現(xiàn)代衛(wèi)生填埋場的研究分析

1、 現(xiàn)代衛(wèi)生填埋場的研究分析 魯可 指導(dǎo)老師：劉榮摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)化與城市化進(jìn)程的加快，城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，人口不斷涌入城市，使城市生活垃圾急劇增多。城市垃圾污染環(huán)境，對(duì)城市居民的健康和生存構(gòu)成嚴(yán)重威脅，已成為社會(huì)一大公害。治理城市生活垃圾已成為我國各大城市的重大問題。同時(shí)，隨著人類環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，城市生活垃圾填埋場的設(shè)計(jì)理論及工程技術(shù)問題日益受到應(yīng)有的重視。然而，我國衛(wèi)生填埋場的設(shè)計(jì)理論及機(jī)理尚有待深入研究和探討。為此，如何安全有效地解決垃圾的最終處置問題，避免形成二次污染，并將垃圾作為能開發(fā)利用的能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是衛(wèi)生填埋場所必須研究解決的重要課題。Abstract: with

2、 the development of economy. The process of industrialization and urbanization, the expansion of the scale of urban construction, the influx of population into the city, the rapid increase in urban domestic waste. Municipal solid waste pollution environment, the health and survival of urban resident

3、s pose a serious threat, has become a major social hazard. Management of municipal solid waste has become a major issue in the major cities of China. At the same time, the design theory and engineering technology of municipal solid waste sanitary landfill has been paid more and more attention with t

4、he strengthening of the environmental significance of human. However, WoG關(guān)鍵詞：固體廢棄物 衛(wèi)生填埋場 問題分析 工程性質(zhì)一、固體廢棄物的定義我國固體廢棄物污染環(huán)境防治法（2005）中將固體廢棄物定義為：生產(chǎn)、生活和其他活動(dòng)中產(chǎn)生的喪失原有利用價(jià)值或者喪失利用價(jià)值但被拋棄或者放棄的固態(tài)、半固態(tài)和置于容器中氣態(tài)物品、物質(zhì)以及法律，行政法規(guī)規(guī)定納入廢物管理的物品、物質(zhì)?？梢?，固體物質(zhì)的概念具有時(shí)間、空間的相對(duì)性。提倡資源的社會(huì)再循環(huán)。目的是充分利用資源，增加社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益，減少廢物處置的數(shù)量，以利于社會(huì)發(fā)展。二、固體物質(zhì)的種

5、類固體廢物的種類很多，如按其性質(zhì)可分為有機(jī)物和無機(jī)物，按其形態(tài)可分為固體的（塊狀、粒狀、粉狀）和泥狀的，按其來源可分為礦業(yè)的、工業(yè)的、城市生活的、農(nóng)業(yè)的和放射性的。此外，固體廢棄物處理通常是指通過物理、化學(xué)、生物、物化及生化方法把固體廢棄物轉(zhuǎn)化為適于運(yùn)輸、貯存、利用或處置的過程。固體廢棄物處理的目標(biāo)是無害化、減量化、資源化。目前采用的主要方法包括壓實(shí)、破碎、固化、焚燒、生物處理等。三、固體廢棄物的處理1)壓實(shí)技術(shù)：壓實(shí)是一種通過對(duì)廢物實(shí)行減容化，降低運(yùn)輸成本、延長填埋場壽命的預(yù)處理技術(shù)。壓實(shí)是一種普遍采用的固體廢棄物預(yù)處理方法。如汽車、易拉罐、塑料瓶等通常首先采用壓實(shí)處理。適于壓實(shí)減少體積處理

