固體廢物衛(wèi)生土地填埋.ppt

固體廢物的填埋處理技術 填埋的概念與分類填埋場總體規(guī)劃及場址選擇填埋工藝防滲系統填埋氣體的產生 處理與收集滲濾液的產生 處理與收集填埋場封場及其綜合利用 9 1填埋的概念與分類 衛(wèi)生填埋處置技術的概念填埋場的分類 9 1 1衛(wèi)生填埋處置技術的概念 衛(wèi)生填埋利用工程手段 采取有效技術措施 防止?jié)B濾液及有害氣體對水體和大氣的污染 并將垃圾壓實減容至最小 填埋占地面積也最小 在每天操作結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垃圾方法 判斷填埋場是否為衛(wèi)生填埋場的依據是否落實了衛(wèi)生填埋工藝 如推平 壓實 覆蓋等 是否達到了國家標準規(guī)定的防滲要求 污水是否處理達標排放 填埋氣體是否得到有效的治理 蚊蠅是否得到有效控制 是否考慮終場回用 填埋處理技術特點 優(yōu)點如有適當的土地資源可以利用 一般以此法處理最為經濟 與其他處理方法相比 其一次性投資較低 衛(wèi)生填埋是一種完全的 最終的處理方法 可以接受各種類型的生活垃圾而不需要對其進行分類收集 有充分的適應性 能處理因人口和衛(wèi)生設施增多而加大產量的生活垃圾 邊緣土地可重新用作停車處 游樂場 高爾夫球場 航空站等 缺點 滲瀝液水質 水量波動較大 處理難度大 滲瀝液污染強度高 二次污染嚴重 封場后維護監(jiān)管期長 風險大 費用高 不利于場地及時復用 產氣期滯后且歷時較長 產氣量小 資源化率低 占用大量土地 垃圾填埋場圖片 垃圾填埋場的功能 防止垃圾滲濾液對地表水和地下水 土壤產生污染防止外界水進入填埋場 利用自然地形或人工修筑形成一定的空間 將一定年限內產生的垃圾貯留在內 待空間充滿后封閉 恢復這一地區(qū)的原貌 對垃圾的穩(wěn)定化作用對產生的滲濾液和填埋氣進行處理 9 1 2填埋場的分類 按地形分類平地型填埋場例 濟南垃圾衛(wèi)生填埋場山谷型填埋場例 深圳下坪垃圾衛(wèi)生填埋場灘涂型填埋場例 上海老港垃圾填埋場按反應機制分類好氧填埋場 在垃圾體內布設通風管道 用鼓風機向垃圾體內送入空氣 使其保持好氧狀態(tài) 使好氧分解加速 垃圾穩(wěn)定化速度較快 且垃圾體的溫度較高有利于殺滅病菌 同時使?jié)B濾液的產生量大大減少 填埋場選址山谷 準好氧填埋 集水井的末端敞開 利用自然通風 使空氣進入垃圾體 在集水管的四周形成好氧區(qū)域 而在遠離集水管的區(qū)域則仍為厭氧區(qū)域 這樣可以利用好氧區(qū)域垃圾降解速度快 而在厭氧區(qū)域可以截留部分重金屬 其處理效果與好氧填埋場相當 而費用與厭氧填埋場差別不大 因而得到廣泛的發(fā)展 厭氧填埋場 在垃圾體內無需供氧 基本上處于厭氧狀態(tài) 由于沒有供氧系統因而投資與運行費用低 但其垃圾穩(wěn)定化時間非常長 9 2填埋場總體規(guī)劃及場址選擇 填埋場選址計劃填埋量與填埋年限終場利用規(guī)劃 9 2 1填埋場選址 垃圾衛(wèi)生填埋場選址依據城市總體規(guī)劃和環(huán)境衛(wèi)生專業(yè)規(guī)劃的要求 并滿足國家標準 生活垃圾填埋污染控制標準 GB6889 2008 城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術規(guī)范 CJJl7 2004 城市生活垃圾衛(wèi)生填埋處理工程項目建設標準 CJJ122 2001 中關于垃圾填埋場選址規(guī)定 選址原則環(huán)境保護原則經濟原則法律及社會支持原則工程學及安全生產原則 基本要求場址選擇服從總體規(guī)劃場址滿足一定庫容要求 通常要求其合理使用年限不能少于10年 特殊情況下不少于8年 地形 地貌及地質條件生活垃圾填埋場場址的選擇應避開下列區(qū)域 破壞性地震及活動構造區(qū) 活動中的坍塌 滑坡和隆起地帶 活動中的斷裂帶 石灰?guī)r溶洞發(fā)育帶 廢棄礦區(qū)的活動塌陷區(qū) 活動沙丘區(qū) 海嘯及涌浪影響區(qū) 濕地 尚未穩(wěn)定的沖積扇及沖溝地區(qū) 以及其他可能危及填埋場安全的區(qū)域 氣象條件 應避開高寒區(qū) 不應設在龍卷風和臺風經過的區(qū)域 宜設在暴風雨發(fā)生率較低的地區(qū)等 對地表水的保護生活垃圾填埋場選址的標高應位于重現期不小于50年一遇的洪水位之上 并建設在長遠規(guī)劃中的水庫等人工蓄水設施的淹沒區(qū)和保護區(qū)之外 填埋場不能建在專用水源蓄水層與地下水補給區(qū) 洪泛區(qū) 淤泥區(qū) 距居民區(qū)或人畜供水點500m以內的地區(qū) 填埋區(qū)直接與河流和湖泊相距50m以內的地區(qū) 