土地处置
陆地处置废物的方法
土地处置又称土壤处置或土地耕作处置,是陆地处置废物的一种方法。基于林用表层(约15~20cm)土壤的生物化学作用,使废物中可生物降解的成分,经过微生物分解、浸取、沥滤、挥发等过程,一部分便结合到土壤底质中去;一些碳会转化为二氧化碳;当土壤中含有适当的有机氮和磷酸盐时,残余磷还可被微生物细胞群吸收,最终使废物中的有机物像天然有机物一样固定在土壤中,既改善了土壤的结构,又增加了土壤的肥效,而废物中不能生物降解的组分,则永久贮存在土壤中。处置过程中的生物降解率取决于废物组成、土地耕作深度、废物与土壤中微生物的接触程度、土壤的温度、pH以及其中适宜氧和营养物的存在等,土地处置不适用于含有危险性组分的废物。
原理
基于土壤的离子交换、吸附、微生物生物降解、降解产物的挥发等综合作用的过程。当土壤中加入可生物降解的有机废物后,通过微生物的分解、浸出、沥滤、挥发等复杂的生物化学过程,一部分便结合到土壤底质中,一些碳会转化为CO2,挥发到大气中。当土壤中含有适当的氮和磷酸盐时,碳可被微生物细胞群吸收,最终使有机废物像天然有机物一样被“固定”在土壤中,这样既改善了土壤的结构,又增加了土壤的肥效。未被生物降解的组分,则永远地存在于土地处理区这个永久性的仓库里。可以说,土地处置是一种对有机物分解处理,对无机物永久贮存的综合性处理处置方法。
影响因素
1)废物成分
适用于土地处置的废物必须含有大量的有机物,而且应限制盐和重金属等有毒有害物质的含量。虽然土壤具有络合或鳌合阳离子的能力,但这种作用是十分有限的,如果有毒有害物质含量超过限度,就会杀灭微生物,影响有机物的生物降解。用土地处置法处理污泥时,每千克干污泥中的重金属最高含量限定为:Cd10mg,Hg10mg,Cu100mg,Ni200mg,Pb1000mg,Zn2000mg。此外,废物中不含有能引起空气、土壤或地下水污染的危险成分。
2)土地处置深度
有机废物的降解主要是依靠微生物来进行的。土壤的类型、深度不同,所含的微生物种群的种类和数量也大不相同。因此,微生物的数量越多,废物降解的速度越快、越彻底。下表列出了不同深度土层中微生物的种群和数量的分布情况。从表可以看出,上层土壤中含有的微生物数量最多,因此,土地处置深度应限制在15~20cm比较适宜。
3)废物的粒度
废物的粒径越小,比表面积越大,废物与微生物的接触越充分,其降解速度就越快、越彻底。因此在处置前固体废物应进行粉碎处理。
4)气温条件
温度是影响微生物生命活动的因素,微生物生存繁殖的最佳温度为20~30℃,当温度降低时,微生物生命活动明显减弱,甚至停止活动。因此,土地处置要避开寒冷的冬季,春季夏季最适宜。
5)有效无机营养的存在
有机废物被微生物降解的速率与氮、磷等无机营养组分的含量有关。只有在土壤中含有适量的氮和磷等无机营养物质时,才能获得最大的生物降解率。若土壤中无机营养物质含量不足,在土地处置过程中应施用适量的农业肥料。
6)土壤含水量
土壤含水量过高时,土壤的通气性能降低,微生物降解率会降低;当土壤含水量过低时,会影响微生物繁殖,使降解速率降低。通常土地处置区土壤最佳含水量为6%-22%(质量)。
除上述影响因素外,土壤的pH值、孔隙率等都会影响微生物的降解速度。
场地选择
场地的选择要符合经济、合理、安全的原则。被处置的废物对土地处置的土地、地下水、空气等无污染,运输距离近,便于铺撒,同时对土壤具有提高肥效、改善土壤结构的作用。土地耕作场地应避开断层、塌陷区,避免与通航水道直接相通,距地下水位至少1.5m,距饮用水源至少150m。处置场地土层应为大部分土壤颗粒小于73μm的细粒土壤。适宜的土壤类型有:中高塑性有机黏土;高塑性无机黏土、肥沃黏土;无机泥砂、硅藻土质细砂或粉质土壤;低中等塑性无机黏土、砂砾状黏土、砂状黏土、贫瘠黏土;有机土壤和低塑性有机粉砂土壤。
为了确保处置场地的适宜性,还应取2.5~3.6cm代表性土芯样品,分上、中、下三层进行分析并做土壤特性试验。分析的项目为重金属、氯、硝酸盐、钠盐、pH值、一般土壤类型、土壤阳离子交换容量等。同时,对废物除应按照上述土壤分析要求检测所有成分外,还要检测土壤的类型和废物的生物稳定性。
操作程序
1)场地准备
土地处置应远离居民区,场地四周应设置篱笆予以隔离,处置区域之内或距场地30m以内的井、穴和其他与地直接相连的通道必须堵塞,处置区的土地平整,坡度应小于5%,以防止地表径流侵蚀,表层土壤过量流失,处置区内土壤的pH值应在7到9之间,场地四周应建造完整的地表径流导流措施。在废物施用之前,应用圆盘耙、犁或选择碎土器对土壤进行耕作。
2)废物的铺撒和耕作
废物在铺撒和耕作时,应注意保证混合区为好氧条件,不要对饱和土壤施用废物,不要在地温低于0℃时施用废物,土壤-废物混合物的pH值不应小于6.5.废物在铺撒时一定要均匀。对于流动性废物,可采用带分配臂和分配支管的槽车;对于固态或半固态的废物,可用卡车和拖拉机撒播。为保证微生物生命活动的正常进行,应根据废物中营养成分含量、废物的降解速率等因素来确定辅助氮和磷的添加量。对于容易降解的废物,C/N大约为25:1,对于不易降解的有机物,氮和磷酸盐的需要量较小,大约是易降解废物的1%~10%。在添加氮和磷时不应过量,倘若施用过量,土壤中氮、磷酸盐和硝酸盐将过剩,而且可能会引起地下水的氮污染。废物铺撒均匀的后,通常使用圆盘耙或旋转碎土器把废物混合到犁过的土壤中,未来有效混合,一般需耕作6次。
3)废物施用后的管理
为了促进生物降解作用,需定期翻耕,耕作次数要根据土壤性质和废物成分来确定。对于石油废物,每4-8周耕作一次,冬季除外。同时,对耕作区定期采样分析,以掌握废物降解速率和决定下次施用废物时间。对下层土壤也需定期分析,以监测废物渗滤液是否污染地下水。通常每40000㎡取一个背景值分析样品。耕作处置后,每年采样分析2次,每20000㎡测5个样品。如果分析结果超过背景值,应立即采取安全补救措施。
参考资料
最新修订时间:2024-12-23 19:05
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概述
原理
影响因素
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