固体废物卫生土地填埋.ppt

固体废物的填埋处理技术 填埋的概念与分类填埋场总体规划及场址选择填埋工艺防渗系统填埋气体的产生 处理与收集渗滤液的产生 处理与收集填埋场封场及其综合利用 9 1填埋的概念与分类 卫生填埋处置技术的概念填埋场的分类 9 1 1卫生填埋处置技术的概念 卫生填埋利用工程手段 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 并将垃圾压实减容至最小 填埋占地面积也最小 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垃圾方法 判断填埋场是否为卫生填埋场的依据是否落实了卫生填埋工艺 如推平 压实 覆盖等 是否达到了国家标准规定的防渗要求 污水是否处理达标排放 填埋气体是否得到有效的治理 蚊蝇是否得到有效控制 是否考虑终场回用 填埋处理技术特点 优点如有适当的土地资源可以利用 一般以此法处理最为经济 与其他处理方法相比 其一次性投资较低 卫生填埋是一种完全的 最终的处理方法 可以接受各种类型的生活垃圾而不需要对其进行分类收集 有充分的适应性 能处理因人口和卫生设施增多而加大产量的生活垃圾 边缘土地可重新用作停车处 游乐场 高尔夫球场 航空站等 缺点 渗沥液水质 水量波动较大 处理难度大 渗沥液污染强度高 二次污染严重 封场后维护监管期长 风险大 费用高 不利于场地及时复用 产气期滞后且历时较长 产气量小 资源化率低 占用大量土地 垃圾填埋场图片 垃圾填埋场的功能 防止垃圾渗滤液对地表水和地下水 土壤产生污染防止外界水进入填埋场 利用自然地形或人工修筑形成一定的空间 将一定年限内产生的垃圾贮留在内 待空间充满后封闭 恢复这一地区的原貌 对垃圾的稳定化作用对产生的渗滤液和填埋气进行处理 9 1 2填埋场的分类 按地形分类平地型填埋场例 济南垃圾卫生填埋场山谷型填埋场例 深圳下坪垃圾卫生填埋场滩涂型填埋场例 上海老港垃圾填埋场按反应机制分类好氧填埋场 在垃圾体内布设通风管道 用鼓风机向垃圾体内送入空气 使其保持好氧状态 使好氧分解加速 垃圾稳定化速度较快 且垃圾体的温度较高有利于杀灭病菌 同时使渗滤液的产生量大大减少 填埋场选址山谷 准好氧填埋 集水井的末端敞开 利用自然通风 使空气进入垃圾体 在集水管的四周形成好氧区域 而在远离集水管的区域则仍为厌氧区域 这样可以利用好氧区域垃圾降解速度快 而在厌氧区域可以截留部分重金属 其处理效果与好氧填埋场相当 而费用与厌氧填埋场差别不大 因而得到广泛的发展 厌氧填埋场 在垃圾体内无需供氧 基本上处于厌氧状态 由于没有供氧系统因而投资与运行费用低 但其垃圾稳定化时间非常长 9 2填埋场总体规划及场址选择 填埋场选址计划填埋量与填埋年限终场利用规划 9 2 1填埋场选址 垃圾卫生填埋场选址依据城市总体规划和环境卫生专业规划的要求 并满足国家标准 生活垃圾填埋污染控制标准 GB6889 2008 城市生活垃圾卫生填埋技术规范 CJJl7 2004 城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准 CJJ122 2001 中关于垃圾填埋场选址规定 选址原则环境保护原则经济原则法律及社会支持原则工程学及安全生产原则 基本要求场址选择服从总体规划场址满足一定库容要求 