填埋場場址離開河岸 湖泊 沼澤的距離宜大于1000m 與河流相距至少600m 位于夏季主導風下風向 距人畜居棲點500m以外 9 2 2計劃填埋量與填埋年限 場地的面積和容量填埋庫區(qū)的占地面積宜為總面積的70 90 不得小于60 衛(wèi)生土地填埋場地的面積和容量與城市的人口數量 垃圾的產率 填埋場的高度 垃圾與覆蓋材料量之比 以及填埋后的壓實密度有關 通常 覆土和填埋垃圾之比為1 4或1 3 目前覆蓋用土的體積占總庫容的10 25 填埋后廢物的壓實密度為600 1000kg m3場地的使用年限按10 20年 計算每年填埋的廢物體積 式中 V為一年填埋的垃圾體積m3 W為垃圾產率kg 人 d 通常為0 8 1 2kg 人 d P為城市人口數 D為填埋后廢物壓實密度kg m3 一般為0 6 1 0t m3 但要考慮垃圾降解后密度的增加 每年所需土地面積 9 2 3終場利用規(guī)劃 填埋場的終場規(guī)劃是填埋最初設計的一部分 而不是填埋完成后再去考慮 填埋場終場后通常作綠地 休閑用地 高爾夫球場 園林等 亦可用作建材預制件 無機物堆放場等 通常場址的開發(fā)利用應具備下列基本條件 場地下沉量逐漸變小 直至停止 場地具有一定的承載力 無坡面下滑破壞的可能 無可燃氣體 惡臭產生或影響非常小 沒有對土壤和地下水的污染 不會對建筑物基礎造成不良影響 適于植物生長 9 3填埋工藝 填埋工藝的確定填埋作業(yè) 9 3 1填埋工藝的確定 填埋工藝確定原則分區(qū)作業(yè)減少垃圾裸露面 降低作業(yè)成本 并可減少滲濾液的產生量壓實多填延長填埋場使用年限控制源頭落實環(huán)保措施 防止二次污染超前規(guī)劃采取合理的填埋方式 縮短穩(wěn)定期 垃圾的填埋工藝卸料采用填坑作業(yè)法卸料時 往往設置過渡平臺和卸料平臺 而采用傾斜面作業(yè)法時 則可直接卸料推鋪卸下的垃圾的推鋪由推土機完成 層垃圾攤鋪厚度應根據填埋作業(yè)設備的壓實性能 壓實次數及垃圾的可壓縮性確定 厚度不宜超過60cm 且宜從作業(yè)單元的邊坡底部到頂部攤鋪壓實垃圾壓實密度應大于600kg m3 推土機壓實時不少于0 6t m3 專用壓實機壓實時不少于0 8t m3覆土一般分為日覆蓋 中間覆蓋和終場覆蓋 垃圾的填埋工藝 9 3 2填埋作業(yè) 填埋作業(yè)即填埋垃圾按單元從壓實表面開始 向外向上堆放 某一作業(yè)期 通常是一天 構成一個填埋單元 隔室 由收集和運輸車輛運來的垃圾按30 60cm厚為一層放置 然后壓實 一個單元的垃圾高度宜為2 4m 最高不得超過6m 單元作業(yè)寬度按填埋作業(yè)設備的寬度及高峰期同時進行作業(yè)的車輛數確定 最小寬度不宜小于6m 單元的坡度不宜大于1 3 溝槽法 地面法 混合法三種溝槽法是把廢物鋪在預先挖掘的溝槽內 然后壓實 把挖出的土作為覆蓋材料鋪在廢物之上壓實 即構成基礎的填筑單元 通常溝的長度為30 40米 深0 9 1 8米 寬5 7 5米 填埋方法 地面法是把廢物直接鋪在天然的土地表面上 壓實后用薄層土壤覆蓋 然后再壓實 最好在采石場 露天礦 峽谷 盆地或其他類型的洼地采用 填埋方法 混合法是把廢物直接鋪撒在斜坡上 壓實后用工作面前直接得到的土壤加以覆蓋 然后壓實 是溝槽法和地面法的結合 填埋方法 填埋步驟 卸料 推鋪 壓實和覆土 1 定點卸料是讓廢物運輸車在指定位置傾倒廢物 以使后續(xù)填埋作業(yè)更加有序 采用填坑作業(yè)法卸料時 往往設置過渡平臺和卸料平臺 而采用傾斜面作業(yè)法時 則可直接卸料 由于推鋪和壓實從底部開始較容易而且效率高 故應將作業(yè)區(qū)放在作業(yè)面的頂端 若傾倒從上部開始 應避免輕質廢物被風刮走和廢物被堆成一個陡峭的作業(yè)面 并影響當天的壓實效果 此外 還應盡量縮小作業(yè)面 保持作業(yè)區(qū)清潔 平整 防止車輛損壞或傾翻 填埋步驟 2 均勻推鋪是使作業(yè)面不斷擴張和延伸的一種技術操作方法 廢物的推鋪常由推土機完成 具體操作過程是 先將廢物按順序鋪在作業(yè)區(qū)一定范圍內 使其推鋪厚度達到30 60cm時 再進行壓實 有條件時可覆一薄土層 如此反復 當該范圍內的填埋廢物高度達到2 5m 4 5m時 即構成一填埋單元 填埋方法 填埋作業(yè)方式 根據場地的地形特點確定 平坦地區(qū)的填埋操作 填埋方法 丘陵峽谷地區(qū)的填埋操作 填埋方法 3 有效壓實是填埋作業(yè)中一道重要工序 其主要功能是減少廢物體積 延長填埋場的使用年限 增加填埋體的穩(wěn)定性 減少填埋場的不均勻沉降 降低廢物空隙率 減少填埋場滲濾液的產生 此外 填埋廢物的壓實還能減少蠅 蚊的孳生和有利填埋機械的移動作業(yè)等 填埋方法 廢物的壓實作業(yè)主要由壓實機來實現 有時也可用推土機來完成 