1、第十三章 固體廢物的土地填埋處置,一 土地填埋處置的概述 二 衛(wèi)生土地填埋的概述 三 填埋工藝 四 場底防滲系統(tǒng) 五 滲濾液的產(chǎn)生與控制 六 填埋氣體的產(chǎn)生與控制 七 填埋場的封場,一 土地填埋處置的概述,1 概念,土地填埋（landfill）： 從傳統(tǒng)的堆放和填地處置發(fā)展起來的一項最終處置技術(shù)，不是單純的堆、填、埋，而是一種按照工程理論和土工標準，對固體廢物進行有控管理的綜合性科學工程方法。,優(yōu)點：工藝簡單，成本低，適用多種固體廢棄物。 缺點： （1）容量限制：一般以20年為設(shè)計標準，可以通過分選延長使用壽命。 （2）二次污染：浸出液污染地下水，有機物產(chǎn)生氣體。,2 分類,二 衛(wèi)生土地填埋(

2、sanitary landfill)的概述,1 概念,衛(wèi)生土地填埋： “利用工程手段，采取有效技術(shù)措施，防止?jié)B濾液及有害氣體對水體和大氣的污染，并將垃圾壓實減容最小，填埋占地面積最小。在每天操作結(jié)束或每隔一定時間用土覆蓋，使整個過程對公共衛(wèi)生安全及環(huán)境均無危害”的一種土地處理技術(shù)。,sanitary landfills are sites where waste is isolated from the environment until it is safe,每天將運到填埋場的固體廢物在限定的區(qū)域內(nèi)鋪散成40-75cm的薄層，然后壓實以減少廢物的體積，并在每天操作之后用一層厚15-30cm的

3、土壤覆蓋、壓實。 固體廢物層和土壤覆蓋層共同構(gòu)成一個單元，即填筑單元（cell）。具有同樣高度的一系列相互銜接的填筑單元構(gòu)成一個升層（lift）。 完整的衛(wèi)生土地填埋場是由一個或多個升層組成的。當土地填埋達到最終的設(shè)計高度之后，再在該填埋層之上覆蓋一層90-120cm的土壤，壓實后得到一個完整的衛(wèi)生土地填埋場。,衛(wèi)生土地填埋剖面圖,（1）好氧式填埋：高溫堆肥 減少填埋過程中垃圾降解所產(chǎn)生的水分，進而減少滲濾液的污染。 高溫，滅菌。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工困難，造價高。,（2）準好氧式填埋,（3）厭氧式填埋 結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、施工費用低，同時可回收沼氣。,2 場地的選擇,選擇步驟：預(yù)選初選定點。,選擇

4、原則：1）防止污染的環(huán)境安全原則； 2）經(jīng)濟合理原則； 3）工程合理原則 ； 4）政策法規(guī)原則（符合城市發(fā)展規(guī)劃）,考慮的因素：,（1）合理確定有效填埋面積 滿足10年以上服務(wù)區(qū)內(nèi)垃圾的填埋量 一般生活垃圾填埋場的使用年限以15-25年為宜,（2）土質(zhì)條件與地形特點 底層土壤的防滲能力強 覆蓋土壤易取，易壓實，防滲能力強 地形要便于施工，避開洼地，泄水能力強,（3）水文地質(zhì)條件 地下水位盡量低，距底層填埋物至少有1.5m 最佳場址選在封閉的流域內(nèi),（4）氣候條件 蒸發(fā)量大于降水量的環(huán)境，避免高寒區(qū),（5）環(huán)境條件 盡量避開居民區(qū)，適當遠離城市，盡量選建在城市的下風向。,（6）運輸距離要適中 一

