本書以生活垃圾處理設(shè)施的惡臭污染與控制為主線,主要介紹了生活垃圾處理設(shè)施惡臭污染的危害與評(píng)估指標(biāo)體系及測定技術(shù)、生活垃圾處理設(shè)施惡臭污染釋放特征、生活垃圾處理設(shè)施惡臭物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化特征及擴(kuò)散模擬、生活垃圾處理設(shè)施惡臭污染評(píng)估技術(shù)、生活垃圾處理設(shè)施惡臭污染控制技術(shù);既包括了生活垃圾處理設(shè)施的惡臭釋放源強(qiáng)確定方法、遷移擴(kuò)散數(shù)值模擬方法、基于概率的惡臭污染評(píng)估方法,又包括了典型處理設(shè)施的惡臭污染監(jiān)測、評(píng)估和控制技術(shù)實(shí)例,旨在為我國生活垃圾處理設(shè)施的惡臭污染防護(hù)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理提供系統(tǒng)全面的參考。 本書具有較強(qiáng)的專業(yè)性和技術(shù)性,并注重理論結(jié)合實(shí)踐,可供從事生活垃圾處理處置和系統(tǒng)管理、惡臭污染控制和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員、科研人員及管理人員參考,也可供高等學(xué)校環(huán)境科學(xué)與工程、市政工程及相關(guān)專業(yè)師生參閱。
人類社會(huì)的發(fā)展,尤其是工業(yè)化、城市化進(jìn)程的極大推進(jìn)與現(xiàn)代科技的日新月異,使人類不斷突破自然設(shè)置的邊界而創(chuàng)造了輝煌文明與巨大的物質(zhì)財(cái)富,但也對(duì)人類生存環(huán)境產(chǎn)生了日益嚴(yán)重的威脅。固體廢物產(chǎn)生于人類的生產(chǎn)生活活動(dòng),來源廣泛、體系復(fù)雜,且會(huì)對(duì)大氣環(huán)境、自然水體、土壤等重要環(huán)境介質(zhì)造成風(fēng)險(xiǎn),可能滋生生物污染并在多種感官層面產(chǎn)生令人不快的效應(yīng),對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了沉重壓力。當(dāng)前,固體廢物處理處置與資源化已成為環(huán)境污染治理的重要內(nèi)容。然而,隨著人民對(duì)美好生活需求的不斷提高和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的不斷細(xì)化和提升,對(duì)固體廢物處理處置工藝的過程管理與調(diào)控也亟須前沿理論與技術(shù)的指導(dǎo)。當(dāng)前城市生活垃圾處理處置過程中存在的一個(gè)重要問題是:垃圾中含有的有機(jī)物和其他污染物經(jīng)過降解和揮發(fā),在收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、生物處理和填埋處置等過程中均會(huì)釋放大量含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物、芳香族化合物、烴類化合物、鹵素及其衍生物等惡臭物質(zhì),對(duì)周邊人群造成感官刺激并影響人體健康和環(huán)境安全。對(duì)惡臭污染的監(jiān)測與控制研究已成為固體廢物處理處置與管控面臨的重要課題。
我國正面臨兩個(gè)一百年重要?dú)v史交匯點(diǎn),高質(zhì)量發(fā)展將成為我國新時(shí)代發(fā)展戰(zhàn)略與生產(chǎn)活動(dòng)的共同核心。當(dāng)前,我國城市生活垃圾的產(chǎn)生量隨著人口的急劇增加、經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快逐年遞增。國家統(tǒng)計(jì)局公開數(shù)據(jù)顯示,2012~2021年我國產(chǎn)出城市生活垃圾總量從 1.71億噸增長至 2.49億噸,增長率為 45.6%。城鎮(zhèn)人口人均日產(chǎn)量增長 15.4%。與此同時(shí),城市垃圾處理處置設(shè)施的數(shù)目和處理量也與日俱增。以衛(wèi)生填埋場為例,自 1991年第一座規(guī)范化的衛(wèi)生填埋場落成,至 2012年底,衛(wèi)生填埋場數(shù)量激增至 540座,日處理能力增加至 310927t,此后直至 2020年前基本保持穩(wěn)定。