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篇1

中圖分類號：X705 文獻標(biāo)識碼：A

近年來，隨著人口數(shù)量的不斷增長，資源供給與需求短缺，經(jīng)濟發(fā)展幅度加快，粗放型的經(jīng)濟發(fā)展模式過多地以犧牲環(huán)境為代價，經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的矛盾日益突出。城市和農(nóng)村固體廢物的排放量不斷增加，且城市固體廢物遠多于農(nóng)村，固體廢物排放量的增加和固體廢物成份的復(fù)雜，加大了對環(huán)境危害的嚴(yán)重性，對固廢處理技術(shù)的要求不斷提高，給固體廢物的處理帶來了極大難度。

1 固體廢物的概念及其特點

1.1 固體廢物的概念

目前對于固體廢物的概念，國內(nèi)主要是根據(jù)法律法規(guī)來闡釋的?！豆腆w廢物法》明確指出，固體廢物是指在生產(chǎn)建設(shè)、日程生活等其他活動中所產(chǎn)生的，由于在一定的時間和地點無法利用而被丟棄的，對環(huán)境帶來一定污染的固態(tài)、半固態(tài)廢物物質(zhì)，這些物質(zhì)來源非常廣泛，包括生活垃圾、建筑垃圾、一般的工業(yè)固廢物和危險廢棄物等，種類繁多，成份復(fù)雜。國內(nèi)學(xué)者周炳炎、郭平和王琪等在《固體廢物相關(guān)概念的基本特點》（2005）一文中指出，對固體廢物、工業(yè)固體廢物、危險廢物以及廢物的貯存、處置和利用等相關(guān)概念進行了詳細闡釋，他們認為固體廢物是指在正常的生產(chǎn)、生活活動中產(chǎn)生的沒有使用價值或喪失使用價值而被拋棄的固態(tài)、半固態(tài)、容器中的氣態(tài)物和法律法規(guī)規(guī)定的納入固體廢物管理的物質(zhì)或物品；工業(yè)固體廢物是指在工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢物，是固體廢物的主要來源；危險廢物是指根據(jù)法律規(guī)定，依法列入國家危險名錄的具有危險性的固體廢物，這也是固體廢物的來源之一。

綜合以上觀點，筆者認為，固體廢物是指由于喪失其原始的利用價值而被丟棄的日常生活用品和工業(yè)生產(chǎn)過程中的廢物，這些廢物對環(huán)境和人類具有潛在的消極影響，其狀態(tài)可以是固態(tài)、半固態(tài)或容器里的氣體、液體等。

1.2 固體廢物的特點

固體廢物的特點大致有以下幾點：

1.2.1在生產(chǎn)生活過程中被丟棄的固體廢物，喪失了原始的利用價值，由于處理不當(dāng)，對其二次利用缺乏技術(shù)和對策；

1.2.2無法直接被利用為其他產(chǎn)品的原材料；

1.2.3固體廢物形態(tài)多樣、特性多種、成份復(fù)雜；

1.2.4固體廢物存在著一定的錯位性，也就是說固體廢物是放錯了時間和地點的無用物，只要能得到合理的存放和處理，就能夠“變廢為寶”；

1.2.5固體廢物擁有著一定的經(jīng)濟價值，經(jīng)濟價值的獲得程度取決于技術(shù)的成熟程度；

1.2.6固體廢物具有鮮明的危害性，這是固廢的基本特征，無論廢物如何被得到處理，其對社會和環(huán)境的危害或多或少存在著。

2.固體廢物污染對環(huán)境的危害

2.1 固體廢物污染途徑

固體廢物特別是有害固體廢物能通過不同途徑危害人體健康。通常，工礦業(yè)固體廢物所含化學(xué)成分能形成化學(xué)物質(zhì)型污染、人畜糞便和生活垃圾能形成病原體型污染。

2.2 固體廢物污染危害

固體廢棄物對環(huán)境的危害主要體現(xiàn)在以下方面：

2.2.1 侵占土地、污染土壤

固體廢物不加利用，需占地堆放。我國許多城市利用四郊設(shè)置垃圾堆放場，侵占大量農(nóng)田。固體廢物及其淋洗和滲濾液中所含的有害物質(zhì)會改變土壤的性質(zhì)和土壤的結(jié)構(gòu)，并對土壤衛(wèi)生的活動產(chǎn)生影響。這些有害成分的存在，還會在植物有機體內(nèi)積蓄，通過食物鏈危及人體健康。

