固废第九章 固体废物填埋

第八章固体废物的填埋处置技术第一节绪论•处置的原则•处置方法分类固体废物的最终处置：固体废物的最终处置目的是为了使固体废物最大限度的与生物圈隔离。固体废物的最终处置解决的是固体废物的最终归宿问题固体废物的处置原则：分类管理和处置原则最大限度与生物圈相隔离原则集中处置原则分类管理和处置原则对环境无有害影响的惰性固体废物对环境有轻微、暂时影响的固体废物在一定时间内对环境有较大影响的固体废物在较长时间内对环境有较大影响的固体废物在很长时间内对环境有严重影响的固体废物在很长时间内对环境和人体健康有严重影响的固体废物如建筑垃圾，相对熔融状态的矿物材料如城市垃圾如大部分工业固体废物如危险废物高水平放射性废物如电厂粉煤灰、钢渣固体废物的处置原则：分类管理和处置原则最大限度与生物圈相隔离原则集中处置原则需记住固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWaste处理处置预处理物化处理生物处理热处理陆地处置海洋处置固体废物收集、压实、破碎、分选、脱水等收集、运输、压实、破碎、分选、脱水浮选、氧化、化学中和、固化等好氧堆肥、厌氧消化、微生物浸出等干燥、焚烧、热解、焙烧等土地耕作、土地填埋、深井灌注等海洋倾倒、远洋焚烧等最终处置方法固体废物的处置方法分类：海洋处置陆地处置海洋倾倒远洋焚烧土地耕作工程库或贮留池土地填埋深井灌注固体废物处置的基本方法是通过多重屏障实现有害物质与生物圈的有效隔离。海洋处置海洋倾倒利用船舶、航空器、平台及其他载运工具，向海洋倾倒废物或其他有害物质的行为。特点处置成本低，用于处置多种废物存在争议早期盲目倾倒，1972伦敦公约明确控制准则其他国际协议美国1972年《海洋保护、研究和保护区法》我国《中华人民共和国海洋倾废管理条例》处置申请程序、地点选择、废物种类、处置区封闭利用海洋具有的巨大稀释能力和净化能力，选择适宜的倾倒场所（海岸距离，深度等）来消纳废物一种方法。禁止、特许、普通许可海洋倾倒倾倒的主要是疏浚物2013年全国疏浚物倾倒情况大亚湾倾倒区作业的航浚10号•发展•1967年德国•1972火神号焚烧含氯废物4200吨/年•处理费用50-80美元/吨•远洋焚烧与陆地焚烧的区别？以高温破坏为目的而在海洋焚烧设施上有意焚烧废物或其他物质的行为。含卤素有机物，如多氯联苯。我国禁止在海上焚烧废弃物远洋焚烧•焚烧系统温度不低于1250摄氏度；•燃烧效率不低于99.95%；•炉台上不应有黑烟或火焰延露；•焚烧过程随时对无线电呼叫做出反应。远洋焚烧操作的基本要求固体废物的处置方法分类：海洋处置陆地处置海洋倾倒远洋焚烧土地耕作土地填埋深井灌注固体废物处置的基本方法是通过多重屏障实现有害物质与生物圈的有效隔离。把废物注入到地下水与饮用水和矿脉层隔开的可渗透性的岩层中深井灌注灌注深度至少在1200米以下第二节土地填埋本节主要内容•填埋工艺分类•填埋场防渗系统•填埋的基本工艺流程厌氧填埋好氧填埋准好氧填埋目前应用最多的最有普及前景的一、填埋工艺的分类1、按填埋状态分类：一、填埋工艺的分类惰性填埋卫生填埋：安全填埋：将本质属稳定的废物（如玻璃、陶瓷、建筑废料等），置于填埋场，表面覆以土壤的处理方法将一般废物填埋于不透水材质或低渗水性土壤内，并设有渗滤液、填埋气体收集或处理设施及地下水监测装置的填埋场的处理方法将危险废物填埋于抗压及双层不透水材质所构筑并设有阻止污染物外泄及地下水监测装置场所的处理方法2、若按处置对象分类：城市垃圾及一般固体废物危险废物•发展•简易填埋--20世纪前半期•腊芙河谷事件•卫生土地填埋--20世纪后半期卫生土地填埋填埋场的库容和规模一般情况下，城市生活垃圾填埋场的使用年限以10～20年为宜，特殊情况下不应低于8年填埋场选址P2401、填埋总容量Vt（m3）1NtnnVV365(1)(1)nWVfVn—第n年垃圾填埋容量，m3/an—规划填埋场使用年数，af—体积减少率，0.15－0.25W—每日计划填埋废物量，Kg/dφ—填埋时覆土体积占废物的比率，约0.15－0.25ρ—废物的平均体密度，kg/m32、填埋场的规模通常以填埋场的总面积为准(1.05~1.20)()tVAHA—场址总面积，m2H—场址最大深度，m1.05～1.20—修正系数，取决于填埋场下的方形度和周边设施占地大小天津市双口生活垃圾卫生填埋场垃圾填埋作业区面积为42万平方米P235填埋场结构图基本术语：土工布：又称土工织物，它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。