而近年來,城市垃圾處理處置設(shè)施日漸飽和,諸多設(shè)施建設(shè)粗放的問題也逐漸暴露,生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站、堆肥廠、填埋場等處理處置設(shè)施,已成為城市重要的惡臭污染源。然而,生活垃圾源的惡臭污染顯著區(qū)別于其他一般工業(yè)污染源,垃圾處理處置設(shè)施的工藝特點(diǎn)不一,惡臭物質(zhì)釋放特征的時(shí)空波動(dòng)極大,污染范圍與程度的影響因素眾多,控制技術(shù)的效果與適用性不同,給生活垃圾處理處置設(shè)施惡臭污染的監(jiān)測、評(píng)估和控制帶來了極大困難。
基于上述情況,將當(dāng)前垃圾處理設(shè)施惡臭污染與控制的重要研究成果匯編成書以供廣大環(huán)境保護(hù)工作者參考勢在必行,并將對(duì)我國固體廢物處理處置工藝優(yōu)化升級(jí)具有重要指導(dǎo)意義。筆者基于對(duì)生活垃圾處理設(shè)施惡臭污染監(jiān)測、評(píng)估與控制的十余年研究成果,總結(jié)了各類生活垃圾處理設(shè)施的惡臭釋放特征、遷移擴(kuò)散模擬方法、惡臭風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和污染控制技術(shù),旨在為我國生活垃圾處理設(shè)施的惡臭污染防護(hù)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理提供系統(tǒng)全面的參考。本書內(nèi)容共分為 5章。第 1章概述了我國生活垃圾處理設(shè)施惡臭污染的危害、表征、評(píng)估指標(biāo)體系與測定技術(shù)。第 2章系統(tǒng)總結(jié)了生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站、填埋場、堆肥廠和生化處理設(shè)施的惡臭污染釋放特征,并介紹了利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行典型惡臭物質(zhì)釋放源強(qiáng)估算的方法,為惡臭污染的評(píng)估與控制提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。第 3章詳細(xì)闡述了生活垃圾處理設(shè)施惡臭物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化特征及擴(kuò)散模擬方法,特別介紹了基于有限差分三維數(shù)值模擬的惡臭污染擴(kuò)散模型,為惡臭污染和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了技術(shù)方法。第 4章針對(duì)不同類型生活垃圾處理設(shè)施的污染源特征,提供了基于遷移擴(kuò)散和概率統(tǒng)計(jì)的惡臭污染評(píng)估技術(shù)和具體應(yīng)用實(shí)例,并總結(jié)了惡臭污染物的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,為相應(yīng)惡臭污染控制與管理提供了科技支撐。第 5章則系統(tǒng)匯總了生活垃圾處理設(shè)施惡臭污染控制技術(shù),從不同技術(shù)原理和類別介紹了生物濾池、生物覆蓋層、半透膜和等離子體等典型惡臭污染控制技術(shù)案例。
本書具有以下 4個(gè)特點(diǎn)。
(1)時(shí)效性。本書所引述政策、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范均為成書之時(shí)現(xiàn)行有效,所引述數(shù)據(jù)均從官方公布的最新文件獲取,貼合行業(yè)現(xiàn)狀與國家需求,具有重要參考意義。
(2)前沿性。本書注重將機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)值模擬等熱點(diǎn)研究方法以及多種前沿控制技術(shù)引入本領(lǐng)域理論研究與工藝開發(fā),具備較強(qiáng)的前瞻性。
(3)可操作性。本書研究案例與實(shí)施案例豐富,為廣大從業(yè)人員提供切實(shí)可靠的抓手。