2.2.2 污染水體

直接將固體傾倒于河流、湖泊或海洋，將后者當(dāng)成處置固體廢物的場所之一，是有違國際公約的。固體廢物置于水體，將使水質(zhì)直接受到污染，嚴(yán)重危害水生生物的生存條件，并影響誰資源的充分利用，除此之外，固體廢物還將縮減江河湖面的有效面積，使其排洪和灌溉能力有所降低，有些排污口處形成的灰灘已延伸到航道中心，影響正常的航運。此外，在陸地堆積或簡單填埋的固體廢物，經(jīng)過雨水的浸漬和廢物本身的分解，將會產(chǎn)生含有害化學(xué)物質(zhì)的滲濾液，對附近地區(qū)的地表及地下水系造成污染。

2.2.3 污染大氣

固體廢物中的細微顆粒等可隨風(fēng)飛揚，從而對大氣環(huán)境造成污染。以細粒狀存在的固體廢物和垃圾，在大風(fēng)吹動時會隨風(fēng)飄逸，擴散到其他地方，一些有機固體廢物和垃圾，在適宜的濕度和溫度下被微生物分解，還能釋放出有害氣體、產(chǎn)生毒氣或者惡臭，造成地區(qū)性空氣污染。另外，廢物填埋時所逸出的沼氣、焚燒處理時所排出的二氧化硫、鹽酸、粉塵等也會造成嚴(yán)重的大氣污染。

2.2.4 影響環(huán)境衛(wèi)生和景觀

我國生活垃圾、糞便的清運能力不高，無害化處理率低，很大一部分垃圾堆存在于城市的一些死角，嚴(yán)重影響環(huán)境衛(wèi)生，對市容和景觀產(chǎn)生“視覺污染”，給人們的視覺帶來不良刺激，這不僅直接破壞了城市、風(fēng)景區(qū)等的整體美觀，而且損害了我們國家和國民的形象。

3 加強固體廢物污染對環(huán)境危害的防治

3.1 加強管理和宣傳，提高全民環(huán)保意識

加強管理和宣傳，提高全民的環(huán)保意識，需要堅持固體廢物處理處置的“三化”原則：減量化、無害化、資源化。

3.1.1減量

通過對已經(jīng)產(chǎn)生的固體廢物進行減量化處理，將控制與管理的源頭延伸到固體廢物的產(chǎn)生源頭；對可能過量生產(chǎn)的產(chǎn)品進行合理的設(shè)計和規(guī)劃，防止固體廢物的再生產(chǎn)，推進根本性的社會化固廢減量原則。

3.1.2無害化

不僅要將無害化推進到城市固體廢物規(guī)范控制范圍，而且還要講對有害的固廢認識拓展到社會、經(jīng)濟、資源等各個方面。無害化的處理不能簡單地被視為處理過程中的任務(wù)。

3.1.3資源化

對固體廢物的處理與防治，要堅持一種“資源化”的原則，要使固體廢物得到再生利用。

3.2 制定相關(guān)固體廢物處理的法律法規(guī)

固體廢物的處理需要法律的保駕護航，例如：美國和日本均通過制定一系列的法律推進固體廢物的綜合利用，對不遵守政策與法規(guī)的企業(yè)和個人提出了強制性的制裁措施。同時，美國還在很多專項法規(guī)中，制定了有關(guān)固體廢物的無害化處理方法。因此，我國應(yīng)在已有的法律框架基礎(chǔ)上進一步補充和完善相關(guān)專項法律法規(guī)，同時加大監(jiān)督管理力度。

3.3 吸收發(fā)達國家處理固體廢物的先進經(jīng)驗

主要是吸收在固體廢物處理方面處理得較好的國家的成功經(jīng)驗。我們知道，固體廢物的污染問題是一個全球問題，每個國家都會遇到這樣的問題，然而，不同的國家會針對本國的實際采用不同的方法。我們應(yīng)總結(jié)國外的成功經(jīng)驗，并結(jié)合我國的實際，找出一條適合我國國情的道路，真正的實現(xiàn)變廢為寶。