通常要求其合理使用年限不能少于10年 特殊情况下不少于8年 地形 地貌及地质条件生活垃圾填埋场场址的选择应避开下列区域 破坏性地震及活动构造区 活动中的坍塌 滑坡和隆起地带 活动中的断裂带 石灰岩溶洞发育带 废弃矿区的活动塌陷区 活动沙丘区 海啸及涌浪影响区 湿地 尚未稳定的冲积扇及冲沟地区 以及其他可能危及填埋场安全的区域 气象条件 应避开高寒区 不应设在龙卷风和台风经过的区域 宜设在暴风雨发生率较低的地区等 对地表水的保护生活垃圾填埋场选址的标高应位于重现期不小于50年一遇的洪水位之上 并建设在长远规划中的水库等人工蓄水设施的淹没区和保护区之外 填埋场不能建在专用水源蓄水层与地下水补给区 洪泛区 淤泥区 距居民区或人畜供水点500m以内的地区 填埋区直接与河流和湖泊相距50m以内的地区 填埋场场址离开河岸 湖泊 沼泽的距离宜大于1000m 与河流相距至少600m 位于夏季主导风下风向 距人畜居栖点500m以外 9 2 2计划填埋量与填埋年限 场地的面积和容量填埋库区的占地面积宜为总面积的70 90 不得小于60 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 填埋场的高度 垃圾与覆盖材料量之比 以及填埋后的压实密度有关 通常 覆土和填埋垃圾之比为1 4或1 3 目前覆盖用土的体积占总库容的10 25 填埋后废物的压实密度为600 1000kg m3场地的使用年限按10 20年 计算每年填埋的废物体积 式中 V为一年填埋的垃圾体积m3 W为垃圾产率kg 人 d 通常为0 8 1 2kg 人 d P为城市人口数 D为填埋后废物压实密度kg m3 一般为0 6 1 0t m3 但要考虑垃圾降解后密度的增加 每年所需土地面积 9 2 3终场利用规划 填埋场的终场规划是填埋最初设计的一部分 而不是填埋完成后再去考虑 填埋场终场后通常作绿地 休闲用地 高尔夫球场 园林等 亦可用作建材预制件 无机物堆放场等 通常场址的开发利用应具备下列基本条件 场地下沉量逐渐变小 直至停止 场地具有一定的承载力 无坡面下滑破坏的可能 无可燃气体 恶臭产生或影响非常小 没有对土壤和地下水的污染 不会对建筑物基础造成不良影响 适于植物生长 9 3填埋工艺 填埋工艺的确定填埋作业 9 3 1填埋工艺的确定 填埋工艺确定原则分区作业减少垃圾裸露面 降低作业成本 并可减少渗滤液的产生量压实多填延长填埋场使用年限控制源头落实环保措施 防止二次污染超前规划采取合理的填埋方式 缩短稳定期 垃圾的填埋工艺卸料采用填坑作业法卸料时 往往设置过渡平台和卸料平台 而采用倾斜面作业法时 则可直接卸料推铺卸下的垃圾的推铺由推土机完成 层垃圾摊铺厚度应根据填埋作业设备的压实性能 压实次数及垃圾的可压缩性确定 厚度不宜超过60cm 且宜从作业单元的边坡底部到顶部摊铺压实垃圾压实密度应大于600kg m3 推土机压实时不少于0 6t m3 专用压实机压实时不少于0 8t m3覆土一般分为日覆盖 中间覆盖和终场覆盖 垃圾的填埋工艺 9 3 2填埋作业 填埋作业即填埋垃圾按单元从压实表面开始 向外向上堆放 某一作业期 通常是一天 构成一个填埋单元 隔室 由收集和运输车辆运来的垃圾按30 60cm厚为一层放置 然后压实 一个单元的垃圾高度宜为2 4m 最高不得超过6m 