東華大學環(huán)境科學與工程學院固體廢物處理與處置

1、,氣體的產生和導排處理 1 填埋場氣體的產生過程, 好氧階段（I） 也稱初始調整階段，歷時較短。此時，垃圾中的糖類物質與隨垃圾帶來的氧發(fā)生好氧反應而生成水和二氧化碳，反應過程為 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O, 特征： 1、開始產生CO2，氧氣量降低； 2、釋放大量的熱，使垃圾中溫度明顯升高( 10-15)。,過渡階段（缺氧階段）(II) 分子氧已經(jīng)耗盡，厭氧條件開始形成并發(fā)展，復雜有機物如多糖、蛋白質在微生物作用和化學作用下水解、發(fā)酵，由不溶性物質變?yōu)榭扇苄晕镔|，并迅速生成VFA、CO2和少量H2 特征： 1、氣體成分以CO2為主，少量H2、N2，基本不含甲烷； 2、滲濾液的pH

2、值呈下降趨勢，COD值升高； 3、滲濾液含較高濃度VFA、Ca、Fe、NH3和重金屬。,氣體的產生和導排處理 1 填埋場氣體的產生過程,3 產酸階段（III） 為純的厭氧環(huán)境。大分子有機組分（核酸、多糖、蛋白質）在發(fā)酵菌作用下水解為糖并進一分解為CO2、H2和小分子有機酸（丙酸、丁酸、乳酸、醇類等）；進而在產酸菌作用下被轉化為乙酸及其衍生物、CO2、H2。 特征： 1、CO2，為主要氣體，先升后漸降，另有少量H2； 2、 滲濾液pH很低(5)，COD、BOD急劇升高； 3、酸性條件使有機物質、重金屬溶解，離子態(tài)存在； 4、滲濾液中含大量可產氣的有機物和營養(yǎng)物質。,氣體的產生和導排處理 1 填埋

3、場氣體的產生過程,產甲烷階段（IV） 甲烷菌處于支配地位，能利用前階段的產物如氫氣、CO2、醋酸等碳類化合物為有機質，將其轉化為甲烷和CO2，是能源回收的時期。 特征： 1、甲烷產生率穩(wěn)定，甲烷含量保持在50 - 60%的水平； 2、滲濾液COD、BOD、VFA逐漸下降，pH上升(6.8-8)； 3、滲濾液重金屬離子濃度降低。,氣體的產生和導排處理 1 填埋場氣體的產生過程,填埋場穩(wěn)定階段(V) 當垃圾中大部分可生物降解有機組分轉化為甲烷和CO2后，填埋場釋放氣體速率顯著降低，填埋場進入成熟（穩(wěn)定）段。 特征： 1、幾乎無氣體產生，沉降已基本停止； 2、滲濾液及垃圾的性質穩(wěn)定，滲濾液含的腐殖酸

4、和富里酸，難生化降解； 3、填埋場中微生物量極貧乏。,氣體的產生和導排處理 1 填埋場氣體的產生過程,1） 填埋氣體的主要氣體組分 城市生活垃圾厭氧填埋場氣體的典型組成,氣體的產生和導排處理 2 氣體組成與性質,2）填埋氣體的微量氣體組分 美國：66個填埋氣體樣品均檢測到微量有機化合物 英國：三個填埋場的氣體樣品中監(jiān)測到116種有機物，且其中大部分為揮發(fā)性有機化合物，如硫化氫、硫醇、氟乙烯、甲苯、己烷、氯甲烷、二甲苯等 特點： -絕對含量少 （4000ppm)，但成分復雜、毒性大，對 公眾健康極具危險性； -工業(yè)垃圾的老填埋場揮發(fā)性有機物含量高。,氣體的產生和導排處理 2 氣體組成與性質,3）

