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第十三章固体废物的土地填埋处置一土地填埋处置的概述二卫生土地填埋的概述三填埋工艺四场底防渗系统五渗滤液的产生与控制六填埋气体的产生与控制七填埋场的封场一土地填埋处置的概述1概念土地填埋（landfill）：从传统的堆放和填地处置发展起来的一项最终处置技术，不是单纯的堆、填、埋，而是一种按照工程理论和土工标准，对固体废物进行有控管理的综合性科学工程方法。优点：工艺简单，成本低，适用多种固体废弃物。缺点：（1）容量限制：一般以20年为设计标准，可以通过分选延长使用寿命。（2）二次污染：浸出液污染地下水，有机物产生气体。2分类填埋地形特征山间填埋峡谷填埋平地填埋废矿坑填埋填埋场的状态厌氧性填埋好氧性填埋准好氧性填埋填埋场地水文气象条件干式填埋湿式填埋干式、湿式混合填埋卫生土地填埋（城市生活垃圾）安全土地填埋（危险废物）对象二卫生土地填埋(SanitaryLandfill)的概述1概念卫生土地填埋：“利用工程手段，采取有效技术措施，防止渗滤液及有害气体对水体和大气的污染，并将垃圾压实减容最小，填埋占地面积最小。在每天操作结束或每隔一定时间用土覆盖，使整个过程对公共卫生安全及环境均无危害”的一种土地处理技术。Sanitarylandfillsaresiteswherewasteisisolatedfromtheenvironmentuntilitissafe每天将运到填埋场的固体废物在限定的区域内铺散成40-75cm的薄层，然后压实以减少废物的体积，并在每天操作之后用一层厚15-30cm的土壤覆盖、压实。固体废物层和土壤覆盖层共同构成一个单元，即填筑单元（cell）。具有同样高度的一系列相互衔接的填筑单元构成一个升层（lift）。完整的卫生土地填埋场是由一个或多个升层组成的。当土地填埋达到最终的设计高度之后，再在该填埋层之上覆盖一层90-120cm的土壤，压实后得到一个完整的卫生土地填埋场。卫生土地填埋剖面图（1）好氧式填埋：高温堆肥减少填埋过程中垃圾降解所产生的水分，进而减少渗滤液的污染。高温，灭菌。结构复杂，施工困难，造价高。（2）准好氧式填埋（3）厌氧式填埋结构简单、操作方便、施工费用低，同时可回收沼气。2场地的选择选择步骤：预选——初选——定点。选择原则：1）防止污染的环境安全原则；2）经济合理原则；3）工程合理原则；4）政策法规原则（符合城市发展规划）考虑的因素：（1）合理确定有效填埋面积满足10年以上服务区内垃圾的填埋量一般生活垃圾填埋场的使用年限以15-25年为宜（2）土质条件与地形特点底层土壤的防渗能力强覆盖土壤易取，易压实，防渗能力强地形要便于施工，避开洼地，泄水能力强（3）水文地质条件地下水位尽量低，距底层填埋物至少有1.5m最佳场址选在封闭的流域内（4）气候条件蒸发量大于降水量的环境，避免高寒区（5）环境条件尽量避开居民区，适当远离城市，尽量选建在城市的下风向。（6）运输距离要适中一般要求在保证其它条件不受影响的情况下，运输距离尽量短，以减少处置的成本。交通方便，具有能够在各种条件下运输的全天候公路。（7）考虑迹地的开发利用迹地——完成填埋作业后的地盘。封场后有相当面积的土地可以开发利用3场地的设计（1）填埋总体设计思路2）地下水保护系统3）气体的产生及控制1）场地的面积和容量（2）场地设计主要考虑因素：场地的面积和容量：卫生土地填埋场地的面积和容量与城市的人口数量、垃圾的产率、固体废物填埋的高度、垃圾与覆盖材料量之比以及填埋后的压实密度有关。常用的设计参数：1）覆土和填埋垃圾之比为1：4或1：3。2）填埋后废物的压实密度为500-700kg/m3。3）场地的容量：一般填埋场应满足10年垃圾填埋容量的要求；而大型填埋场应不少于20年。