单元作业宽度按填埋作业设备的宽度及高峰期同时进行作业的车辆数确定 最小宽度不宜小于6m 单元的坡度不宜大于1 3 沟槽法 地面法 混合法三种沟槽法是把废物铺在预先挖掘的沟槽内 然后压实 把挖出的土作为覆盖材料铺在废物之上压实 即构成基础的填筑单元 通常沟的长度为30 40米 深0 9 1 8米 宽5 7 5米 填埋方法 地面法是把废物直接铺在天然的土地表面上 压实后用薄层土壤覆盖 然后再压实 最好在采石场 露天矿 峡谷 盆地或其他类型的洼地采用 填埋方法 混合法是把废物直接铺撒在斜坡上 压实后用工作面前直接得到的土壤加以覆盖 然后压实 是沟槽法和地面法的结合 填埋方法 填埋步骤 卸料 推铺 压实和覆土 1 定点卸料是让废物运输车在指定位置倾倒废物 以使后续填埋作业更加有序 采用填坑作业法卸料时 往往设置过渡平台和卸料平台 而采用倾斜面作业法时 则可直接卸料 由于推铺和压实从底部开始较容易而且效率高 故应将作业区放在作业面的顶端 若倾倒从上部开始 应避免轻质废物被风刮走和废物被堆成一个陡峭的作业面 并影响当天的压实效果 此外 还应尽量缩小作业面 保持作业区清洁 平整 防止车辆损坏或倾翻 填埋步骤 2 均匀推铺是使作业面不断扩张和延伸的一种技术操作方法 废物的推铺常由推土机完成 具体操作过程是 先将废物按顺序铺在作业区一定范围内 使其推铺厚度达到30 60cm时 再进行压实 有条件时可覆一薄土层 如此反复 当该范围内的填埋废物高度达到2 5m 4 5m时 即构成一填埋单元 填埋方法 填埋作业方式 根据场地的地形特点确定 平坦地区的填埋操作 填埋方法 丘陵峡谷地区的填埋操作 填埋方法 3 有效压实是填埋作业中一道重要工序 其主要功能是减少废物体积 延长填埋场的使用年限 增加填埋体的稳定性 减少填埋场的不均匀沉降 降低废物空隙率 减少填埋场渗滤液的产生 此外 填埋废物的压实还能减少蝇 蚊的孳生和有利填埋机械的移动作业等 填埋方法 废物的压实作业主要由压实机来实现 有时也可用推土机来完成 但其工作效能通常仅为压实机的二分之一或三分之一 在国外填埋场压实机已得到广泛应用 无论何种类型压实机 在填埋废物上的通过次数宜为3 4次 多于4次 则不经济 同时对增加压实密度作用不大 通常压实密度要求不小于0 8t m3 受经济条件制约 国内不少中小型填埋场采用推土机代替专用压实机 因其压实密度较小 往往要浪费填埋场的一部分有效库容 为充分利用填埋场的库容 国内废物填埋场也正在逐步采用废物压实机或压实机和推土机相结合来实施压实工艺 填埋方法 国内外主要填埋场压实工艺及参数 4 限时覆土目的在于避免废物与环境长时间接触 最大限度地减少环境问题的产生 按覆土时间和具体功能的不同 覆土可分为每日覆盖 土 中间覆盖 土 和最终覆盖 土 每日覆盖是指作业面在一天工作结束 填埋层达到一定厚度时 为如下目的而实施的覆盖土 防止风沙和废物中轻质物质 如纸 塑料等 的飞扬 减少恶臭散溢 防止蝇蚊滋生 减少疾病传播风险 每日覆盖要求确保填埋层的稳定并且不阻碍废物的生物分解 因而要求覆盖材料具有良好的通气功能 一般选用砂质土等进行日覆盖 覆盖厚度一般为15 25cm 填埋方法 中间覆盖常用于需要较长时间维持开放的填埋场部分区域 如道路和暂时闲置的填埋部分 其作用是 防止填埋气体的无序排放 将降落在该层表面的雨水排出填埋场外 