5、填埋氣體的環(huán)境影響 1、爆炸事故和火災：在有氧存在的條件下，甲烷的爆炸極限是5 15%，最強烈的爆炸發(fā)生在9.5%左右。 2、水環(huán)境的影響：造成地下水pH值下降，導致周圍巖層中更多的鹽類溶入地下水，使地下水的含鹽量過高，影響其用途。 3、對大氣的影響：甲烷是一種溫室氣體，對溫室效應的貢獻相當于相同質量的二氧化碳的20倍。還會產生氯、硫化氫等惡臭氣體和其他揮發(fā)性氣體。也有關于在填埋場浸出液和釋放氣體中檢測出二惡英的報道。 4、對植物的影響：填埋場氣體的釋放會造成填埋場及附近植物根區(qū)氧氣缺乏，從而導致植物死亡。 5、對人類健康的影響：有機揮發(fā)性氣體生成臭氧，臭氧將會對人體和植物產生不利的影響，一氯

6、甲烷、四氯化碳、氯仿、二氯乙烯等會對腎、肝、肺和中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成損害。,氣體的產生和導排處理 2 氣體組成與性質,(1)經(jīng)驗估算法： C=0.03-0.045m3/kg（干旱半干旱區(qū)，含水率25%） 則：LFG產生量Q(m3/d)=垃圾處置量(kg/d) C（m3/kg） (2)化學計量計算式： CaHbOcNd+(4a-b-2c-3d) /4 H2O (4a-b-2c-3d) /8 CH4+ (4a-b+2c+3d) /8 CO2+dNH3 (3)化學需氧量法： 1 gCOD = 0.35 LCH4(0, latm),氣體的產生和導排處理 3 填埋氣體產生量,（4）IPCC（Intergov

7、ernmental Panel on Climate Change）的統(tǒng)計模型 VCH4MSWHDOCr(16/12)0.5 VCH4甲烷產生量，m3； MSW城市固體廢物量； H城市垃圾填埋率； DOC垃圾中可降解有機碳的質量分數(shù)，%，IPCC推薦發(fā)展中 國家15，發(fā)達國家22； r垃圾中可降解有機碳的分解，IPCC推薦為77； (16/12)CH4與C之間的轉換系數(shù)； 0.5甲烷中碳與總碳的比率；,該模型計算產氣量方便快捷，只要知道生活垃圾的總量以及填埋率就可以估算出產氣量，但模型不能給出在垃圾產氣周期中甲烷排放量的分布。另外，沒有考慮垃圾產氣規(guī)律及影響因素，僅適用于粗略估算較大規(guī)模的產氣

8、量。,氣體的產生和導排處理 3 填埋氣體產生量,(5)有機物可生物降解特性計算法： Ci= KPi(1 -Mi)ViEi， C= Ci 式中，Ci為單位質量垃圾中某有機成分的產甲烷量( L/kg) K為經(jīng)驗常數(shù)，526.5 L/kgVS； Pi為某組分占單位垃圾濕重的百分比(%)： Mi為某有機組分的含水率(%)； Vi為某有機組分的VS含量(%)； Ei為某有機組分的VS中可生物降解物質的含量(%)； C為單位質量垃圾的甲烷最高產量（L/kg濕垃圾）。,氣體的產生和導排處理 3 填埋氣體產生量,影響因素 含水率：是產氣速率的主要限制因素，50-70%的含水率對填埋場微生物生長最適宜，可形成良

9、好的產氣環(huán)境。 營養(yǎng)物質： C、O、H、H、P及微量營養(yǎng)物，當CN為20-30時，產氣速率最快。 微生物量：與產氣有關的微生物有水解微生物、發(fā)酵微生物、產乙酸微生物、產甲烷微生物，多為厭氧菌。有氧狀態(tài)下產氣會受抑制。 pH值： 產氣的最佳pH范圍為6.6-7. 4，當pH為6-8范圍之外時，產氣會受抑制。 溫度：產甲烷茵在15-45可以生長，最適范圍是32-35，在10-15時產氣速率會顯著降低,氣體的產生和導排處理 4 氣體產生速率及影響因素,1）導排方式 主動導排 在填埋場內鋪設導氣井或水平盲溝，用管道將其連接至抽氣設備，以將LFG從填埋場內抽出。 特點： -氣體導排效果好 -抽出的氣體便