6、的固體廢棄物還有垃圾、松散廢物、紙帶、紙箱及某些纖維制品等。對(duì)于那些可能使壓實(shí)設(shè)備損壞的廢棄物不宜采用壓實(shí)處理，某些可能引起操作問題的廢棄物，如焦油、污泥或液體物料，一般也不宜作壓實(shí)處理。2)破碎技術(shù);為了使進(jìn)入焚燒爐、填埋場、堆肥系統(tǒng)等廢棄物的外形尺寸減小，預(yù)先必須對(duì)固體廢棄物進(jìn)行破碎處理。經(jīng)過破碎處理的廢物，由于消除了大的空隙，不僅使尺寸大小均勻，而且質(zhì)地也均勻，在填埋過程中更容易壓實(shí)。固體廢棄物的破碎方法很多，主要有沖擊破碎、剪切破碎、擠壓破碎、摩擦破碎等，此外還有專用的低溫破碎和濕式破碎等。3)分選技術(shù);固體廢物分選是實(shí)現(xiàn)固體廢物資源化、減量化的重要手段，通過分選將有用的充分選出來加以

7、利用，將有害的充分分離出來；另一種是將不同粒度級(jí)別的廢棄物加以分離。分選定基本原理是利用物料的某些性質(zhì)方面的差異，將其分選開。例如利用廢棄物中的磁性和非磁性差別進(jìn)行分離；利用粒徑尺寸差別進(jìn)行分離；利用比重差別進(jìn)行分離等。根據(jù)不同性質(zhì)，可以設(shè)計(jì)制造各種機(jī)械對(duì)固體廢棄物進(jìn)行分選。分選包括手工撿選、篩選、重力分選、磁力分選、渦電流分選、光學(xué)分選等。4)固化處理技術(shù);固化技術(shù)是通過向廢棄物中添加固化基材，使有害固體廢棄物固定或包容在惰性固化基材中的一種無害化處理過程。理解的固化產(chǎn)物應(yīng)具有良好的抗?jié)B透性，良好的機(jī)械特性，以及抗浸出性、抗干濕、抗凍融特性。這樣的固化產(chǎn)物可直接在安全土地填埋場處置，也可用做

8、建筑的基礎(chǔ)材料或道路的路基材料。固化處理根據(jù)固化基材的不同可以分為水泥固化、瀝青固化、玻璃固化、自膠質(zhì)固化等。5)焚燒和熱解技術(shù);焚燒法是固體廢物高溫分解和深度氧化的綜合處理過程。好處是把大量有害的廢料分解而變成無害的物質(zhì)。由于固體廢棄物中可燃物的比例逐漸增加，采用焚燒方法處理固體廢棄物，利用其熱能已成為必然的發(fā)展趨勢。以此種處理方法固體廢棄物，占地少，處理量大，在保護(hù)環(huán)境、提供能源等方面可取得良好的效果。歐洲國家較早采用焚燒方法處理固體廢棄物，焚燒廠多設(shè)在10萬人口以上的大城市，并設(shè)有能量回收系統(tǒng)。日本由于土地緊張，采用焚燒法逐漸增多。焚燒過程獲得的熱能可以用于發(fā)電。利用焚燒爐發(fā)生的熱量，可

9、以供居民取暖，用于維持溫室室溫等。目前日本及瑞士每年把超過65%的都市廢k0dfjer料進(jìn)行焚燒而使能源再生。但是焚燒法也有缺點(diǎn)，例如，投資較大，焚燒過程排煙造成二次污染，設(shè)備銹蝕現(xiàn)象嚴(yán)重等。熱解是將有機(jī)物在無氧或缺氧條件下高溫(500-1000C)加熱，使之分解為氣、液、固三類產(chǎn)物。于焚燒法相比，熱解法則是更有前途的處理方法。它的顯著優(yōu)點(diǎn)是基建投資少6)生物處理技術(shù);生物處理技術(shù)是利用微生物對(duì)有機(jī)固體廢物的分解作用使其無害化。種種技術(shù)可以使有機(jī)固體廢物轉(zhuǎn)化為能源、食品、飼料和肥料，還可以用來從廢品和廢渣中提取金屬，是固體廢物資源化的有效的技術(shù)方法。目前應(yīng)用比較廣泛的有：堆肥化、沼氣化、廢纖維