减少降雨入渗 中间覆盖要求覆盖材料的渗透性能较差 一般选用粘土等材料作为中间覆盖 覆盖厚度为30cm左右 终场覆盖是废物填埋场运行结束后 在最上层实施的覆盖土 其功能包括 削减渗滤液的产生量 控制填埋场气体从填埋场上部无序释放 避免废物的扩散 抑制病原菌的繁殖 提供一个可供景观美化和填埋土地再用的表面等 填埋方法 覆盖层厚度 填埋方法 填埋场的终场覆盖系统由多层组成 主要分为两部分 第一部分是土地恢复层 即为表层 第二部分是密封层 系统 从上至下由保护层 排水层 防渗层和排气层组成 表层的设计取决于填埋场封场后的土地利用规划 通常要能生长植物 表层土壤层的厚度要保证植物根系不造成下部密封层的破坏 此外 在冻结区表层土壤层的厚度必须保证防渗层位于霜冻带以下 表层的最小厚度不应小于50cm 在干旱区可以使用鹅卵石替代植被层 鹅卵石层的厚度为10 30cm 填埋方法 保护层的功能是防止上部植物根系以及挖洞动物对下层的破坏 保护防渗层不受干燥收缩 冻结解冻等的破坏 防止排水层的堵塞 维持稳定等 排水层的功能是排泄通过保护层入渗进来的地表水等 降低入渗水对下部防渗层的水压力 该层并不是必须设置 只有当通过保护层入渗的水量 来自雨水 融化雪水 地表水和渗滤液回灌等 较多或者对防渗的渗透压力较大时才是必要的 排水层的最小透水率为10 3cm s 倾斜度一般 3 防渗层是终场覆盖系统中最为重要的部分 其主要功能是防止入渗水进入填埋废物中 防止填埋场气体逸出填埋场 防渗材料有压实黏土 柔性膜 人工改性防渗材料和复合材料等 防渗层的渗透系数要求K 10 7cm s 铺设坡度 2 排气层用于控制填埋场气体 将其导入填埋气体收集设施进行处理或者利用 它并不是终场覆盖系统的必备结构 只有当填埋废物降解产生较大量填埋气体时才需要 填埋方法 覆盖材料的用量与废物填埋量的关系为1 4至1 10 覆盖材料包括自然土 工业渣土 建筑渣土和陈垃圾等 自然土是最常用的覆盖材料 它的渗透系数小 能有效地阻止渗滤液和填埋气体的扩散 但除了掘埋法外 其他类型的填埋场都存在着大量取土而导致的占地和破坏植被问题 工业渣土和建筑渣土作为覆盖 不仅能解决自然土取问题 而且能为废弃渣土的处理提供出路 陈垃圾筛分后的细小颗粒作为覆盖土也能有效地延长填埋场的使用年限 增加填埋容量 因此陈垃圾可以作为废物填埋覆盖材料的来源 当填埋场温度条件适宜时 幼虫在废物层被覆盖之前就能孵出 以致在填埋作业区附近出现大量的蝇蚊 当出现这种情况时 应在填埋区喷洒杀虫剂加以控制 填埋场的科学合理运行要求制定分区作业计划 分区作业是将填埋场分成若干区域 再据计划按区域进行填埋 每个分区包括若干个单元 每个单元一般为某一作业期 常为一天 的填埋量 填埋单元构成后 覆土15 25cm并压实 分区作业的优势 使填埋区能在尽量短的时间内封顶覆盖 有利填埋作业的合理 有序进行 各时期的废物分布清楚 有助于清污分流 可明显减少渗滤液的产生量 尤以单独封闭的分区为最 若填埋场高度超过9m 宜在填埋场的部分区域设中间覆盖层 一般位于地面之上3 4 5m处 填埋分区 垃圾卫生填埋场作业 离不开合适的机械设备 以保障整个填埋作业的顺利进行 填埋作业主要工作是将垃圾推铺 压实 并用素土进行表面覆盖 对土方工程而言 是每个单元填埋前的设施准备 覆盖土准备和覆盖作业 