但其工作效能通常僅為壓實機的二分之一或三分之一 在國外填埋場壓實機已得到廣泛應用 無論何種類型壓實機 在填埋廢物上的通過次數宜為3 4次 多于4次 則不經濟 同時對增加壓實密度作用不大 通常壓實密度要求不小于0 8t m3 受經濟條件制約 國內不少中小型填埋場采用推土機代替專用壓實機 因其壓實密度較小 往往要浪費填埋場的一部分有效庫容 為充分利用填埋場的庫容 國內廢物填埋場也正在逐步采用廢物壓實機或壓實機和推土機相結合來實施壓實工藝 填埋方法 國內外主要填埋場壓實工藝及參數 4 限時覆土目的在于避免廢物與環(huán)境長時間接觸 最大限度地減少環(huán)境問題的產生 按覆土時間和具體功能的不同 覆土可分為每日覆蓋 土 中間覆蓋 土 和最終覆蓋 土 每日覆蓋是指作業(yè)面在一天工作結束 填埋層達到一定厚度時 為如下目的而實施的覆蓋土 防止風沙和廢物中輕質物質 如紙 塑料等 的飛揚 減少惡臭散溢 防止蠅蚊滋生 減少疾病傳播風險 每日覆蓋要求確保填埋層的穩(wěn)定并且不阻礙廢物的生物分解 因而要求覆蓋材料具有良好的通氣功能 一般選用砂質土等進行日覆蓋 覆蓋厚度一般為15 25cm 填埋方法 中間覆蓋常用于需要較長時間維持開放的填埋場部分區(qū)域 如道路和暫時閑置的填埋部分 其作用是 防止填埋氣體的無序排放 將降落在該層表面的雨水排出填埋場外 減少降雨入滲 中間覆蓋要求覆蓋材料的滲透性能較差 一般選用粘土等材料作為中間覆蓋 覆蓋厚度為30cm左右 終場覆蓋是廢物填埋場運行結束后 在最上層實施的覆蓋土 其功能包括 削減滲濾液的產生量 控制填埋場氣體從填埋場上部無序釋放 避免廢物的擴散 抑制病原菌的繁殖 提供一個可供景觀美化和填埋土地再用的表面等 填埋方法 覆蓋層厚度 填埋方法 填埋場的終場覆蓋系統由多層組成 主要分為兩部分 第一部分是土地恢復層 即為表層 第二部分是密封層 系統 從上至下由保護層 排水層 防滲層和排氣層組成 表層的設計取決于填埋場封場后的土地利用規(guī)劃 通常要能生長植物 表層土壤層的厚度要保證植物根系不造成下部密封層的破壞 此外 在凍結區(qū)表層土壤層的厚度必須保證防滲層位于霜凍帶以下 表層的最小厚度不應小于50cm 在干旱區(qū)可以使用鵝卵石替代植被層 鵝卵石層的厚度為10 30cm 填埋方法 保護層的功能是防止上部植物根系以及挖洞動物對下層的破壞 保護防滲層不受干燥收縮 凍結解凍等的破壞 防止排水層的堵塞 維持穩(wěn)定等 排水層的功能是排泄通過保護層入滲進來的地表水等 降低入滲水對下部防滲層的水壓力 該層并不是必須設置 只有當通過保護層入滲的水量 來自雨水 融化雪水 地表水和滲濾液回灌等 較多或者對防滲的滲透壓力較大時才是必要的 排水層的最小透水率為10 3cm s 傾斜度一般 3 防滲層是終場覆蓋系統中最為重要的部分 其主要功能是防止入滲水進入填埋廢物中 防止填埋場氣體逸出填埋場 防滲材料有壓實黏土 柔性膜 人工改性防滲材料和復合材料等 防滲層的滲透系數要求K 10 7cm s 鋪設坡度 2 排氣層用于控制填埋場氣體 將其導入填埋氣體收集設施進行處理或者利用 它并不是終場覆蓋系統的必備結構 只有當填埋廢物降解產生較大量填埋氣體時才需要 填埋方法 覆蓋材料的用量與廢物填埋量的關系為1 4至1 10 覆蓋材料包括自然土 工業(yè)渣土 建筑渣土和陳垃圾等 自然土是最常用的覆蓋材料 它的滲透系數小 能有效地阻止?jié)B濾液和填埋氣體的擴散 但除了掘埋法外 其他類型的填埋場都存在著大量取土而導致的占地和破壞植被問題 工業(yè)渣土和建筑渣土作為覆蓋 不僅能解決自然土取問題 而且能為廢棄渣土的處理提供出路 陳垃圾篩分后的細小顆粒作為覆蓋土也能有效地延長填埋場的使用年限 增加填埋容量 因此陳垃圾可以作為廢物填埋覆蓋材料的來源 當填埋場溫度條件適宜時 幼蟲在廢物層被覆蓋之前就能孵出 以致在填埋作業(yè)區(qū)附近出現大量的蠅蚊 當出現這種情況時 應在填埋區(qū)噴灑殺蟲劑加以控制 填埋場的科學合理運行要求制定分區(qū)作業(yè)計劃 分區(qū)作業(yè)是將填埋場分成若干區(qū)域 再據計劃按區(qū)域進行填埋 每個分區(qū)包括若干個單元 每個單元一般為某一作業(yè)期 常為一天 的填埋量 填埋單元構成后 覆土15 25cm并壓實 分區(qū)作業(yè)的優(yōu)勢 使填埋區(qū)能在盡量短的時間內封頂覆蓋 有利填埋作業(yè)的合理 有序進行 各時期的廢物分布清楚 有助于清污分流 可明顯減少滲濾液的產生量 尤以單獨封閉的分區(qū)為最 若填埋場高度超過9m 宜在填埋場的部分區(qū)域設中間覆蓋層 一般位于地面之上3 4 5m處 填埋分區(qū) 垃圾衛(wèi)生填埋場作業(yè) 離不開合適的機械設備 以保障整個填埋作業(yè)的順利進行 填埋作業(yè)主要工作是將垃圾推鋪 壓實 并用素土進行表面覆蓋 對土方工程而言 是每個單元填埋前的設施準備 覆蓋土準備和覆蓋作業(yè) 場地挖掘和土方平整等工程 完成這些工作的設備包括履帶拖拉機 推土機 壓實機 挖土機 破碎機 吊車抓土機等 填埋機械 垃圾填埋機械的使用場合 表填埋場主要大型機械設備配置要求單位 臺 注 1 衛(wèi)生填埋機械使用率不得低于65 2 不使用壓實機的 可兩倍數量增配推土機 表國內部分填埋場填埋工藝及設備配置 填埋場害蟲防治在填埋場的日常營運過程中 由于缺乏覆蓋土 難以做到日覆蓋 導致大量蒼蠅等害蟲孳生繁殖 會影響到填埋場本身的正?