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随着城市化的进程和人民生活水平的提高,人口数量与密度的迅速增加,生活垃圾的产生量大幅度增加,垃圾成分也发生了很大变化。生活垃圾成分不但含有煤渣、食品废弃物、灰土,还有废塑料、废电池、包装材料等难以分解的垃圾,难以再加以直接利用。因此,周边环境无法自然消纳当地产生的垃圾。当这些垃圾随意弃置时,引起了环境污染和环境卫生等问题。当前我国许多地方在垃圾处理和堆放的时候,都存在着这一问题,随着人们生活质量的提高,对此类垃圾堆场的生态修复就摆上了议事日程。
1当前垃圾堆场的主要生态环境问题
1.1景观的破坏
浙江省垃圾堆场一直以来为沿山坡随意倾倒,首当其冲影响的是当地的生态景观,原先植被覆盖的山体被垃圾所替代;其次,由于堆场离海岸线近,风速高而频繁,垃圾易被风吹散到周边区域,影响周边环境,且污染不易控制;此外,由于堆放坡度较大,造成坡面上垃圾堆的力学不稳定,容易产生垃圾塌方等事故,特别当降雨时,极有可能发生垃圾堆倒塌,冲至人居区或生产区。
1.2渗滤液的污染
垃圾堆场经过长期的分解和燃烧,其有机质大部分已经得以降解,部分垃圾降解后所产生的内源水和外来水分(包括大气降水、地表水和地下水入侵)产生渗滤液,会对山坡下部环境造成不良影响。另外,由于堆场没有建设防渗层,出露的渗滤液并不多,无雨时无可见渗滤液流出,但降雨时有一定量的渗滤液流出,对下游土壤与水体产生污染。
1.3废气的污染
生活垃圾中的有机物在氧气不足的情况下,处于厌氧或兼性厌氧的环境,会形成多种恶臭物质,如:CH4、NH3、硫醇、H2S、N2等,能使人致癌、致畸。填埋场还产生大量的CH4和CO2,它们是主要的温室气体,而且它易燃易爆,与其它空气混合达到5~15%时,极易爆炸和发生火灾。此外,目前垃圾处于自燃状态,不仅产生有毒气体,而且存在着火灾等安全隐患。
1.4其他污染
垃圾中含有大量的废电池、废塑料、金属、有毒有机物、砖瓦瓷器等。特别是电池、塑料和有机毒物,如果直接进入土壤,会对土壤环境和农作物生长造成不同程度的破坏。垃圾在发酵过程中,也会产生较高的地温,高温易烧伤植物根系,不利于植物生长,限制了填埋场植被的自然重建。此外,填埋堆场内的垃圾还能引起鼠害、虫害和其他危害,也对今后的生态修复与重建产生负面影响。
2垃圾堆场修复的主要方法
2.1分类清理与修复
首先对该垃圾堆场全部垃圾进行整理、分类和清运,对堆场通过分类后,按照不同类别垃圾的性能,分布做回收利用。由于堆场垃圾以生活垃圾为主,其易腐成份较多,腐熟期较短,一般填埋10~15年以上可基本稳定。腐熟垃圾中的营养物质含量较高,可作绿化用肥料,以及填埋场封场的表层营养土。但由于内含工业垃圾、塑料、玻璃纤维等,影响农用安全,不宜施入农田。同时,高昂的运输费用在经济上也难以做到。难降解的有机垃圾可送垃圾焚烧场焚烧发电等。待所有垃圾全部清运完成后,对受污染土壤进行修复和植被重建。这一方法可彻底解决垃圾堆场的环境污染与生态修复的问题,项目完成后,环境污染可降低到最低限底,但该方法垃圾分类的技术难度较大、劳动强度高,垃圾运输的费用较高等缺点,实施起来在经济上和人力上都有较大的困难。
2.2填埋场清理与修复
在现有垃圾堆场边上寻找一块土地,按照垃圾填埋场的规范和技术要求,对垃圾进行重新填埋、封场处理,同时对当前被污染的土壤进行修复和植被重建,对新的垃圾填埋场进行复绿和渗滤液等环保处理。该方法会增加使垃圾集中,因而污染源集中给后续污染防治带来难度。
2.3就地清理与生态修复
以现有的堆场为基础,根据现有垃圾量,确定堆场的修复面积,采用生态的方式,通过防渗处理、垃圾就地清运填埋、护坡防护和生态修复等手段,做到既对现有垃圾堆场作了有效处理,又使堆场基本恢复到原有山坡的地貌和植被特征,同时有效地解决了堆场的环境污染和生态景观问题。该方法利用生态修复的方法,充分利用现有的资源和条件,具有费用低、占地面积少等优点。
3案例分析
3.1工程的基本概况
以浙江省台州市的某垃圾堆场为例。该垃圾堆场1994年开始建设并启用,由于受当时技术与资金条件的限制,建设与启用时未能按照垃圾填埋场建设的相关要求开展环境污染防治措施,垃圾填埋时也未能按要求分层倾倒与覆土,而是直接在山坡上倾倒,形成了垃圾杂乱堆放于山坡的现象。该场已使用十余年,2009年初,该县政府为了解决全县生活垃圾处理处置的问题,建设了垃圾发电厂并启动运行。本垃圾堆场原服务范围的各类垃圾均由垃圾发电厂接收,目前该垃圾堆场停止使用。