3.4 積極倡導(dǎo)綠色消費觀念

正確的消費觀念能夠有效提高人們正確處理固體廢物的意識，綠色消費在環(huán)境教育中也應(yīng)占有重要的地位，我們也可以編寫《固體廢物可持續(xù)處理技術(shù)消費者手冊》等宣傳材料來加強我國公民的固體廢物識別和綜合利用等方面的知識。目前，我國以社區(qū)的形式開展環(huán)境教育是一個較好的實踐。在對環(huán)境保護知識進行宣傳和推廣的同時，還可以廣泛集中群眾的環(huán)保意見。為了加強宣傳.可以設(shè)定一個全國范圍的固體廢物防治宣傳日，如果能夠倡導(dǎo)大學(xué)生走出校園對廣大市民進行減少固體廢物理念和綠色消費理念的宣傳，可能會取得更好的效果。

3.5 強化政府的污染防治責(zé)任

政府是社會的管理者，對社會的全面發(fā)展和人民福利負有公共責(zé)任?，F(xiàn)行的固廢防治法雖然規(guī)定了各級政府防治固體廢物污染的若干職責(zé)，但從總體上看過于原則。為了解決上述問題，《固廢防治法（修訂案）》增加了以下內(nèi)容：政府應(yīng)當(dāng)加強防治固體廢物污染環(huán)境的宣傳教育，倡導(dǎo)有利于環(huán)境保護的生產(chǎn)和生活方式；政府應(yīng)將固體廢物污染防治工作納入國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃，在編制城鄉(xiāng)規(guī)劃、土地利用、區(qū)域開發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等規(guī)劃時，也應(yīng)統(tǒng)籌考慮固體廢物污染的防治；政府應(yīng)支持采取有利于環(huán)境保護的集中處置固體廢物的措施，促進固體廢物防治產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；政府應(yīng)當(dāng)統(tǒng)籌安排建設(shè)城鄉(xiāng)生活垃圾收集、運輸、處置設(shè)施，提高生活垃圾利用率和無害化處置率，促進生活垃圾收集、處置的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，建立和完善生活垃圾污染防治的社會化服務(wù)體系；大、中城市人民政府環(huán)保部門應(yīng)當(dāng)定期固體廢物的種類、產(chǎn)生量、處置狀況等信息，保障公眾的環(huán)境知情權(quán)。

4 結(jié)語

隨著“十”的順利召開，國內(nèi)日益意識到對生態(tài)環(huán)境保護的重要性，以前以犧牲環(huán)境為代價來換取經(jīng)濟增長的模式已經(jīng)不再適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟社會的發(fā)展形勢。當(dāng)前，只有更加注重環(huán)境保護，注重加強固體廢物的處理，才能更好的走上可持續(xù)發(fā)展之路。

參考文獻

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篇2

關(guān)鍵詞：

甲烷氧化； 硝化能力； 礦化垃圾； 馴化； 變化趨勢

全球變暖已成為世界關(guān)注的重大環(huán)境問題?！毒┒甲h定書》中急待減排的主要溫室氣體包括：CO2、CH4和N2O[12]。目前，相關(guān)研究主要集中在農(nóng)田、草地、濕地及林地等生態(tài)系統(tǒng)[34]，而對碳氮源豐富、轉(zhuǎn)化更急劇的生活垃圾填埋場中CH4和N2O的釋放研究匱乏。僅有的文獻表明，生活垃圾填埋場是CH4和N2O的重大釋放源[57]。張后虎等以季為時間尺度對中國上海和杭州生活垃圾填埋場3種溫室氣體（CH4、N2O和CO2）進行了全年同步監(jiān)測，將結(jié)果統(tǒng)一換算成CO2釋放當(dāng)量后發(fā)現(xiàn)CH4釋放量占主導(dǎo)，高達95%以上[78]。為此，垃圾填埋場溫室氣體減排的關(guān)鍵在于控制CH4的釋放量。填埋氣體收集系統(tǒng)可有效降低填埋場內(nèi)的CH4分壓，使其釋放推動力減小。除此之外，CH4氣體在經(jīng)過填埋場終場覆蓋層時在甲烷氧化菌的作用下被氧氣氧化轉(zhuǎn)化為CO2、水和生物質(zhì)，從而減少甚至完全消除填埋場的甲烷釋放[911]。