；顒蛹爸車沫h(huán)境衛(wèi)生狀況 在這種情況下 應該采取措施對蟲害加以防治 主要采用一些藥物進行噴灑 常用的滅蠅藥物有敵百蟲 敵敵畏 倍硫磷 辛硫磷 馬拉硫磷 巴沙 胺菊脂等 其殺蟲范圍 作用方式及效果見表 為了增強藥效 預防害蟲的抗藥性 降低成本 有時可將品種不同的殺蟲劑混合使用 9 4防滲系統 防滲方式防滲材料水平防滲系統 滲瀝液池 滲癘液處理后進氧化塘養(yǎng)魚 防滲系統的設計要滿足 生活垃圾衛(wèi)生填埋場防滲系統工程技術規(guī)范 CJJ113 2007 和 生活垃圾填埋場污染控制標準 GB16889 2008 的要求 場底防滲系統的功能將垃圾滲濾液封閉于填埋場之中 使其進入滲濾液收集系統 防止其滲透流出填埋場之外污染土壤和水體 控制填埋場氣體的遷移 使填埋場氣體得到有控釋放和收集 防止其側向或者向下遷移到填埋場之外 控制地下水防止其入填埋場導致滲濾液量的大量增加 9 4 1防滲方式 防滲方式人工防滲 水平防滲和垂直防滲水平防滲指防滲層向水平方向鋪設 包括場底及其周邊 防止?jié)B濾液向周圍及垂直方向滲透而污染土壤和地下水 垂直防滲指防滲層豎向布置 防止廢物滲濾液橫向滲透遷移 污染周圍土壤和地下水 9 4 2防滲材料 防滲材料天然無機防滲材料 無機與有機復合防滲材料和人工合成防滲材料要求防滲材料的滲透系數 1 0 10 7cm s 城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術規(guī)范 CJJ17 2004 天然無機防滲材料主要有粘土 亞粘土 膨潤土等 因為來源廣泛 經濟 過去被視為唯一的防滲材料 目前仍在許多國家使用 天然粘土類襯層及改性粘土類襯層的滲透系數不應大于1 0 10 7cm s 且場底及四壁襯里厚度不應小于2m 天然粘土防滲材料的技術要求在最佳濕度條件下 當壓實度達到90 95 時 滲透性很低的粘土可以作為填埋場的襯層材料 滿足下列條件的粘土適宜作為襯層材料液限在25 30 塑限10 15 小于0 074mm的顆粒占40 50 粒徑小于0 002mm的粘土含量在18 25 人工改性防滲材料主要是在當填埋場附近沒有合適的粘土資源或粘土的性能達不到防滲要求時 將亞粘土 亞砂土等進行人工改性 改性添加劑主要分為有機和無機兩種 有機添加劑包括一些有機單體 如甲基脲等 的聚合物 無機添加劑主要有水泥 石灰 粉煤灰和膨潤土等 無機與有機復合防滲材料主要是指聚合物水泥混凝土 PCC 防滲材料 瀝青水泥混凝土也屬于該類材料 它是將聚合物摻入水泥混凝土中提高其抗?jié)B性能和抗碳化性能 其滲透系數可以低于10 9cm s 人工合成有機防滲材料主要有塑料卷材 橡膠 瀝青涂層等 常稱為柔性膜 常用的柔性膜有HDPE 高密度聚乙烯 LDPE等 低密度聚乙烯 應用最普遍的是HDPE膜柔性膜有極低的滲透系數 通常可達10 11cm s 技術指標必須與滲濾液相容 具有適合的強度和厚度 對于HDPE膜要求厚度不少于1 5mm 抗環(huán)境性能優(yōu)良 如能夠抵抗UV 臭氧 細菌等的侵蝕具有適當的耐候性能 厚薄均勻 無破裂等 具有足夠的抗拉強度和抗穿刺強度 土工聚合粘土材料 GCL GCL是一種薄預制粘土鋪蓋 它是將膨潤土夾在土工織物中間或連接在土工膜上混合制成的 國內又稱為鈉基膨潤土墊 土工布一種非織造土工用織物 稱為土工布或無紡布 根據粘合方式分為 熱粘合 化學粘合和機械粘合作用 保護土工膜 9 4 3水平防滲系統 水平防滲系統按其結構可分為單層防滲結構和雙層防滲結構單層防滲結構從上到下依次為 滲濾液收集導排系統 防滲層 含防滲材料及保護材料 基礎層 地下水收集導排系統 單層防滲結構的設計結構HDPE膜 壓實土壤復合防滲結構HDPE膜 GCL復合防滲結構HDPE膜單層防滲結構壓實土壤單層防滲結構 HDPE膜 壓實土壤的復合防滲結構1 HDPE膜上應采用非織造土工布作為保護層 規(guī)格不小于600g m2 2 HDPE膜的厚度不小于1 5mm 3 壓實土壤滲透系數不得大于1 10 9m s 厚度不得小于750mm HDPE膜 GCL復合防滲結構HDPE膜上應采用非織造土工布作為保護層 