5、般要求在保證其它條件不受影響的情況下，運輸距離盡量短，以減少處置的成本。 交通方便，具有能夠在各種條件下運輸?shù)娜旌蚬贰?（7）考慮跡地的開發(fā)利用 跡地完成填埋作業(yè)后的地盤。 封場后有相當面積的土地可以開發(fā)利用,3 場地的設(shè)計,（1）填埋總體設(shè)計思路,2）地下水保護系統(tǒng),3）氣體的產(chǎn)生及控制,1）場地的面積和容量,（2） 場地設(shè)計主要考慮因素：,一年中需要進行衛(wèi)生填埋的固體廢物體積可按下式計算：,4 填埋操作,操作步驟,主要設(shè)備,推土機 壓實機 挖掘機 鏟運機,目前采用可重復(fù)利用的塑料膜替代日覆蓋土,三 填埋工藝（以生活垃圾為例）,四 場底防滲系統(tǒng)固廢填埋場最重要組成部分,通過在填埋場底部和

6、周邊鋪設(shè)低滲透性材料建立襯層系統(tǒng)以阻隔填埋氣體和滲濾液進入周圍的土壤和水體產(chǎn)生污染，并防止地下水和地表水進入填埋場，有效控制滲濾液產(chǎn)生量。 1 場地處理 鋪設(shè)防滲膜前進行場地平整和石塊等堅硬物的清除 。 其中：山坡開挖與平整宜與膜的分期鋪設(shè)同步，邊坡坡度一般取1:3,平整開挖順序為先上后下。,2 填埋場防滲材料 （1）天然防滲材料：黏土、亞黏土、彭潤土等 天然防滲層 （2）人工合成有機材料（柔性膜）：塑料卷材、橡 膠、瀝青涂層等，最重要的是高密度聚乙烯 （hdpe)。 人工單/雙層防滲層,3 場底防滲系統(tǒng)（從上到下） 過濾層保護排水層，過濾掉滲濾液中的懸浮物和其他故態(tài)、半固態(tài)物質(zhì)； 排水層（包

7、括滲濾液收集系統(tǒng)）及時將滲濾液排出，減輕防滲層壓力，減少滲濾液外滲的可能性； 保護層保護防滲層，防止其受外界影響而被破壞； 防滲層通過鋪設(shè)滲透性低的材料（改性黏土、柔性膜等），將滲濾液阻隔于填埋場中，同時液防止外部的地下水和地表水進入填埋場中。,不同組合形成單層、雙層、單復(fù)合、雙復(fù)合防滲系統(tǒng),單層襯層防滲系統(tǒng)：只能用在抗損壞性低的條件下； 單復(fù)合襯層防滲系統(tǒng)：典型結(jié)構(gòu)為柔性膜（上層）黏土礦物層（下層），防滲效果優(yōu)于雙層襯層； 雙層襯層防滲系統(tǒng)：用于混合型填埋場，即生活垃圾與危險廢物共同處置的填埋場； 雙復(fù)合襯層防滲系統(tǒng)：綜合了單復(fù)合和雙層防滲系統(tǒng)的優(yōu)點，具有抗損壞能力強、堅固性好、防滲效果好等

8、優(yōu)點，但造價較高。用于危險廢物安全填埋場。,人工防滲襯層的設(shè)計： 1）對hdpe 膜性能要求： 密度0.95g/cm3,熔流指數(shù)0.050.3g/10min，碳黑添加量23，膜厚0.52.5mm，滲透系數(shù)小于10-12 cm/s。 2）對hdpe膜鋪設(shè)要求： 平坦、無皺折、搭接盡量減少焊縫、邊坡與底部交界處布設(shè)焊縫、接縫平行于斜坡面，基礎(chǔ)底部膜避開垂直穿孔管道、邊坡膜要錨固（矩形槽覆土錨固法）。 3）對hdpe復(fù)合襯層下墊層（保護層）的要求： 采用天人防滲材料（黏土），黏土層厚度0.61.0m，黏土層壓實度不低于90，下墊層不含直徑大于0.5cm的顆粒物、不脫水、開裂，施放化學除莠劑。,4）單