3.2工程环境特点
垃圾堆场位于该县东部一个小山坡上,该地黄海高程约50m,山坡坡度较大,项目涉及区域地地质条件较好,且区内承压地下水埋藏较深,项目范围内土壤以红壤为主,土层较薄,约为10cm。
3.3垃圾组成与特点
该垃圾堆场原服务人口约4万,主要以生活垃圾为主,并有少量的工业垃圾,涉及工业包括皮革(人造革)、塑料以及建筑垃圾等。垃圾堆场自设立以来,长期处于自然状态,其中有机物质大部分已分解,残余物以难以分解的腐殖化有机物以及无机物为主。
垃圾堆场是一个简易的垃圾堆放场,没有按照有关垃圾填埋场等技术规范要求做过的技术和工程处理与防护。堆场垃圾从小岭头山山间公路向下倾倒而成的。本垃圾堆场呈梯形,上边长约50m,下边约70m,高度约10-20m,面积约为900平方米,堆角坡度较大,约为60-80°,垃圾堆埋最深厚度达10m,平均厚度约为6m,同时附近也有零星垃圾堆放。
3.4垃圾堆场生态修复目标
工程设计以经济实用为原则,采用生态修复工程技术,对现有废弃垃圾填埋场全场进行生态修复,使现有垃圾逐步趋于稳定化、减少垃圾堆场对周边环境的污染,在景观上与周边环境谐调,逐步修复破坏的生态结构。
3.5生态修复的方法
该垃圾堆场没有正规填埋,垃圾未经覆土、压实,其密度较低,降解后沉降变形大,加之垃圾堆坡度大,直接在垃圾表面覆土、恢复植被会由于开裂和坍塌失稳。同时,由于垃圾层厚度大、干燥、高温、含有毒气体等原因,难以直接进行植被修复。从现场情况来看,过厚的垃圾堆层使其底部不稳定,坍塌的可能性很大,造成修复失败。因此,在工程上,选择现有垃圾场边一块坡地,采用沿等高线修筑砌体的形式稳定垃圾,再加以覆土,种植合适植物复绿,使垃圾压实并加快稳定化。与此同时,设计排气系统,以确保废气排出。砌体设置排水系统,防水在垃圾层内潴留,砌体下方设排水沟,水汇入下游贮水池与渗滤液处理系统。具体包括以下几方面的内容:
(1)砌体设计
根据本垃圾堆场的垃圾量,初步估算堆场生态修复面积,确定其范围。考虑本堆场垃圾坡度较陡,大部分地区超过30°,存在安全隐患,因此在本案例中对现有坡面上修筑砌体加固,防止垃圾堆坍塌。
(2)排水系统及水处理系统
填埋场周边设置排水沟,以防雨水进入本工程。在砌体下方设排水孔与集水沟,收集渗滤液,渗滤液进入下游贮水池,沉淀去除砂土,废水进入一个人工湿地,利用植物浄化渗滤液,清水排入下游河道。
(3)排气系统
垃圾产生的气体是本垃圾堆场的一个污染源之一。在垃圾填埋层设排气管道,随时排出甲烷等废气,以防可燃性气体积聚自燃。气体稀释后排放也减缓对周边大气环境的不良影响。
(4)垃圾厚度及覆盖层厚度
建立挡墙砌体后,按照规范对封场堆体的稳定性要求,确定本工程垃圾层和覆土层的厚度和单元网格的大小。表面厚度控制在植物根系最大可及之处,待修复完成后,植物根系可以起到加速分解有机物、减少渗滤液污染的作用。
(5)封顶覆盖层的建设
本工程封顶覆盖层可防止垃圾、渗沥液以及填埋气给环境造成的污染,同时防止降雨的进入、生成气的溢出和动物的进入等。根据本工程实际特点和规范要求,并参照国内外常用的覆盖层结构布置方式,采用生态修复的方法对本项目进行封顶覆盖系统工程设计。在垃圾堆体填埋后,先在垃圾堆体上部采用粘土保护层进行封顶,防治雨水等大量进入垃圾堆体,然后在上面覆盖肥力较好的土质。
(6)植被恢复与重建工程
植被恢复与重建包括二个部分,一是新建设填埋场表面生态修复,二是原有坡面的植被修复。垃圾重新填埋和场地处理清理后,通过铺设耕植土层后,在覆盖面上种植快速生长的草皮,可防止覆盖土层被雨水冲刷并引起整个覆盖系统的滑动,有效保护整个覆盖层的稳定。工程采用易种植、成活快且耐冲刷的植物进行覆绿。根据垃圾堆场周边植被生长情况,选择以当地植物种类为主,以期达到和周边生态相协调的目的。
4结论与讨论随着我国生活质量的提高和环境保护的加强,对生活垃圾堆场的处理和生态修复是非常必要的。通过对本案例垃圾堆场的生态修复的讨论和分析,我们认为垃圾堆场的生态修复应结合当地的具体情况和垃圾堆场的特点,根据其生态修复的最终用途,按照生态学原理,制定切实可行的生态修复的方案,这是我国垃圾堆场的生态修复的基本方法。
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