场地挖掘和土方平整等工程 完成这些工作的设备包括履带拖拉机 推土机 压实机 挖土机 破碎机 吊车抓土机等 填埋机械 垃圾填埋机械的使用场合 表填埋场主要大型机械设备配置要求单位 台 注 1 卫生填埋机械使用率不得低于65 2 不使用压实机的 可两倍数量增配推土机 表国内部分填埋场填埋工艺及设备配置 填埋场害虫防治在填埋场的日常营运过程中 由于缺乏覆盖土 难以做到日覆盖 导致大量苍蝇等害虫孳生繁殖 会影响到填埋场本身的正常活动及周围的环境卫生状况 在这种情况下 应该采取措施对虫害加以防治 主要采用一些药物进行喷洒 常用的灭蝇药物有敌百虫 敌敌畏 倍硫磷 辛硫磷 马拉硫磷 巴沙 胺菊脂等 其杀虫范围 作用方式及效果见表 为了增强药效 预防害虫的抗药性 降低成本 有时可将品种不同的杀虫剂混合使用 9 4防渗系统 防渗方式防渗材料水平防渗系统 渗沥液池 渗疠液处理后进氧化塘养鱼 防渗系统的设计要满足 生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范 CJJ113 2007 和 生活垃圾填埋场污染控制标准 GB16889 2008 的要求 场底防渗系统的功能将垃圾渗滤液封闭于填埋场之中 使其进入渗滤液收集系统 防止其渗透流出填埋场之外污染土壤和水体 控制填埋场气体的迁移 使填埋场气体得到有控释放和收集 防止其侧向或者向下迁移到填埋场之外 控制地下水防止其入填埋场导致渗滤液量的大量增加 9 4 1防渗方式 防渗方式人工防渗 水平防渗和垂直防渗水平防渗指防渗层向水平方向铺设 包括场底及其周边 防止渗滤液向周围及垂直方向渗透而污染土壤和地下水 垂直防渗指防渗层竖向布置 防止废物渗滤液横向渗透迁移 污染周围土壤和地下水 9 4 2防渗材料 防渗材料天然无机防渗材料 无机与有机复合防渗材料和人工合成防渗材料要求防渗材料的渗透系数 1 0 10 7cm s 城市生活垃圾卫生填埋技术规范 CJJ17 2004 天然无机防渗材料主要有粘土 亚粘土 膨润土等 因为来源广泛 经济 过去被视为唯一的防渗材料 目前仍在许多国家使用 天然粘土类衬层及改性粘土类衬层的渗透系数不应大于1 0 10 7cm s 且场底及四壁衬里厚度不应小于2m 天然粘土防渗材料的技术要求在最佳湿度条件下 当压实度达到90 95 时 渗透性很低的粘土可以作为填埋场的衬层材料 满足下列条件的粘土适宜作为衬层材料液限在25 30 塑限10 15 小于0 074mm的颗粒占40 50 粒径小于0 002mm的粘土含量在18 25 人工改性防渗材料主要是在当填埋场附近没有合适的粘土资源或粘土的性能达不到防渗要求时 将亚粘土 亚砂土等进行人工改性 改性添加剂主要分为有机和无机两种 有机添加剂包括一些有机单体 如甲基脲等 的聚合物 无机添加剂主要有水泥 石灰 粉煤灰和膨润土等 无机与有机复合防渗材料主要是指聚合物水泥混凝土 PCC 防渗材料 沥青水泥混凝土也属于该类材料 它是将聚合物掺入水泥混凝土中提高其抗渗性能和抗碳化性能 其渗透系数可以低于10 9cm s 人工合成有机防渗材料主要有塑料卷材 橡胶 沥青涂层等 常称为柔性膜 常用的柔性膜有HDPE 高密度聚乙烯 LDPE等 低密度聚乙烯 应用最普遍的是HDPE膜柔性膜有极低的渗透系数 通常可达10 11cm s 技术指标必须与渗滤液相容 