成品为布状，土工布分为有纺土工布和无纺土工布。土工布具有优秀的过滤、隔离、加固防护作用、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀。无纺土工布：是一种不需要纺纱织布而形成的织物，只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机撑列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。土工织物膨润土（GCL）：是在两层土工合成材料之间夹封膨润土，通过针刺、缝合或粘合而成的一种复合材料。GCL具有与无缺陷土工膜几乎相当的低渗透性，但是具有土工膜所不具备的穿透自愈性，因此具有更大的防污染安全性。二、填埋场防渗系统复合衬层：包括一层人工合成材料衬层和一层天然材料衬层的防渗层基本术语：二、填埋场防渗系统二、填埋场防渗系统天然防渗填埋场的防渗防渗材料：无机天然材料：黏土、亚粘土、膨润土人工合成有机材料：高密度聚乙烯膜（HDPE）人工与天然复合材料：聚合物水泥混凝土（PCC）防渗类型：人工防渗垂直防渗水平防渗垂直与水平防渗相结合填埋场防渗层结构设计：P246图8－8天然防渗①压实后粘土防渗衬层的饱和渗透系数应小于1.0×10-7cm/s，②粘土防渗衬层的厚度不应小于2m人工防渗防渗结构宜采用单复合衬层防渗结构，当不满足防渗性能时，应采用双复合衬层防渗结构铺防渗层时，衬层应覆盖底面及坑壁卫生填埋场的防渗结构要求：高密度聚乙烯土工膜厚度不应小于1.5mm，并应具有较大延展性。膜的焊接（粘）出应通过试验和检验三、填埋的基本工艺流程终场利用计量称重运至填埋场卸料推铺压实封场填埋作业撒药覆盖进场垃圾垃圾渗滤液的收集处理填埋气体的收集利用填埋操作：•垃圾填埋场作业面填埋工艺设计：填埋作业应按地形、地质情况采用一种或两种以上的作业法，包括沟壑法、地面推埋法及斜坡法填埋应实行单元、分层作业。每一单元及作业平台的大小应按设计及现场设备、垃圾量、运输等实际条件而定。填埋作业应定点倾卸、推铺、压实。应以一日为一小单元或每班为一小单元，宜每日一覆盖。填埋方法•沟壑法•地面推埋法•斜坡法•把废物铺撒在预先挖掘好的沟槽内沟壑法•把废物铺撒在天然土地表面上，按设计的厚度分层压实，并用薄层黏土覆盖，然后再整体压实。•主要应用于平原区地面推埋法斜坡法填埋工艺设计：填埋作业应采用分层压实法，每层厚度0.8~1m，垃圾压实后密度不少于600kg/m3，单元层厚2.5~3m每日填埋作业结束时应进行每日覆盖，覆盖层厚度15~30cm一般单元层坡面的坡度以1:3为宜主要作业设备选型：常用的垃圾填埋操作设备：铲运和挖掘类机械设备压实机械和设备装载、运送机械和设备推土机挖掘机松土器铲运机铲运和挖掘类机械设备压实机械和设备滚动式压实机装载、运送机械和设备装载机下节课主要内容•填埋场地表水和地下水控制系统•填埋气体的产生与控制•垃圾渗滤液的产生及控制六、填埋场地表水和地下水控制系统：1、地表水控制系统：地表水控制系统排水系统洪水调节池周边排水系统场内排水系统封场区排水系统未填埋区排水系统填埋区排水系统洪水调节池填埋场地表水排洪管路上游流域2、地下水控制系统：1）地下水导排系统设计目的：六、填埋场地表水和地下水控制系统：保持地下水位与废物层有足够的安全距离，以防止地下水受到渗滤液下渗的污染防止地下水向场内的入渗，减少渗滤液的产生量