張后虎，等：利用畜禽廢水中的氨氮馴化礦化垃圾填料氧化填埋場的CH4

除甲烷氧化菌外，Mandernack等在填埋場覆土和蔡祖聰?shù)仍谵r(nóng)田發(fā)現(xiàn)銨氧化菌同樣具備氧化CH4的能力[3，1213]。在適宜的環(huán)境條件下，甲烷氧化細菌可氧化銨態(tài)氮，銨氧化細菌也可能氧化甲烷，從而可考慮借助富集銨氧化菌于填埋場覆蓋材料氧化CH4，為削減填埋場的溫室氣體釋放量提供了技術(shù)途徑。礦化垃圾填料硝化能力強、銨氧化菌群落豐富[1416]，應(yīng)成為首選覆蓋材料。Barlaz等也嘗試采用腐熟垃圾構(gòu)建生物覆蓋層（Biological active cover）來削減CH4的釋放[9]，而中國鮮見涉及垃圾填埋場溫室氣體減排技術(shù)的相關(guān)研究，更未能涉及礦化垃圾經(jīng)高氨氮廢水馴化后，富集銨氧化菌對CH4氧化能力的衍生研究。

研究旨在利用高氨氮濃度的畜禽養(yǎng)殖廢水培養(yǎng)礦化垃圾，通過富集銨氧化菌氧化CH4降低垃圾填埋場溫室氣體的總釋放當(dāng)量，為控制生活垃圾填埋場溫室氣體的釋放研究低成本、高效率的減排技術(shù)。

1材料與方法

1.1礦化垃圾與粘土土樣

供試原生礦化垃圾取自南京城市生活垃圾填埋場，填埋齡為10 a。場內(nèi)填埋的生活垃圾主要成分為60%廚余、20%塑料、15%其他物質(zhì)（竹木，紙張，織物和渣石等），日填埋量為3 000～4 000 t/d。礦化垃圾開挖后，去除玻璃、渣石等，過200目篩供使用。供試粘土樣取自宜興某農(nóng)田（N： 31°29′， E： 119°59′），其粒徑分布為：粘粒43.5%，壤粒 32.1%和砂粒24.4%。礦化垃圾和粘土樣的基本理化性質(zhì)列于表l，樣品理化特性測試方法見文獻[17]。

1.2氨氮馴化礦化垃圾

畜禽污水采自江蘇宜興周鐵鎮(zhèn)某養(yǎng)豬場，存欄100頭/年左右，養(yǎng)豬場采用干濕分離的方法排出尿液和沖廁廢水，水質(zhì)指標(biāo)如下：CODCr， 655 ± 184 mg·L-1； NH3-N， 168 ± 26 mg·L-1； TN，248 ± 60 mg·L-1； TP， 18 ± 12 mg·L-1； pH， 7.6 ± 0.2。采用滴濾的進水方式對礦化垃圾進行馴化，將礦化垃圾填料填充于玻璃鋼裝置中，尺寸為30 cm×40 cm×20 cm （H×L×W）。每日按照序批式工藝狀況（前期優(yōu)化結(jié)果：進水-反應(yīng)-出水-閑置/4-12-2-6 h）4階段運行[16]，礦化垃圾填充的體積為20 L，按照固液比1：20，水力負荷0.40 m3·m-2 ·d-1的工況運行，運行時間為2010年8月-12月，不間斷運行共歷時5個月后采集的礦化垃圾樣品為：馴化后礦化垃圾。