10、素糖化、廢纖維飼料化、生物浸出等。對(duì)于因技術(shù)原因或其他原因還無法利用或處理的固態(tài)廢棄物，是終態(tài)固體廢棄物。終態(tài)固體廢棄物的處置，是控制固體廢棄物污染的末端環(huán)節(jié)，是解決固體廢棄物的歸宿問題。處置的目的和技術(shù)要求是，使固體廢棄物在環(huán)境中最大限度地與生物圈隔離，避免或減少其中的污染組成對(duì)環(huán)境的污染與危害。4)固化處理技術(shù);固化技術(shù)是通過向廢棄物中添加固化基材，使有害固體廢棄物固定或包容在惰性固化基材中的一種無害化處理過程。理解的固化產(chǎn)物應(yīng)具有良好的抗?jié)B透性，良好的機(jī)械特性，以及抗浸出性、抗干濕、抗凍融特性。這樣的固化產(chǎn)物可直接在安全土地填埋場處置，也可用做建筑的基礎(chǔ)材料或道路的路基材料。固化處理根據(jù)

11、固化基材的不同可以分為水泥固化、瀝青固化、玻璃固化、自膠質(zhì)固化等。5)焚燒和熱解技術(shù);焚燒法是固體廢物高溫分解和深度氧化的綜合處理過程。好處是把大量有害的廢料分解而變成無害的物質(zhì)。由于固體廢棄物中可燃物的比例逐漸增加，采用焚燒方法處理固體廢棄物，利用其熱能已成為必然的發(fā)展趨勢。以此種處理方法固體廢棄物，占地少，處理量大，在保護(hù)環(huán)境、提供能源等方面可取得良好的效果。歐洲國家較早采用焚燒方法處理固體廢棄物，焚燒廠多設(shè)在10萬人口以上的大城市，并設(shè)有能量回收系統(tǒng)。日本由于土地緊張，采用焚燒法逐漸增多。焚燒過程獲得的熱能可以用于發(fā)電。利用焚燒爐發(fā)生的熱量，可以供居民取暖，用于維持溫室室溫等。目前日本及

12、瑞士每年把超過65%的都市廢k0dfjer料進(jìn)行焚燒而使能源再生。但是焚燒法也有缺點(diǎn)，例如，投資較大，焚燒過程排煙造成二次污染，設(shè)備銹蝕現(xiàn)象嚴(yán)重等。熱解是將有機(jī)物在無氧或缺氧條件下高溫(500-1000C)加熱，使之分解為氣、液、固三類產(chǎn)物。于焚燒法相比，熱解法則是更有前途的處理方法。它的顯著優(yōu)點(diǎn)是基建投資少6)生物處理技術(shù);生物處理技術(shù)是利用微生物對(duì)有機(jī)固體廢物的分解作用使其無害化。種種技術(shù)可以使有機(jī)固體廢物轉(zhuǎn)化為能源、食品、飼料和肥料，還可以用來從廢品和廢渣中提取金屬，是固體廢物資源化的有效的技術(shù)方法。目前應(yīng)用比較廣泛的有：堆肥化、沼氣化、廢纖維素糖化、廢纖維飼料化、生物浸出等。對(duì)于因技術(shù)

13、原因或其他原因還無法利用或處理的固態(tài)廢棄物，是終態(tài)固體廢棄物。終態(tài)固體廢棄物的處置，是控制固體廢棄物污染的末端環(huán)節(jié)，是解決固體廢棄物的歸宿問題。處置的目的和技術(shù)要求是，使固體廢棄物在環(huán)境中最大限度地與生物圈隔離，避免或減少其中的污染組成對(duì)環(huán)境的污染與危害。四、現(xiàn)代衛(wèi)生填埋場的研究內(nèi)容1)場地選址要求：從工程安全角度出發(fā)，填埋場的選址應(yīng)確保其周邊環(huán)境（生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境、大氣環(huán)境）以及人類生存環(huán)境等的安全；從經(jīng)濟(jì)角度考慮，只有通過先進(jìn)的選址技術(shù)，才能達(dá)到節(jié)省工程造價(jià)的目的。一般來說，填埋場應(yīng)設(shè)于離湖泊、河流、濕地、洪水淹沒區(qū)、供水井和有機(jī)物一定距離之外；另外，也不允許設(shè)于現(xiàn)有地下水或地表水產(chǎn)生污染