9、hdpe復(fù)合襯層的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 邊坡黏土層厚度比底層大10（邊坡防滲比底層難），底部黏土層（保護層）厚度0.61.0m，排水層（砂/礫石）厚度大于30cm，邊坡坡度1：3，底部坡度24。 5）hdpe雙襯層的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 上層hdpe膜0.62.0mm，基底hdpe膜1.01.5mm，底部黏土層（保護層）小于等于100cm（邊坡100cm），排水層30cm，過濾層15cm，邊坡1:3,底坡24。,5 滲濾液收集系統(tǒng) 包括：導(dǎo)流層、收集溝、多孔收集管、集水池、提升多孔管、潛水泵和調(diào)節(jié)池。,（1） 導(dǎo)流層 指填埋場底一系列坡度的階地，厚度不小于300mm，由卵石（無，用碎石）鋪設(shè)而成。目的是將全場的滲

10、濾液順利地導(dǎo)入收集溝內(nèi)地滲濾液收集管內(nèi)。 （2）收集溝 設(shè)置于導(dǎo)流層的最低標高處，并貫穿整個場底，盡量設(shè)置成直管，中間不出現(xiàn)彎折點。位于場底中軸線上的為主溝，在主溝上依間距3050m設(shè)置支溝。收集溝中填充卵石或碎石 。,（3）多孔收集管,分為主管和支管，分別埋設(shè)在收集溝的主溝和支溝中，管材選擇hdpe，開孔率25，公稱直徑不小于100mm，管的周圍以卵石/碎石填充。具備足夠的剛度和強度，不允許在集水管上直接停放機械（第一次鋪放垃圾）。,滲濾液收集管分為垂直水平兩部分，形成垂直水平立體收集系統(tǒng)。,水平收集管：只在填埋場底層鋪設(shè)，坡度應(yīng)不小于2； 垂直收集管：一般按50m間距梅花形交錯布置，收集管

11、隨著垃圾層的增加而逐段增高。,（衛(wèi)生填埋場一般分層填埋，各層垃圾壓實后，覆蓋一定厚度的黏土層，可減少固廢污染和雨水下滲，但也造成上部滲濾液不能流到底部導(dǎo)流層，因此需要布設(shè)垂直滲濾液收集系統(tǒng)）,立管（垂直收集管）同時也用于導(dǎo)出填埋氣體，稱為排滲導(dǎo)氣管,（4）集水池和提升系統(tǒng) 滲濾液集水池位于垃圾主壩前的最低洼處（水平襯層系統(tǒng)在垃圾主壩前某一區(qū)域下凹形成集水池），以礫石堆填，全場的滲濾液匯集于此并通過提升系統(tǒng)越過垃圾主壩進入調(diào)節(jié)池。 若滲濾液收集主管直接穿過垃圾主壩（穿壩管不開孔，滲濾液利用重力流從垃圾堆體內(nèi)導(dǎo)出，進入導(dǎo)流層的滲濾液通過穿壩管導(dǎo)出），則可省略集水池和提升系統(tǒng)（適合山谷型填埋場）。

12、提升系統(tǒng)：通常采用hdpe斜管提升。,直管：垃圾對體的固結(jié)沉降給管外側(cè)施加向下的下拽力和負摩擦力，潛在威脅下部的水平防滲膜。,（5）調(diào)節(jié)池 對滲濾液進行水質(zhì)和水量的調(diào)節(jié)。,五 滲濾液的產(chǎn)生與控制,1 滲濾液的產(chǎn)生,滲濾液產(chǎn)生量的預(yù)測,（1）水量平衡法（理論計算法）,衛(wèi)生土地填埋場,滲濾液年產(chǎn)生量的數(shù)學表達式： q = p + d + g + w - e,（2）經(jīng)驗公式法,實測相鄰地區(qū)已建填埋場滲濾液的產(chǎn)生量，推算出待測填埋場單位面積滲濾液的產(chǎn)生量。數(shù)學表達式如下：,q = q a10-4,q 滲濾液產(chǎn)生量，m3/d q 單位面積滲濾液產(chǎn)生量， m3/（had） a 填埋面積，ha，包括作業(yè)區(qū)和

