三峡库区生活垃圾对水环境的损伤行为及专项治理技术研究

摘要

举世瞩目的三峡水利工程即将建成蓄水、运行发电，届时，长达600多公里、水域面积1084平方公里、总库容393亿立方米的三峡水库，将成为中国最重要的水资源之一。作为具有西电东送南水北调双重功能的跨世纪宏伟工程，三峡水利工程还是关系到我国国民经济可持续发展的生命线工程。而三峡大坝建成蓄水后，重庆段水域从自净能力较强的天然河流突变为环境容量低、生态功能相对脆弱的巨大的人工湖泊，水污染治理和水环境保护形势十分严峻。因此，库区水环境质量是三峡工程水枢纽建设和安全运行的重要保证，沿江堆存的固体废弃物若不加以处理直接进入水体，势必会严重影响水生动植物的生存环境，造成水质下降、水域面积减少、航道堵塞等直接的恶劣后果。一般来讲生活垃圾的组成很复杂，其组成受到多种因素的影响，由于各地气候、季节、生活水平与习惯、能源结构差异，造成城市生活垃圾成分和产量更加多种多样、不均匀，而且变化幅度较大。 三峡地区生活垃圾堆放场较其他地区有以下几个特点：首先，每逢夏季洪水季节，大多数堆放场都要遭遇洪水冲刷、淹没，从而形成垃圾沉积层，形成独特的厌氧环境；其次，三峡地区降雨量较北方地区大，垃圾中水分含量较大。本论文主要针对库区生活垃圾对长江水环境的损伤行为以及专项治理技术方案这一问题，分析了库区生活垃圾的现状以及来源，以详尽的现场调查、社会和环境调查为基础，摸清了库区沿江固体废弃物堆存量、种类、污染特性等现状，并对库区沿江典型垃圾场进行了采样分析，测试了不同堆龄、不同堆存条件的垃圾理化性质，如垃圾的组分；垃圾的热值；浸出液污染指标；有机质含量；N、P、K含量；重金属含量、以及垃圾的含水率等；通过对沿江堆存生活垃圾进行长时间的水下静态浸泡实验和水下动态冲刷实验，研究了三峡库区淹没区生活垃圾的稳定性，建立了垃圾稳定化判定指标体系，即表观指标、有机质含量、最大理论产气量、垃圾浸出液浓度、垃圾堆龄等指标，给出了库区生活垃圾稳定化周期，即堆存年龄1-5的垃圾不稳定，堆存年龄5-10的垃圾较好稳定，堆存年龄大于10年的垃圾稳定。研究还表明，库区重庆段的堆存生活垃圾有36.0％已经稳定，28.7％的堆存生活垃圾较稳定，35.3％的堆存生活垃圾未稳定。并在此基础上本论文还着重从水环境影响的角度对库区生活垃圾的污染物进行了溶出、放大和降解实验的研究，从理论和实验上得出库区生活垃圾各类污染物的溶出速率和降解规律，建立起各类污染物随时间变化的溶出降解模型，通过模型，进行了生活垃圾污染物对水环境的影响预测；根据研究结果，按照安全、可靠、经济、实用的原则，提出了三峡水库坝前135米蓄水为淹没区固体废弃物清理技术方案，本文从社会、环境和经济的综合角度出发，对提出的几种专项治理技术方案所产生的社会、经济和环境的影响，遵循可比、共同、科学、合理、全面和经济实用的原则，计算了各技术方案的评价指标，建立了一套评选指标体系，用改进的层次分析法建立技术方案评选模型，在计算过程中在专家频繁的基础上采样1～9标度法将定性指标定量化，然后构建定量指标的各种判断矩阵，将各层次归一化和层次总排序后得到各技术方案的最终比较权重。最后得出最优的专项治理技术方案——论文中的方案四，即“将三峡库区二期水位线的堆存年龄1～5年的生活垃圾直接搬迁至175米水位线以上处理，5～10垃圾分选后，将筛上物搬迁至175米水位线以上处理，剩余垃圾不搬迁并加以覆盖处理”。该方案表明，采用AHP法建立的生活垃圾处理处置技术方案的系统模型具有较强的理论和实际意义，能有效经济的解决库区生活垃圾清理和水环境污染问题，为实现库区具有一个良好的水质环境和符合库区实际经济情况的清库方案提供了科学的决策依据。