1.3氮轉(zhuǎn)化實驗

所有的培養(yǎng)實驗均在容積250 mL的具塞血清瓶內(nèi)批式進行，礦化垃圾（或粘土）樣品經(jīng)風(fēng)干（25 ℃左右，3 d）、過2.00 mm篩后，精確稱取50 g于瓶中。每種樣品共設(shè)置6組進行培養(yǎng)，分別對應(yīng)于投加（NH4）2SO4溶液后的第1 d中第0.5、2、12、24 h以及72 h和120 h，至規(guī)定時間取出樣品同時測定土樣受納（NH4）2SO4溶液后NH4+-N和NO3--N含量，考察樣品中微生物對氨氮氧化和硝酸鹽氮生成的能力，投加的氮負荷為200 mg·kg-1（基于礦化垃圾/粘土樣干重，以下同）。加入礦化垃圾（或粘土）和（NH4）2SO4溶液后，調(diào)節(jié)蒸餾水的量保持含水率為15%，換算成孔隙含水率約為47%（低于60%）；此條件下，礦化垃圾（或粘土）內(nèi)部處于有氧條件，氮轉(zhuǎn)化主要以硝化過程為主[8]。培養(yǎng)瓶先在恒溫（25 ℃）搖床上振蕩0.5 h，使樣品與液體混合均勻，再放入生化培養(yǎng)箱中25℃下避光培養(yǎng)，每組樣品均設(shè)置2個平行樣[8]。

1.4CH4氧化能力

精確稱取100 g風(fēng)干礦化垃圾/粘土樣品（過200 mm篩）置于250 mL的培養(yǎng)瓶內(nèi)，再注入蒸餾水保持含水率15%。瓶內(nèi)以橡膠塞密封后用注射器抽出25.0 mL空氣，然后注入純CH4氣體25.0 mL，使培養(yǎng)瓶內(nèi)CH4的體積初始濃度為10%左右。將培養(yǎng)瓶放在恒溫（25±1 ℃）搖床上145 rpm頻率搖動30 min，使土壤與所投加的液體和氣體混合均勻，再放入生化培養(yǎng)箱中恒溫（25±1 ℃）培養(yǎng)。除CH4氧化之外，樣品中微生物因呼吸作用釋放CO2；故另設(shè)不注入CH4的空白組，扣除呼吸作用釋放的CO2計算凈生產(chǎn)量，研究供試樣品對CH4的氧化能力。所有樣品均設(shè)置3組平行，取均值作為最終數(shù)據(jù)。氣體樣品中CH4和CO2的濃度測定參考文獻[78]。為了考察礦化垃圾樣品應(yīng)用于工程現(xiàn)場對環(huán)境的適應(yīng)性，設(shè)置我國華東地區(qū)填埋場覆蓋土壤冬季低溫（5 ℃）、春秋季中溫（15 ℃）和夏季高溫（30 ℃）進行實驗室培養(yǎng)試驗[78]。

2結(jié)果與討論

2.1畜禽廢水馴化礦化垃圾填料

傳統(tǒng)的氮去除途徑主要依賴于硝化反硝化，礦化垃圾顆粒中硝化菌群豐富，高達1×105個/g[14]。為此，畜禽廢水滴濾礦化垃圾填料后，對水中氨氮去除率較高，保持在60%以上（圖1（b））；與氨氮的高去除率相對應(yīng)，出水中硝酸鹽氮的累積濃度高（圖1（b））。相對進水而言，出水中硝酸鹽氮平均值提高了十?dāng)?shù)倍不等。反硝化能力差主要源于礦化垃圾填充高度低（20 cm），缺乏有效的厭氧環(huán)境[16]。

圖1畜禽廢水氨氮馴化礦化垃圾填料

2.2礦化垃圾填料中氮轉(zhuǎn)化

當(dāng)氨氮投加于礦化垃圾/粘土樣品進行培養(yǎng)研究，均出現(xiàn)NH4+-N含量下降及NO3--N含量上升的現(xiàn)象（圖2）。而馴化后礦化垃圾中氨氮和硝酸鹽氮變化幅度最大，培養(yǎng)至第120 h時，NH4+-N含量低于50 mg·kg-1，而NO3--N高于300 mg·kg-1；粘土樣投加氨氮溶液后，NH4+-N和NO3--N轉(zhuǎn)化強度遠低于礦化垃圾樣品，培養(yǎng)至第120 h時，其NO3--N含量上升幅度低于90 mg·kg-1（圖2（c））。與原生礦化垃圾和粘土相比，馴化后礦化垃圾樣品中NO3--N含量在120 h上升幅度分別提高至2.0和38倍。