13、完成區(qū),（3）經(jīng)驗統(tǒng)計法,（4）根據(jù)垃圾產(chǎn)生量進行類比分析,滲濾液產(chǎn)生量與垃圾量之間存在一定的比例關(guān)系，一般在0.21.1之間。,垃圾量小，降雨大的地區(qū)，取高值。 垃圾量大，降雨小的地區(qū)，取低值。,2 滲濾液的組成及特征,填埋場中廢物的分解過程,滲濾液水質(zhì),階段：好氧分解階段；,階段：液化及產(chǎn)酸階段；,階段：甲烷增長階段；,階段：穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段；,階段：填埋場穩(wěn)定階段 。,滲濾液水質(zhì)及變化規(guī)律,生活垃圾滲濾液化學成分統(tǒng)計,特征：,（1）滲濾液的化學成分復(fù)雜：有機、無機、重金屬 （2）滲濾污染成分濃度很高： cod：105mg/l nh3：700mg/l 硬度：7000mg/l （3）有機物含量

14、高，成分復(fù)雜： 超過100種，主要是低分子的脂肪酸、腐殖酸類和高分子的灰黃酸類物質(zhì)。 （4）無機污染成分復(fù)雜，其種類和濃度在很大程度上收垃圾成分和淋濾時間的影響。 （5）存在重金屬：cu、fe、pb、zn、cd、mn、mg等 （6）滲濾液中的細菌、大腸桿菌含量很高。 細菌：25.6萬個/克 大腸桿菌總數(shù)：25.8萬個/克,3 滲濾液的控制對策,（1）滲濾液產(chǎn)生量的控制,1）入場垃圾含水率的控制 垃圾含水率30 降低垃圾中有機物含量（分離作堆肥）,（2）滲濾液的收排系統(tǒng)設(shè)置,作用：保證在填埋場預(yù)設(shè)壽命期限內(nèi)正常運行，收集并將滲濾液排至場外指定地點，避免滲濾液在填埋場底部蓄積。,滲濾液蓄積引起的問

15、題,1）填埋場內(nèi)的水位升高，導(dǎo)致更強烈的滲出，使?jié)B濾液的污染物濃度增大。 2）底部襯層之上的靜水壓增加，導(dǎo)致滲濾液更多地泄漏到地下水土壤系統(tǒng)中。 3）填埋場的穩(wěn)定性受到影響。 4）滲濾液有可能擴散到填埋場外。,收排系統(tǒng)的組成：,（3）滲濾液的處理與最終處置,六 填埋氣體（landfill gas, lfg）的產(chǎn)生與控制,（一） 填埋氣體的產(chǎn)生過程,填埋場的氣體產(chǎn)生情況,好氧分解,厭氧分解,co2、h2o、nh3、n2、h2,ch4、co2,填埋氣體組分，%,階段：好氧分解階段； 階段：液化及產(chǎn)酸階段； 階段：甲烷增長階段； 階段：穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段； 階段：填埋場穩(wěn)定階段 。,（二） 填埋氣體對環(huán)

16、境的影響,（1）爆炸和火災(zāi) “類似瓦斯爆炸” （2）對水環(huán)境的影響 co2地下水ph下降鹽類溶解含鹽量升高 （3）對大氣環(huán)境的影響 溫室氣體排放 微量有害氣體排放：一氯甲烷、四氯化碳、氯仿等,（三）甲烷產(chǎn)生量的預(yù)測及影響因素,（1）經(jīng)驗公式推算,氣體的產(chǎn)生量主要與有機物中可能分解的有機碳成比例,g = 1.866 cg/c,式中：g氣體產(chǎn)生量，l cg可能分解（氣化）的有機碳量，g c有機物中的碳量，g,1 甲烷產(chǎn)生量的預(yù)測,（2）理論計算法,有機物厭氧分解的總反應(yīng)式：,若轉(zhuǎn)化為生物量的部分忽略不計，則總反應(yīng)式變?yōu)椋?有機降解物的經(jīng)驗化學式,微生物的化學組成,若已知有機廢物的元素組成，通過此公