規(guī)格不小于600g m2 HDPE膜的厚度不小于1 5mm GCL的滲透系數不得大于1 5 10 11m s 規(guī)格不得小于4800g m2 GCL下應采用一定厚度的壓實土壤作為保護層 壓實土壤滲透系數不得大于1 10 7m s HDPE膜單層防滲結構HDPE膜上應采用非織造土工布作為保護層 規(guī)格不小于600g m2 HDPE膜的厚度不小于1 5mm 壓實土壤滲透系數不得大于1 10 7m s 厚度不得小于750mm 壓實土壤單層防滲結構1 壓實土壤滲透系數不得大于1 10 9m s2 厚度不得小于2m 雙層防滲結構從上到下為 滲濾液收集導排系統 主防滲層 含防滲材料及保護材料 滲漏檢測層 次防滲層 含防滲材料及保護材料 基礎層 地下水收集導排系統技術要求主防滲層和次防滲層均應采用HDPE膜作為防滲材料 HDPE膜厚度不應小于1 5mm2 主防滲層HDPE膜上和膜下應采用非織造土工布作為保護層 規(guī)格不得小于600g m23 次防滲層HDPE膜上宜采用非織造土工布作為保護層 HDPE膜下應采用壓實土壤作為保護層 壓實土壤滲透系數不得大于1 10 7m s 厚度不得小于750mm 4 主防滲層和次防滲層之間的排水層宜采用復合土工排水網 9 4 4垂直防滲系統 填埋場的垂直防滲系統根據填埋場的工程 水文地質特征 利用填埋基礎下方存在的獨立水文地質單元 不透水或弱透水層等 在填埋場一邊或周邊設置垂直的防滲工程 如防滲墻 防滲板 注漿帷幕等 將垃圾滲濾液封閉于填埋場中進行有控的導出 防止?jié)B濾液向周圍滲透污染地下水和填埋場氣體無控釋放 同時也有阻止周圍地下水流入填埋場的功能 垂直防滲系統在山谷型填埋場中應用較多常見垂直防滲工程 土層改性法防滲墻 打入法防滲墻和工程開挖法防滲墻等 9 4 5終場防滲系統 終場防滲系統是指當填埋場的填埋容量使用完 運行終止后 對整個填埋場進行的最終覆蓋 故又稱終場覆蓋系統 其主要功能是 削減滲濾液的產生量 控制填埋場氣體從填埋場上部無序釋放 避免廢物的擴散 抑制病原菌的繁殖以及提供一個可供景觀美化和填埋土地再利用的表面等構成五個部分 表土層 保護層 排水層 防滲層和調整層其中 表土層 保護層 防滲層是基本組成 提供植物生長的場所 要求厚度 30cm 防止上部植物根系以及挖洞動物對下層的破壞 保護防滲層和排水層的穩(wěn)定 排泄通過保護層的降雨下滲水等 排水層設計的最小滲透系數為10 3cm s 坡度一般 3 阻止入滲水進入填埋廢物中 防止LFG逸出填埋場 要求滲透系數為 10 7cm s 坡度一般 2 控制LFG 將其導入收集設施 同時起到支撐上述各層的作用 9 5滲濾液的產生 處理與收集 產生及特征滲濾液產量的估算收集系統滲濾液的處理 9 5 1產生及特征 滲濾液指垃圾在填埋和堆放過程中 由于垃圾中有機物質分解產生的水和垃圾中的游離水 降水以及入滲的地下水通過淋溶作用形成的污水 滲濾液的來源降水入滲外部地表水入滲地下水入滲垃圾自身的水分有機物分解產生的水分覆蓋材料的水分 滲濾液產生量的控制方法 合理選擇填埋場場址設置截洪溝 實現雨水 污水分流進行防滲處理 控制地下水的滲入填埋作業(yè)規(guī)范化 及時進行覆蓋 并控制填埋作業(yè)面 滲濾液的特征有機污染物濃度高 特別是5年內的 年輕 填埋場的滲濾液 滲濾液中的有機物主要有三類 低分子量脂肪酸類 腐殖質類高分子的碳水化合物和中等分子量的黃腐酸類物質 BOD5 隨著時間和微生物活動的增加 浸出液中的BOD5也逐漸增加 一般填埋6個月至2 5年 達到最高峰值 此時BOD5多以溶解性為主 隨后BOD5開始下降 到6 15年填埋場穩(wěn)定化為止 COD 填埋初期COD略高于BOD5 隨著時間的推移 BOD5急速下降 而COD下降緩慢 從而COD遠高于BOD5 氨氮濃度較高 氨氮的平均濃度為700 mg l 以上 占總氮的85 90 特別是中老年填埋場的氨氮含量非常高 導致滲濾液非常難以處理 磷含量偏低 P含量非常低 尤其是溶解性的磷酸鹽含量更低 因此在生物處理時 必須添加與BOD5相當的磷 色度高 呈淡茶色或暗褐色 色度在2000 4000之間 有較濃的腐敗臭味 pH值 填埋初期pH值為6 7 呈弱酸性 隨著時間的推移 可提高到7 8 呈弱堿性 溶解總固體含量高 浸出液中溶解固體總量隨填埋時間推移而變化 填埋初期 溶解性鹽的濃度可達10000mg L 同時具有相當高的鈉 鈣 氯化物 硫酸鹽和鐵 填埋6 24個月達到峰值 此后隨時間的增長無機物濃度降低 SS值較高 一般多在800mg L以下 重金屬濃度較高 生活垃圾單獨填埋時 重金屬含量較低 但與工業(yè)廢物或污泥混埋時 重金屬含量會增加 可能超標 水質隨填埋時間的變化較大 早期的滲濾液可生化性較好 但在填埋時間達5年以后形成的滲濾液其BOD5 COD值較低 可生化性差 