環(huán)境巖土工程學(xué)課件-環(huán)境巖土工程學(xué)概論-5城市固體廢物的傳統(tǒng)處置方法-PPT課件

1、第5章城市固體廢物的傳統(tǒng)處置方法上節(jié)課要點(diǎn)5.1概述20世紀(jì)60年代以前隨意排放、堆存、傾倒環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)安全處置。固體廢物處置總的目標(biāo)是:廢物中的有害物質(zhì)現(xiàn)在和將來(lái)對(duì)于人類均不發(fā)生危害?；痉椒ㄊ峭ㄟ^(guò)多重屏障實(shí)現(xiàn)有效隔離天然屏障人工屏障天然屏障地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)環(huán)境對(duì)有害物質(zhì)的阻滯作用。人工屏障使固體廢物轉(zhuǎn)化為具有低浸出性和適當(dāng)機(jī)械強(qiáng)度的穩(wěn)定的物理化學(xué)形態(tài)；廢物容器化；處置場(chǎng)所內(nèi)各種輔助性工程屏障。海洋處置海洋處置是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家早期采用的途徑，特別是對(duì)有毒有害廢物，至今仍有一些國(guó)家采用。由于海洋保護(hù)法的制定，以及在國(guó)際上對(duì)海洋處置有很大爭(zhēng)議，其使用已受到越來(lái)越多的限制。海洋處置海洋處置主要分為

2、海洋傾倒與遠(yuǎn)洋焚燒兩種方法。海洋傾倒海洋傾倒是將固體廢棄物直接投入海洋的一種處置方法。海洋是一個(gè)龐大的廢棄物接受體，對(duì)污染物質(zhì)能有極大地稀釋能力。但納污容量、能力是有個(gè)界限的，并且海洋傾倒長(zhǎng)期影響必須作深入研究。開(kāi)底駁海上違法傾廢，造成海洋污染遠(yuǎn)洋焚燒是利用焚燒船將固體廢棄物進(jìn)行船上焚燒的處置方法。廢物焚燒后產(chǎn)生的廢氣通過(guò)凈化裝置與冷凝器，冷凝液排入海中，氣體排入大氣，殘?jiān)鼉A入海洋。這種技術(shù)適于處置易燃性廢物，如含氯的有機(jī)廢棄物。陸地處置陸地處置陸地處置的方法有多種土地填埋土地耕作深井灌注。土地填埋是從傳統(tǒng)的堆放和填地處置發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)處置技術(shù),是目前處置固體廢棄物的主要方法。土地填埋處置種類

3、很多，采用的名稱也不盡相同。按填埋地形特征可分為山間填埋、平地填埋、廢礦坑填埋；按填埋場(chǎng)的狀態(tài)可分為厭氧填埋、好氧填埋、準(zhǔn)好氧填埋；按法律可分為衛(wèi)生填埋和安全填埋等。隨填埋種類的不同其填埋場(chǎng)構(gòu)造和性能也有所不同。土地耕作即利用表層土壤的離子交換、吸附、微生物降解以及滲濾水浸出、降解產(chǎn)物的揮發(fā)等綜合作用機(jī)制處置固體廢物的一種方法。該技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、費(fèi)用適宜、設(shè)備易于維護(hù)、對(duì)環(huán)境影響很小、能夠改善土壤結(jié)構(gòu)、增長(zhǎng)肥效等優(yōu)點(diǎn)，主要用于處置含鹽量低、不含毒物、可生物降解的固體廢物。5.2深井灌注深井灌注處置是將固體廢物液體化，用強(qiáng)制措施注入到地下與飲用水和礦脈層隔開(kāi)。主要還是用來(lái)處置那些實(shí)踐證明難于破

4、壞、難于轉(zhuǎn)化、不能采用其它方法處理或采用其它方法費(fèi)用昂貴的廢物。目前，美國(guó)每年大約有3104t流體廢物采用深井灌注方法處置，其中11為危險(xiǎn)廢物。5.2.1深井灌注的程序廢物的預(yù)處理場(chǎng)地的選擇井的鉆探與施工環(huán)境監(jiān)測(cè)等。預(yù)處理深井灌注處置前，需使廢物液化，形成真溶液或乳濁液。預(yù)處理防止灌注后堵塞巖層孔隙，減少處置容量。廢物中一些組分，與巖層中的流體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成沉淀，最后可能會(huì)堵塞巖層。一般采用化學(xué)處理或固液分離的預(yù)處理方法，將上述組分去除或中和。例如，難溶的堿土金屬碳酸鹽、硫酸鹽及氫氧化物沉淀，難溶的重金屬碳酸鹽，氫氧化物沉淀以及氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的沉淀等。防止沉淀的另一種方法是先向井中注入緩沖

