摘要

在題為“處理高山地區的殘渣”的研究項目中，考慮到現有的生態和經濟前景，研究了處理殘渣(汙泥)的備選辦法。考慮到法律和技術基礎，包括自然保護、水土保持、水土保持、農林、氣候保護和廢物管理等問題。此外，衛生和美學方麵也被考慮在內。對45個巴伐利亞山區避難所的能源和水供應以及廢水和廢物處理係統進行了分析。對其供應和處置係統的運行經驗進行了調查。在本項目範圍內解決了支助決策者管理與廢水和殘留物處理有關的問題的問題。在此基礎上，提出了敏感山區廢水處理殘餘物處理的指導思想和實用決策理念。本文揭示了對一般評估標準的見解，可以支持尋求其他保護區和山區可持續廢物管理的解決方案。本研究為高山協會、技術和執法部門提供了一個指導方針，以支持他們就可持續的殘渣處理作出決策。

關鍵字

汙泥處理與處置;廢水處理;廢物管理;高山地區;山保護區

簡介

德國高山協會(Deutscher Alpenverein (DAV))目前運營著大約332個公共高山小屋，從低地延伸到高山地區。大約56%的小屋屬於第一類。一類高山小屋主要位於森林線以上，具備基本設施。隻有在特殊情況下，才可以用機械支架(如機動車輛)到達。

對於1類高山小屋，由於驅動路徑非常長，供應和處理通常是困難和耗時的。因此，隻有使用直升機或材料索道才能提供和處理，因此費用昂貴。

山地旅遊導致現有山地茅舍和避難場所的汙水準時排放，山區汙水處理設施的類型、建設和處理受到各種參數和邊界條件的影響。超過一半的dave -huts都在森林線以外(海拔1700米以上)。這些極端地點往往交通不便，隨後阻礙了現場的物流和廢物管理[1]。在海拔2500米以上的地區，由於缺乏腐殖質和植被層，汙泥和堆肥的處理變得更加複雜，因此需要考慮到凍土的存在。

從孤立的高山小屋到山穀的廢水處理中，有時隻有付出很大努力或根本不可能清除殘留物。因此，殘留物通常在茅屋環境中處理。雖然在高山地區的偏遠地點產生的廢物量通常很少，但處理和處置是一項昂貴和困難的工作。山區汙水處理殘餘物處理過程中遇到的問題和風險已經得到了廣泛的研究[2,3]。

大約12%的高山小屋產生脫水汙泥(TSS>100 g/L)，而DAV設施的大部分(61%)汙水處理廠產生可泵濕汙泥(TSS<100 g/L)。大約四分之一的城市配備了下水道係統;TSS<10 g/L的廢水排至[1]流域的汙水處理廠。

根據DAV的估計，約60%的巴伐利亞高山小屋將其殘留物或糞便汙泥處理在小屋周邊地區附近。這種處置做法可能對植被產生負麵影響，並可能造成當地土壤和植物群的侵蝕和退化。此外，敏感地區現有水資源的質量也會受到影響。如果高山牧場(養羊、牛等)靠近高山小屋，就會出現衛生問題。由於這些保留，並根據汙水汙泥處置的更嚴格的要求和法律條例(例如奧地利的《蒂洛爾田地保護法》)，越來越需要適當地將殘留物處置到山穀中。此外，阿爾卑斯山國家之間甚至國家內部的法律法規都是不同的[4]。

基於高山小屋及其環境對氣候變化非常敏感的事實，由於其暴露的位置，必須考慮資源保護和能源等方麵。因此，防止廢水處理殘留物對飲用水資源造成危害，以及防止山區個別物業廢水產生的殘留物對飲用水資源造成危害，是公眾關注的主要問題。考慮到一些高寒地區水資源的減少，保護這些資源是非常重要的。

在確定有序處理的同時，還需要評估廢水處理過程中殘留的利用和處置等因素，特別是處理過程的能耗和處理後殘留運輸的累積能量需求(“灰色能量”)等。

關於高山地區的氣候保護，需要采用無害環境的汙泥處理技術和廢物管理戰略，以減少廢料利用和處置以及經處理的廢料運輸(例如用直升機)的業務費用和額外費用。因此，有可能減少破壞氣候的二氧化碳₂排放。

