垃圾渗滤液对人体健康的影响.ppt

垃圾渗滤液对人体健康的影响 组员 胡黎明丶符峰豪丶董洪榜 垃圾渗滤液的概念及特性国内外城市垃圾的基本现状垃圾渗滤液性质变化的五个阶段垃圾渗滤液对生态环境的影响垃圾渗滤液中及垃圾中有害有机物质的分类及危害垃圾渗滤液的处理工艺及发展趋势 垃圾渗滤液的概念及特性 概念垃圾渗滤液是在垃圾卫生填埋过程中形成的一种成分复杂的高浓度有机废水 含有大量有机物 悬浮物 氨氮 重金属离子以及致病菌等 特性1 有机污染物种类繁多 水质复杂 2 污染物浓度高 变化范围大 3 水质水量变化大 产量随季节变化大 雨季明显大于旱季 由于垃圾填埋场是一个敞开的作业系统 所以填埋场中的自然降水为垃圾渗滤液来源的主要部分 因而垃圾渗滤液的产量随季节变化大 雨季明显大于旱季 4 金属含量高垃圾渗滤液中含有10多种金属离子 由于国外垃圾不像国内某些城市那样经过严格的分类和筛选 所以国内垃圾渗滤液中金属离子浓度有差异 其中铁浓度可高达2025mg L 铅的浓度可达12 3mg L 锌的浓度可达130mg L 钙的浓度可达4300mg L 5 氨氮含量高高氨氮浓度是城市垃圾渗滤液的重要水质特征之一 随着垃圾填埋年数的增加 可以高达1700mg L 渗滤液中的氮多以氨氮形式存在 约占TN的70 80 6 营养元素比例失调对于生化处理 污水中适宜的营养元素比例是BOD5 N P 100 5 1 而一般的垃圾渗滤液中的BOD5 N P大都大于300 与微生物所需的磷元素相差较大 BOD5生化需氧量 国内外城市垃圾的基本现状 1 城市垃圾的产生量据统计 全世界每年产生垃圾量450亿吨左右 美国每年的城市生活垃圾产生量为2 36亿吨 人均垃圾产量接近2 07kg d 目前 中国城市人均垃圾产生量达到440kg a 而且每年还在以8 10 的速度递增 已成为世界上垃圾包袱最重的国家之一 2 国内城市垃圾的主要成分受城市的规模 性质 地理条件 居民生活习惯 生活水平和能源结构和经济状况等多种因素的影响 不同的国家和地区城市生活垃圾成分差异较大 中国垃圾主要由厨余物 废纸 废塑料 废织物 废金属 废玻璃 陶瓷碎片 砖瓦渣土 粪便 以及废家具 废旧电器等组成 近年来 中国城市垃圾总量大幅度增加的同时 垃圾的构成也相应地发生了变化 出现无机物含量持续下降 有机物含量不断上升 可燃物增多 可利用价值增加的趋势 kg d公斤 每天kg a公斤 每年 国外城市垃圾成分研究概况 美国环保局1988年公布了垃圾填埋场中检测到的20余种非甲烷类有毒有害挥发性有机化合物 如苯 二甲苯 含卤素化合物等 部分具有致癌作用 其浓度达1O PPm 级 近年来 从渗滤液中还检测出含有致癌物卤代烃 Aox 为可吸附的有机卤化物 Rooker等同运用了LC和HPLC技术来分析渗滤液中DOM随时间降解情况 用凝胶层析色谱来测定DOM分子量随时间的变化状况 用反相分配塔器分离DOM 结果显示 70 一93 的DOM为亲水性物质 对这部分物质运用离子对色谱仪测定显示 在渗滤液里面存在着一些分散的化合物 分子量分离色谱显示DOM主要位于 1000u一1500u这一范围内 重金属在环境污染研究中多指Hg Cd Pb Cr以及类金属As等生物毒性显著的元素 其次是指Zn Cu Ni Co和Sn等金属离子 在水中绝大部分以化合物或配合物的形式存在 而具体的存在形式与污水的pH值 水中有机物的浓度密切相关 通常对生物毒性最大的是自由态离子 有机汞等是例外 液相色谱法 liquidchromatography简称LC 