5、劑，把廢液和巖層液體隔離開(kāi)來(lái)。如一定濃度的鹽水等。1.場(chǎng)地選擇(1)處置區(qū)必須位于地下飲用水源之下。(2)有不透水巖層把注入廢物的地層隔開(kāi)，使廢物不致流到有用的地下水源和礦藏中。(3)有足夠的容量，面積較大，厚度適宜，孔隙率高。(4)有足夠的滲透性，且壓力低，能以理想的速率和壓力接受廢液。(5)地層結(jié)構(gòu)及其原來(lái)含有的流體與注入的廢物相融，或者花少量的費(fèi)用就可以把廢物處理到相融的程度。2.鉆探與施工深井灌注處置井的結(jié)構(gòu)要比石油井復(fù)雜而嚴(yán)密。套管，止水1-井蓋；2-充滿生物殺傷劑和緩蝕液的環(huán)形通道;3-表面孔；4、7-水泥；5-表面套管；6-保護(hù)套管；8-注入通道；9-密封環(huán)；10-保護(hù)套管安裝深

6、度；11-石灰石或白云巖處置區(qū)；12、14-油頁(yè)巖；13、16-石灰石；15-可飲用水層(砂)；17-可飲用水層(礫石)。凡與廢物接觸的器材，都應(yīng)與廢物的相融。井內(nèi)灌注管道與保護(hù)套管之間的環(huán)形空間須采用殺菌劑和緩蝕劑進(jìn)入可滲透性的巖層中地層條件要求適宜的地層主要有石灰?guī)r層、白云巖層和砂巖層。在石灰?guī)r或白云巖層處置廢物，容納廢液的主要依據(jù)是巖層溶隙，以及斷裂層和裂縫（巖溶含水層、裂隙含水層）。對(duì)于在砂巖層處置，廢液的容納主要依靠孔隙。深井灌注處置系統(tǒng)還要求廢物與建筑材料、巖層問(wèn)的液體以及巖層本身具有相融性。深井灌注處置方法已有40多年的發(fā)展歷史，是對(duì)環(huán)境影響較小、適用范圍較廣的一種處置方法。但也

7、有人持不同意見(jiàn)，認(rèn)為這種方法缺乏遠(yuǎn)見(jiàn)，擔(dān)心深井一旦泄露，將導(dǎo)致蓄水層的污染。5.2.2適于深井灌注廢物的種類深井灌注處置方法的適用范圍較廣，不論是一般廢物還是危險(xiǎn)廢物都可采用此法。一般將適于深井灌注處置廢物分為無(wú)機(jī)廢物和有機(jī)廢物兩大類。深井灌注方法主要是用來(lái)處置那些經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明難于破壞、難于轉(zhuǎn)化、不能采用其他方法處理或者采用其他方法費(fèi)用昂貴的廢物，如高放射性廢物。深井灌注的最大使用者是化學(xué)、石油化工和制藥工業(yè)，它們所擁有的井?dāng)?shù)占現(xiàn)有井?dāng)?shù)的50，其次是煉油廠和天然氣廠金屬工業(yè)居第三位。此外，食品加工、造紙也占有一定的比例。深井灌注方法具有廣泛的適應(yīng)性。5.2.3操作與監(jiān)測(cè)深井灌注處置操作可分為兩