2.3礦化垃圾填料氧化甲烷能力

注入CH4后，礦化垃圾/粘土樣品中CH4消耗和CO2的凈生成趨勢類似，可分別采用一級和零級動力學(xué)模型來表征（R2>0.68，圖3），其中空白組CO2釋放量比例小于1%。與氮轉(zhuǎn)化速率相同，礦化垃圾CH4氧化能力強于粘土，CO2的凈生成速率為粘土的1.6倍左右，而120 d馴化后礦化垃圾對CH4的氧化能力較原生礦化垃圾提高了10.6%。

CH4和NH4+的正四面體分子結(jié)構(gòu)類似，分子量相近，CH4單氧化酶和銨單氧化酶結(jié)構(gòu)極為相似，而且分別是CH4氧化和銨氧化的關(guān)鍵因子，CH4氧化細菌和銨氧化細菌在底物利用、氧化酶等方面具有共性[3，12]。本研究中，120 d馴化后礦化垃圾相對原生礦化垃圾和土壤樣品在氮和碳轉(zhuǎn)化能力方面保持一致，同時，污水中CODCr、SS及磷素等其他組分富集對CH4氧化過程的影響將在后續(xù)研究中進行表征，限于篇幅本文不作討論。

圖2礦化垃圾投加氨氮溶液后氮轉(zhuǎn)化趨勢

圖3礦化垃圾馴化后對甲烷的氧化能力

2.4溫度

圖4給出了粘土、原生和馴化后礦化垃圾樣品在3種溫度下對CH4的氧化能力比較，不難發(fā)現(xiàn)，3種材料對CH4氧化與CO2的生產(chǎn)趨勢與培養(yǎng)溫度成正比例關(guān)系，與相關(guān)文獻研究成果吻合[8]。其中5 ℃培養(yǎng)條件下，120 h后僅50%的CH4被氧化削減，而CO2的生產(chǎn)量低于800 mg C·kg1。雖然30 ℃培養(yǎng)條件下，原生礦化垃圾與馴化后礦化垃圾對CO2 的生產(chǎn)趨勢接近，但12～72 h內(nèi)馴化后礦化垃圾的CH4削減量顯著高于原生礦化垃圾。而在15 ℃培養(yǎng)條件下，120 h后馴化后礦化垃圾CO2 的生產(chǎn)量比原生礦化垃圾高出31%，為粘土樣的6.68倍。

圖4溫度對礦化垃圾馴化氧化甲烷能力的影響

3結(jié)論

利用畜禽污水中高氨氮濃度這一基本特征，馴化礦化垃圾填料富集銨氧化菌，借助其對CH4的同等氧化能力，削減垃圾填埋場溫室氣體釋放總當(dāng)量，為垃圾填埋場溫室氣體減排提供新的技術(shù)途徑和礦化垃圾填料處理污水后實現(xiàn)再次利用，初步探索研究結(jié)論如下：

1）礦化垃圾對畜禽污水中氨氮具備較強的硝化能力，120 h培養(yǎng)研究中，硝酸鹽氮的生成能力為原生礦化垃圾樣品和粘土樣品的2～4倍左右。

2）礦化垃圾和粘土樣品中CH4消耗和CO2的凈生成趨勢可分別采用一級和零級動力學(xué)模型來表征；與氮轉(zhuǎn)化趨勢類似，礦化垃圾CH4氧化能力強于粘土樣品，120 d馴化后礦化垃圾CO2的凈生成速率為粘土樣的1.6倍左右，較原生礦化垃圾提高了10.6%。不同溫度培養(yǎng)條件研究結(jié)果表明，馴化后礦化垃圾樣品對溫度變化適應(yīng)能力顯著強于土壤和原生礦化垃圾。其中，中溫15 ℃培養(yǎng)條件下，120 h后馴化后礦化垃圾CO2 的生產(chǎn)量比原生礦化垃圾高出31%，為粘土樣的6.68倍。

3）礦化垃圾經(jīng)高氨氮廢水（畜禽養(yǎng)殖、焦化廢水和垃圾滲濾液等）馴化富集銨氧化菌可有望提高其對CH4的氧化能力。

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