14、的區(qū)域內(nèi)；還要求對(duì)選址地形地貌、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、氣候、土壤、交通等進(jìn)行綜合的評(píng)估。場地選擇的好壞，不僅直接影響到衛(wèi)生填埋場的建設(shè)及建成后的經(jīng)營管理，而且關(guān)系到衛(wèi)生填埋場的建設(shè)是否真正能夠?qū)崿F(xiàn)國家科委所提出的處理減容化的總目標(biāo)藥品求。2）填埋工程設(shè)計(jì)與施工：包括填埋工程的四大主要系統(tǒng):地步防滲系統(tǒng)、浸出液收集與處理系統(tǒng)、填埋氣體控制系統(tǒng)與最終覆蓋層系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能與施工技術(shù)要求等。在填埋場設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分分析和評(píng)估幾個(gè)問題：廢棄物堆積性的穩(wěn)定性、廢棄物堆積體的變形、密封層的設(shè)計(jì)問題，排水系統(tǒng)（滲濾液的氣體）的設(shè)計(jì)問題，動(dòng)力問題，污染物遷移的計(jì)算分析等。3）材料及穩(wěn)定性變形問題：填埋場可看作是由固

15、體廢棄物、土料及土工合成材料組成的構(gòu)筑物，內(nèi)含浸出液和填埋氣體。它涉及材料的物理、化學(xué)、生物和力學(xué)等多個(gè)學(xué)科，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇合適的施工材料和進(jìn)行施工質(zhì)量控制也十分重要。4）環(huán)境影響及評(píng)價(jià)：對(duì)填埋場周圍環(huán)境評(píng)估，包括固體廢棄物、浸出液及填埋場氣體等污染源對(duì)環(huán)境所造成危害的評(píng)價(jià)等。其中，浸出液，填埋氣體的產(chǎn)出，傳播及污染往往成為獨(dú)立的研究主題。5）潛在資源的回收利用和危害物質(zhì)的處理：在城市生活垃圾填埋過程中必須考慮潛在資源的回收和有害物質(zhì)的處理問題。例如，垃圾在填埋后必然會(huì)產(chǎn)生沼氣，一方面沼氣是可以應(yīng)用的潛在資源，另一方面，沼氣是僅次于二氧化碳的可引起溫室效應(yīng)的氣體，它對(duì)臭氧層的破壞也是非常嚴(yán)重

16、的。而且，它與空氣混合后容易發(fā)生爆炸，造成人身安全事故，所以，沼氣的收集和利用不僅對(duì)填埋場的使用年限及環(huán)境保護(hù)十分有利，而且還會(huì)產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益。另外，垃圾中產(chǎn)生的浸出液又可造成外泄污染，所以對(duì)其進(jìn)行必要的回收和處理有十分重要的意義。此外，還包括監(jiān)測測試、施工機(jī)械、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益評(píng)價(jià)等方面。五、國內(nèi)外填埋場存在的問題1）填埋場的沉降：固體廢棄物填埋場中填埋場的沉降是一個(gè)長期困擾工師和業(yè)主的問題，這是因?yàn)樘盥駡龅娜萘糠治龊吞盥駡鰞?nèi)的淋濾液收集系統(tǒng)、氣體收集系統(tǒng)和覆蓋系統(tǒng)的安全運(yùn)行與填埋場的沉降及不均勻沉降密切相關(guān)。填埋場的沉降可以分為填埋氣內(nèi)沉降和封頂后沉降。在填埋期內(nèi)的沉降可以增加填埋場的容

