土地處置

土地處置

土地處置,又稱土壤處置或土地耕作處置,是陸地處置廢物的一種方法。處置過程中的生物降解率取決於廢物組成、土地耕作深度等,土地處置不適用於含有危險性組分的廢物。

基本信息

概念

土地處置又稱土壤處置或土地耕作處置,是陸地處置廢物的一種方法。基於林用表層(約15-20cm)土壤的生物化學作用,使廢物中可生物降解的成分,經過微生物分解、浸取、瀝濾、揮發等過程,一部分便結合到土壤底質中去;部分碳會轉化為二氧化碳;當土壤中含有適當的有機氯和磷酸鹽時,殘餘磷還可被微生物細胞群吸收,最終使廢物中的有機物像天然有機物一樣固定在土壤中,既改善了土壤的結構,又增加了土壤的肥效,而廢物中不能生物降解的組分,則永久貯存在土壤中。處置過程中的生物降解率取決於廢物組成、土地耕作深度、廢物與土壤中微生物的接觸橫程度、土壤的溫度、pH以及其中適宜氧和營養物的存在等,土地處置不適用於含有危險性組分的廢物。

原理

基於土壤的離子交換、吸附、微生物生物降解、降解產物的揮發等綜合作用的過程。當土壤中加入可生物降解的有機廢物後,通過微生物的分解、浸出、瀝濾、揮發等複雜的生物化學過程,一部分便結合到土壤底質中,一些碳會轉化為CO2,揮發到大氣中。當土壤中含有適當的氮和磷酸鹽時,碳可被微生物細胞群吸收,最終使有機廢物像天然有機物一樣被“固定”在土壤中,這樣既改善了土壤的結構,又增加了土壤的肥效。未被生物降解的組分,則永遠地存在於土地處理區這個永久性的倉庫里。可以說,土地處置是一種對有機物分解處理,對無機物永久貯存的綜合性處理處置方法。

影響因素

1)廢物成分
適用於土地處置的廢物必須含有大量的有機物,而且應限制鹽和重金屬等有毒有害物質的含量。雖然土壤具有絡合或鰲合陽離子的能力,但這種作用是十分有限的,如果有毒有害物質含量超過限度,就會殺滅微生物,影響有機物的生物降解。用土地處置法處理污泥時,每千克乾污泥中的重金屬最高含量限定為:Cd10mg,Hg10mg,Cu100mg,Ni200mg,Pb1000mg,Zn2000mg。此外,廢物中不含有能引起空氣、土壤或地下水污染的危險成分。
2)土地處置深度
有機廢物的降解主要是依靠微生物來進行的。土壤的類型、深度不同,所含的微生物種群的種類和數量也大不相同。因此,微生物的數量越多,廢物降解的速度越快、越徹底。下表列出了不同深度土層中微生物的種群和數量的分布情況。從表可以看出,上層土壤中含有的微生物數量最多,因此,土地處置深度應限制在15~20cm比較適宜。
標準標準

3)廢物的粒度
廢物的粒徑越小,比表面積越大,廢物與微生物的接觸越充分,其降解速度就越快、越徹底。因此在處置前固體廢物應進行粉碎處理。
4)氣溫條件
溫度是影響微生物生命活動的因素,微生物生存繁殖的最佳溫度為20~30℃,當溫度降低時,微生物生命活動明顯減弱,甚至停止活動。因此,土地處置要避開寒冷的冬季,春季夏季最適宜。
5)有效無機營養的存在
有機廢物被微生物降解的速率與氮、磷等無機營養組分的含量有關。只有在土壤中含有適量的氮和磷等無機營養物質時,才能獲得最大的生物降解率。若土壤中無機營養物質含量不足,在土地處置過程中應施用適量的農業肥料。
6)土壤含水量
土壤含水量過高時,土壤的通氣性能降低,微生物降解率會降低;當土壤含水量過低時,會影響微生物繁殖,使降解速率降低。通常土地處置區土壤最佳含水量為6%-22%(質量)。
除上述影響因素外,土壤的pH值、孔隙率等都會影響微生物的降解速度。

場地選擇

場地的選擇要符合經濟、合理、安全的原則。被處置的廢物對土地處置的土地、地下水、空氣等無污染,運輸距離近,便於鋪撒,同時對土壤具有提高肥效、改善土壤結構的作用。土地耕作場地應避開斷層、塌陷區,避免與通航水道直接相通,距地下水位至少1.5m,距飲用水源至少150m。處置場地土層應為大部分土壤顆粒小於73μm的細粒土壤。適宜的土壤類型有:中高塑性有機黏土;高塑性無機黏土、肥沃黏土;無機泥砂、硅藻土質細砂或粉質土壤;低中等塑性無機黏土、砂礫狀黏土、砂狀黏土、貧瘠黏土;有機土壤和低塑性有機粉砂土壤。
為了確保處置場地的適宜性,還應取2.5~3.6cm代表性土芯樣品,分上、中、下三層進行分析並做土壤特性試驗。分析的項目為重金屬、氯、硝酸鹽、鈉鹽、pH值、一般土壤類型、土壤陽離子交換容量等。同時,對廢物除應按照上述土壤分析要求檢測所有成分外,還要檢測土壤的類型和廢物的生物穩定性。

操作程式

1)場地準備
土地處置應遠離居民區,場地四周應設定籬笆予以隔離,處置區域之內或距場地30m以內的井、穴和其他與地直接相連的通道必須堵塞,處置區的土地平整,坡度應小於5%,以防止地表徑流侵蝕,表層土壤過量流失,處置區內土壤的pH值應在7到9之間,場地四周應建造完整的地表徑流導流措施。在廢物施用之前,套用圓盤耙、犁或選擇碎土器對土壤進行耕作。
2)廢物的鋪撒和耕作
廢物在鋪撒和耕作時,應注意保證混合區為好氧條件,不要對飽和土壤施用廢物,不要在地溫低於0℃時施用廢物,土壤-廢物混合物的pH值不應小於6.5.廢物在鋪撒時一定要均勻。對於流動性廢物,可採用帶分配臂和分配支管的槽車;對於固態或半固態的廢物,可用卡車和拖拉機撒播。為保證微生物生命活動的正常進行,應根據廢物中營養成分含量、廢物的降解速率等因素來確定輔助氮和磷的添加量。對於容易降解的廢物,C/N大約為25:1,對於不易降解的有機物,氮和磷酸鹽的需要量較小,大約是易降解廢物的1%~10%。在添加氮和磷時不應過量,倘若施用過量,土壤中氮、磷酸鹽和硝酸鹽將過剩,而且可能會引起地下水的氮污染。廢物鋪撒均勻的後,通常使用圓盤耙或旋轉碎土器把廢物混合到犁過的土壤中,未來有效混合,一般需耕作6次。
3)廢物施用後的管理
為了促進生物降解作用,需定期翻耕,耕作次數要根據土壤性質和廢物成分來確定。對於石油廢物,每4-8周耕作一次,冬季除外。同時,對耕作區定期採樣分析,以掌握廢物降解速率和決定下次施用廢物時間。對下層土壤也需定期分析,以監測廢物滲濾液是否污染地下水。通常每40000㎡取一個背景值分析樣品。耕作處置後,每年採樣分析2次,每20000㎡測5個樣品。如果分析結果超過背景值,應立即採取安全補救措施。

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