目录

文摘

英文文摘

前言

1绪论

1.1问题的提出及研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1库区垃圾对水环境影响研究现状

1.2.2城市(镇)垃圾处理技术研究现状

1.3本文研究的主要内容和方法

1.4论文的创新点

2三峡库区沿江堆存生活垃圾现状

2.1三峡库区基本情况

2.1.1概况

2.1.2自然地理情况

2.1.3人口经济状况

2.1.4水环境状况

2.2库区沿江生活垃圾分布情况

2.2.1生活垃圾来源和特点

2.2.2垃圾堆放场的形成与危害

2.2.3生活垃圾堆放量和分布现状

2.3库区典型垃圾场理化性质分析

2.3.1采样范围和方法

2.3.2分析测试方法

2.3.3垃圾理化特性现状

2.3.4垃圾毒理性质

2.4本章小结

3生活垃圾稳定化程度分析

3.1概述

3.2有机物降解基本理论

3.2.1生物组分的大分子有机物的降解

3.2.2有机物降解过程

3.2.3微生物种类

3.3垃圾稳定化过程与影响因素

3.3.1垃圾稳定化过程

3.3.2稳定化影响因素

3.4三峡库区垃圾稳定化研究方法

3.4.1稳定化程度评价指标

3.4.2稳定化程度评价标准

3.5三峡库区生活垃圾稳定化周期研究

3.5.1概述

3.5.2不受洪水影响的垃圾堆放场

3.5.3沿江受洪水影响的垃圾堆放场

3.5.4结论

3.6三峡库区生活垃圾稳定化程度的判别

3.7本章小结

4三峡库区堆存生活垃圾污染物溶出规律研究

4.1引言

4.2溶出原理分析

4.3实验方案设计

4.3.1污染物动态溶出实验

4.3.2污染物溶出放大实验

4.3.3污染物降解过程实验

4.4实验结果分析

4.4.1污染物动态溶出实验

4.4.2污染物溶出放大实验

4.4.3污染物降解过程实验

4.5溶出模型构建

4.5.1理论模型构建

4.5.2模拟实验

4.6 小结

5三峡库区堆存生活垃圾对水环境的影响分析

5.1河流水质模型

5.1.1水体污染物迁移过程

5.1.2水质模型的研究进展

5.1.3水质模型的基本形式

5.1.4河流水质模型的选择

5.1.5模型的数值计算方法

5.2环境现状评价

5.3环境影响评价

5.3.1模型计算条件

5.3.2环境影响预测

5.4污染物总量控制

5.4.1三峡库区区县的环境容量

5.4.2三峡库区各区县垃圾污染物分担率

5.5各方案对水环境的影响比较

5.6小结

6三峡库区堆存生活垃圾治理技术方案经济分析

6.1引言

6.2三峡库区堆存生活垃圾治理技术方案设计

6.2.1设计原则

6.2.2设计方案

6.2.3处理技术

6.3三峡库区堆存生活垃圾治理技术方案费用估算

6.3.1费用估算依据

6.3.2涪陵区堆存生活垃圾治理方案费用估算

6.3.3丰都县堆存生活垃圾治理方案费用估算

6.3.4石柱县堆存生活垃圾治理方案费用估算

6.3.5忠县堆存生活垃圾治理方案费用估算

6.3.6万州区堆存生活垃圾治理方案费用估算

6.3.7云阳县堆存生活垃圾治理方案费用估算

6.3.8奉节县堆存生活垃圾治理方案费用估算

6.3.9巫山县堆存生活垃圾治理方案费用估算

6.3.10方案费用比较

6.4小结

7三峡库区堆存生活垃圾治理方案综合评价

7.1引言

7.2综合评价方法选择

7.2.1模糊综合评价

7.2.2期望值评价法

7.2.3费用-效益分析法

7.2.4综合指数法

7.2.5层次分析法

7.3目标决策的层次分析评价

7.3.1建立层次递阶关系框架图

7.3.2判断矩阵的构建及一致性检验

7.3.3目标层的总排序及一致性检验

7.4 小结

8结论与建议

8.1结论

8.1.1库区坝前1 75米生活垃圾组成及理化特性

8.1.2库区淹没区生活垃圾稳定化程度研究

8.1.3库区淹没区生活垃圾污染物溶出规律

8.1.4淹没区生活垃圾对水环境影响及处理处置方案

8.2 建议

致 谢

参考文献

附 录