(4)系統(tǒng)性。本書匯總呈現(xiàn)了多設(shè)施、多節(jié)點(diǎn)、多維度的垃圾處理設(shè)施惡臭污染與控制知識(shí),對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行了全面系統(tǒng)的闡述。
本書由陸文靜、趙巖等編著,具體分工如下:前言及第 1章由陸文靜編著;第 2章由趙巖、趙思嵐編著;第 3章由陸文靜、王洪濤編著;第 4章由劉彥君、袁嘉翼編著;第 5章由陸文靜、李翔編著。全書最后由陸文靜統(tǒng)稿并定稿。
本書融入了筆者以及清華大學(xué)和北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院多年的相關(guān)研究成果,也涵蓋了多名博士研究生和碩士研究生的科研工作。另外,本書還結(jié)合了天津市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院、國家環(huán)境保護(hù)惡臭污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、丹麥技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所等單位的研究成果。對(duì)于他們對(duì)本書的編著、材料的提供和整理所做的貢獻(xiàn),在此表示衷心的感謝。
限于編著者水平及編著時(shí)間,書中存在不足和疏漏之處在所難免,敬請(qǐng)廣大讀者提出修改建議。
編著者
2024年5月
第1章概論1
1.1我國生活垃圾產(chǎn)生及處置現(xiàn)狀 2
1.2惡臭與惡臭物質(zhì)的定義及危害 4
1.3惡臭污染的特征和表征參數(shù) 4
1.3.1惡臭污染的特征 4
1.3.2惡臭污染的表征參數(shù) 5
1.4惡臭污染的評(píng)估指標(biāo)體系與測定技術(shù) 7
1.4.1惡臭污染的評(píng)估指標(biāo)體系 7
1.4.2惡臭污染的測定技術(shù) 9
參考文獻(xiàn) 9
第2章生活垃圾處理設(shè)施惡臭污染釋放特征10
2.1生活垃圾收集轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施惡臭污染釋放特征 11
2.1.1現(xiàn)場監(jiān)測方案 11
2.1.2北京市某大型生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站 B惡臭物質(zhì)排放特征分析 13
2.1.3南方某城市小型生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站S惡臭物質(zhì)排放特征分析 24
2.1.4南方某城市大型生活垃圾焚燒廠惡臭物質(zhì)排放特征分析 28
2.2生活垃圾填埋設(shè)施惡臭污染釋放特征 31
2.2.1填埋場作業(yè)面惡臭物質(zhì)濃度、組成及其季節(jié)性變化 31
2.2.2典型填埋場作業(yè)面惡臭濃度表征及方法研究 35
2.2.3填埋場作業(yè)面指標(biāo)惡臭物質(zhì)篩選 40
2.2.4填埋場作業(yè)面與覆蓋面惡臭物質(zhì)濃度及比較 40
2.2.5填埋場作業(yè)面與覆蓋面惡臭釋放特性比較 44
2.2.6基于風(fēng)道法的作業(yè)面惡臭釋放速率研究 50
2.2.7填埋場惡臭物質(zhì)釋放與填埋齡的關(guān)系 59
2.3生活垃圾堆肥設(shè)施惡臭污染釋放特征 64
2.3.1春季生活垃圾堆肥過程惡臭物質(zhì)排放特征 64
2.3.2夏季生活垃圾堆肥過程惡臭物質(zhì)排放特征 68
2.3.3秋季生活垃圾堆肥過程惡臭物質(zhì)排放特征 71
2.3.4冬季生活垃圾堆肥過程惡臭物質(zhì)排放特征 74
2.3.5生活垃圾堆肥過程惡臭物質(zhì)釋放規(guī)律 78
2.4餐廚垃圾生化處理設(shè)施惡臭污染釋放特征 81
2.4.1江蘇某餐廚垃圾處理廠(J)的惡臭釋放特征解析 81
2.4.2北京某餐廚垃圾處理廠(N)的惡臭釋放特征解析 83
2.4.3青海某餐廚垃圾處理廠(Q)的惡臭釋放特征解析 86
2.4.4寧波某餐廚垃圾處理廠(K)的惡臭釋放特征解析 89
2.4.5餐廚垃圾厭氧發(fā)酵惡臭產(chǎn)生規(guī)律與釋放源強(qiáng) 91
2.5基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的填埋場作業(yè)面惡臭釋放 強(qiáng)度預(yù)測 103
