1、8固体废物的最终处置v填埋场的规划设计、填埋场的规划设计、防渗防渗v 渗滤液的收集与处理渗滤液的收集与处理v 填埋气的收集与处理填埋气的收集与处理-相关知识介绍w 1最终处置w 由于受技术、经济条件的限制，固体废物由于受技术、经济条件的限制，固体废物不可能百分之百得到处理和利用，为了保不可能百分之百得到处理和利用，为了保护人类的生存环境，就需要对目前无法利护人类的生存环境，就需要对目前无法利用或利用价值不高的固废进行最后的处理用或利用价值不高的固废进行最后的处理要求：w 废物体积尽量小；w 废物本身无较大的危害性w 处置场地适宜w 设施结构合理w 封场后要定期对场地进行维护及监测w 考虑填埋场
2、的开发利用2方法及分类w 通过多重屏障（天然或人工）实现有害物质同生物圈的有效隔离。w 海洋处置：海洋倾倒、远洋焚烧w 陆地处置：土地处理、土地耕作、工程库或贮留池贮存、浅地层填埋、深井灌注处置等。8.1规划与设计w 概述概述w 场址的选择场址的选择w 填埋量与年限填埋量与年限8.1.1 概述w 填埋对象及目的n卫生土地填埋的对象主要是城市垃圾，进行填埋处置的目的是不对公众和环境造成危害。w 设计标准n防渗层的技术参数：渗透系数2m，强度0.6 MPa，垃圾压实度O.6t/m3。n填埋场要覆土，有排气设施，离居民区500800m。地下水水位与场地距离2m。w 填埋方式n卫生填埋一般可以采用三种
3、方式:厌氧方式、好氧方式和准好氧方式。w 武汉市二妃山垃圾填埋场厌氧方式（Anaerobic）w 是一种采用厌氧生物处理的填埋方式；w 填埋场的结构筒单，操作方便，可以回收一部分可燃性气体；w 但污染严重，厌氧分解速度缓慢，稳定化周期长，容易发生爆炸危险；并且很难对封场后土地充分利用。好氧方式（Aerobic）w 采用强制人工通风，使垃圾能进行好氧分解，稳定化周期短，可以大大提高封场后土地利用率。w 好氧填埋与好氧堆肥相近，可以产生约60以上的高温，有利于杀灭大肠杆菌等致病细菌。同时好氧降解过程中产生的水分少，对地下水污染的威胁小。w 但是好氧填埋需要强制通风，使得填埋场的结构较为复杂，造价和
4、运行费用高，不利于填埋场的大型化。因此，目前尚未得到广泛应用。准好氧方式（Pseudoaerobic）w 是一种介于厌氧和好氧填埋之间的填埋方式，在设计时提高了渗滤液收集和排放系统的砾石排水层和管路的尺寸，使渗透液在管道中呈半流动状态这样就扩大了排水、排气空间，并兼作通风通道。 由于有较强的空气扩散作用，使填埋的垃圾处于近似好氧分解的环境，加速有机物的分解，缩短了稳定化的周期。w 由于不需要人工强制通风，而是自然通风，降低了运行费用。w 但是准好氧填埋场需要留出一部分储存空气的空间，在一定程度上减小了填埋废物的空间。当前世界上所有大城市的土地都逐步趋于紧张的形势下，准好氧填埋受到环保工作者的重
5、视，很可能是未来城市垃圾处置的主要填埋方法。武汉市二妃山垃圾填埋场武汉市二妃山垃圾填埋场武汉市二妃山垃圾填埋场8.1.2 场地选择场地选择应主要考虑如下因素：w 规模：合理确定有效填埋面积：一般满足10年以上；w 交通：运输距离适中，并有全天候公路；w 土质与地形：土质防渗能力强，地形有利于泄洪；w 气候：蒸发大于降水，尽量背风；w 水文：地下水距填埋物大于1.5m；w 噪音：不影响附近居民；w 开发：封场后要便于开发利用。8.1.3 场地设计w 库容与面积的计算w 地表水(surface water)控制系统w 地下水(ground water)保护系统w 填埋场的气体控制（1）库容与面积的
6、确定w 确定的依据n在设计填埋场的库容和面积时，要考虑废物的数量、填埋方式、填埋高度、压实密度、覆盖材料的比率等因素。n一般情况下，城市生活垃圾填埋场的使用年限以1525年为宜。n以当地土壤为覆盖材料，则垃圾与覆盖土之比约为5：14：1。n压实后的垃圾容重约为500800kgm3。w 库容与面积的计算n计算公式n计算实例n注意事项l当服务年限较长时，应该充分考虑人口的增长率和垃圾产率的变化。l人口增长率要根据相应地区最近10年内的人口增长率取值。l垃圾产率应根据该地区的经济发展规划，参考以往的产率数据取值。计算公式w 每年填埋垃圾体积的计算式中：V 一 每年填埋垃圾的体积(m3)；D 一 压实
7、后垃圾的密度(kgm3)；C一 每年需要的覆土体积(m3)； r垃圾与覆土比；W一 垃圾产生率(kg日人)；P一城市人口。每年所需的场地的面积若已知填埋高度H，则填埋面积为：CDWPV 365rDWPC 365HVA 计算实例w 一个5万人口的城市，平均每人每天产生垃圾2.0kg，采用卫生土地填埋法，填埋高度为7.5m，覆土与垃圾之比为1：4，压实密度为600kg/m3，设计年限20年，求填埋场所需的库容与面积。w 解：)(1003. 2208 .10138)(105 . 12076041)(8 .10138)5 . 776041()(760411520860833 4600500000 .
