垃圾填埋场里的氨气,为什么渗滤液池边总是“味道最重”的地方
垃圾填埋场里的氨气,为什么渗滤液池边总是“味道最重”的地方
在一座生活垃圾填埋场里,最让人皱眉的地方往往不是作业面,而是渗滤液收集池附近。那股刺鼻的气味,主要来自一种气体:氨气。
垃圾填埋场是氨气的持续排放源。生活垃圾中含有大量厨余和有机质,在填埋堆体内部,微生物分解有机氮,产生氨气。这些氨气一部分通过覆盖层逸散到大气中,另一部分溶解在渗滤液里。渗滤液是垃圾堆体里渗出来的黑褐色液体,氨氮浓度高,可以达到每升几千毫克。当渗滤液被收集到调节池、经过处理设施时,氨气就从液面持续挥发出来,成为填埋场周界氨浓度超标的主要贡献者。
有研究对生活垃圾填埋场的氨气排放进行了长期监测,结果显示,填埋场作业面和渗滤液处理区域的氨气浓度远高于周边背景水平。渗滤液调节池周边的氨浓度,往往比填埋堆体覆盖区高出数倍。这是因为渗滤液中的氨氮处于溶解状态,液面与空气直接接触,氨气从液相向气相的传质过程持续不断。风速越大、温度越高,挥发速率越快。
氨气排放跟着渗滤液的节奏在变
垃圾填埋场的氨气排放,不是一条平稳的直线。它跟渗滤液的产生量、储存状态和处理节奏紧密绑定。
降雨是很大的变量。一场大雨过后,大量雨水渗入垃圾堆体,把其中的氨氮冲刷出来,渗滤液产量激增。调节池液位上升,液面面积扩大,氨气挥发量跟着往上走。晴天时渗滤液产生量减少,但调节池里储存的渗滤液仍在持续挥发,浓度受温度和风速影响明显。夏季高温时,渗滤液表面温度升高,氨气挥发速率可能比冬季高出数倍。
渗滤液处理设施的运行状态也在影响排放。处理系统正常运行时,渗滤液被连续抽走处理,调节池液位稳定,氨气挥发相对平稳。一旦处理系统检修或故障,渗滤液在调节池中积存,液位升高,氨气排放量随之增加。曝气处理环节更是氨气释放的集中点,曝气搅动液面,把溶解在水中的氨大量赶出来,处理设施周边的氨浓度可能在短时间内快速抬升。
此外,填埋作业面的氨气排放也不容忽视。新倾倒的垃圾中含有大量易分解的有机氮,在填埋后的最初几天到几周内,氨气释放速率高。作业面每天向前推进,排放热点也跟着移动。覆土之后,氨气释放被暂时压制,但覆土厚度和密实度不同,压制效果差异很大。
传统监测方式为什么“抓不住”氨气的节奏
过去监测填埋场氨气,主要靠手工采样。在填埋场周界和作业面布设几个采样点,用吸收液采集空气样品,带回实验室分析。这种方式能提供某个时间点的浓度,但填埋场的氨气排放受气象条件和作业状态影响,变化很快。同一位置,上午和下午的浓度可能不同。一周采一次样,得到的只是几个孤立的数字,很难判断浓度升高的来源是渗滤液池、作业面还是周边其他来源。
还有一类方法是用采样管把空气抽到分析仪里检测。但氨气极易吸附在管壁上,填埋场空气湿度又高,水汽在管路里凝结会进一步加剧氨的损失。管路越长,测量结果的失真越严重,响应速度也跟不上渗滤液池液位变化和曝气启停的节奏。
把光路架在渗滤液池和作业面之间
宁波海尔欣光电科技有限公司研发的HT8700大气氨激光开路分析仪,采用量子级联激光吸收光谱技术。仪器发出一束中红外激光,在两面暴露在大气中的高反射率镜面之间来回反射,有效光程达到数十米。氨气分子在特定波长的中红外光下有独特的吸收特征,仪器通过测量激光穿过空气后被吸收的强弱,实时反算出氨气的浓度。测量精度达到亚ppb级,数据输出频率为10Hz,功耗约50瓦,工作温度范围覆盖零下10度到45度。
最关键的区别在于“开路”两个字。光路直接暴露在填埋场的空气中,没有采样管、没有抽气泵,也就没有了管路吸附和水汽凝结的困扰。仪器可以架设在渗滤液调节池周边、填埋作业面下风向或者场界监控点位上,连续记录氨气浓度的变化。
渗滤液池边的氨浓度在降雨后多久开始上升、曝气处理设施启动时浓度冲高了多少、夜间和白天的排放模式有什么差别、夏季和冬季的排放速率差多少,这些问题过去只能靠零散采样和操作经验来推测,现在有了连续的曲线可以对应。
对于填埋场运营方来说,这些数据的价值很具体。渗滤液调节池加盖密封的时机和效果、曝气处理环节是否需要增加除氨措施、场界氨浓度超标的时间段是否与特定作业重合,每一项决策都可以从连续监测数据中找到依据。垃圾填埋场里的氨气看不见摸不着,但它的每一次挥发,都跟渗滤液和垃圾的流转绑在一起。当测量不再受制于采样管路和间断采样,填埋场里那些曾经被忽略的氨浓度起伏,就有了被追踪、被量化、被优化的可能。
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