具有适合的强度和厚度 对于HDPE膜要求厚度不少于1 5mm 抗环境性能优良 如能够抵抗UV 臭氧 细菌等的侵蚀具有适当的耐候性能 厚薄均匀 无破裂等 具有足够的抗拉强度和抗穿刺强度 土工聚合粘土材料 GCL GCL是一种薄预制粘土铺盖 它是将膨润土夹在土工织物中间或连接在土工膜上混合制成的 国内又称为钠基膨润土垫 土工布一种非织造土工用织物 称为土工布或无纺布 根据粘合方式分为 热粘合 化学粘合和机械粘合作用 保护土工膜 9 4 3水平防渗系统 水平防渗系统按其结构可分为单层防渗结构和双层防渗结构单层防渗结构从上到下依次为 渗滤液收集导排系统 防渗层 含防渗材料及保护材料 基础层 地下水收集导排系统 单层防渗结构的设计结构HDPE膜 压实土壤复合防渗结构HDPE膜 GCL复合防渗结构HDPE膜单层防渗结构压实土壤单层防渗结构 HDPE膜 压实土壤的复合防渗结构1 HDPE膜上应采用非织造土工布作为保护层 规格不小于600g m2 2 HDPE膜的厚度不小于1 5mm 3 压实土壤渗透系数不得大于1 10 9m s 厚度不得小于750mm HDPE膜 GCL复合防渗结构HDPE膜上应采用非织造土工布作为保护层 规格不小于600g m2 HDPE膜的厚度不小于1 5mm GCL的渗透系数不得大于1 5 10 11m s 规格不得小于4800g m2 GCL下应采用一定厚度的压实土壤作为保护层 压实土壤渗透系数不得大于1 10 7m s HDPE膜单层防渗结构HDPE膜上应采用非织造土工布作为保护层 规格不小于600g m2 HDPE膜的厚度不小于1 5mm 压实土壤渗透系数不得大于1 10 7m s 厚度不得小于750mm 压实土壤单层防渗结构1 压实土壤渗透系数不得大于1 10 9m s2 厚度不得小于2m 双层防渗结构从上到下为 渗滤液收集导排系统 主防渗层 含防渗材料及保护材料 渗漏检测层 次防渗层 含防渗材料及保护材料 基础层 地下水收集导排系统技术要求主防渗层和次防渗层均应采用HDPE膜作为防渗材料 HDPE膜厚度不应小于1 5mm2 主防渗层HDPE膜上和膜下应采用非织造土工布作为保护层 规格不得小于600g m23 次防渗层HDPE膜上宜采用非织造土工布作为保护层 HDPE膜下应采用压实土壤作为保护层 压实土壤渗透系数不得大于1 10 7m s 厚度不得小于750mm 4 主防渗层和次防渗层之间的排水层宜采用复合土工排水网 9 4 4垂直防渗系统 填埋场的垂直防渗系统根据填埋场的工程 水文地质特征 利用填埋基础下方存在的独立水文地质单元 不透水或弱透水层等 在填埋场一边或周边设置垂直的防渗工程 如防渗墙 防渗板 注浆帷幕等 将垃圾渗滤液封闭于填埋场中进行有控的导出 防止渗滤液向周围渗透污染地下水和填埋场气体无控释放 同时也有阻止周围地下水流入填埋场的功能 垂直防渗系统在山谷型填埋场中应用较多常见垂直防渗工程 土层改性法防渗墙 打入法防渗墙和工程开挖法防渗墙等 9 4 5终场防渗系统 终场防渗系统是指当填埋场的填埋容量使用完 运行终止后 对整个填埋场进行的最终覆盖 故又称终场覆盖系统 其主要功能是 削减渗滤液的产生量 控制填埋场气体从填埋场上部无序释放 避免废物的扩散 抑制病原菌的繁殖以及提供一个可供景观美化和填埋土地再利用的表面等构成五个部分 表土层 保护层 