8、2365600500000 . 23652520362021320mAmVmAmV（2）地表水(surface water)控制系统w 土地填埋中水的控制w 地表水控制系统a. 土地填埋中水的控制w 土地填埋技术的核心是防止填埋废物中的有害组分对处置场周围环境造成污染，其中最重要的因素是雨水，地下水，地表径流和废物自身分解产生的水分，溶解废物中的有害组分形成的浸出液对地下水及地表水造成污染，因此，可以说，对水的控制是解决填埋场环境污染的关键问题。w 在填埋场设计时要重点考虑地表水、地下水和浸出液。其中地表水作为浸出液的主要来源，对它的有效控制，实际上就成为填埋场周围水环境污染的首要控制因素，对
9、整个填埋场的建造和运行费用将产生较大的影响。b. 地表水(surface water)控制系统w 在设计地表水控制系统时，首先要对填埋场所在流域的总体情况有一个全面的了解。w 地表水控制系统的内容地表水控制系统 地表水控制系统应包括下列内容：排水系统 洪水调节池 周边排水系统 场内排水系统 封场区排水系统 非填埋区排水系统 填埋区排水系统 周边排水系统主要由设置在填埋场四周的排水沟组成，其作用是收集降在填埋场上的游流域的雨水，并排往洪水调节池，防止其流入填埋场区域，以减少浸入液的产生量。最终封场后往往兼作填埋场表面的雨水排水系统。 场内排水系统包括填埋区和非填埋区的排水系统，将雨水在尚未与填埋
10、废物接触之前迅速排出场外。因此，在填埋施工过程中对填埋场进行分区填埋并逐日覆土，对实现场内排水系统的功能和减少漫出液产生量是至关重要的。 封场区排水系统的作用是排除降到封场表面的雨水，减少其向废物层的渗入量。（3）地下水(ground water)保护系统w 设计地下水保护系统的目的w 浸出液(leach solution)的来源与支出w 浸出液的产生量w 浸出液的性质w 浸出液的防渗措施w 卫生土地填埋浸出液收集系统示例a. 设计地下水保护系统的目的对地下水进行控制的目的主要有两个：w 保持地下水水位与废物层有足够的安全距离以防止浸出液污染地下水；w 防止地下水渗入填埋场，以减少浸出液的产生
11、量。b. 浸出液(leach solution)的来源与支出w 浸出液的来源与支出见图11-1。w 浸出液的来源主要有：n降水：降雨、降雪；n地表迳流；n地下水；n垃圾含水：垃圾本身含有机组分厌氧分解产生的水分。w 浸出液的支出主要有：n地表迳流流出水；n地下渗出水；n蒸发散失水。w 为控制和管理填埋场的漫出液，必须建设浸出液水量调节设施和浸出液处理设施。 图11-1 浸出液的来源与支出c. 浸出液的产生量w浸出液处理设施的处理能力和调节设施容量的确定需要对垃圾填埋过程中产生的浸出液量作出较为准确的预测。根据填埋场水的收支平衡关系，确定浸出液产生量，但确切估算是困难的，因此浸出液的产生量通常采
12、用经验公式计算：式中：Q日平均浸出液量(m3d)； C浸出系数，一般取0.20.8；与填埋场地表、植被、坡度等因素有关； I平均降雨量(mmd)； A填埋场集水面积(m2)浸出液的产生量除与输入水源有关外，还与填埋操作方式有关。如与污泥混合填埋时，经压实后，污泥中的相当量的水变成浸出液。AICQ10001d. 浸出液的性质w 浸出液的性质与填埋废物的种类、物质组成、显微结构特点，即性质和填埋方式等许多因素有关。w 废物本身的特性对浸出液的成分及浓度影响最大。n例如，我国城市垃圾中厨房垃圾含量较高，可堆腐性强，浸出液水质一般比较差。w 在填埋初期，浸出液中有机酸浓度较高，挥发性有机酸约占1，随着
13、时间的推移，挥发性有机酸的比例将增加，厌氧填埋方式有机物分解周期长，分解速度慢，因此，浸出液中有机物浓度降低的速度比好氧填埋方式慢。w 对于普遍采用的厌氧填埋，其浸出液的性质一般反映在色味、pH值、BOD5、COD、TOC（总有机碳）、溶解总固体、SS、氮化物、P、重金属等方面。e. 浸出液的防渗措施（Anti-seepage measures）w 浸出液是一种高浓度的有机废水，一旦渗出就会污染地下水，必须严格控制，加以治理。w 浸出液防渗措施除按照场地选择标准合理选址外，还必须在设计、施工方案和填埋方式上采取必要的措施，主要包括：n设置防渗衬里；n设置导流渠或导流坝；n选择合适的覆盖材料。设
