原因。
2.2渗滤液pH值
渗滤液pH值随时间变化趋势见图2。整个试验过程中，渗滤液pH值介于7.49~8.57之间，变化不大，呈弱碱性。其原因是建筑垃圾废混凝土中含有大量水合硅酸钙和氢氧化钙。
图2渗滤液pH值随时间变化图
2.3渗滤液硫酸根离子浓度
渗滤液硫酸根离子浓度随时间变化趋势见图3。试验初期(149d以前)，渗滤液硫酸根离子浓度较高且波动较大；149d后渗滤液硫酸根离子浓度随填埋时间的增加而逐渐下降，且近似呈指数衰减，其关系满足下式：
，R=0.9517(t≥149d)。
其原因可能是，试验初期，模拟降雨流经垃圾柱形成渗滤液的过程以降雨对细小颗粒物冲刷作用为主；试验后期，以降雨对大颗粒建筑垃圾(主要是废混凝土)浸透溶解的过程为主。当降雨完全浸透大颗粒建筑垃圾后，建筑垃圾内的硫酸根离子随着填埋时间的增加而减少，因而渗滤液中硫酸根离子的浓度也随着填埋时间的增加而减少。
图3渗滤液硫酸根离子浓度随时间变化图
2.4渗滤液氯离子浓度
渗滤液氯离子浓度随时间变化趋势见图4。在整个试验过程中渗滤液氯离子浓度随填埋时间的增加而逐渐下降，且近似呈指数衰减，其关系满足下式：
2.5渗滤液可溶性铁浓度
渗滤液可溶性铁浓度随时间变化趋势见图5。渗滤液中可溶性铁主要来自于建筑垃圾中铁锈，其浓度在实验初期较高，之后随时间增长显著下降，107d后其浓度稳定在0.5mg/L以下，基本保持不变。
图4渗滤液氯离子浓度随时间变化图
图5可溶性铁浓度随时间变化图
2.6渗滤液硬度
渗滤液硬度随时间变化趋势见图6。渗滤液中硬度主要来源于由废混凝土中碳酸钙的溶解。在实验初期，硬度随时间减小而降低，大约100d左右达到最小，之后随着时间而增加，至190d左右基本保持不变。这可能是由于试验初期，混合垃圾并未完全浸透，渗滤液硬度主要来自于降雨对细小垃圾及大块垃圾表面的冲刷作用，随着时间的推移，渗滤液的硬度逐渐下降；随着降雨对大块垃圾浸透程度的加深，垃圾中钙离子逐渐溶解，使得渗滤液硬度渐渐上升，当大块垃圾完全浸透时，垃圾中钙离子溶解充分，其硬度基本保持不变。
渗滤液COD随时间变化趋势见图8。渗滤液COD主要来自于建筑垃圾中废木料的降解，在整个试验过程中，渗滤液COD随填埋时间的增长而逐渐下降，且近似呈指数衰减，其关系满足下式：
图7渗滤液COD浓度随时间变化图
2.8渗滤液TOC
渗滤液TOC随时间变化趋势见图8。渗滤液TOC主要来自于建筑垃圾中废木料的降解，在整个试验过程中，渗滤液TOC随填埋时间的增长而逐渐下降，且近似呈指数衰减，其关系满足下式：
图8渗滤液TOC浓度随时间变化图
3建筑垃圾对周围环境可能造成的危害
美国对21个建筑垃圾填埋场渗滤液的305项指标监测结果表明，有23项指标对人体健康构成危害，很多指标达到人体健康承受值的数倍甚至上千倍[7]，如α-BHC为20倍、1，2-二氯乙烷为3.8~5.2倍、狄氏剂为32.5倍、二氯甲烷为3.0~12倍、Cd为2.1~410倍、Pb为3.7~142倍、Fe为36.7~573.3倍、Mn为58.5~5160倍。建筑垃圾填埋场渗滤液的特性决定了其对周边水环境的潜在影响。美国在20世纪90年代曾对10个不同背景(建筑垃圾组成、填埋场水文地质条件、环保措施等)的建筑垃圾填埋场的水环境污染情况进行了调查，总体调查结果见表3[8]。