17、式就可計算產(chǎn)生的氣體質(zhì)量（kg）和數(shù)量（m3）。,（3）cod估算法,該法建立在質(zhì)量守恒定律基礎(chǔ)上，并假設(shè)垃圾中cod值等于產(chǎn)氣中甲烷燃燒的耗氧量。 其數(shù)學表達式為：,2 甲烷產(chǎn)生量的影響因素,（1）垃圾特性 垃圾中可降解的有機物的含量以及這些有機物中纖維素、蛋白質(zhì)、脂肪的構(gòu)成比例。 （2）垃圾堆體中的水分 （3）溫度 甲烷菌的適宜溫度：3065。 在一個深的、封閉好的環(huán)境中，產(chǎn)生甲烷的最適宜溫度為40 。 （4）ph值 甲烷菌最適宜的ph值：6.87.5 （5）場地特性 厭氧環(huán)境（填埋厚度5m）,（四）填埋場氣體的控制,（1）被動型控制：通過填埋場內(nèi)部產(chǎn)生氣體的壓力和濃度梯度， 將氣體導(dǎo)排入

18、大氣或控制系統(tǒng)。,適合于廢物填埋場量不大、填埋深度淺、產(chǎn)氣量小的小型城市垃圾填埋場（小于40000m3）和非城市垃圾型填埋場。,（2）主動型控制,填埋氣集排系統(tǒng),垂直導(dǎo)氣井：在填埋場內(nèi)部或周邊用直徑1m的勻鉆鉆至填埋場底部以上3米以內(nèi)或碰到滲濾液液面（取高者）。管徑150mm，pvc，上部1/3無孔，下部2/3有孔，周邊回填2550mm的礫石，鉆孔口用細黏土和彭潤土封閉。豎井應(yīng)先在填埋場中打孔。（排氣不排液）,水平盲溝：沿填埋場縱向逐層橫向布置水平收集管，直至兩端設(shè)立的導(dǎo)氣井將氣體引出場面。溝寬0.60.9m，深1.2m。水平暗溝須與填埋場的垃圾層一樣成層布置（垃圾鋪放同步）。該法工程量大、材

19、料用量多、投資高。適用于小面積、窄形、平地建造的填埋場（量?。?。,1）氣體收集管（輸送管） 抽氣需要的真空壓力和氣流均通過預(yù)埋管網(wǎng)輸送至抽氣井（負壓），主要的氣體收集管應(yīng)設(shè)計成環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)。,（無孔）,有孔,2）冷凝水收集和泵站 冷凝水收集井可使隨氣流移動的冷凝水從集氣管中分離，防止管子堵塞，每60150m設(shè)置一個。 3）抽風機 置于稍高于集氣管末端的建筑物內(nèi)，抽風機使抽氣系統(tǒng)形成真空并將填埋廢氣輸送至廢氣發(fā)電廠或燃氣站。 4）氣體監(jiān)測設(shè)備 填埋場周邊的天然土層內(nèi)埋設(shè)氣體監(jiān)測設(shè)備，取樣口用空心鉆打至地下水位以下或填埋場底部1.5m處。,4 填埋氣的資源化利用,（1）預(yù)處理,（2）資源化利用途徑,1）就地利用,2）沼氣發(fā)電： 沼氣 凈化裝置 貯氣罐 內(nèi)燃發(fā)動機 發(fā)電機 供電,3）并入城市燃氣網(wǎng),4）凈化提純作為化工原料,七 填埋場的封場 (landfill closure),封場： 對達到壽命的填埋場進行表面覆蓋處理。,封場后至少3年內(nèi)（即不穩(wěn)定期）不得進行任何方式的使用，并進行封場監(jiān)測，注意防火防爆。 有資