14、置防渗衬里（Anti-seepage liner）w 防渗衬里的结构类型n天然粘土衬里（Natural clay liner）n人工合成有机衬里（Synthetic organic liner）n粘土有机复合衬里（Clay-organic composite liner）w 浸出液收集系统与衬里的设计原则w 衬里材料的选择武汉二妃山垃圾填埋场使用的有机衬里浸出液收集系统和衬里的设计原则w衬里与其它结构材料必须满足有关标准；w天然粘土单衬里厚度应15m；w双层复合衬里的主衬里与备用衬里必须选择不同的材料；w必须设置浸出液收集池浸出液收集池，且能容纳三个月的浸出液；w衬里应有适当坡度，以使浸出液自
15、流入收集池；w衬里之上应设置保护层保护层，保护层可选用适当厚度的砾石，或选用专用的高密度聚乙烯网和无纺布；w在可渗透保护层内可设置多孔浸出液收集管，使浸出液通过收集管入积水坑；w积水坑设有浸出液监测装置 ；w设置浸出液排出系统，定期抽出浸出液处理，以减少衬里压力；w设置备用抽水系统，以便当泵或立管出现故障时抽出浸出液。武汉二妃山垃圾填埋场浸出液收集与处理池武汉二妃山垃圾填埋场的衬里保护层衬里材料的选择w根据待处置废物的性质，场地的水文地质条件、场地的级别、场地服务期限；材料的种类和建造费用等因素选择衬里材料。n无机材料：粘土、水泥等；n有机材料：沥青、橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯等w对所选择的衬里材
16、料要预先进行下列试验：n与废物的相容性试验、渗透性试验、抗压强度及密度测定w天然粘土衬里的选择标准：n与废物浸出液的相容性；n渗透系数107cm/s，30的土粒能通过200目筛，液性限度30，塑性限度15，PH7。w有机衬里的选择标准：n与废物浸出液的相容性，渗透系数05 mm，便于施工、抗臭氧、紫外线土壤细菌的侵蚀，有适当的耐候性，有足够的机械强度、厚度均匀、无薄点、裂缝磨损、气泡和外来的颗粒。n便于维修、价格便宜。水平防渗系统8.2渗滤液的收集与处理渗滤液的收集与处理w 1特征w 有机污染物浓度高，特别是5年内的“年轻”填埋场的渗滤液。w 氨氮含量较高，在“中老年”填埋场渗滤波中尤为突出。
17、w 磷含量普遍偏低，尤其是溶解性的磷酸盐含量更低。w 金属离子含量较高，其含量与所填埋的废物组分及填埋时间密切相关。w 溶解性固体含量较高，在填埋初期(0.52.5年)呈上升趋势，直至达到峰值，然后随填埋时间增加逐年下降直至最终稳定w 色度高，以淡茶色、暗褐色或黑色为主，具较浓的腐败臭味。w 水质历时变化大，废物填埋初期，其渗滤液的PH较低，而COD、BOD 5、TOC、SS、硬度、金属离子含量较高；而后期，上述组分的浓度则明显下降。w2 收集系统构成收集系统构成w功能：将填埋场内产生的渗滤液迅速功能：将填埋场内产生的渗滤液迅速汇集，并通过输水管、集水池等输送汇集，并通过输水管、集水池等输送至
18、指定地点。至指定地点。w 汇流系统和输送系统两部分组成。w 汇流系统的主体位于场底防渗衬层上的、由砾卵石或碎汇流系统的主体位于场底防渗衬层上的、由砾卵石或碎( (渣渣) )石构成的导流层。该层内设有导流沟和穿孔收集管石构成的导流层。该层内设有导流沟和穿孔收集管等。导流层设置的目的是将场内的渗滤液通畅、及时地等。导流层设置的目的是将场内的渗滤液通畅、及时地导入导流沟内的收集管中。导入导流沟内的收集管中。w 渗滤液的输送系统多由集水槽渗滤液的输送系统多由集水槽( (池池) )、提升多孔、提升多孔管、潜水泵、输送管道和调节池等组成。管、潜水泵、输送管道和调节池等组成。类别 变化范围 类别 变化范围
19、类别 变化范围 颜色 嗅 总残渣 电导率 /Scm-1 氧化-还原电位 /mV pH CODCr BOD5 黄-黑灰色 恶臭 236535703 10104 32080 5.58.5 18954412 11619000 有机酸 TP NH3-N NO2-N SO42- CL- As Cd 4624600 0.8671.9 207400 0.5919.26 9736 1893262 0.10.5 00.13 Pb Cu Zn Fe Hg Cr Mn 0.0691.53 0.11.43 0.23.48 6.9266.8 00.032 0.012.61 0.473.85 垃圾渗滤液成分（垃圾渗滤液成