9 5 2滲濾液產量的估算 水量平衡法填埋場水的收支平衡關系進填埋場的水量 出填埋場的水量 簡化1 簡化2 經驗公式法只考慮降水的影響 Q 日平均浸出液量 m3 d I 平均降雨量 mm d C1 C2 正在填埋區(qū)和已完成填埋區(qū)的滲出系數 一般為0 2 0 8 A1 A2 正在填埋區(qū)和已完成填埋區(qū)的集水面積 m2 9 5 3收集系統 主要功能是將填埋場內產生的滲濾液迅速收集起來 并通過輸水管 調節(jié)池等輸送至滲濾液處理系統進行處理 同時還起到向垃圾填埋堆體供給空氣加快垃圾體的穩(wěn)定化 保證使襯墊或場底以上滲濾液的水頭不超過30cm收集系統的組成通常由導流層 收集溝 多孔收集管 集水池 提升管 潛水泵和調節(jié)池等組成 導流 排水 層導流層的目的就是將全場的滲濾液順利地導入收集溝內的滲濾液收集管內 導流層的厚度應不小于30cm 主要由粒徑40 60mm的卵石組成 覆蓋整個填埋場底襯里上 其水平滲透系數應大于10 3cm s滲濾液在垂直方向上進入導流層的最小底面坡度不小于2 導流層與廢物之間宜設土工織物等人工過濾層 以免細粒物堵塞導流層 導流 盲 溝與導流管導流盲溝設置在導流層的最低標高處 并貫穿整個場底 斷面通常采用等腰梯形或菱形鋪設于場底中軸線上的為主溝 在主溝上依間距30 50m設置支溝 支溝與主溝的夾角宜采用15的倍數 通常采用60 收集溝內填充卵石或碎石 按粒徑上大下小形成反濾 一般上部采用40 60mm卵石 下部采用25 40mm卵石 導流管按敷設位置分為干管 主溝內 和支管 支溝內 主管管徑不應小于250mm 支管管徑不小于200mm 采用HDPE材質 導流管預先制孔 孔徑15 20mm 孔距50 100mm 開孔率一般為2 5 滲濾液收集管網布置 集水池及提升系統平原型填埋場因滲濾液無法借助于重力從場內導出 需采用集水池和提升系統 山谷型填埋場 可以利用自然地形將滲濾液收集管直接穿過垃圾主壩的方式集水池位于垃圾主壩前的最低洼處 以礫石堆填以支承上覆廢物等 其容積視對應的填埋單元面積而定 一般采用5m 5m 1 5m 池坡1 2 池內填充礫石的孔隙率為30 40 調節(jié)池調節(jié)池通常采用地下式或半地下式 其池底及池壁多用HDPE膜進行防滲 池上采用預制混凝土板保護調節(jié)池的容積計算 計算實例參 李穎編 城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場設計指南 每月滲濾液產量 每月滲濾液剩余量 調節(jié)的滲濾液體積Va 9 5 4滲濾液的處理 處理方案的確定直接排入城市污水處理廠進行合并處理 經必要預處理后匯入城市污水處理廠合并處理 滲濾液回灌處理 在填埋場內建設污水處理站進行獨立處理 常用處理技術物理化學方法 活性炭吸附 化學沉淀 氧化 膜等生物法 好氧法 厭氧法 曝氣穩(wěn)定塘土地處理法 滲濾液回灌組合工藝 滲濾液處理工藝 物化法 生物法 土地法 物化法 混凝沉淀 化學氧化 吸附 膜分離 氨氮吹脫 過濾等方法 物化法一般和生物法結合處理 生物法 好氧生物處理活性污泥法 穩(wěn)定塘法 生物轉盤和滴濾池等方法 厭氧 好氧生物處理經濟合理 處理效率高常用方法 厭氧生物處理上流式厭氧污泥床 厭氧淹沒式生物濾池 混合反應器 UASB 土地處理 土地處理法是人類最早采用的污水處理技術 原理是利用土壤中的微生物降解作用使?jié)B濾液中的有機物和氨氮發(fā)生轉化 通過土壤中有機物和無機膠體的吸附 絡合 螯合 顆粒的過濾 離子交換吸附和沉淀等作用去除滲濾液中懸浮固體和溶解成分 通過蒸發(fā)作用減少滲濾液 9 6填埋氣體的產生 處理與收集 填埋場氣體的組成與性質垃圾填埋氣體的產生過程LFG產生量的估算LFG收集系統LFG凈化與利用 9 6 1填埋場氣體的組成與性質 填埋氣 LFG 指在填埋垃圾中可生物降解有機物在微生物作用下的產物 填埋氣的主要組成NH3 CO2 CO H2 H2S CH4 Cl2和O2等 特征 溫度43 49 相對密度1 02 1 06 高位熱值15630 19537kJ m3 填埋場氣體的特性 溫室效應產生令人討厭的氣味產生毒害影響和健康問題產生爆炸的可能性對植物生長不利有較高的利用價值 9 6 2垃圾填埋氣體的產生過程 第一階段 初始調整階段 好氧分解階段 垃圾剛填埋即進入初始調整階段 此階段中垃圾中易降解組分迅速與填埋時所夾帶的氧氣發(fā)生好氧生物降解反應 生成CO2和H2O 同時釋放熱量 垃圾溫度可升高10 15 本階段滲濾液水量較少 O2明顯下降 無CH4生成 本階段持續(xù)時間較短 第二階段 過渡階段氧氣耗盡 開始形成厭氧條件 進入兼性厭氧降解階段 復雜有機化合物如多糖 蛋白質等在微生物作用下水解 發(fā)酵 由不溶性物質變?yōu)榭扇苄晕镔| 