為了確保山區的可持續性，目前隻有少數國際廢物管理概念和準則(如[5- 9])。基於這一原因和上述原因，作為研究項目的一部分，已經製定了一項指導方針，從生態和經濟的角度論證廢水處理殘留物的處理方案。

材料與方法

數據收集和處理情況

[4,8]和[9]詳細介紹了極端高寒環境下廢汙泥的處理和處置程序，以及高山保護區(針對100個歐洲高寒小屋)廢水處理係統的整體評價。文章的重點是固體廢物管理，目的是確定、量化和批判性地討論操作問題(程序和工藝技術)、處理效率(含水率和體積減少)和與山區避難所廢物管理有關的問題。為了描述巴伐利亞高山小屋的當地處置情況，考慮了以前研究項目(如[10-15])的海拔和數據。

下一步，對DAV運營的45座巴伐利亞高山小屋(第一類)進行了調查。圖1展示了這45座巴伐利亞高山小屋的高度分布。

圖1:45座巴伐利亞高山小屋的高度分布和位置

這項調查的重點是對45個高山小屋的廢水、汙泥和廢物處理、處置和能源供應的庫存分析。在45個高山小屋中，有14個被當場檢查。供應和處理的頻率，野生動物的現狀和影響，以及遊客的數量都被考慮在內。這些因素都影響著農藥殘留處理的決策。它們的供應和處置基礎設施已經有係統地記錄在案。對37個小屋收集和分析了有關供應和處置的數據和詳細信息。為了完成這項任務，我們提前製作了一份全麵的問卷。查詢的問題如下:

• 地理數據，營業時間，過夜時間，住客，
• 水的需求,
• 汙水流量及人口當量，
• 配置供水，
• 配置廢水處理和汙泥處理，
• 處理及處置廢水處理後的殘留物;
• 浪費的概念。

調查的主要目標之一是記錄和評估目前的汙泥處理策略(如圖2)和清除或清除殘留物的成本。為此目的，詢問了材料供應(運輸技術)、能源(能源供應類型)和成本結構(投資成本、運輸和能源供應的操作成本)的特點。此外，問卷還關注了殘留物處理的法律情況和官方許可。

圖2:汙泥處置方式(根據[16])

確定評估準則及製定決策流程圖

根據對現狀的記錄，製定了處理和處置殘留物的決策基礎。因此，研究了對殘留物處理和處置程序有重大經濟影響的影響標準和因素。此外，還分析了基於氣候和環境相關效應的相關性。具體考慮了以下因素和方麵:

• 影響高山小屋位置的參數:氣候、海拔、可到達性、供應和處置方式以及降雨，
• 表征殘餘物或汙泥數量和汙染物負荷的參數:廢水和汙泥處理技術的類型、汙水和汙泥組成以及總和參數
• 說明高山小屋周邊地區環境危害和土壤退化的參數:土壤類型、土壤侵蝕、地下地質、滲透、土地使用(牧場)、與水資源(泉水、水道、塔)的距離、
• 阿爾卑斯山生物群落的地質製圖數據和信息，
• 氣候引起的土壤性質變化(土壤有機碳或氮的消耗和礦化過程)和德國聯邦土壤保護和汙染場所法規(Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG))的要求，“禁止惡化”[17]，
• 用材料索道或直升機有序處置處理過的殘留物的衛生要求
• 影響成本和運輸經濟的因素:包裝類型、容器類型、驅動距離、殘留物或汙泥的數量和特性。

然後，與當局代表、顧問工程師和阿爾卑斯山協會舉行了講習班，以確定有秩序地處置經處理的殘餘物的評價標準。因此，這些講習班的主要目標是實際的相關性和法律背景。為了確定評估標準，利用自然保護驅動儀器對高山小屋周圍汙水處理產生的汙水汙泥或殘餘物的擴散進行了評估。為此目的，利用巴伐利亞阿爾卑斯山(Alpenbiotopkartierung, ABK)的生物群落地質製圖來確定具有生態價值的地區。

評估標準總結在一個流程圖中，反映了以當局(自然保護、水保持、土壤保持和農業、林業和廢物管理)為代表的公共利益，以及氣候保護、運輸係統的成本效益、廢水和汙泥處理技術和當地邊界條件。