排水层 防渗层和调整层其中 表土层 保护层 防渗层是基本组成 提供植物生长的场所 要求厚度 30cm 防止上部植物根系以及挖洞动物对下层的破坏 保护防渗层和排水层的稳定 排泄通过保护层的降雨下渗水等 排水层设计的最小渗透系数为10 3cm s 坡度一般 3 阻止入渗水进入填埋废物中 防止LFG逸出填埋场 要求渗透系数为 10 7cm s 坡度一般 2 控制LFG 将其导入收集设施 同时起到支撑上述各层的作用 9 5渗滤液的产生 处理与收集 产生及特征渗滤液产量的估算收集系统渗滤液的处理 9 5 1产生及特征 渗滤液指垃圾在填埋和堆放过程中 由于垃圾中有机物质分解产生的水和垃圾中的游离水 降水以及入渗的地下水通过淋溶作用形成的污水 渗滤液的来源降水入渗外部地表水入渗地下水入渗垃圾自身的水分有机物分解产生的水分覆盖材料的水分 渗滤液产生量的控制方法 合理选择填埋场场址设置截洪沟 实现雨水 污水分流进行防渗处理 控制地下水的渗入填埋作业规范化 及时进行覆盖 并控制填埋作业面 渗滤液的特征有机污染物浓度高 特别是5年内的 年轻 填埋场的渗滤液 渗滤液中的有机物主要有三类 低分子量脂肪酸类 腐殖质类高分子的碳水化合物和中等分子量的黄腐酸类物质 BOD5 随着时间和微生物活动的增加 浸出液中的BOD5也逐渐增加 一般填埋6个月至2 5年 达到最高峰值 此时BOD5多以溶解性为主 随后BOD5开始下降 到6 15年填埋场稳定化为止 COD 填埋初期COD略高于BOD5 随着时间的推移 BOD5急速下降 而COD下降缓慢 从而COD远高于BOD5 氨氮浓度较高 氨氮的平均浓度为700 mg l 以上 占总氮的85 90 特别是中老年填埋场的氨氮含量非常高 导致渗滤液非常难以处理 磷含量偏低 P含量非常低 尤其是溶解性的磷酸盐含量更低 因此在生物处理时 必须添加与BOD5相当的磷 色度高 呈淡茶色或暗褐色 色度在2000 4000之间 有较浓的腐败臭味 pH值 填埋初期pH值为6 7 呈弱酸性 随着时间的推移 可提高到7 8 呈弱碱性 溶解总固体含量高 浸出液中溶解固体总量随填埋时间推移而变化 填埋初期 溶解性盐的浓度可达10000mg L 同时具有相当高的钠 钙 氯化物 硫酸盐和铁 填埋6 24个月达到峰值 此后随时间的增长无机物浓度降低 SS值较高 一般多在800mg L以下 重金属浓度较高 生活垃圾单独填埋时 重金属含量较低 但与工业废物或污泥混埋时 重金属含量会增加 可能超标 水质随填埋时间的变化较大 早期的渗滤液可生化性较好 但在填埋时间达5年以后形成的渗滤液其BOD5 COD值较低 可生化性差 9 5 2渗滤液产量的估算 水量平衡法填埋场水的收支平衡关系进填埋场的水量 出填埋场的水量 简化1 简化2 经验公式法只考虑降水的影响 Q 日平均浸出液量 m3 d I 平均降雨量 mm d C1 C2 正在填埋区和已完成填埋区的渗出系数 一般为0 2 0 8 A1 A2 正在填埋区和已完成填埋区的集水面积 m2 9 5 3收集系统 主要功能是将填埋场内产生的渗滤液迅速收集起来 并通过输水管 调节池等输送至渗滤液处理系统进行处理 同时还起到向垃圾填埋堆体供给空气加快垃圾体的稳定化 保证使衬垫或场底以上渗滤液的水头不超过30cm收集系统的组成通常由导流层 收集沟 多孔收集管 集水池 提升管 