20、分（mg/L） 一、认识渗滤液w 渗滤液的水质特点渗滤液的水质特点n有机物浓度高有机物浓度高 渗滤液中的渗滤液中的BOD5和和COD浓度最高可浓度最高可达几万达几万mg/L，主要是在酸性发酵阶段产生，主要是在酸性发酵阶段产生，pH值一值一般在般在6.0左右（呈弱酸性），左右（呈弱酸性）， BOD5和和COD比值在比值在0 . 50 .6。n水质变化大水质变化大 受填埋场构造方式、垃圾的种类、数量受填埋场构造方式、垃圾的种类、数量和质量以及填埋年数的影响。和质量以及填埋年数的影响。n氨氨-氮含量高氮含量高 是由于有机氮转化为氨是由于有机氮转化为氨-氮造成的。在氮造成的。在中晚期填埋场渗滤液中尤其
21、严重，是处理难点之一。中晚期填埋场渗滤液中尤其严重，是处理难点之一。n微生物营养元素比例失调微生物营养元素比例失调 缺乏生物处理所需的磷元缺乏生物处理所需的磷元素和氮元素等。素和氮元素等。考察对象 10年 （老年） pH COD (g/L) COD/TOC BOD5/COD VFA (%TOC) 10 70 6.57.5 7.5 2.0 0.1 5 渗滤液特征随填埋场年龄的变化渗滤液特征随填埋场年龄的变化 NH4+-N浓度随填埋年龄增长而提高，重金属离子浓度则有所下降。浓度随填埋年龄增长而提高，重金属离子浓度则有所下降。二、渗滤液处理方法w 合并处理合并处理w 单独处理（单独处理（土地处理、好
22、氧生物处理、厌氧生物处土地处理、好氧生物处理、厌氧生物处理、厌氧与好氧结合方式、物化处理理、厌氧与好氧结合方式、物化处理）w 生物法：生物法：当垃圾渗滤液的当垃圾渗滤液的BODBOD5 5/COD/COD大于大于0.30.3时，时，渗滤液的可生化性较好，宜采用生物处理法。渗滤液的可生化性较好，宜采用生物处理法。w 物化法：物化法：当垃圾渗滤液的当垃圾渗滤液的BODBOD5 5/COD/COD值较小（小值较小（小于于0.20.2）时，或含有相对分子量很小的有机成分）时，或含有相对分子量很小的有机成分时，物化法处理效果好。时，物化法处理效果好。w 回灌法：回灌法：适应渗滤液的水质水量变化特点，可适
23、应渗滤液的水质水量变化特点，可利用有机物场内分解而滋生的微生物处理渗滤液利用有机物场内分解而滋生的微生物处理渗滤液中的有机污染物。中的有机污染物。（1）渗滤液）渗滤液调节池调节池与城市污水合并处理与城市污水合并处理（2）渗滤液）渗滤液调节池调节池生物预处理生物预处理与城市污水合并处与城市污水合并处理理（3）渗滤液）渗滤液调节池调节池生物预处理生物预处理物化处理物化处理（4）渗滤液）渗滤液调节池调节池生物预处理生物预处理土地处理土地处理处理工艺处理工艺1.生物处理技术1.1 预处理措施预处理措施n去除渗滤液中金去除渗滤液中金属离子属离子n降低生物处理单降低生物处理单元的污泥有机负元的污泥有机负荷
24、荷n脱氮处理脱氮处理n平衡营养元素平衡营养元素采用化学混凝沉淀的方法，用石灰或硫化物作沉采用化学混凝沉淀的方法，用石灰或硫化物作沉淀剂，去除垃圾渗滤液中重金属，同时去除大量淀剂，去除垃圾渗滤液中重金属，同时去除大量的悬浮颗粒。预处理还调节渗滤液的的悬浮颗粒。预处理还调节渗滤液的 pHpH 值，使值，使之从酸性变成中性。之从酸性变成中性。提高污泥浓度、延长污泥停留时间以及增加处理提高污泥浓度、延长污泥停留时间以及增加处理构筑物的有效容积，均可降低污泥的有机负荷。构筑物的有效容积，均可降低污泥的有机负荷。生物滤池和生物转盘工艺对垃圾渗滤液有良好的生物滤池和生物转盘工艺对垃圾渗滤液有良好的脱氮效果。
25、脱氮效果。必须在进行生物处理时添加磷元素，使渗滤液中必须在进行生物处理时添加磷元素，使渗滤液中BOD5:N:P 维持在维持在100:5:1，以维持微生物正，以维持微生物正常的生长代谢。常的生长代谢。1.生物处理技术2 处理方法处理方法n好氧处理好氧处理n厌氧生物处理厌氧生物处理n厌氧厌氧-好氧结合好氧结合好氧处理包括活性污泥法、曝气氧化塘、好氧处理包括活性污泥法、曝气氧化塘、稳定塘、生物转盘、滴滤池。稳定塘、生物转盘、滴滤池。厌氧法包括厌氧污泥床、厌氧式生物滤池、厌氧法包括厌氧污泥床、厌氧式生物滤池、混合反应器以及厌氧塘等。混合反应器以及厌氧塘等。对于有机物浓度高的垃圾渗滤液，通常采对于有机物