8、步：一是預(yù)處理二是灌注。在控制的壓力下進(jìn)行，灌注速率一般為0.34m3min。深井灌注系統(tǒng)需配置有連續(xù)記錄監(jiān)測(cè)裝置。在深井灌注管道和保護(hù)套管處設(shè)置有壓力監(jiān)測(cè)器，以檢驗(yàn)管道和套管是否發(fā)生泄漏，如出現(xiàn)故障，應(yīng)立即停止操作。深井灌注處置的費(fèi)用與生物處理的費(fèi)用相近。5.3土地填埋5.3.1概述固體廢物的土地填埋技術(shù)在大多數(shù)國(guó)家已成為固體廢物最終處置的一種主要方法。它是從傳統(tǒng)的堆放和填埋處置發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)最終處置技術(shù)。早在公元前10003000年古希臘米諾亞 (米諾斯)文明時(shí)期，克里特島的首府康諾索斯就曾把垃圾分層覆土，埋人大坑之中。土地填埋處置的種類地形特征可分為：山間填埋、峽谷填埋、平地填埋、廢礦坑

9、填埋；狀態(tài)：厭氧性填埋、好氧性填埋、準(zhǔn)好氧性填埋和保管型填埋；水文、氣象條件：干式填埋、濕式填埋和干濕混合填埋；固體廢物污染防治法規(guī)：一般固體廢物填埋和工業(yè)固體廢物填埋。通常把土地填埋處置方法及場(chǎng)地也相應(yīng)分為四類。惰性廢物填埋衛(wèi)生土地填埋工業(yè)廢物土地填埋安全土地填埋1.惰性廢物填埋惰性廢物填埋是土地填埋處置一種最簡(jiǎn)單的方法。它實(shí)際上是把建筑廢石等惰性廢物直接埋入地下。填埋方法分淺埋和深埋兩種。2.衛(wèi)生土地填埋衛(wèi)生土地填埋是處置一般固體廢物，而不會(huì)對(duì)公眾健康及環(huán)境安全造成危害的一種方法，主要用來(lái)處置城市垃圾；3.工業(yè)廢物土地填埋工業(yè)廢物土地填埋適于處置工業(yè)無(wú)害廢物，因此，場(chǎng)地的設(shè)計(jì)操作原則不如安

10、全土地填埋嚴(yán)格，下部土壤的滲透率僅要求為10-5cms。4.安全土地填埋安全土地填埋是一種改進(jìn)的衛(wèi)生土地填埋方法，還稱為化學(xué)土地填埋和安全化學(xué)土地填埋。安全土地填埋主要用來(lái)處置有害廢物，因此，對(duì)場(chǎng)地的建造技術(shù)要求更為嚴(yán)格。如襯里的滲透系數(shù)要小于10-8cms，浸出液要加以收集和處理，地表徑流要加以控制等。此外，還有一種土地填埋處置的方法，即淺地層埋藏方法，這種方法主要用來(lái)處置低放廢物。土地填埋處置具有工藝簡(jiǎn)單，成本較低，適于處置多種類型固體廢物的優(yōu)點(diǎn)。目前，采用較多的土地填埋方法是衛(wèi)生土地填埋、安全土地填埋和淺地層處置法。5.3.2衛(wèi)生土地填埋1.概述衛(wèi)生土地填埋是處置垃圾而不會(huì)對(duì)公眾健康及環(huán)

11、境造成危害的一種方法。通常是每天把運(yùn)到土地填埋場(chǎng)的廢物在限定的區(qū)域內(nèi)鋪散成4075cm的薄層，然后壓實(shí)以減少?gòu)U物的體積，并在每天操作之后用一層厚1530cm的土壤覆蓋、壓實(shí)，廢物層和土壤覆蓋層共同構(gòu)成一個(gè)單元，即填筑單元。具有同樣高度的一系列相互銜接的填筑單元構(gòu)成一個(gè)升層。完成的衛(wèi)生土地填埋場(chǎng)是由一個(gè)或多個(gè)升層組成的。當(dāng)土地填埋場(chǎng)達(dá)到最終的設(shè)計(jì)高度之后，再在該填埋層之上覆蓋一層90120cm的土壤，壓實(shí)后就得到一個(gè)完整的衛(wèi)生土地填埋場(chǎng)。衛(wèi)生土地填埋場(chǎng)剖面圖示于圖5.2。衛(wèi)生土地填埋主要分為厭氧填埋好氧填埋準(zhǔn)好氧填埋好氧填埋實(shí)際上類似于高溫堆肥，其主要優(yōu)點(diǎn)能夠減少降解水分；分解的速度快，產(chǎn)生高溫