10、于利用 -運行成本高,氣體的產生和導排處理 5 收集與導排,被動導排 不用機械抽氣設備，LFG靠自身壓力沿導排系統(tǒng)排出填埋場外。,氣體的產生和導排處理 5 收集與導排,適用條件：小型填埋場和填埋深度小的填埋場。 特點： -無運行費用 -排氣效率低 -無法利用，也不利火炬排放,2）收集方式 垂直收集 井徑：60-100cm，礫石(3-6cm)填充，中心設穿孔套管。 井深：填埋體高度的50-90%。 可用于運行中或已封場的填埋場。 水平收集 由不同直徑的花管或管道連接而成，溝寬0.6-0.9m，深1.2 m；水平間距30-120m，垂直間距2.4-18m。 用于正運行中的填埋場。,氣體的產生和導排

11、處理 5 收集與導排,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,填埋氣的產生及利用,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,（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，在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

12、氣體中水分含小于后續(xù)操作條件的露點以下。,填埋氣體凈化,（2）硫化氫 （會引起工程設備的腐蝕） 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。,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是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分離。,（3）二氧化碳和氮氣

13、 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 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(jīng)被成功應用。,吸附法 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(jù)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(xiàn)再生，而變壓

14、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(xiàn)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。,膜分離法 利用膜的對CO2、CH4的不同滲透性來實現(xiàn)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Los Angele的Puente Hill填埋場制汽車清潔燃料的示范工程中采用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，

15、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%。,填埋氣利用,武漢二妃山垃圾填埋場的沼氣發(fā)電設施,武漢二妃山垃圾填埋場的沼氣發(fā)電設施,制取壓縮天然氣（CNG）的工藝流程,填埋氣利用,填埋氣利用,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,4,填埋場的運行管理,填埋工藝,人造托盤式：場地位于平原地區(qū)，表層土壤較厚，具有天然粘土襯里或人造有機合成襯里，襯里垂直地潛入天然存在的不透水的地層，形成托盤性的殼體結構，從而防止了廢物同地下水接觸。此類填埋場一般設置在地下。當然也可設計成半地

16、上或地上式。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,填埋場結構,天然洼地式： 利用天然峽谷構成盆地狀容器的三個邊。 優(yōu)點：充分利用天然地形，挖掘工作量小，處置容量大。 缺點：填埋場地的準備工作較復雜，地下水和地表水的控制比較困難。引走地下水、使地表水繞過填埋場。 采石場坑、露天礦坑、山谷、凹地或其他類型的洼地可采用。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,填埋場結構,斜坡式,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,填埋場結構

17、,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。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,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,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,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

18、得到的土壤加以覆蓋，然后壓實。是溝槽法和地面法的結合。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,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。,固體廢物處

19、理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,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。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,填埋步驟,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,填埋步驟,固體廢物

20、處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,填埋步驟,（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。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,填埋步驟,廢物的壓實作業(yè)主要由壓實機來實現(xiàn)，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

21、實機，在填埋廢物上的通過次數(shù)宜為3-4次。多于4次，則不經(jīng)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0.8 t/m3。受經(jīng)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部分有效庫容。為充分利用填埋場的容，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。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,填埋步驟,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,（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

22、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。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,填埋步驟,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

23、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。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,填埋步驟,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid

24、 Waste,填埋步驟,填埋場的終場覆蓋系統(tǒng)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(tǒng)），從上至下由保護層、排水層、防滲層和排氣層組成。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,填埋步驟,表土層必須保證防滲層在霜凍線以下，干旱地區(qū)可以用鵝卵石代替表層土壤，厚度1030cm。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,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