一年中需要进行卫生填埋的固体废物体积可按下式计算：4填埋操作将卸车后的垃圾摊开、撒匀压实垃圾摊平并压实每日覆盖土和中间覆盖土封场，复育操作步骤主要设备推土机压实机挖掘机铲运机目前采用可重复利用的塑料膜替代日覆盖土三填埋工艺（以生活垃圾为例）四场底防渗系统—固废填埋场最重要组成部分通过在填埋场底部和周边铺设低渗透性材料建立衬层系统以阻隔填埋气体和渗滤液进入周围的土壤和水体产生污染，并防止地下水和地表水进入填埋场，有效控制渗滤液产生量。1场地处理铺设防渗膜前进行场地平整和石块等坚硬物的清除。其中：山坡开挖与平整宜与膜的分期铺设同步，边坡坡度一般取1:3,平整开挖顺序为先上后下。2填埋场防渗材料（1）天然防渗材料：黏土、亚黏土、彭润土等——天然防渗层（2）人工合成有机材料（柔性膜）：塑料卷材、橡胶、沥青涂层等，最重要的是高密度聚乙烯（HDPE)。——人工单/双层防渗层3场底防渗系统（从上到下）过滤层——保护排水层，过滤掉渗滤液中的悬浮物和其他故态、半固态物质；排水层（包括渗滤液收集系统）——及时将渗滤液排出，减轻防渗层压力，减少渗滤液外渗的可能性；保护层——保护防渗层，防止其受外界影响而被破坏；防渗层——通过铺设渗透性低的材料（改性黏土、柔性膜等），将渗滤液阻隔于填埋场中，同时液防止外部的地下水和地表水进入填埋场中。不同组合形成单层、双层、单复合、双复合防渗系统单层衬层防渗系统：只能用在抗损坏性低的条件下；单复合衬层防渗系统：典型结构为柔性膜（上层）＋黏土矿物层（下层），防渗效果优于双层衬层；双层衬层防渗系统：用于混合型填埋场，即生活垃圾与危险废物共同处置的填埋场；双复合衬层防渗系统：综合了单复合和双层防渗系统的优点，具有抗损坏能力强、坚固性好、防渗效果好等优点，但造价较高。用于危险废物安全填埋场。人工防渗衬层的设计：1）对HDPE膜性能要求：密度0.95g/cm3,熔流指数0.05～0.3g/10min，碳黑添加量2～3％，膜厚0.5～2.5mm，渗透系数小于10-12cm/s。2）对HDPE膜铺设要求：平坦、无皱折、搭接尽量减少焊缝、边坡与底部交界处布设焊缝、接缝平行于斜坡面，基础底部膜避开垂直穿孔管道、边坡膜要锚固（矩形槽覆土锚固法）。3）对HDPE复合衬层下垫层（保护层）的要求：采用天人防渗材料（黏土），黏土层厚度0.6～1.0m，黏土层压实度不低于90％，下垫层不含直径大于0.5cm的颗粒物、不脱水、开裂，施放化学除莠剂。4）单HDPE复合衬层的结构设计：边坡黏土层厚度比底层大10％（边坡防渗比底层难），底部黏土层（保护层）厚度0.6～1.0m，排水层（砂/砾石）厚度大于30cm，边坡坡度1：3，底部坡度2～4％。5）HDPE双衬层的结构设计：上层HDPE膜0.6～2.0mm，基底HDPE膜1.0～1.5mm，底部黏土层（保护层）小于等于100cm（边坡100cm），排水层30cm，过滤层15cm，边坡1:3,底坡2～4％。5渗滤液收集系统包括：导流层、收集沟、多孔收集管、集水池、提升多孔管、潜水泵和调节池。（1）导流层指填埋场底一系列坡度的阶地，厚度不小于300mm，由卵石（无，用碎石）铺设而成。目的是将全场的渗滤液顺利地导入收集沟内地渗滤液收集管内。（2）收集沟设置于导流层的最低标高处，并贯穿整个场底，尽量设置成直管，中间不出现弯折点。位于场底中轴线上的为主沟，在主沟上依间距30－50m设置支沟。收集沟中填充卵石或碎石。（3）多孔收集管分为主管和支管，分别埋设在收集沟的主沟和支沟中，管材选择HDPE，开孔率2－5％，公称直径不小于100mm，管的周围以卵石/碎石填充。具备足够的刚度和强度，不允许在集水管上直接停放机械（第一次铺放垃圾）。渗滤液收集管分为垂直＋水平两部分，形成垂直－水平立体收集系统。水平收集管：只在填埋场底层铺设，坡度应不小于2％；垂直收集管：一般按50m间距梅花形交错布置，收集管随着垃圾层的增加而逐段增高。（卫生填埋场一般分层填埋，各层垃圾压实后，覆盖一定厚度的黏土层，可减少固废污染和雨水下渗，但也造成上部渗滤液不能流到底部导流层，因此需要布设垂直渗滤液收集系统）立管（垂直收集管）同时也用于导出填埋气体，称为排渗导气管（4）集水池和提升系统渗滤液集水池位于垃圾主坝前的最低洼处（水平衬层系统在垃圾主坝前某一区域下凹形成集水池），以砾石堆填，全场的渗滤液汇集于此并通过提升系统越过垃圾主坝进入调节池。