填埋场防渗层地下水位排水管六、填埋场地表水和地下水控制系统：2、地下水控制系统：2）地下水导排系统设计原则：尽量将未被污染地下水导出减少地下水浸入垃圾堆体和对防渗层产生不良的顶托压力排水能力应与地下水产生量相匹配七、填埋气体的产生与控制：1、固体废物在填埋场中的降解过程：适应阶段过渡阶段酸化阶段甲烷发酵阶段稳定化阶段1、固体废物在填埋场中的降解过程：适应阶段废物中可降解有机物的短期好氧分解过程过渡阶段氧气逐渐耗尽，厌氧条件开始形成并逐步发展酸化阶段产生大量有机酸和氢气CO2浓度升高渗滤液pH降至5以下渗滤液中BOD、COD、电导率（含盐量）显著上升渗滤液中重金属含量较高气体特征产物：主要是CO2、少量H2、CH4气体特征产物：主要是CO2，还有水和氨、氢气1、固体废物在填埋场中的降解过程：CO2生成量逐渐降低CH4生成量逐渐增加pH升高到6.8~8BOD、COD、电导率（含盐量）下降渗滤液中重金属含量降低气体特征产物：主要是CH4（50~70%）、CO2（30~50%）甲烷发酵阶段稳定化阶段气体特征产物：主要是CH4、CO2渗滤液含腐植酸、富里酸，难生化1、固体废物在填埋场中的降解过程：图8－18（P255）：在填埋场不同阶段产生的填埋气体组分变化规律注意：各阶段主要气体成分，大致百分含量2、填埋气体组成主要气体：CH4、CO2、N2、O2、H2S、NH3、H2、CO等微量气体：挥发性微量有机化合物填埋气体（LFG）主要气体微量气体表8-13（P256）：填埋气体典型组成填埋气体的温度：43~49℃，为水蒸汽所饱和表8-15填埋气体产生量估算（L）：CCGg/866.1G—气体产生量（L）Cg—垃圾中可能分解的有机碳量（g）C—有机物中的碳量（g）3、填埋气体的迁移转化LFG向上移动LFG向下移动二氧化碳的密度是空气的1.5倍，甲烷的2.8倍，有向填埋场底部运动的趋势，最终可能在场埋场的底部聚集。对于采用天然土壤衬层的填埋场．二氧化碳可能通过扩散作用通过衬层，从填埋场底部向下运动，并通过下伏地层最终扩散进入并溶于地下水，与水反应生成碳酸结果使地下水pH值降低，并通过溶解作用增加地下水的硬度和矿化度LFG地下横向移动4、填埋气体的收集与控制被动集气系统主动集气系统通过填埋场内部生成气体的压力和浓度梯度，将气体导排入大气或控制系统被动集气系统填埋的废物砾石层排气管气体收集管封顶覆盖层20cmPVC管被动集气系统典型详图被动集气系统被动集气系统无需外加动力系统，结构简单，投资少，适于垃圾填量小、填埋深度浅、产气量低的小型垃圾填埋场被动集气系统相比于主动集气系统来说，收集效率低，只解决了部分环境问题，尚不能满足对气体充分回收和利用的要求主动集气系统气体收集支管和干管构成覆盖全场地下的气体导排网络，收集总管和抽风机的负压管接口相连，使填埋区域的气体收集系统全部处于负压状态，从而能将气体收集井所控制的填埋气体不断沿总管抽吸，并输往指定处采用垂直气体收集井的填埋气体回收系统主动集气系统抽气井：也叫气体抽吸井、竖向石笼一般按三角形（最常用）或正六角形布置集气输送管：通常采用直径15~25cm的PVC或HDPE抽风机：标高略高于收集管网末端，以便于冷凝液回滴填埋气体边缘收集系统：回收填埋气体，控制填埋气体横向迁移周边抽气井：常用于深度大于8m，并与附近开发区相对较近的填埋场周边抽气沟渠：常用于深度小于8m，周边为天然土壤周边注气井系统：适于深度大于6m,需有防护措施的地方填埋气体收集井垂直抽气井：（最普遍）图8-22P265水平集气管：抽气井影响半径：应现场实验确定，在缺少实验的情况下，影响半径通常采用45m抽气井间距：按抽气井影响半径相互重叠原则选定深度大，有人工膜覆盖层的填埋场：45~60m粘土或天然土壤为覆盖层的填埋场：间距小于前者抽气井深度：抽气井应穿过80~90%的垃圾厚度至少48h抽气一次水平集气管：土工布上覆盖人工压实粘土焚烧处理直接做燃料回收有用组分5、填埋气体的处理与利用回收利用发电1、垃圾渗滤液的产生填埋场水平衡示意