12、。好氧填埋比厭氧填埋在體積上縮小近50，提高填埋場(chǎng)的使用壽命。分解溫度高，可達(dá)60以上(厭氧27)，對(duì)消滅大腸桿菌等致病微生物是十分有利的。結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，配備供氧設(shè)備，增加了施工難度，造價(jià)高目前，世界上已經(jīng)建成或正在建成的大型衛(wèi)生土地填埋場(chǎng)，廣泛應(yīng)用的是厭氧填埋，它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，施工費(fèi)用低，同時(shí)還可回收甲烷氣體。2. 填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)劃程序包括場(chǎng)地的選擇環(huán)境影響評(píng)價(jià)場(chǎng)地的設(shè)計(jì)、建造與施工填埋操作封場(chǎng)場(chǎng)地的維護(hù)及監(jiān)測(cè)等。5.3.3衛(wèi)生土地填埋方法衛(wèi)生土地填埋方法主要有平面法溝壑法斜坡法三種類型。1.平面法2.溝壑法3.斜坡法國(guó)外預(yù)壓緊固體廢物的填埋方法。方法是先將固體廢物壓實(shí)，然后按填

13、埋方法進(jìn)行填埋。這種填埋法不需每日用土壤覆蓋，在分級(jí)多層的填埋作業(yè)中，較下一層可在其上卸滿經(jīng)過(guò)壓實(shí)的廢物而脫離裸露狀態(tài)，在達(dá)到最后的填埋高度后再鋪上土壤覆蓋層，準(zhǔn)備場(chǎng)地作其他應(yīng)用。這種作業(yè)可以不考慮氣味和碎片的吹揚(yáng)問(wèn)題據(jù)報(bào)道，這種填埋方法的最終密度要比未經(jīng)處理的大35。衛(wèi)生土地填埋法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，處置量大，費(fèi)用較低，它既消納處置了垃圾，又可根據(jù)城市地形地貌特點(diǎn)將填埋場(chǎng)開(kāi)發(fā)利用。5.4安全土地填埋5.4.1概述安全土地填埋是在衛(wèi)生土地填埋技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起采的，是一種改進(jìn)了的衛(wèi)生土地填埋。安全土地填埋場(chǎng)的結(jié)構(gòu)與安全措施比衛(wèi)生土地填埋場(chǎng)更為嚴(yán)格。地址遠(yuǎn)離城市和居民必須有嚴(yán)密的人造或天然襯墊土壤

14、、襯墊滲透席殊小于10-8cms；配備嚴(yán)格的淋洗液收集、處理及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；設(shè)置完善的氣體排放和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；廢物在處置前進(jìn)行穩(wěn)態(tài)化預(yù)處理，填埋后更為安全。2.安全土地填埋的廢物種類危險(xiǎn)廢物不應(yīng)處置易燃性廢物、反應(yīng)性廢物、揮發(fā)性廢物和大多數(shù)液體、半固體及污泥；不應(yīng)處置互不相融的廢物，以免混合以后發(fā)生爆炸，產(chǎn)生或釋出有毒、有害氣體或煙霧。3.安全土地填埋場(chǎng)地設(shè)計(jì)原則及注意問(wèn)題(1)處置場(chǎng)的容量應(yīng)足夠大 (2)處置系統(tǒng)能滿足全天候操作要求；(3)處置場(chǎng)地所在地區(qū)的地質(zhì)條件、環(huán)境適宜，可長(zhǎng)期使用；(4)符合相關(guān)規(guī)定以及危險(xiǎn)廢物土地填埋處置標(biāo)準(zhǔn)。安全土地填埋場(chǎng)地設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的主要問(wèn)題是廢物處置前的預(yù)處理；由天