2.5.1填埋場惡臭釋放源強(qiáng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建參數(shù)研究 104
2.5.2填埋場惡臭釋放源強(qiáng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估算模型研究 114
參考文獻(xiàn) 149
第3章生活垃圾處理設(shè)施惡臭物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化特征及擴(kuò)散模擬150
3.1生活垃圾處理設(shè)施惡臭物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化特征 151
3.2生活垃圾處理設(shè)施惡臭物質(zhì)遷移擴(kuò)散模型 151
3.3惡臭污染遷移擴(kuò)散模擬的解析法 153
3.3.1污染物一維擴(kuò)散解析解 153
3.3.2污染物二維擴(kuò)散解析解 163
3.3.3污染物三維擴(kuò)散解析解 183
3.4惡臭污染遷移擴(kuò)散模擬的三維數(shù)值法 185
3.4.1求解惡臭氣體三維大氣擴(kuò)散問題的有限差分法非穩(wěn)態(tài)問題 186
3.4.2求解惡臭氣體三維大氣擴(kuò)散問題的有限差分法穩(wěn)態(tài)問題 190
3.4.3診斷風(fēng)場模式及其有限差分法 191
3.4.4湍流擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算 207
3.4.5大氣中污染物的清除作用 208
參考文獻(xiàn) 210
第4章生活垃圾處理設(shè)施惡臭污染評(píng)估技術(shù)211
4.1生活垃圾處理設(shè)施中固定點(diǎn)源惡臭污染模擬評(píng)估 212
4.1.1惡臭物質(zhì)遷移擴(kuò)散模擬方法 212
4.1.2惡臭物質(zhì)模擬濃度梯度劃分 214
4.1.3惡臭污染的概率統(tǒng)計(jì)評(píng)估方法 215
4.1.4惡臭污染影響因素分析方法 216
4.1.5典型日惡臭物質(zhì)遷移擴(kuò)散研究 216
4.1.6典型月惡臭物質(zhì)遷移擴(kuò)散研究 219
4.1.7全年典型惡臭物質(zhì)遷移擴(kuò)散研究 226
4.1.8生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)過程中惡臭物質(zhì)擴(kuò)散影響因素分析 234
4.2生活垃圾處理設(shè)施中移動(dòng)點(diǎn)源惡臭污染模擬評(píng)估 240
4.2.1模擬方法 240
4.2.2典型物質(zhì)遷移擴(kuò)散特征 243
4.2.3惡臭物質(zhì)濃度對(duì)遷移擴(kuò)散的影響 251
4.2.4風(fēng)向?qū)w移擴(kuò)散的影響 252
4.2.5風(fēng)速對(duì)遷移擴(kuò)散的影響 253
4.3生活垃圾處理設(shè)施中面源惡臭污染模擬評(píng)估 253
4.3.1典型惡臭與健康風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)遷移擴(kuò)散模擬方法 254
4.3.2隨機(jī)變量識(shí)別與隨機(jī)數(shù)組生成 258
4.3.3惡臭物質(zhì)遷移擴(kuò)散模擬濃度解析 267
4.3.4惡臭物質(zhì)遷移擴(kuò)散范圍概率解析 277
4.4生活垃圾處理設(shè)施惡臭污染與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 282
4.4.1填埋場及其周邊區(qū)域惡臭污染評(píng)估 282
4.4.2填埋場及其周邊區(qū)域人類健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 289
4.4.3建筑物不同高度的惡臭污染與健康風(fēng)險(xiǎn)變化規(guī)律解析 304
參考文獻(xiàn) 308
第5章生活垃圾處理設(shè)施惡臭污染控制技術(shù) 310
5.1概述 311
5.2典型惡臭污染控制技術(shù) 311
5.2.1生物濾池技術(shù) 311
5.2.2生物覆蓋層技術(shù) 314
5.2.3膜分離除臭技術(shù) 320
5.2.4等離子體除臭技術(shù) 322
參考文獻(xiàn) 330