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海南省松涛水库流域固体废物污染物溶出规律及对水环境影响研究

岳建华  
【摘要】: 海南省松涛水库地处海南省中西部少数民族地区,是海南省最大的水库。水库集水面积1496 km2,总库容33.45亿m3。长期监测结果显示,松涛水库的水质总体保持在地表水Ⅱ类水平,但局部区域仍存在一定污染,水环境质量有进一步恶化的趋势,对海南省重要饮用水源水质造成较大威胁。近年来,随着流域经济的发展,流域内固体废物已经成为影响库区水质安全的主要污染源之一,到了不得不引起重视的地步。 通过实地调查和典型采样分析发现:流域内的城镇和农场生活垃圾实现了集中收运堆放,但垃圾堆放点不规范,垃圾被焚烧,产生的污染影响了周围环境。农村生活垃圾没有集中收运,被随意丢弃堆放在村落中,造成部分垃圾被雨水径流带入水体。流域内城镇、农场和农村生活垃圾产量分别为0.74 kg·d-1、0.61 kg·d-1和0.16 kg·d-1,堆存生活垃圾量分别为5548 t、2495 t和2700 t,总计10743 t;生活垃圾中的有机组分分别为城镇75.61%、农场64.24%和农村82.28%。流域内生活垃圾平均回收率为10.15%,偏僻、交通不便的乡镇农村回收率远低于平均数。实验室理化分析表明:流域生活垃圾中的TN、TP、TK含量基本满足国家生活垃圾农用控制标准;城镇生活垃圾中的Pb和Cd含量,农场生活垃圾的Cd含量稍高于国家生活垃圾农用标准;流域内生活垃圾中砷、汞、铬、镉、铅的含量均低于浸出毒性鉴别值。流域生活垃圾中不含有有害固体废弃物。 松涛水库流域内的部分垃圾,通过地表径流直接进入水体,经水浸泡后,其中的污染物直接释放到水体中;堆存垃圾经过自然降雨冲淋后,其中的污染物淋出进入地下、地表水体。根据流域生活垃圾的分布特征,分别进行了典型生活垃圾静态浸出实验和生活垃圾动态淋溶实验。 生活垃圾静态浸出实验表明:在换水实验方案中,室温对浸出液温度变化起着主要作用,对生活垃圾的污染物溶出速率有一定的影响,但影响不是很大。液固比对浸出液pH值和污染物溶出规律有显著影响。pH值对污染物的溶出规律也有显著影响。不换水实验方案中,室温对污染物溶出规律有一定的影响但影响不是很大,对浸出液pH值没有影响。pH值和液固比对生活垃圾中的主要污染物溶出规律有显著影响。 根据理论经验和实验数据拟合结果,推导出了浸泡状态下的生活垃圾污染物溶出规律模型。根据筛选的污染物溶出速率方程,进一步计算出换水实验中CODcr、BOD5、TP、NH3-N、TN的溶出速率分别为882.24、325.88、14.95、16.20、40.78 mg·kg-1·d-1;不换水实验中CODcr、BOD5、TP、NH3-N、TN的溶出速率 分别为320.39、242.21、2.26、40.02、39.75 mg·kg-1·d-1。动态淋溶实验表明:在非连续淋水实验中,垃圾厚度对生活垃圾渗滤液pH值和污染物淋溶规律没有显著影响。在连续淋水实验中,垃圾厚度对生活垃圾渗滤液pH值是有显著影响,但对污染物淋溶规律没有显著影响。对比两种实验方案,同一厚度垃圾,不同淋水方案对生活垃圾渗滤液pH值有影响,而对污染物淋溶规律没有显著影响。 根据理论经验和实验数据拟合结果,推导出了堆存状态下,生活垃圾中污染物的淋溶规律模型。根据筛选的污染物淋溶速率方程,进一步计算出了动态淋溶实验中CODcr、BOD5、TP、NH3-N、TN的平均淋溶速率,分别为208.77、42.44、5.43、14.08、75.71 mg·kg-1·d-1。 静态浸出实验和动态淋溶实验对比发现,两种实验方案生活垃圾中CODcr、BOD5、TP、TN溶出规律有显著差异,而NH3-N溶出规律没有显著差异。本文进一步采用一维水质模型,根据松涛水库的水文情况,所有降解系数取中等水平值,不考虑河床底泥的营养物质交换,用差分方法求解,预测了白沙县段内生活垃圾对水质的影响,发现模型可较好地反映污染物在水中的变化。生活垃圾对水质影响最大的污染物为COD。 儋州段内生活垃圾主要为分散的农村垃圾,预测模型采用Dellen模型,预测因子为氮和磷元素。预测结果表明:生活垃圾会使水库中总氮、总磷的浓度分别增加0.00006mg·L-1和0.00003 mg·L-1,对照水库富营养化状况评价指标,虽然生活垃圾给水库带来的总磷贡献,使水库达到贫~中营养化程度还有一段距离,但生活垃圾已经成为水库中营养元素磷的重要来源。 针对松涛水库流域的基础设施、经济情况、地形状况和固体废物现状,以及固体废物处理处置技术实践,提出了清理库区周边存量垃圾、建立科学完善的固体废物收运体系、集成的固体废物处理处置方法等流域固体废物污染防治对策。


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