25、滲透系數(shù)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(xiàn)大量的蠅蚊。當出現(xiàn)這種情況時，應在填埋區(qū)噴灑殺蟲劑加以控制。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,填埋場的科學合理運行要求制定分區(qū)作

26、業(yè)計劃。分區(qū)作業(yè)是將填埋場分成若干區(qū)域，再據(jù)計劃按區(qū)域進行填埋。每個分區(qū)包括若干個單元，每個單元一般為某作業(yè)期（常為天）的填埋量。填埋單元構成后，覆土15-25cm并壓實。分區(qū)作業(yè)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。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,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

27、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。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,填埋機械,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposa

28、l of Solid Waste,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,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常活動及周圍的環(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

29、可將品種不同的殺蟲劑混合使用。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,封場后的植被恢復,選擇的物種能適應下列影響： 填埋場氣體對根系的毒性； 氧氣含量低； 持水能力低； 土壤含水率低； 土壤溫度高； 土壤壓實過密。 注意根系的穿透能力,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,衛(wèi)生填埋需要科學選

30、址、建設符合環(huán)保要求的工程措施、需按技術規(guī)范填埋作業(yè)并進行封場和封場后的維護管理。 國外： 生態(tài)填埋技術；對原有填埋場改造封場和重復利用術；加速穩(wěn)定化技術。 國內： 土地高效利用；合理規(guī)劃，發(fā)展規(guī)模化填埋技術；防滲系數(shù)安全化；部分實現(xiàn)資源化；全方位環(huán)保：運行管理現(xiàn)代化、市場化。生態(tài)填埋技術；綜合處理技術；對老填埋場的改造和封場技術。,填埋技術的發(fā)展趨勢,一、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(tǒng)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。這就導致封場后的填埋場成為個“干墓穴”，大大減少場內廢物的含水量，嚴重影響微生物的活

31、動，從而使廢物降解速度放慢，填埋場的監(jiān)管維護期延長。,填埋技術的發(fā)展趨勢,針對這種狀況，國外專家學者提出了“生態(tài)型填埋理論，即把填埋場視為一個巨大的“生物反應器”，通過采取系列有目的的控制手段，如液體回灌、營養(yǎng)添加、pH調節(jié)、供氧等，充分發(fā)揮填埋場自身的處理功能，促使廢物中可降解的有機組分盡快分解與轉化，加速填埋場穩(wěn)定化進程，使填埋場早日恢復利用，并與環(huán)境友好相處；與此同時，環(huán)境工程師們在科學試驗和工程實踐上也進行了大量有益的探索，并取得了大量的成果。盡管如此，如何合理地確定生物反應器填埋場的最優(yōu)設計方案和運行方式，使其在滿足環(huán)境保護的前提下運行費用最低，仍將是今后應著力研究的重點。,填埋技術

32、的發(fā)展趨勢,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,生物反應器填埋是通過有目的控制手段強化微生物作用過程從而加速垃圾中易降解和中等易降解有機組分轉化和穩(wěn)定的一種垃圾衛(wèi)生填埋場運行方式。 主要控制手段： (1) 滲濾液（水）注入 (2) pH調節(jié) (3) 溫度調節(jié) (4) 通風供氧 (5) 微生物接種,生物反應器填埋技術 1 概述,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,滲濾液回流管道,固體

33、廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,噴灑滲濾液,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,滲濾液表面噴灌布水裝置,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,滲濾液回灌井,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,（1）對一般有機污染物的凈化機理 （2）對重金屬的阻滯機理 （3）對有毒有機物的去除機理,2 生物反應器填埋場對污染物的去除及阻滯機理,固體廢物處理與處置 Treatme