高效液相色谱法 HighPerformanceLiquidChromatography HPLC 溶解有机物 DOM ppm浓度是用溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度 也称百万分比浓度 国内城市垃圾成分研究概况 中国垃圾主要由厨余物 废纸 废塑料 废织物 废金属 废玻璃 陶瓷碎片 砖瓦渣土 粪便 以及废家具 废旧电器 庭园废物等组成 近年来 中国城市垃圾总量大幅度增加的同时 垃圾的构成也相应地发生了变化 出现无机物含量持续下降 有机物含量不断上升 可燃物增多 可利用价值增加的趋势 国内近些年对垃圾渗滤液的成分分析也进行了较多的研究 在有机污染物的分析方面如郑曼英等o对广州大田山垃圾填埋场渗滤液有机污染物的分析研究表明 渗滤液中含有主要有机物77种 其中有芳烃29种 烷烃烯烃类18种 酸类8种 脂类5种 醇 酚类6种 酮 醛类4种 酰胺类2种 其它5种 蒋海涛等采用GC MS DS技术在长春市和广州市垃圾渗滤液中分别检出有机污染物99种和77种 其中主要有机物有有萘 蒽 芘 荧蒽 苊 茚 1一甲基萘 1 5一二甲基萘 3一甲基一氮茚 二甲基苯 十五烷 十六烷 乙醇 3一戊烯一乙醇 对甲酚 氯苯 二氯苯 PCBs 己烷 甲胺 乙胺 环己酰胺 脲 苯乙酸等 刘军等在人工模拟垃圾填埋柱所产生的渗滤液中共检出主要有机污染物63种 有烷 烯 醇 酮 羧酸 苯 酯 酰胺 毗咯 呋喃酮 吡啶 苯酚 吲哚 腙 硅氧烷等物质 可信度在60 以上的有34种 中国垃圾渗滤液处理的研究起步较晚 对渗滤液中重金属离子的专项研究则更少 少量的文献数据差别也较大 这与中国地域辽阔 同时垃圾的收集填埋不规范 垃圾中含有工业废物等因素有关 垃圾渗滤液性质变化阶段 初始调节阶段 过渡阶段 酸化阶段 甲烷发酵阶段 成熟阶段 垃圾填入填埋场内 填埋场稳定化阶段即进入初始调节阶段 此阶段内垃圾中易降解组分迅速与垃圾中所夹带的氧气发生好氧生物降解反应 生成二氧化碳 CO2 和水 同时释放一定的热量 此阶段填埋场内氧气呗消耗尽 填埋场内开始形成厌氧条件 垃圾降解由好氧降解过渡到兼性厌氧降解 此阶段垃圾中的硝酸盐和硫酸盐分别被还原成氮气 N2 和硫化氢 H2S 渗滤液PH开始下降 当填埋场中持续产生氢气 H2 时 意味着填埋场稳定化进入酸化阶段 在此阶段对垃圾降解起主要作用的微生物是兼性和转性厌氧细菌 填埋气的主要成分是二氧化碳 CO2 渗滤液COD VFA和金属离子浓度继续上升至中期达到最大值 此后逐渐下降 初始调节阶段 过渡阶段 酸化阶段 当填埋场H2含量下降达到最低点时 填埋场进入甲烷发酵阶段 此时产甲烷菌把有机酸以及H2转化为甲烷 有机物浓度 金属离子浓度和电导率都迅速下降 BOD COD下降 可生化性下降 同时PH值开始上升 甲烷发酵阶段 当填埋场垃圾中易生物降解组分基本被降解完后 垃圾填埋场即进入成熟阶段 此阶段由于垃圾中绝大部分营养物质已随渗滤液排除 只有少量微生物对垃圾中的一些难降解物质进行降解 此时PH维持在偏碱状态渗滤液可生化性进一步下降 BOD COD会小于0 1 但是渗滤液浓度已经很低 成熟阶段 VFA volatilefattyacid 即挥发性脂肪酸 是脂肪酸的一种 垃圾渗滤液对生态环境的影响 随着近年来我国经济的快速发展 城市的工业和生活垃圾大量增加 成分日趋复杂 目前对垃圾进行处理的主要方法是卫生填埋 采用此种方法 最突出的问题是二次污染 