結果與討論

汙泥處理及處置程序

表1顯示了37個被調查的巴伐利亞高山小屋中隱含的不同汙泥處理技術。由此可見，超過27%的棚屋沒有進行任何汙泥處理。大多數情況下，汙泥被排入山穀(21.62%)。16個巴伐利亞高山小屋利用腐爛技術、腐殖質植物或汙泥幹燥床處理廢水處理的殘留物。隻有三間高山小屋有濾袋係統。脫水和幹燥汙泥的平均量在0.2-2 m之間^3.每年(使用適當的汙泥處理技術，減少濕汙泥的體積(最多70-90%)和質量(含水量:>90%)。

表1:巴伐利亞高山小屋的汙泥處理技術

高山小屋的廢水和汙泥處理技術直接影響廢水處理殘留物的處理程序。表2說明了37個巴伐利亞高山小屋的不同處理路線或程序。在這37個高山小屋中，幾乎一半的小屋將其殘留物散布在小屋周圍地區。在27%的小屋中，通過車輛或直升機清除殘留物。大約11%的人使用材料索道來疏散殘留物(如圖3)。可用和實際使用的運輸係統如圖4所示。圖4和表2之間的比較表明，由於後勤和經濟原因，並非在每一情況下處置程序都是由現有運輸係統決定的。

表2:37間巴伐利亞高山小屋的處理程序

圖3:材料索道

圖4:37座巴伐利亞高山小屋的運輸係統(第一類)

從廢水處理中清除殘留物的費用

如果高山小屋與下水管道相連，就不需要從廢水處理或汙泥中清除殘留物。最簡單和最具成本效益的處理程序是經常用抽吸車疏散或清除。處理程序需要一條通往高山小屋的良好的通道，並將廢水汙泥儲存在高山小屋的多室化糞池中。當使用直升機從廢水處理中清除殘留物時，如果將供應航班和處理航班結合起來，就可能大大降低成本。表3列有運輸和處置費用的經驗值和指示值，這是費用淨額，屬於較低範圍。實際成本可能與表3中的估計值不同，具體取決於運輸距離、海拔差和山穀中的汙泥處理成本。山穀汙水處理廠高山小屋脫水和幹燥汙泥的處置和處理費用(淨費用)為每噸100至200歐元(不包括運輸費用)，可假定與[18]的費用相當。

表3:從廢水處理中清除殘留物的費用

評估標準

考慮到高山小屋各自的局部邊界條件，製定並定義了以下評估標準及其排除和加權特性:

廢物管理:

• 排除特性:濕汙泥不能擴散，因為雨水衝刷的風險更大(與堆肥或過濾床係統處理的汙泥相比)。此外，所有雜質(如衛生用品)必須從處理過的(堆肥或腐爛)脫水汙泥中清除，然後才允許進行擴散(如人工廢物分類或使用篩網彎篩或衝孔板篩等篩選係統)。
• 加權特性:對於加權，重要的是要調查從廢水處理中清除殘留物的要求是否在經濟上相稱。
• 法律要求:例如，德國閉環管理法(BGBI)。德國汙水汙泥條例(BGBI)第10/2012號[19]號。第21/1992號，[20])。

自然保護:

• 排除特征:在ABK中確定的生物群落被排除為潛在的傳播區域。
• 加權特性:不要求在自然保護區和國家公園土地上普遍拒絕汙泥擴散。在這種情況下，如果谘詢生物學專家，可以為不重要的領域提供例外。
• 法律要求，如德國聯邦自然保護法(BGBI)。第66/1998號，[21])。

節約用水:

• 排除特征:必須排除對供水係統的威脅或危害(例如，泉水水龍頭、集水區)。特別是在沒有自然植被覆蓋的區域或地區，必須避免汙泥或殘留物的擴散。
• 稱重特性:在稱重過程中，必須調查是否對地下水和地表水，特別是喀斯特地區的地下水和地表水有任何負麵影響。應根據雨水衝刷和對水體的有害損害來評估潛在擴散區域的坡度和位置。
• 法律規定:例如，水域保護區條例。

土壤保護:

• 排除特征:如果一個區域實現了土壤的自然功能(例如，潛在的自然植被(PNV))，應避免廢水處理產生的汙泥或殘留物的擴散。沒有植被(岩屑，岩石)的區域被排除為潛在的傳播區域。如果調查證明某一特定地區不履行上述自然功能，可在個別情況下給予豁免。此外，土壤及其過濾能力和緩衝能力必須確保避免汙染物和養分在深層土壤中遷移。
• 權重特征:對於汙水汙泥或殘留物的散布，有必要考慮對植被(如高大草本植被)和高寒茅屋周邊地區以下的保護對象的先前影響或初始汙染水平(地質背景值)進行加權和調查。
• 法律要求:例如，德國聯邦土壤保護法(BGBI)。第16/1998號，[22])。

農業和林業:

• 排除特征:不允許在永久草地(草甸、牧場或牧場、普通牧場)和林地上散布廢水處理產生的汙泥或殘餘物。
• 加權特性:無加權特性。
• 法律要求:德國汙水汙泥條例(BGBI。第21/1992號，[18]號，理事會條例(EC) 1120/2009[23]第2(c)條。

除了上述公眾關注的問題外，在評估和確定處置程序時，還應考慮其他相關標準並相互權衡。例如，這包括高山小屋的位置(高度)和氣候邊界條件，這些條件會限製對高山小屋周圍地區的殘留物進行有係統的處理。此外，對土地或可用土地的需求以及高山小屋的作業時間對處置程序也有影響。客人和訪客的增加導致濕汙泥的數量增加。因此，進一步的汙泥處理需要額外的努力和行動，導致額外的經濟和操作費用。

流程圖及要求

為了保存和保護高山地區，需要對汙水處理產生的汙泥和殘餘物進行仔細和明智的回收和處置管理。關於殘留物命運的決定必須考慮到個別情況，並基於一致的評估標準。當在高山小屋周圍地區散布殘留物或汙泥時，可持續的處理程序應關注以下問題:

• 會否對當地的植被造成嚴重的負麵影響?
• 有衛生風險嗎?
• 敏感地區現有水資源的質量是否有風險或危害?

為了回答這些問題，需要研究不同的參數、特征和標準，例如，殘留物的組成(有機和無機汙染物)、一致性和數量。除其他參數外，高山小屋的位置和環境(土壤和底土、海拔高度、可達性)也需要一定程度的注意。為了評估可能的處置程序，必須考慮適當和適當的運輸係統、疏散和包裝殘留物的選擇和設備。因此，應注意法律要求(如衛生條例)。

將汙泥或殘留物疏散或清除到山穀通常是可能的，必須是首選的策略。應避免殘留物的擴散，即使高山小屋隻有供供應和處理的材料索道，或隻能通過直升機進入。但是，必須考慮可行性、合理性和成本效益。如果高山小屋周圍地區的傳播有問題，這些應該是評估的第一步。

如果沒有選擇有效和相關的排除特性(例如，擴散濕汙泥;在永久草地和林地上擴展)，下一步需要進行稱重和平衡。因此，必須對處理程序進行驗證，無論是在高山小屋周邊地區的異常蔓延;或者，至少，清除山穀中的殘留物應該考慮一個整體的生態可持續、經濟合理和可行的處理策略。平衡或評估考慮了選定的汙泥處理技術、氣候保護、衛生、環境衛生以及處理或清除廢水處理殘留物的成本(運輸係統的類型、汙泥處理的能源和精力等)。

若規管當局(例如民政事務處)通過評估及評估程序得出結論，認為清除汙泥或殘渣不合理，而將汙泥或殘渣擴散是更符合生態可持續、可行及經濟的處置策略，則應在批準通知書內訂明下列規定:

• 在操作日誌中，必須記錄汙泥的數量、儲存時間和有關擴散的信息(數量、位置和日期)。
• 汙泥和廢水處理必須以雜質的最佳去除為目標(如機械篩分、篩分機、浸漬機、油脂分離器)。
• 汙泥處理的主要目標應該是有效地減少體積和質量以及長時間的儲存(至少超過一個冬天)。此外，應確保添加膨化材料。
• 考慮到當地的邊界條件，適當的擴展範圍及麵積須由規管機構(民政事務處)決定。
• 為了估計雨水衝刷和侵蝕的風險，必須考慮到汙泥或殘留物的一致性，研究蔓延區域的坡度和長度。
• 第一次散布殘留物時，應進行分析研究(經過認證的實驗室)，以確定有關汙染物(重金屬、可吸收有機鹵素等)以及營養物和有機物。采樣必須顯示汙泥或殘渣(幹殘渣)的當前狀態和組成，然後將其散布在批準的區域。結果必須提交給監管機構(區辦事處)。
• 管理機構和水管理機構的土壤保護專家應根據具體情況決定，是否必須對傳播區域的土壤進行采樣(土壤類型、ph值、重金屬，見德國聯邦土壤保護條例)，然後才能批準傳播。從技術上講，小屋經營者可以在進行取樣的同時谘詢專家和當地監管部門。抽樣時應考慮以下幾點:
• 鏟子作為取樣裝置，
• 不少於5個采樣點，
• 在最大深度30厘米時，
• 創建複合樣例，
• 用保存杯，
• 利用采樣協議繪製日期、位置、采樣點和采樣深度，
• 將結果提交監管機構(民政事務處)。
• 如果測量結果高於土壤的閾值和預防值(例如，聯邦土壤保護條例，附件2，第4.1號)，則必須避免汙泥或殘留物的擴散。在這種情況下，在評估結果時必須考慮到地質汙染的初始水平。
• 傳播的時間必須確定。鋪展應該在春天進行。
• 如果牧場或農業用地靠近高山小屋，傳播區域必須用柵欄永久性地圍起來。
• 必須確保高山小屋的飲用水供應和供水設施得到保護。為了避免和盡量減少廢物和廢水處理、處置和殘留物擴散對水資源造成汙染和幹擾的風險，必須確定適當的行動和操作。
• 向當地自然保育當局谘詢，應評估本地植物品種在擴散殘留物後的播種情況。自然繼承比就地播種更可取。應該檢查是否有可能從相鄰區域獲得割草材料，並將其納入擴散區域(割草材料轉移)。播種一般應在春季至初夏進行。
• 在處理廢水處理產生的汙泥和殘留物時，為了消除感染的危險並增加健康和安全，必須建立保障措施(施工措施和防護服)，必須遵守相應的規章製度(生物製劑條例、生物製劑處理技術指南)。

表4總結了已製定的評估標準及其排除和加權特征，這些特征在評價適當的處理程序時必須加以考慮，如果允許擴散則必須確定各項要求，並作為流程圖見圖5。

表4:正確處置程序的評估標準和要求

圖5:廢水處理殘留物的正確處置程序流程圖

評估標準(包括排除和權重特征)以及擴散要求應基於當地邊界條件、法律框架和法律規範。

結論

總之，在山穀的大型汙水處理廠共同處理高山小屋的殘留物是最環保的處理方法。因此，確保了受控的處理和處置。從小屋業主或經營者的角度來看，由於缺乏通道，這種處理程序或策略通常在技術上難以實現，在經濟上也不可行。在這種情況下，考慮到當地邊界條件和選定的評估標準，必須對汙泥處置策略進行個別決策導向的評估和加權(逐案決策)。

這個為處理廢水處理殘留物而開發的方法的模範概念將為處理殘留物和汙泥處理的複雜問題的人員提供支持。本指南主要適用於第1類巴伐利亞高山小屋。考慮到其他國家(例如奧地利和瑞士)的法律要求，本準則包括決策概念也適用於其他用戶。

官方許可證的更新和個人評估是必要的，以評估可持續性和擴散汙水汙泥或廢水處理殘留物的潛在風險。防止不適當和不合時宜的處置戰略應成為高山地區可持續氣候和環境保護的一部分。

確認

作者感謝巴伐利亞州環境和消費者保護部的財政支持。

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條信息

文章類型:研究文章

引用:Rödel S, Platschek C, Kolbitsch R(2016)敏感山區汙水處理殘留物處理指南。國際J水廢水處理2(3):doi http://dx.doi.org/10.16966/2381-5299.123

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出版的曆史:

收到日期:2016年4月25日

接受日期:2016年5月2日

發表日期:2016年5月6日