26、浓度高的垃圾渗滤液，通常采用厌氧、好氧结合处理工艺。例如，采用用厌氧、好氧结合处理工艺。例如，采用氨吹脱氨吹脱厌氧生物滤池厌氧生物滤池SBRSBR工艺等。工艺等。2. 物化处理技术物化处理技术w光氧化和光催化氧化光氧化和光催化氧化wFenton法：法：是一种深度氧化的技术，是一种深度氧化的技术， 即利用即利用FeFe2+2+ 和和H H2 2O O2 2 之间之间的的 链反应催化生成链反应催化生成OH OH 自由基，而自由基，而OH OH 自由基具有强氧自由基具有强氧 化性，能氧化各种有毒和难降解的有机化合物。化性，能氧化各种有毒和难降解的有机化合物。w吸附法吸附法w化学沉淀法化学沉淀法w膜过
27、滤膜过滤w土地处理法土地处理法生物处理法与物化处理法之比较生物法生物法物化法物化法处理效果处理效果由于渗滤液水质、水量变由于渗滤液水质、水量变化大，不稳定，需要进行化大，不稳定，需要进行预处理和后续处理预处理和后续处理可适应渗滤液水质和水量变化特点，可适应渗滤液水质和水量变化特点，BOD5/COD 较低而难以生物处理的较低而难以生物处理的垃圾渗滤液有较好的处理效果垃圾渗滤液有较好的处理效果技术水平技术水平技术应用较广泛且成熟技术应用较广泛且成熟有些新技术尚处于理论探索阶段，有些新技术尚处于理论探索阶段，还不成熟，更多用于预处理和深度还不成熟，更多用于预处理和深度处理处理成本成本经济性好经济性好
28、费用昂贵，其投资及运行费用比生费用昂贵，其投资及运行费用比生物处理要多物处理要多520倍和倍和310倍。倍。3. 回灌处理技术 回灌法回灌法: : 是用适当的方法将在是用适当的方法将在 填埋场底部收集到的填埋场底部收集到的 渗滤液从其覆盖层表渗滤液从其覆盖层表 面或覆盖层下部重新面或覆盖层下部重新 灌入填埋场灌入填埋场, ,利用填埋利用填埋 场垃圾层这个场垃圾层这个“生物滤生物滤 床床”净化渗滤液。净化渗滤液。 3.1 回灌法对渗滤液净化原理回灌法对渗滤液净化原理填埋场覆盖层的土壤净化作用填埋场覆盖层的土壤净化作用垃圾填埋层的降解作用垃圾填埋层的降解作用最终覆盖填埋场地表植物的吸收作用最终覆盖
29、填埋场地表植物的吸收作用除了净化作用以外，利用回灌法可实现对渗滤液的减除了净化作用以外，利用回灌法可实现对渗滤液的减量。量。3.2 渗滤液回灌工艺渗滤液回灌工艺 渗滤液回灌工艺流程图渗滤液回灌工艺流程图 (进行填埋 )污泥降雨渗滤液布水系统填埋场调蓄池布水泵房提升泵房余水(尾水)（进行后续处理）渗滤液回灌分类及其优缺点 方法 操作方式 优点 缺点 表面灌溉 表面铺设穿孔管道 渗滤液贮池 水罐车 设计简单；渗滤液经蒸发而减少；覆盖面大；不易阻塞；易修复或维护；费用低。 产生难闻气味；受气候限制；不利于人体健康；可能造成地表水污染；劳动强度大；难以操作。 竖式井 管道输送 水罐车泵入 60m60m
30、 布井或 每公顷一井 采用压力总线 受气候限制小；不产生气味；设计简单；易操作；可与水平井结合；劳动强度小。 覆盖面小；易产生不均匀沉降；易对管道造成损害（尤其是井内管道）；易堵塞；不易维护；回灌周期缩短；费用高。 水平井 采用压力总线 井间横距 2030m、 纵距 46m 井宽 1m、深 2m 覆盖面大或较大；受气候限制小；不产生气味；劳动强度小。 设计建造较复杂；易产生不均匀沉降；不易维护；易堵塞；建造费用较高。 方法 操作方式 优点 缺点 喷灌 滴灌 人工降雨器喷灌 表面铺设加压、 穿孔管道 覆盖面大； 渗滤液经蒸发而减少； 易根据沉降不同作调整； 费用低； 易修复或维护。 产生难闻气味
31、；易受冰冻影响；表面易饱和； 可能造成地表污染；劳动强度大；难以操作；不利于人体健康。 针注 将管道插入垃圾内(在管道下部穿孔) 30m30m布点 渗滤液以2.764.14104帕压力泵入 可根据需要移动； 覆盖面大； 设计、 建造要求中等；受气候限制中等； 易修复或维护。 易受冰冻影响；可能造成地表水污染（经管道渗漏）；封场后应用受限制； 劳动强度大； 费用高；难以操作。 低水力负荷、高有机负荷以及配水次数多对有机物的去除是有利的。低水力负荷、高有机负荷以及配水次数多对有机物的去除是有利的。 渗滤液回灌分类及其优缺点渗滤液回灌分类及其优缺点 3.3 回灌处理技术要点w防止填埋覆盖土层的堵塞防