垃圾填埋场的二次污染物主要有臭味 飞扬物 渗滤液等 而渗滤液污染已严重破坏了人类的生存环境 并对人体健康产生危害 工业城市垃圾渗滤液不仅成分复杂 有机物含量相当高 还含有大量有毒物质 如重金属 难生物降解有机物 多数为致癌物质 和大量微生物 且污染方式隐蔽 主要通过污染水体和土壤 对周围居民的健康构成严重威胁 工业城市垃圾渗滤液中的重金属成分主要是由工业废弃物和生活垃圾中的废弃化妆品 废油漆以及印刷电路 蓄电池等电子垃圾经过复杂的物理化学变化后浸出的 垃圾渗滤液的环境污染 1 对地表水和地下水的污染由于垃圾渗滤液含有大量的氨氮 重金属 无机盐及有机污染物 而且浓度很高 成分复杂 已经成为地表水及地下水的潜在污染源 如果得不到妥善处理 会穿透地表土及地下土层 对地下水体造成严重污染 2 对土壤的污染渗滤液如果渗透到地下水或填埋场周围的土壤中 其内的重金属 有机物等污染物 很容易被土壤截获 然后被植物吸收 如果直接或最终流人河流后 很可能使河内水生生物中毒 从而破坏农业生产及生态 垃圾渗滤液对地下水 土壤和生态产生的污染和影响 往往延续的时间很长 少则几年 多则几十年甚至几百年 人工处理和修复将要付出高昂的代价 而且往往是不可行的 因此 妥善处理垃圾渗滤液 是防止二次污染最重要的措施垃圾渗滤液及其污染特性 1 水质复杂 危害性大 2CODcr和BOD5浓度高 3氨氮含量高 4 水质变化大 5金属含量较高 6渗滤液中的微生物营养元素比例失调 主要是C N P的比例失调 按照污染物与环境的关系 将这些有害有机污染物分为三类 一是持久性有机物 PersistentOrganicPollutions POPs 即环境中长期存在 迁移距离大 难降解 并且多易挥发 致癌 Carcinogenic 致畸 Teratogenic 致突变 Mu tagenic 的物质 二是多种异生生物质 XenobioticOrganicChemicals XOCs 即自然环境中不存在的人工合成物质 如杀虫剂 除草剂 农药等对人体有害的物质 大多具有疏水性 生物蓄积性 多为芳香或脂肪质有机物 还有一类称为内分泌干扰物 EndocrineDisruptingChemicals EDCs 它通过摄入 积累等作用导致动物体和人体生殖器障碍 行为异常 生殖能力下降 幼体死亡 甚至灭绝 由于其危害缓慢 长期 所以更具隐蔽性 且后果更严重 目前国内外垃圾渗滤液中已查明包含200余种有机污染物 其中数十种对人类健康和环境有危害作用 而进入地下水中的污染物质及其代谢产物更是有上千种 这些污染物在地下迁移扩散 对人类的健康产生极大的威胁 垃圾渗滤液中有害有机物质的分类及危害 脂肪烃类脂肪烃类是指分子中含有碳链或者碳环结构的有机物 由于它们易发生取代反应 其衍生物在国内外范围的垃圾渗滤液检出率很高 而未发生取代反应的脂肪烃类较为少见 且对人体和环境的危害也较小 各种脂肪烃类物质在垃圾渗滤液中的浓度差别较大 苯系物类苯系物为无色浅黄色透明油状液体 具有强烈芳香的气体 易挥发为蒸气 易燃有毒 多为煤焦油分馏或石油的裂解产生 苯系物主要包括苯 甲苯 乙苯和二甲苯 邻 间 对二甲苯 合称为BTEX Benzene Toluene EthylbenzeneandXylenes 由于其广泛被用于各类物质的溶剂而普遍存在于各地垃圾渗滤液中 是渗滤液中最常见的异生生物质之一 苯等芳香烃物质被证实具有血液毒性 甲苯等物质对造血系统具有破坏作用 苯 二甲苯等物质能够影响神经系统 