若渗滤液收集主管直接穿过垃圾主坝（穿坝管不开孔，渗滤液利用重力流从垃圾堆体内导出，进入导流层的渗滤液通过穿坝管导出），则可省略集水池和提升系统（适合山谷型填埋场）。提升系统：通常采用HDPE斜管提升。直管：垃圾对体的固结沉降给管外侧施加向下的下拽力和负摩擦力，潜在威胁下部的水平防渗膜。（5）调节池对渗滤液进行水质和水量的调节。五渗滤液的产生与控制1渗滤液的产生渗滤液的主要来源（1）降水（2）地表径流（3）垃圾含水（4）地下水渗滤液产生量的预测（1）水量平衡法（理论计算法）卫生土地填埋场填埋场水量的平衡示意图PDGWEQ渗滤液年产生量的数学表达式：Q=P+D+G+W-E（2）经验公式法实测相邻地区已建填埋场渗滤液的产生量，推算出待测填埋场单位面积渗滤液的产生量。数学表达式如下：Q=qA×10-4Q——渗滤液产生量，m3/dq——单位面积渗滤液产生量，m3/（ha•d）A——填埋面积，ha，包括作业区和完成区（3）经验统计法（4）根据垃圾产生量进行类比分析渗滤液产生量与垃圾量之间存在一定的比例关系，一般在0.2～1.1之间。垃圾量小，降雨大的地区，取高值。垃圾量大，降雨小的地区，取低值。2渗滤液的组成及特征组成常见元素和离子：Cd、Mg、Fe、Na、NH3、CO32-、SO42-、Cl-等微量金属：Mn、Cr、Pb等有机物：以COD、BOD来计量微生物：细菌、大肠杆菌填埋场中废物的分解过程渗滤液水质阶段Ⅰ：好氧分解阶段；阶段Ⅱ：液化及产酸阶段；阶段Ⅲ：甲烷增长阶段；阶段Ⅳ：稳定产甲烷阶段；阶段Ⅴ：填埋场稳定阶段。渗滤液水质及变化规律污染物代表浓度X范围COD30,000(0.01～3)XBOD20,000(0.01～2)XNH4+-N500(0.01～1.5)XCl-2,000(0.05～1.5)X总铁500(0.5～5)Zn50(0.5～5)XPb2(0.1～5)X碱度（CaCO3）1,000(0.1～2.5)XpH6.0(0.9～1.3)XⅠⅡⅢⅣⅤ生活垃圾渗滤液化学成分统计特征：（1）渗滤液的化学成分复杂：有机、无机、重金属（2）渗滤污染成分浓度很高：COD：105mg/LNH3：700mg/L硬度：7000mg/L（3）有机物含量高，成分复杂：超过100种，主要是低分子的脂肪酸、腐殖酸类和高分子的灰黄酸类物质。（4）无机污染成分复杂，其种类和浓度在很大程度上收垃圾成分和淋滤时间的影响。（5）存在重金属：Cu、Fe、Pb、Zn、Cd、Mn、Mg等（6）渗滤液中的细菌、大肠杆菌含量很高。细菌：25.6万个/克大肠杆菌总数：25.8万个/克3渗滤液的控制对策（1）渗滤液产生量的控制（3）渗滤液的处理与最终处置（2）渗滤液的收集排放系统设置（1）渗滤液产生量的控制1）入场垃圾含水率的控制垃圾含水率30％降低垃圾中有机物含量（分离作堆肥）3）地下水浸入的控制天然防渗人工防渗：复合衬层防渗2）地表水渗入的控制雨水流路雨水沟涵洞雨水储存塘增加覆盖层的贮排水作用（2）渗滤液的收排系统设置作用：保证在填埋场预设寿命期限内正常运行，收集并将渗滤液排至场外指定地点，避免渗滤液在填埋场底部蓄积。渗滤液蓄积引起的问题1）填埋场内的水位升高，导致更强烈的渗出，使渗滤液的污染物浓度增大。2）底部衬层之上的静水压增加，导致渗滤液更多地泄漏到地下水—土壤系统中。3）填埋场的稳定性受到影响。4）渗滤液有可能扩散到填埋场外。收排系统的组成：5～10mm的卵石或砾石层厚不小于30cm水平渗透系数大于0.1cm/s收集系统排出系统排水层过滤层集水管集水井(槽)泵、阀排水管道带人孔的竖井收集来自集水管道的渗滤液集排水管道的日常维护操作（3）渗滤液的处理与最终处置生物处理法物理化学法土地处理法排往城市污水处理厂好氧处理（活性污泥、生物膜等）厌氧处理厌氧好氧混合流程吸附法混凝沉淀膜处理法氧