32、止填埋覆盖土层的堵塞n控制进水悬浮物控制进水悬浮物n选择合适的覆土材料配比，形成良好的土壤结构选择合适的覆土材料配比，形成良好的土壤结构 w回灌前渗滤液应中和处理回灌前渗滤液应中和处理n中和回灌渗滤液中和回灌渗滤液n在填埋层中投放碱性物质在填埋层中投放碱性物质w适当的进水负荷适当的进水负荷n土壤净化在一定范围内能承受进水负荷变化的影响，土壤净化在一定范围内能承受进水负荷变化的影响，进水负荷的增长需要与土壤的净化能力相匹配以达到进水负荷的增长需要与土壤的净化能力相匹配以达到较好的处理效果较好的处理效果n水力负荷不宜过高水力负荷不宜过高3.4 渗滤液回灌对填埋场的影响w对填埋场水质的影响对填埋场水
33、质的影响w对垃圾降解的影响对垃圾降解的影响w对填埋气体的影响对填埋气体的影响w对填埋场沉降的影响对填埋场沉降的影响w对填埋场边坡的影响对填埋场边坡的影响w对填埋场维护的影响对填埋场维护的影响渗滤液处理方法之比较渗滤液处理方法之比较8.3垃圾填埋气体的收集与利用垃圾填埋气体的收集与利用w 气体的产生w 气体的产生量w 气体的控制a. 气体的产生w 填埋场气体的产生是有机物的分解所致；w 其分解过程经过5个阶段n好氧分解阶段n液化产酸阶段n甲烷增长阶段n稳定产甲烷阶段n填埋场的稳定阶段好氧分解阶段w 发生在填埋初期。废物中的有机物进行好氧分解，时间可持续数天至几个月；w 该阶段主要是好氧微生物作用
34、；易降解产生的气体主要有CO2 、H2O 。液化产酸阶段w 好氧分解进行中，填埋区内氧气逐渐减少，转入厌氧消化，水解产酸阶段；w 该阶段主要是厌氧菌作用，产生的气体有CO2 、H2 及少量CH4 。甲烷增长阶段w 随着甲烷菌增长， CH4含量增加，挥发性有机酸(UFA)积累下降，pH值增加为碱性；w 该阶段可持续12年。稳定产甲烷阶段w 此阶段为动态平衡阶段，UFA（挥发性有机酸）积累很少，主要产生CH4 、CO2 ，气体组成稳定，水质转好，是填埋场气体利用的主要阶段；w 大型垃圾填埋场此阶段可持续10年以上。填埋场的稳定阶段w 可降解有机物基本耗尽，产生的气体、浸出液量减少，填埋场出现不均匀
35、沉降，空气重新进入填埋场，封场后的土地利用在此阶段进行。w 根据沉降量、CH4含量等因素可把土地利用分为低度、中度和高度利用三种类型。w 我国填埋场的液化产酸阶段比较短。因为我国城市垃圾中炉灰含量大，pH高，人工调节到了碱性状态，适合甲烷菌生存，产气阶段提前了。17-1b.产气量w 填埋场气体产生量及产生速率与处置的废物种类有关。w 气体产生量可采用经验公式推算或现场实际测量出。w 气体产生量主要与有机物中可能分解的有机碳成比例，因此可用下式计算：G1.866Cg/C式中：G气体产生量(1)；Cg可气化分解的有机碳量(g)C有机物中的含碳量(g)。c.气体控制w 气体控制的必要性w 气体控制的
36、主要措施气体控制的必要性w卫生填埋所产生的气体主要成分为CH4和CO2。w当CH4的浓度达到515%时就可能发生爆炸。wCO2的密度较大，是空气的1.5倍，CH4的2.8倍，会向填埋下部迁移，在填埋场地势较低处富集，有可能通过填埋场基础薄弱处渗出，沿地层下移并与地下水接触。w由于CO2易溶于水，不仅会使水的pH值降低，而且会使地水矿物质含量增高，使地下水硬化。w此外，填埋场还可能产生H2S或其它恶臭及有害气体。w因此，必须对填埋场产生的气体加以收集控制，或者作为能源加以利用或者排出烧掉。w对气体的控制，一方面在选择场址时要考虑场地的位置以及土壤的渗透性能，另一方面，主要的是在工程设计时采取适当
37、的排气措施，主要有：气体控制的主要措施w 气体控制主要采用可渗透性排气、不可渗透阻挡层排气两种方式进行控制；n可渗透性排气（见图8-3）l在填埋场内利用比周围土壤更容易透气的砾石等材料为填料来建造排气孔道。一般填筑单元宽度为20m以上，砾石层厚度为3040cm。n不可渗透阻挡层排气（见图8-4）l阻挡层排气是在不透气的顶部覆盖层中安装排气管。l排气管与设置在浅层砾石排气通道或设置在填埋废物顶部的多孔集气支管相连通，还可用竖管燃烧甲烷气体。w 填埋场可持续产气1015年，CH4经脱水、预热，去除CO2后可作为能源使用。w 武汉二妃山垃圾填埋场的沼气发电设施图8-3 可渗透性排气图8-4 不可渗透
38、阻挡层排气武汉二妃山垃圾填埋场的沼气发电设施武汉二妃山垃圾填埋场的沼气发电设施填埋操作w 设备选择n见图8-5w 作业方式n作业方式主要根据填埋方式和场地的地形特点来确定。n采用地面法填埋时，有水平填埋和垂直填埋两种作业方式，其中垂直方式应用较多（图8-6a）。n采用斜坡法时，有顺流、逆流和垂直填埋三种方式，其中，顺流方式应用较多（图8-6b）。图8-5 土地填埋的主要设备图8-6 填埋的作业方式8.4安全土地填埋(safety landfill)w 概述w 场地选择w 衬垫设计w 监测w 封场8.4.1 概述w概念n安全土地填埋是一种改进的卫生土地填埋，主要用于处置有害废物，因此对场地的选择