34、nt and Disposal of Solid Waste,3 生物反應器填埋場的類型及特點,生物反應器填埋場可以分為 厭氧型 好氧型 準好氧型 以及它們在時間和空間的組合,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,（1）厭氧型生物反應器填埋場,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,厭氧型生物反應器填埋場特點,加速填埋垃圾穩(wěn)定，增大填埋場有效容積，提前復用填埋場地 增大甲烷產量和產氣速率，回收利用氣體更具經(jīng)濟優(yōu)勢 減小滲濾液處理量和處理難度，降低處理費用 縮短填埋場封場后的維護監(jiān)管

35、期，減小填埋場滲濾液處理、地下水監(jiān)測等維護費用 滲濾液中氨氮含量較高 后期滲濾液有機污染物濃度下降很慢,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,填埋8年后的比較，1#單元實施滲濾液回灌，2#無回灌（見J.W.F. Morrisa, Findings from long-term monitoring studies at MSW landfill facilities with lachate ecrculation, waste Mangement, 23(2003)653-666),固體廢物處理與處置 Treatment and Di

36、sposal of Solid Waste,（2）好氧型生物反應器填埋場,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,好氧型生物反應器填埋場特點,大大減少甲烷氣體排放量，減輕溫室效應影響 大大加速填埋垃圾穩(wěn)定，增加填埋場有效容積，提前復用填埋場地 滲濾液污染強度低，處理費用低 大大縮短填埋場封場后的維護監(jiān)管期 長期進行強制通風供氧，運行費用較貴 尚無工程應用實例,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,（3）準好氧型生物反應器填埋場,固體廢物處理與處置 Treatment and Dis

37、posal of Solid Waste,準好氧型生物反應器填埋場特點,通過自然通風實現(xiàn)供氧，既可部分實現(xiàn)好氧填埋場的功能，同時還避免了高能耗風機的使用。 加速填埋垃圾穩(wěn)定 減少甲烷氣體產量 減輕滲濾液污染強度,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,（4）好氧-厭氧復合型生物反應器填埋場,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,好氧-厭氧復合型生物反應器填埋場特點,新填埋垃圾層不進行滲濾液回灌，只通過強制通風進行供氧 通過對新填埋垃圾層進行好氧處理，減輕其中食品垃圾等易降解物產生的

38、揮發(fā)酸對甲烷菌的影響和危害 兼具好氧和厭氧生物反應器填埋場的優(yōu)點，垃圾穩(wěn)定快，風機耗能較少,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,（5） 脫氮型生物反應器填埋場,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,脫氮型生物反應器填埋場特點,通過曝氣，滲濾液中的氨氮轉化為硝態(tài)氮?；毓嗵盥駡龊螅ㄟ^反硝化菌的脫氮作用，硝態(tài)氮轉化為氮氣。以此避免厭氧型生物反應器填埋場滲濾液長期的氨氮濃度的不利影響。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,厭

39、氧型生物反應器填埋場后期有機污染物衰減速率慢，氨氮濃度長期偏高；準好氧型生物反應器填埋場產生氣體中甲烷含量仍然較高，不僅浪費資源，同時還是溫室氣體。將一個填埋場前期按厭氧方式運行，回收利用甲烷氣體，后期按準好氧方式運行，加速有機污染物和氨氮的去除。 此外，為加速厭氧型生物反應器填埋場的啟動，序批式生物反應器填埋場技術已納入研究范圍。其充分利用老反應器（已基本穩(wěn)定的厭氧生物反應器填埋場）的甲烷菌接種能力和消耗新反應器初期產生的高強度有機酸的能力，老反應器滲濾液回灌到新反應器，新反應器滲濾液接種到老反應器。,(6) 厭氧準好氧復合型生物反應器填埋場,固體廢物處理與處置 Treatment and

40、Disposal of Solid Waste,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,(1)降低外排滲濾液污染強度 (2)增加填埋場有效容積 (3)提高氣體產量和產氣速率 (4)加速填埋場穩(wěn)定 (5)減小滲濾液水量水質波動對場外處理系統(tǒng)的沖擊 (6)減小滲濾液處理系統(tǒng)的設計風險 (7)降低填埋垃圾處理成本,4 生物反應器填埋技術的優(yōu)勢,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,二、填埋處置關鍵技術與設備研究 滲濾液的高處理成本和低處理效率一直是困擾填埋場進一步應用的難題之一，如何解決