而世界卫生组织更是已将这类化合物确定为强烈致癌物质 渗滤液中还存在卤代苯系物 包括氯苯 它常被用于化工业中的各类溶剂 化学基质 杀虫剂 炸药等 对皮肤和黏膜亦有刺激作用 在人的体内有积累性 损害肝肾等重要器官 此外 垃圾渗滤液中还存在苯磺酸类 苯酸类等苯系衍生物 酚类酚类是芳香烃环上的氢被羟基 一0H 取代的一类芳香族化合物 主要包括苯酚 甲酚以及其取代反应生成物 在许多工业领域诸如煤气 焦化 炼油等工业排出的废水中均含有酚 因此其分布范围十分广泛 酚类中 以苯酚毒性最大 而苯酚与甲酚含量最高 苯酚 甲酚对皮肤 粘膜有强烈的腐蚀作用 也可抑制中枢神经系统或损害肝 肾功能 在许多渗滤液样品中都能检测到苯酚和甲酚 此外 氯苯酚也是目前渗滤液中检出率较高的一类物质 特别是五氯苯酚 由于其毒性和刺激性 已被美国环保局列为 优先控制污染物 国外还检测到的其他酚类衍生物有乙基苯酚 二甲基苯酚 壬基苯酚和壬基苯酚羟乙基物 2一甲氧基苯酚 4一甲氧基苯酚等 其中壬基苯酚羟乙基物对人体和环境具有内分泌干扰作用 多环芳烃类多环芳烃是指含有两个及两个以上苯环的芳香族化合物 产生于工业生产 有机物热解或不完全燃烧 广泛存在于人类生活的自然环境如大气 水体 土壤 作物和食品中 如有学者发现油墨渣和环氧树脂废料中含有多环芳烃萘和荧蒽 而这些都是生活垃圾填埋场中较常见的物品 目前已发现的多环芳烃共有200多种 其中有许多被证明具有致癌毒性 早在2002年英国就已将其中的萘列为环境中的危险物质 而美国将其中的16种列为环境 优先控制 污染物 这16种多环芳烃中 又数苯并 a 芘致癌性最强 16种多环芳烃在垃圾渗滤液中均能够检出 一般低环数 2 4环 含量高 高环 5 6环 含量低 而萘含量为最高 邻苯二甲酸酯类邻苯二甲酸酯 又称酞酸酯 是邻苯二甲酸形成的酯的统称 一般指的是邻苯二甲酸与4 15个碳的醇形成的酯 由于其可被用作塑料增塑剂以及化妆品的添加剂 在生活中的分布也是十分广泛 邻苯二甲酸酯是公认的内分泌干扰物 EndocrineDisruptingChemicals EDCs 具有类雌激素的作用 此类物质持久性强 难以降解 对人体健康构成隐患 其他结构物质垃圾渗滤液中其他类有害有机污染物还包括有机胺类 酮类 醚类等物质 此外 经过垃圾场中复杂的生物和化学作用 本来无毒的物质也可以转变为有害物质 处理方法 1好氧处理1 1活性污泥法1 1 1传统活性污泥法1 1 2低氧 好氧活性污泥法1 1 3物化活性污泥复合处理系统1 2曝气稳定塘1 3生物膜法2厌氧生物处理2 1厌氧生物滤池 2 2上向流式厌氧污泥床3厌氧与好氧的结合方式3 1厌氧 好氧生物氧化工艺 厌氧硝化和生物氧化塘 3 2厌氧 氧化沟 兼性塘工艺3 3厌氧 气浮 好氧工艺3 4UASB 氧化沟 稳定塘4土地处理5硝化和反硝化6英Rochem s反渗透处理厂 处理渗滤液的发展趋势 垃圾填埋场渗滤液的控制和处理是保证垃圾的长期 安全处置的关键 因此 对渗滤液处理的研究至关重要 通过分析和总结目前渗滤液处理现状 今后渗滤液处理研究应把重点放在以下几个方面 首先 现有的渗滤液处理方法多种多样 各具特色 因此 运用时不能生搬硬套 而要因地制宜 不同地域的地理位置 地理结构 气象条件以及垃圾成分等因素的差别都会导致渗滤液质和量的差异 如针对北方降雨量少而蒸发量大的特点 渗滤液回灌法就比较经济有效 而南方温暖湿润的气候就有利于应用土壤一植物法处理渗滤液的开发和应用 其次 垃圾填埋的稳定化研究也是必要的 促进填埋垃圾的稳定化 