39、和技术要求更为严格，n如：n天然防渗层：渗透系数3m。n人工防渗层：高密度聚乙烯2mm，渗透系数30cm，渗透系数2。n在居民区800m之外。w处置对象n理论上可以处置一切有害或无害废物，实际上，应排除易燃性，反应性，挥发性等能引起爆炸，释放有毒有害气体的废物，或必须在填埋前对这些废物进行稳定化预处理。w设计原则设计原则安全土地填埋一般是某个工厂的辅助设施，也可接纳某个地区的有害废物，所以其设计原则有6条：w 处置系统应是一种辅助设施，不应妨碍工厂的正常生产；w 容量应足够大，能容纳全部废物并有一定的发展余地；w 要有容量波动和平衡的措施；w 要满足全天候操作要求；w 处置场的地质结构合理，环
40、境适宜，可长期使用；w 处置场符合法律要求，满足处置标准。11.5.2 场地选择w 选择原则n场地选择原则要求从工程、环境、经济、法律和社会等方面综合考虑。w 场地勘探场地勘探的步骤n根据现有资料进行初步调查；n进一步进行实地考察；n对场地进行实际的水文地质勘测；n整理资料，绘制地图。8.4.3 安全土地填埋衬垫系统设计安全土地填埋最重要的是防止浸出液的危害，故衬垫系统尤为重要。w 浸出液的产生量w 衬垫材料的基本要求w 化学合成产品衬垫w 粘土衬垫w 衬垫系统设计的基本标准（1）浸出液的产生量w浸出液产生量既可用卫生填埋法的经验公式估算，也可用下式作较为精确的计算：式中Q日平均浸出液量；m3
41、/dIN几年概率日平均降水量，mm/d SS场地周围集水区面积，m2 Sa填埋场地面积，m2表面流出率(0.20.8)d场地外地表径流流入率，Kr流出系数，Kr=10-2（0.002In2+0.16 IN +21）D集水区中心到集水管的平均时间，d1/N降水频率。该计算公式涉及的因素较多，实际应用时需要根据情况进行必要的修正。NDSkSSdIQsraSn1/)1 ()(103（2）衬垫材料的基本要求具体要求有w 衬垫材料必须具有相容的化学性质、足够的强度和厚度；w 能够承受气候的影响和日常操作产生的作用力的影响；w 防渗能力强，且不易和污染物发生化学反应；w 易于修补；w 耐用性好，确保长期使
42、用不会裂解或消融。（3）化学合成产品衬垫主要有以下几种w 异丁橡胶：对气体、液体渗透率低，但遇碳氢化合物溶剂和石油易膨胀破损；w 氯磺化聚乙烯：耐抽样，耐酸、碱，易黏结，但耐石油性差；w 聚氯乙烯：是一种常见塑料，耐无机物性能好，缺点同异丁橡胶，且忌曝晒；w 高密度聚乙烯：耐石油化学物质性好,耐气候,但难黏结，受力易破裂。（4）粘土衬垫一般作为第二层衬垫，同时起支承合成产品衬垫的作用，要求w 渗透系数10-7；w 必须进行与废物的相容性实验。（5）衬垫系统设计的具体标准理想的衬垫系统是：用化学合成材料作为第一层衬垫，用粘土或合成材料作为第二层衬垫，并有对两层衬垫的渗滤水进行检测，收集和排出的系
43、统。一种双衬垫的示意图见图8-10一种衬垫的组成见图8-11。具体标准有w 化学合成衬垫的厚度应大于2.5410-5m；w 土壤衬垫的厚度应大于0.9m，渗透系数10-7；w 衬垫上的排水层厚度应大于12in，斜率2 %，主要采用+100目的沙砾组成，且沙砾组成的级配应符合过滤级配的要求。图8-10 一种双衬垫系统的示意图图中，主衬里为有机衬里，辅助衬里为有机薄膜和粘土构成的复合衬里，浸出液收集系统为砂和砾石层，内设多孔管道，并汇集到集水坑，泵送至水处理厂，侧面和顶边还铺有保护土壤，以保护侧面的过滤层。图8-11 一种复合衬垫的示意图依次为：垃圾；次为：垃圾；2英尺厚沙子；英尺厚沙子；4英寸浸
44、出液收集管；千分之英寸浸出液收集管；千分之60英寸的土英寸的土工膜；压实的粘土层；工膜；压实的粘土层；6英寸沙层；英寸沙层；1英尺压实的粘土层英尺压实的粘土层8.5.4 监测监测包括四个方面n浸出液监测n地下水监测n地表水监测n气体监测（1）浸出液监测w 浸出液的采样根据浸出液的收集系统的不同而有所差异，集水坑设在填埋场内，则从泵输送系统采取，若设在场外，则可直接采取。w 浸出液的检测则按污水控制的要求进行。（2）地下水监测地下水监测包括两个方面，一是充气区监测，二是饱和区监测地下水监测包括两个方面，一是充气区监测，二是饱和区监测w 充气区监测充气区监测n充气区是指土地表面和地下水位之间的土壤