41、這一難題也是填埋場面臨的最大技術挑戰(zhàn)。由于滲濾液成分復雜、污染濃度高，水質水量變化大，很難找到通用的滲濾液處理技術和工藝。盡管組合工藝能使?jié)B濾液處理后達到或接近日益嚴格的滲濾液排放標準，但高額的投資和運行費用對我國大部分不發(fā)達地區(qū)而言仍然是難以接受的。因此，加快經(jīng)濟有效處理滲濾液的成套技術和設備的研制，無疑可解決廢物填埋中的最為關鍵的二次污染控制難題。同時發(fā)展以土地法為基礎的實用滲濾液處理技術也將具有重要的現(xiàn)實意義。,填埋技術的發(fā)展趨勢,三、填埋場終場后的開發(fā)利用 制約填埋處置技術進一步應用的大因素是其占用大量寶貴的土地資源，致使場址選擇愈來愈難。如果能對終場后的廢物填埋場進行合理的開發(fā)利用，

42、既可提高土地的附加值，也能盡快恢復當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，從而在定程度上克服填埋處置的上述不足。為此，可進行以下研究工作。,填埋技術的發(fā)展趨勢,1、填埋場土地的最終利用 對于填埋場土地的最終利用，視最終覆蓋系統(tǒng)和填埋廢物穩(wěn)定進程的不同，可有不同的實現(xiàn)途徑。填埋場土地利用的備擇方案如下： 用作生態(tài)公園和娛樂場所； 作為園藝基地； 建成臨時倉儲和其他構建物等。 為此，必須研究終場場址的基本條件，如場地的下沉量、承載力、安全性和污染物（滲濾液、可燃氣體、惡臭等）的排放情況等。只有在滿足一定的基本條件下，才能選擇實施上述某一方案。,填埋技術的發(fā)展趨勢,2、填埋場礦化廢物的開采 盡管填埋場穩(wěn)定時間非常長，但填埋

43、場中的易降解物質經(jīng)過若干年后將基本達到穩(wěn)定狀態(tài)，此時填埋場中的廢物可以考慮開采。而這部分可開采的廢物（可稱為礦化廢物）的開采和出售，既可取得定的經(jīng)濟效益，又能騰出相當部分填埋庫容容納新的填埋廢物，從而省去額外的高昂填埋土地費用。為此應科學確定填埋場中廢物可開采利用的時間，這就需要判斷其穩(wěn)定化程度。此外，以下幾方面的研究工作也需進行： 填埋場穩(wěn)定化廢物的分選技術； 穩(wěn)定化廢物的毒性鑒別方法與去除； 穩(wěn)定化廢物的利用方法； 填埋場土地種植植物的技術； 廢物中有毒有害物質在填埋場土地上所種植植物的富集過程等。,填埋技術的發(fā)展趨勢,四、廢物堆場改造與環(huán)境修復技術 由于歷史原因，我國幾乎所有城市均存在規(guī)

44、模不等、數(shù)量不同的廢物堆放場。它們對其周圍環(huán)境和公眾健康造成嚴重威脅。國內外許多研究表明，廢物堆放場對周圍的人群、動植物、地下水、土壤、空氣等的污染的負面作用越來越明顯。為此，必須重視其修復和治理。通常廢物堆場改造與環(huán)境修復需要研究和解決二個方面的問題： 消除污染問題產生的根源； 減輕污染問題的嚴重程度； 監(jiān)測堆場環(huán)境的修復效果。,填埋技術的發(fā)展趨勢,習題與思考題： 1 填理場選址總的原則是什么，選址時王要考慮哪些因素。 2 現(xiàn)代填埋場的建造及運行包括哪些具體步驟。 3 簡述填埋場的類型與基本構造。 4 繪出生活垃圾衛(wèi)生填埋場的典型工藝流程。 5 簡述填埋場水平防滲系統(tǒng)的類型及其特點。 6 簡