这10个建筑垃圾填埋场对周边水环境具体污染状况如下：(1)10个填埋场对地下水都造成了不同程度的污染，其中Mn超标的有9个，Fe超标的有7个，TDS超标的有5个，Pb、Na、Mg超标的各有5个，此外另外13个指标有个别指标在某些填埋场中亦出现超标现象；(2)6个填埋场对地表水造成了一定程度的污染，污染频率最大的是Fe(4个)，其次是Zn(3个)，另外还有11个指标在个别填埋场亦出现超标现象；(3)3个填埋场对地表水沉积物形成了污染，主要是PNA等有机物和某些重金属离子。从美国的相关调查结果可得出，如果建筑垃圾填埋场不采取任何环保措施(如防渗、表层覆盖、地表水导排等)或所采取的环保措施不当(如表层覆盖层厚度太薄、衬底水力渗透系数太大、防渗层厚度不够等)，填埋场很可能对周边的地表水和地下水造成污染。建筑垃圾填埋场渗滤液一个主要的潜在危害是硫酸根离子含量高，硫酸根离子在厌氧或缺氧条件下主要通过专性厌氧菌——硫酸盐还原菌(Desulphovilbrio和Desulphotamaculum)、兼性菌(如Salmonella和Escherichia Co li等)和一些酵母菌株作用下[9]，生成硫化物(主要为硫化氢)，可能污染环境。美国New York州Philmont的Moran建筑垃圾填埋场，曾出现过硫化氢气体轻微污染事故，导致附近居民呼吸系统和眼睛出现不适现象[2]。
根据本试验结果可知，渗滤液氯离子浓度随时间变化关系式为
，达到地下水Ⅳ类、Ⅲ类、Ⅱ类、Ⅰ类水质标准所需时间分别为96d、124d、167d、260d；渗滤液硫酸根离子浓度随时间变化关系式为，达到地下水Ⅳ类、Ⅲ类、Ⅱ类、Ⅰ类水质标准所需时间分别为886d、1002d、1178d、1557d；在整个试验期间，渗滤液总硬度的最低浓度为448.4mg/L，超过地下水Ⅳ类标准。渗滤液COD浓度随时间变化关系式为
，达到地表水Ⅴ类、Ⅳ类、Ⅲ类、Ⅱ类、Ⅰ类水质标准所需时间分别为468d、523d、599d、654d；渗滤液氯离子浓度达到地表水Ⅴ类水质标准所需时间为124d；渗滤液硫酸根离子浓度达到地表水Ⅴ类水质标准所需时间为1002d；渗滤液可溶性铁在83d后，除个别外均达到地表水Ⅰ类水质标准。由此可见，建筑垃圾渗滤液在填埋后最初3年内，总硬度、氯离子、硫酸盐、COD、可溶性铁等指标均可能超过地下水或地表水Ⅲ类标准，如不注意填埋场的选址，填埋场初期渗滤液有可能对周边地下水和地表水造成污染。
建筑垃圾渗滤液在填埋3年后，除总硬度外，其它指标均可达到地下水及地表水Ⅲ类标准，如注意填埋场的选址，仅需对填埋场初期渗滤液进行处理即可直接排放。
目前我国绝大部分建筑垃圾被施工单位运往郊外或乡村，采用露天堆放或与简易填埋的方式进行处理，不仅耗用大量的土地征用和垃圾清运等经费，还可能引起堆放或简易填埋场所附近的地表水、地下水和土壤污染。此外，也有一部分建筑垃圾混在生活垃圾中被运往生活垃圾填埋场与生活垃圾混合填埋。由于建筑垃圾与生活垃圾的物理、化学及生物特性相差很大，建筑垃圾与生活垃圾混合填埋在生活垃圾填埋场中，会带来许多问题[10-13]，如：(1)造成生活垃圾填埋场渗滤水性质发生改变，有可能使生活垃圾填埋场渗滤水处理设施不能正常运行，从而导致生活垃圾填埋场渗滤水不能处理达标；(2)不可避免地加剧填埋场表面沉降的非均匀性，大大增加填埋场封场后其场地复原再利用的难度，降低场地复原再利用的经济效益；(3)相同处置条件下，建筑垃圾给环境造成的危害远远小于生活垃圾，将建筑垃圾与生活垃圾混合填埋于生活垃圾填埋场中，大大降低了生活垃圾填埋场的自身价值。所以针对我国建筑垃圾的处理现状，建设专用建筑垃圾填埋场对建筑垃圾进行填埋处置，对填埋场初期渗滤液处理后再排放，无论从环境保护方面，还是从经济效益方面来看，都是很有必要的。
[参考文献]略