15、然或人造襯墊或淋洗液收集及監(jiān)測(cè)設(shè)施所構(gòu)成的地下水保護(hù)系統(tǒng)；場(chǎng)地及其周圍地表水的控制管理。4.安全土地填埋場(chǎng)的基本設(shè)施5.4.2填埋方案根據(jù)場(chǎng)地的地形、水文、地質(zhì)等條件以及填埋的特點(diǎn)，土地填埋方案主要分為以下三種：1.人造托盤式2.天然洼地式3.斜坡法1.人造托盤式2.天然洼地式天然洼地式填埋場(chǎng)地是利用天然的地形條件，如天然峽谷、采石場(chǎng)坑、露天礦坑、山谷、凹地等構(gòu)成盆地狀容器的三個(gè)邊，在其中處置固體廢物。3.斜坡法5.4.3地下水保護(hù)系統(tǒng)1.淋洗液的來(lái)源和產(chǎn)生量安全土地填埋，淋洗液主要來(lái)自廢物本身含水、地下水、降水及地表徑流。通常廢物本身含水很少，特別是在處置前進(jìn)行脫水或穩(wěn)態(tài)化預(yù)處理，則廢物本身

16、含水可以忽略；如果場(chǎng)地的選址合理，填埋場(chǎng)底部遠(yuǎn)在地下水位之上，同時(shí)設(shè)置防滲襯墊，則地下水滲入問(wèn)題也可忽略。因此淋洗液的主要來(lái)源是降水和地表徑流水。淋洗液的產(chǎn)生量可根據(jù)填埋場(chǎng)水的收支平衡關(guān)系來(lái)確定。2.地下水保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)地下水可以從兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)：一個(gè)方面是在選擇場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)按照?qǐng)龅剡x擇標(biāo)準(zhǔn)合理選址；另一方面是從設(shè)計(jì)、施工方案以及填埋方法上來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用防滲的襯里，建立淋洗液收集監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)等。(1)襯墊材料的選擇適于作土地填埋場(chǎng)的襯墊材料主要分為：無(wú)機(jī)材料-有黏土、水泥等；有機(jī)材料-有瀝青、橡膠、聚乙烯、聚氯乙烯等；混合襯墊材料-有水泥瀝青混凝土、土混凝土等(2)襯墊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則襯墊系統(tǒng)是地下水保

17、護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，它除具有防止淋洗液泄漏外，還具有包容廢物、收集淋洗液、監(jiān)測(cè)淋洗液的作用，因此必須精心設(shè)計(jì)3.襯墊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)襯墊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有3種：無(wú)淋洗液收集系統(tǒng)的天然襯墊系統(tǒng)；具有淋洗液收集系統(tǒng)的單襯墊系統(tǒng)；具有淋洗液收集系統(tǒng)的雙襯墊系統(tǒng)。(1)無(wú)淋洗液收集系統(tǒng)的天然襯墊系統(tǒng)天然襯墊系統(tǒng)只有在場(chǎng)地的土壤、水文地質(zhì)條件均滿足土地填埋場(chǎng)選擇標(biāo)準(zhǔn)的條件下，并且自然蒸發(fā)量要超過(guò)降水量50cm的情況下，才能使用。對(duì)于天然襯墊系統(tǒng)，一旦淋洗液大量增加無(wú)法抽出，將會(huì)污染地下水。因此目前已很少采用此種方法。(2)具有淋洗液收集系統(tǒng)的單襯墊系統(tǒng)(3)有淋洗液收集系統(tǒng)的雙襯墊系統(tǒng)5.4.4地表徑流水的控制地表徑流水的控制是防止地下水污染的又一條途徑。其目的是把可能進(jìn)入場(chǎng)地的水引走，防止場(chǎng)地排水進(jìn)人填埋區(qū)內(nèi)，以及接收來(lái)自填埋區(qū)的排水。導(dǎo)流渠地表穩(wěn)態(tài)化地下排水導(dǎo)流壩1.導(dǎo)流渠導(dǎo)流渠一般是環(huán)繞整個(gè)場(chǎng)地挖掘，這樣使地表徑流水匯集到導(dǎo)流渠中，并從土地填埋場(chǎng)地下坡方向的天然水道排走。導(dǎo)流渠的尺寸、構(gòu)造形式及結(jié)構(gòu)材料要根據(jù)場(chǎng)地的特點(diǎn)來(lái)確定。2.地表穩(wěn)態(tài)化地表穩(wěn)態(tài)化是指土地填埋操作達(dá)到預(yù)定的升層高度之后在填埋的廢物之上覆蓋一層較細(xì)的土壤，并用機(jī)械壓實(shí)，其作用是可減少天然降水滲入，控制地表徑流方向和