不仅可以缩短填埋垃圾的稳定化时间 提高产气速率 而且可以缩短垃圾渗滤液产生的周期 在一定程度和范围内改善渗滤液的处理难度 第三 渗滤液的主要两大特点和难点就是其氨氮浓度高以及可生化性差 对于其产生机理 目前只是基于一定的定性认识 还缺乏对于其动力学特征等深层次机理的研究 而这些问题的研究 将有助于对渗滤液处理方法的研究和开发 找出更为经济有效的处理渗滤液的新方法 垃圾中有毒有害物质的危害 1 有机化合物对人体健康的影响挥发性有机化合物 VOCs 是指沸点在50 250 C之间 室温下饱和蒸气压超过133 322Pa的易挥发性化合物 是空气中普遍存在且组成复杂的一类有机污染物 它主要产生于各种化工原料加工及木材 烟草等有机物的不完全燃烧过程 垃圾中含有大量醛类 酚类 葸 烷烃烯烃类等有机挥发物 由于VOCs的成分复杂 其所表现出的毒性 刺激性 致癌作用和具有的特殊气味能导致人体呈现各种不适反应 并对人体健康造成较大的影响 有机化合物多具有挥发性 因而在作业环境中主要以蒸气形式由呼吸道进入人体 脂溶性是有机物的重要特性 进人体内易与神经组织亲和而具麻醉作用 急性有机物中毒时出现的中枢神经系统抑制症状可表现为头痛 恶心 呕吐 眩晕 倦怠 嗜睡 衰弱 抑郁 神经过敏 定向力障碍 意识错乱或丧失 甚至死于呼吸抑制 有机物又具水溶性 亦可经皮肤进入体内 有些有机物还具有可燃性 故作业生产过程中应注意防爆防燃 2 金属或金属类 电子垃圾 对人体健康的影响 电子垃圾也称电子废物 其范围包括所有的废旧淘汰的电子 电器产品 从大型废旧家电如冰箱 洗衣机 电视机 微波炉 空调到手机 电脑 复印机 打印机 传真机等 一系列范围广泛且不断增加的电子淘汰品正以惊人的速度增长 已成为世界上增长最快的垃圾 电子垃圾不仅量大而且危害严重 特别是电视 电脑 手机 音响等产品含有大量有毒有害物质 如电视机的显像管 阴极射线管 印刷电路板上的焊锡和塑料外壳等都是有毒物质 电脑的有害物质更多 制造一台电脑需要700多种化学原料 其中50 以上对人体有害 而1台15英寸的CRT电脑显示器就含有铅 镉 水银 六价铬 聚氯乙烯塑料和溴化阻燃剂等有害物质 仅铅含量平均就达到1公斤多 据报道 1吨随意搜集的电子板卡中 可以分离出130kg铜 0 5kg黄金 58kg的汞 24 6kg镉 340 5kg砷以及其它物质 在电子垃圾的加工过程中 焚化燃烧会释放出二嗯英 呋喃等高毒性物质 通过吸入锡 铅 溴化二嗯英 铍 镉和汞会对工人和附近居民产生毒性危害 铅 钡和其它重金属渗入到地下 会污染当地的地下水 直接倾倒在河里和河岸上的碳氢化合物 重金属和溴化物成分会使河流酸化 伤害鱼和植物 众多有毒重金属和持久的有机污染物 对电子废物拆解工作场所和邻近环境造成了严重的污染 贵屿地区电子废物拆解工作模式不善或缺乏负责的垃圾管理大大加剧了污染问题的严重性 电子垃圾中含有种类繁多的有毒物质 如铅 镉 汞 六价铬和溴化阻燃物等 而胎儿期是生长发育关键时期 对有毒有害物质极为敏感的 上述物质会对胎儿的生长发育造成极大的伤害 例如 铅可致胎儿流产 死胎 早产 先天畸形 胎儿宫内发育迟缓 镉可造成早产 自然流产 死胎 低体重儿等 溴化阻燃物会妨碍大脑和骨骼发育 危害内分泌系统 影响激素在体内的平衡 溴化阻燃物中多溴联苯醚可能会导致胚胎毒性及致畸性 例如体重下降 延迟骨化 弯肋 软骨 肢体畸形等 砷对健康的危害是多方面的 可引发多器官的组织学和功能上的异常改变 严重者还可导致癌变 砷是国际肿瘤机构 IARC 确