并迅速生成揮發(fā)性脂肪酸 CO2和少量H2 特征由于水解 發(fā)酵作用生成揮發(fā)性有機物 氣體成分復雜 但仍以CO2為主 含少量N2 H2 VOCs 但基本沒有CH4 滲濾液的pH值開始下降 COD升高 滲濾液含有較高濃度的脂肪酸 鈣 鐵 重金屬 第三階段 酸化階段 產酸階段 非甲烷菌 主要是兼性厭氧菌和專性厭氧菌 活動顯著 將第二階段的有機物降解生成大量的有機酸 主要是乙酸 CO2和少量H2 特征CO2占主要 到后階段逐漸減少 同時會產生少量H2 由于大量有機酸的累積 pH值下降顯著 導致重金屬溶出增加 COD和BOD急劇升高 滲濾液含有大量的可產氣的有機物和營養(yǎng)物質 第四階段 甲烷發(fā)酵階段厭氧階段 甲烷菌成為優(yōu)勢種群 將產酸階段的乙酸和H2轉化成CH4和CO2 主要特征CH4產生率穩(wěn)定 濃度保持在50 65 脂肪酸濃度下降 滲濾液的BOD COD下降 BOD5 COD為0 1 0 01 可生化性差 屬于后期滲濾液 也稱為 老化 的垃圾滲濾液 pH值開始升高 保持在6 5 8 重金屬離子濃度開始下降 第五階段 成熟階段 填埋場穩(wěn)定階段 當廢物中大部分可降解有機物轉化成CH4和CO2后 垃圾中的易降解組分基本分解完全 LFG的釋放速率顯著減少 填埋場處于穩(wěn)定階段或成熟階段 特征幾乎沒有氣體產生 開始富氧 滲濾液及廢物的性質穩(wěn)定 滲濾液中常含有富里酸和腐殖酸 很難用生化方法處理 填埋場中微生物量極貧乏 9 6 3LFG產生量的估算 動力學模型 化學需氧量法1gCOD有機物 0 25gCH4換算成體積 1gCOD有機物 0 35LCH4IPCC的統計模型 僅適用于估算較大規(guī)模的產氣量 式中 VCH4為垃圾填埋場的甲烷排放量 m3 MSW為城市固體廢物量 t H為城市垃圾填埋率 DOC為垃圾中可降解機碳的質量分數 IPCC的推薦值為 發(fā)展中國家為15 發(fā)達國家為22 r為垃圾中可降解有機碳的分解率 IPCC推薦為77 16 12為CH4和C之間的換算系數 0 5為甲烷中碳與總碳的比率 Marticorena經驗模型 式中 MP0為新鮮垃圾的特定產甲烷潛能 m3 t t為時間 a td為垃圾生命持續(xù)時間 a mi為第i層中廢物的質量 t F為整個填埋場的甲烷產率 m3 a 9 6 4LFG導排系統 導排分類被動式收集系統利用填埋氣體的壓力進行收集 適用于 填埋面積不大 產氣較小 填埋深度淺的填埋場主動式收集系統利用抽真空的方式進行收集水平收集系統豎井收集系統 主動收集系統 豎井收集系統垂直集氣井 收集豎井管網布置一般采用正三角形布局X 2Rcos30 常用井間距45 60m 如果覆蓋層使用粘土 一般井間距為30m 主動式收集系統水平收集系統 填埋場水平抽氣管 溝 示意圖 9 6 5LFG凈化與利用 LFG的利用燃料發(fā)電 產熱民用燃氣化工原料合成 LFG的凈化脫水脫CO2脫H2S脫O2脫N2 1 脫水填埋場中的填埋氣體溫度較高 水蒸氣接近飽和 壓力略高于大氣壓 當氣體被抽吸到收集站后 再填埋氣體輸送和利用前必須進行脫水處理 脫水過程中還伴隨著CO2和H2S的去除 同時脫水后的填埋氣的熱值提高10 左右 一般采用冷凝器 沉降器 旋風分離或過濾器等物理單元來除掉氣體中的水分和顆粒 還可以通過分子篩吸附 低溫冷凍 脫水劑三甘二醇等進行脫水 使填埋氣體中水分含小于后續(xù)操作條件的露點以下 甲烷 二氧化碳 氮氣和氧氣是填埋氣體中四種最主要的組分 其中甲烷和二氧化碳占了填埋氣體體積百分比的90 以上 在填埋氣體的利用中高濃度甲烷產品氣填埋氣體提純的主要目標 因此填埋氣體的提純是甲烷 二氧化碳 氮氣和氧氣的混合氣體分離研究 而關鍵則是甲烷和二氧化碳的氣體分離 2 硫化氫填埋過程中 如果垃圾中含有石膏板之類的建筑材料和含有硫酸鹽污泥時 填埋氣體中的硫化氫會大量增加 脫硫技術主要有濕式凈化工藝和吸附工藝兩大類 包括催化凈化法 鏈烷醇胺選擇凈化法 堿液凈化法 活性碳吸附和海綿鐵吸附法 3 二氧化碳和氮氣通常LFG的利用要除去二氧化碳提高LFG的熱值 目前的分離方法有 吸收分離 吸附分離和膜分離 吸收法氣體吸收分離是將氣體混合物中一種或多種氣體溶解于液體從而達到氣體分離的過程 它是化學工業(yè)中應用相當普遍的一種單元操作 主要常見于氣體混合物中CO2 H2S HCL HF SO2和NO2等雜質氣體的去除 氣體吸收過程可以大致分為物理吸收及化學吸收 甲烷與二氧化碳吸收分離凈化中采用甲乙醇胺 MEA 或N 甲基二乙醇胺 MDEA 溶液作CO2的吸收劑 產品氣中CO2含量小于5 以下 CH4含量增高到80 以上 當氣液比為1 3時 其工藝CO2去除率 95 甲烷回收率為90 95 產品氣中CH4含量 80 在發(fā)酵沼氣及天然氣凈化中該工藝已經被成功應用 