45、述填埋場終場防滲系統(tǒng)結構的組成及各層的作用。 7 填埋場庫容的確定需要考慮哪些因素？ 8 滲濾液水質特征王要受哪些因素影響？ 9 控制滲濾液產生的工程措施有哪些，其作用如何？ 10 處理滲濾液的基本方法有哪些各自的特點是什么？ 11 試述衛(wèi)生填埋法在我國城市垃圾處理處置中的應用前景 12 試述現(xiàn)代填埋場的處理功能及其機理。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,13試析填埋場滲濾液收集系統(tǒng)的王要功能及其控制因素。 14試述厭氧生物填埋場的不足及其發(fā)展方向。 15根據(jù)達西公式并結臺圖示，說明單復臺防滲系統(tǒng)與雙層防滲系統(tǒng)的異同點。 16試述

46、固體廢物管理“三化”原則對城幣生活垃圾處置技術發(fā)展的影響。 17 一個100000人口的城幣平均每人每天產生垃圾2.0kg如果采用衛(wèi)生土地填 埋處置覆土與垃圾之比為1：4填埋后廢物壓實密度為600kg/m3試求1年填埋廢 物的體積如果填埋高度為7.5m，一個服務期為20年的填埋場占地面積為多少？ 總容量為多少？ 18 一個10萬人口的城市平均每人每天生產垃圾0.9kg若采用衛(wèi)生填埋法處 置撞土與垃圾之比取1:5填埋后垃圾壓實密度取700kg/m3，試求 1)填埋體的體積； 2) 埋場總容量（假定填埋場運營12年）； 3) 填埋場總容量一定（填埋面積及高度不變）要擴大垃圾的填埋量可采取哪些措施。

47、 19某填埋場總面積為3 .0 hm2分三個區(qū)進行填埋目前已有兩個區(qū)填埋完畢， 奠面積為A2:20 hm2浸出系數(shù)C2=0.2另有一個區(qū)正在進行填埋施工，填埋面 積為A1:1 0hm2浸出系數(shù)C1=0 5當?shù)氐哪昶骄涤炅繛?.3mm/d最大月降雨 量的日換算值為6.5mm/d求污水處理設施的處理能力。,固體廢物處理與處置 Treatment and Disposal of Solid Waste,20某衛(wèi)生填埋場設置有功能完善的排水設施。填埋場總面積為3105m2，其中已封頂?shù)奶盥駞^(qū)面積2.0105m2，填埋操作區(qū)面積為5.0104m2。假定填埋場所在地的年平均降雨量為1200mm，降雨量成

48、為滲濾液的份額在已封頂填埋區(qū)和填埋操作區(qū)分別占30%和50%，問(1)該填埋場滲濾液的產生量有多少：(2)可能的滲濾液處理方案有哪些？你認為何種方案最佳，為什么？ 21對人口為5萬人的某服務區(qū)的垃圾進行可燃垃圾和不可燃垃圾分類收集，可燃垃圾用60t/d的焚燒設施焚燒，不可燃垃圾用20t/d的破碎設施處理；焚燒殘渣（可燃垃圾的10%）和破碎不可燃垃圾（不可燃垃圾的40%）填埋；用破碎分選出30%的可燃垃圾和30%的資源垃圾。（己知每人每天的平均排出量為800g/(人.d)，其中可燃垃圾600 g/（人d），不可燃垃圾200 g/（人d）：直接運入垃圾量為4t/d，其中的可燃垃圾3t/d，不可燃垃圾1t/d。求使用1 5年的垃圾填埋場的容量。） 22某填埋場底部黏土襯層厚度為1.0m，Ks=l1 0-7cm/s。計算滲濾液穿透防滲層所需的時間。若采用膨潤土改