17、量，延長填埋場的服務(wù)年限。在封頂后填埋體發(fā)生較大的豎向沉降及不均勻沉降，就會(huì)使得填埋場內(nèi)部各種防滲層發(fā)生撕裂和破壞，變得支離破碎殘缺不全使得填埋體內(nèi)有過高的滲濾液浸潤線水頭存在。直接威脅著填埋體的穩(wěn)定性，同時(shí)，排出各種有毒、易燃、易爆危險(xiǎn)氣體的管網(wǎng)斷裂破壞，導(dǎo)致氣體淤積堵塞甚至發(fā)生爆炸。2）填埋場的穩(wěn)定：填埋場邊坡穩(wěn)定分析乃至合理的邊坡設(shè)計(jì)是關(guān)系填埋場經(jīng)濟(jì)和安全的重要問題，填埋場邊坡坡度過緩，將減少填埋場的垃圾容量；但邊坡坡度過陡，易引起邊坡失穩(wěn)。填埋場邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象，無論在國外還是國內(nèi)都時(shí)有發(fā)生，如美國紐約、菲律賓馬尼拉、我國杭州和重慶等地都發(fā)生過，填埋場邊坡失穩(wěn)通常引起填埋場滲濾液泄漏，污染

18、周圍環(huán)境，給國民經(jīng)濟(jì)造成難以挽回的損失。3）填埋場的防滲：垃圾衛(wèi)生填埋場防滲處理是選址和建設(shè)必須考慮的重要因素，防滲工程的好壞直接關(guān)系填埋場是否符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)環(huán)境法規(guī)，其方案的選擇也直接影響投資國內(nèi)已建衛(wèi)生垃圾填埋物大多采用粘土強(qiáng)化防滲方式進(jìn)行底部防滲處理，但由于受場區(qū)地質(zhì)條件，具體施工方式以及缺乏科學(xué)的依據(jù)和規(guī)范等原因，目前還很難達(dá)到國家制訂的防滲標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)地下水造成嚴(yán)重的污染。一般而言，不同的結(jié)構(gòu)形式與材料特性，其防滲效果也一樣。4）填埋場中的滲流：根據(jù)有關(guān)調(diào)研，我國絕大多數(shù)填埋場由于覆蓋系統(tǒng)和滲濾液的排放和收集系統(tǒng)設(shè)施不完善，使得滲濾液產(chǎn)生速率難以計(jì)算。目前我國對(duì)城市固體廢棄物的滲

19、透特性研究較少，使得滲濾液計(jì)算模型的確定更加困難，只有在填埋場中各個(gè)系統(tǒng)正常工作時(shí)，考慮填埋體的實(shí)際滲透特性，才能合理確定滲濾液的產(chǎn)生速率，但目前，我國很多填埋場的頂部防滲，底部防滲以及收集系統(tǒng)有很多問題。致使填埋場中滲濾液的滲透規(guī)律非常復(fù)雜，無法準(zhǔn)確評(píng)估滲濾液數(shù)量。六、發(fā)展趨勢及展望1）垃圾處理資源化：要解決垃圾圍城問題，必須從源頭上做起，把“無害化、減量化、資源化”作為解決固體廢物污染的方向和目的。普及清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理論，對(duì)垃圾進(jìn)行分類處理，從源頭上減少垃圾容量，將垃圾分類放置、分類收集、分類處理，以達(dá)到利用資源和環(huán)境保護(hù)的目的。需要提及的是，政府有關(guān)部門在制訂政策時(shí)，應(yīng)考慮到環(huán)保要求，對(duì)以廢舊物資為生產(chǎn)原料的企業(yè)給與適當(dāng)?shù)恼畠A斜，以形成一種積極的市場導(dǎo)向。2）滲濾液的處理：滲濾液的處理已經(jīng)成為垃圾填埋場建設(shè)和發(fā)展的難題。目前國內(nèi)已經(jīng)運(yùn)行的填埋場滲濾液處理設(shè)施一般都無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。而且現(xiàn)有的滲濾液處理工藝比較復(fù)雜。投資處理費(fèi)用高，處理流程長，效果差。因此，研究適合我國國情，投資少，效果好的滲濾液處理技術(shù)，對(duì)于保證固體廢棄物安全填埋，避免環(huán)境污染具有重要意義。4）