45、层，该土壤层一部分为空充气区是指土地表面和地下水位之间的土壤层，该土壤层一部分为空气，一部分为水充填，故名充气区，又叫不饱和区。气，一部分为水充填，故名充气区，又叫不饱和区。n充气区的监测主要是针对填埋下方的土壤层进行监测，以及时发现浸充气区的监测主要是针对填埋下方的土壤层进行监测，以及时发现浸出液是否泄漏。出液是否泄漏。w 饱和区监测饱和区监测n饱和区是指地下水位以下的地区，由于位于地下水位以下，所以其空饱和区是指地下水位以下的地区，由于位于地下水位以下，所以其空隙基本为水所填充，且具有流动方向性。隙基本为水所填充，且具有流动方向性。n饱和区监测目的是了解填埋场填埋期间及以后的地下水质的变饱
46、和区监测目的是了解填埋场填埋期间及以后的地下水质的变化情况，一般需设置四个监测井，化情况，一般需设置四个监测井，如图如图8-128-12。图8-12 饱和区监测示意图1 1号井为本底监测井，测定未受污染的地下水质；号井为本底监测井，测定未受污染的地下水质；2 2号和号和3 3号井靠近填埋号井靠近填埋场的水力下游区，提供直接受场地影响的低下水数据；场的水力下游区，提供直接受场地影响的低下水数据；4 4号井远离填埋号井远离填埋场的水力下游区，提供浸出液迁移距离的数据。场的水力下游区，提供浸出液迁移距离的数据。 （3）地表水监测w 主要对场地附近的地表水进行监测。（4）气体监测包括两个方面，w 一是
47、填埋场附近的大气监测w 二是填埋场排气监测。排气监测是对气体控制系统排出的气体进行分析，掌握填埋场内有机物质的降解情况。8.4.5 封场（Enclosure）w 封场是指在填埋的废物之上建造一个与下部填埋场结构配套的顶部覆盖系统，以实现对处置废物的封隔。这是填埋设计操作的最后一个环节。w 封场的目的w 顶部覆盖系统（Top enclosure system）（1）封场的目的w 使废物与环境隔离；w 调节场地表面地表排水；w 减少场地的表面侵蚀。（2）顶部覆盖系统（Top enclosure system）w 顶部覆盖系统要与填埋场的底部及四周的防渗衬里配套设计建造。顶部防渗覆盖层材料的选择及设
48、计施工要与防渗衬里相一致。w 典型的顶部覆盖系统结构见图1-13和图11-4。w 顶部覆盖系统的特点。图11-3 典型的顶部覆盖系统结构示意图(a)图11-14 典型的顶部覆盖系统结构示意图（b）依次为：2英尺的表土；土工织物；1英尺沙或者沙砾排水区；土工膜；2英尺的压实粘土层；1英尺压实的土壤层；垃圾特点此覆盖系统建造费用高，可根据填埋场地的特点简化设计要求，但至少应采取以下封场措施：w在填埋的废物之上覆盖一层渗透系数lO-7 cms；厚15cm的土壤防渗覆盖层；w在顶部防渗覆盖层之上覆盖一层45 cm厚的天然土壤；w若种植植被，则需在两层土壤覆盖层之上再铺一层15lOOcm厚的表面土壤w表
49、面覆土层要有一定的坡度，一般不小于30；w在坡度10的地方要建造水平台阶，坡度20标高每升高2m建造一个台阶；w台阶要有足够的宽度和高度，要能经受暴雨的冲刷。封场用植被可以减少降水的渗入，防止土壤的侵蚀，美化场地。植被的种类可根据覆盖土壤的厚度确定，一般场地宜于种草。对于安全土地填埋，封场后20年内要保持土地填埋场地的设计标准。对于处置放射性废物及有害废物的场地，封场后不得开发建造公共设施。推荐文献与思考题w推荐文献n 冯亚斌等. 关于我国垃圾填埋场目前存在问题的探讨. 环境保护：2000（10）n 刘富强等. 城市生活垃圾填埋场气体的产生、控制与利用综述，重庆环境科学：2000.22（6）n郑育毅. 城市垃圾卫生填埋场理论容积计算方法. 重庆环境科学。2001.23（4） w思考题n什么是最终处置？处置的基本要求和主要方法有哪些？n土地填埋处置主要有哪些方法，各适用哪些固体废物？n卫生土地填埋和安全土地填埋有什么区别？n卫生土地填埋一般采用哪几种方式，各有什么特点？n卫生土地填埋和安全土地填埋中怎样进行地下水保护和气体的控制？n计算：P416第4题w 考试时间：12月23日（第17周周五）下午14：30-16：30w 考试地点：2204（2号教学楼）