吸附法吸附分離是指通過將氣體與多孔固相接觸是一種或幾種氣體分子與固相表面生成鍵 并附著在固相而實現氣體分離的化工過程 常用的吸附劑一般包括沸石 活性炭 硅膠和碳分子篩 CMS 等 根據吸附后吸附劑再生方法的不同吸附分離可以分為兩類 變溫吸附和變壓吸附 在變溫吸附中 吸附劑通過加熱實現再生 而變壓吸附是目前發(fā)展較快的氣體吸附分離方法 它通過降低壓力來實現吸附劑的再生 由于變溫吸附需要加熱 因此其能耗較多 而且完成一個循環(huán)的時間較長 一般應用于小規(guī)模的工業(yè)應用 相反變壓循環(huán)則具有循環(huán)時間短 產量大等優(yōu)點而在空分制氮 天然氣凈化等方面得到了廣泛的應用 填埋氣體變壓吸附分離與吸收分離比較 注 表中變壓吸附的結果為美國Dutch填埋場的中試工廠實驗結果 吸收分離為沼氣的凈化分離實驗結果 膜分離法膜分離技術是利用膜對混合物各組分選擇滲透性能的差異 來實現分離 提純或濃縮的新型分離技術 組分通過膜的滲透能力取決于分子本身的大小與形狀 分子的物理 化學性質 分離膜的物理化學性質以及滲透組分與分離膜的相互作用關系 利用膜的對CO2 CH4的不同滲透性來實現CO2與CH4分離 Boustany等人 1982 和Chern等人 1985 分別對CO2 CH4混合氣進行了膜分離實驗 美國在LosAngeles的PuenteHill填埋場制汽車清潔燃料的示范工程中采用了UEP公司的分離膜 應用實踐證明膜技術用于CO2與CH4分離基本上是成功的 其產氣中CH4含量可達96 但膜分離過程需要在1 7 5 5MPa的高壓力下完成 其CH4回收率為70 95 碳分子篩 CMS 的變壓吸附 變壓吸附與膜分離對于CH4 CO2分離比較 我國二十一世紀垃圾處理主要方向是生態(tài)填埋場 其最大的技術特征 采用雙層高密度聚乙烯膜輔設水平防滲工程 引進國際先進防滲工程設計 防滲材料和施工技術改變了我們防滲理念 采用先進工藝技術處理填埋場老大難問題 垃圾滲濾液的處理問題 即采用傳統生物處理基礎 引進高氧化技術 膜分離技術 衛(wèi)生填埋技術發(fā)展趨勢 3 采用嚴格垃圾填埋工藝 解決垃圾密實度 垃圾表面清污分流技術 沼氣利用技術等 4 垃圾中潛在的資源回收利用 5 生活垃圾填埋場快速穩(wěn)定化技術 如垃圾土物理力學特征研究 垃圾堆積的沉降和穩(wěn)定性研究 6 填埋場的環(huán)境檢測及污染控制技術 封場控制技術 國家對衛(wèi)生填埋場建設要求 優(yōu)先發(fā)展衛(wèi)生填埋場衛(wèi)生填埋場在中國城市生活廢棄物處理和處置中的戰(zhàn)略地位 決定了在相當長的時間內它將會有一個大的發(fā)展 建設得好 將有助于實現城市生活垃圾處理的無害化 減量化和資源化的總目標 并在實現社會 經濟和資源的可繼續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中發(fā)揮重要作用 由于衛(wèi)生填埋場具有處理和最終處置生活廢棄物的雙重功能 故對于一個城市尚沒有衛(wèi)生填埋場的城市 應首先安排建設衛(wèi)生填埋場 國家對填埋場進行分級管理為加強對衛(wèi)生填埋場管理 從2002年開始國家建設部提出了生活垃圾填埋場分級評定標準 共分三級 級標準 衛(wèi)生填埋場 級標準 衛(wèi)生填埋場 級標準 為不合格衛(wèi)生填埋場 其評定主要依據為 填埋場建設是否按基本建設程序建設 是否符合規(guī)劃 是否達到了標準規(guī)定的防滲要求 在2001年12月1日 實施 城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術規(guī)范 CJJ 17 2001要求 采用水平防滲技術 對垂直防滲沒有加以否定 但必須等效于水平防滲 而在2004年6月1日重新修正實施規(guī)范CJJ 17 2004中 除自然防滲層厚度大于2m且滲透系數10 7外 否定了垂直防滲 必須采用水平防滲技術 是否堅持衛(wèi)生填埋作業(yè)工藝 如推平 壓實 覆蓋等 污水是否處理達標排放 填埋場氣體是否得到了有效的治理 蠅蚊 大氣 地下水等是否得到有效控制 上述6方面主要數據不可等量齊觀 對防滲方面做到 一票否決 程度 對衛(wèi)生填埋場技術經濟指標探討 在不同的場合經常會聽到處理1噸生活垃圾的固定資產投資作為評價填埋 焚燒 堆肥處理的主要技術經濟指標之一 但衛(wèi)生填埋場的情況有所不同 一是供使用年限各不相同 甚至相差很大 二是大致相同的投資會使得不同庫容 垃圾處理量也不同 1 生物反應器填埋技術研究目前我國已建和在建的廢物填埋場都是遵循傳統的封閉型填埋場原理 其基本出發(fā)點是最大限度地減少污染物如滲濾液的產生并防止其外泄污染環(huán)境