潜水泵和调节池等组成 导流 排水 层导流层的目的就是将全场的渗滤液顺利地导入收集沟内的渗滤液收集管内 导流层的厚度应不小于30cm 主要由粒径40 60mm的卵石组成 覆盖整个填埋场底衬里上 其水平渗透系数应大于10 3cm s渗滤液在垂直方向上进入导流层的最小底面坡度不小于2 导流层与废物之间宜设土工织物等人工过滤层 以免细粒物堵塞导流层 导流 盲 沟与导流管导流盲沟设置在导流层的最低标高处 并贯穿整个场底 断面通常采用等腰梯形或菱形铺设于场底中轴线上的为主沟 在主沟上依间距30 50m设置支沟 支沟与主沟的夹角宜采用15的倍数 通常采用60 收集沟内填充卵石或碎石 按粒径上大下小形成反滤 一般上部采用40 60mm卵石 下部采用25 40mm卵石 导流管按敷设位置分为干管 主沟内 和支管 支沟内 主管管径不应小于250mm 支管管径不小于200mm 采用HDPE材质 导流管预先制孔 孔径15 20mm 孔距50 100mm 开孔率一般为2 5 渗滤液收集管网布置 集水池及提升系统平原型填埋场因渗滤液无法借助于重力从场内导出 需采用集水池和提升系统 山谷型填埋场 可以利用自然地形将渗滤液收集管直接穿过垃圾主坝的方式集水池位于垃圾主坝前的最低洼处 以砾石堆填以支承上覆废物等 其容积视对应的填埋单元面积而定 一般采用5m 5m 1 5m 池坡1 2 池内填充砾石的孔隙率为30 40 调节池调节池通常采用地下式或半地下式 其池底及池壁多用HDPE膜进行防渗 池上采用预制混凝土板保护调节池的容积计算 计算实例参 李颖编 城市生活垃圾卫生填埋场设计指南 每月渗滤液产量 每月渗滤液剩余量 调节的渗滤液体积Va 9 5 4渗滤液的处理 处理方案的确定直接排入城市污水处理厂进行合并处理 经必要预处理后汇入城市污水处理厂合并处理 渗滤液回灌处理 在填埋场内建设污水处理站进行独立处理 常用处理技术物理化学方法 活性炭吸附 化学沉淀 氧化 膜等生物法 好氧法 厌氧法 曝气稳定塘土地处理法 渗滤液回灌组合工艺 渗滤液处理工艺 物化法 生物法 土地法 物化法 混凝沉淀 化学氧化 吸附 膜分离 氨氮吹脱 过滤等方法 物化法一般和生物法结合处理 生物法 好氧生物处理活性污泥法 稳定塘法 生物转盘和滴滤池等方法 厌氧 好氧生物处理经济合理 处理效率高常用方法 厌氧生物处理上流式厌氧污泥床 厌氧淹没式生物滤池 混合反应器 UASB 土地处理 土地处理法是人类最早采用的污水处理技术 原理是利用土壤中的微生物降解作用使渗滤液中的有机物和氨氮发生转化 通过土壤中有机物和无机胶体的吸附 络合 螯合 颗粒的过滤 离子交换吸附和沉淀等作用去除渗滤液中悬浮固体和溶解成分 通过蒸发作用减少渗滤液 9 6填埋气体的产生 处理与收集 填埋场气体的组成与性质垃圾填埋气体的产生过程LFG产生量的估算LFG收集系统LFG净化与利用 9 6 1填埋场气体的组成与性质 填埋气 LFG 指在填埋垃圾中可生物降解有机物在微生物作用下的产物 填埋气的主要组成NH3 CO2 CO H2 H2S CH4 Cl2和O2等 特征 温度43 49 相对密度1 02 1 06 高位热值15630 19537kJ m3 填埋场气体的特性 温室效应产生令人讨厌的气味产生毒害影响和健康问题产生爆炸的可能性对植物生长不利有较高的利用价值 9 6 2垃圾填埋气体的产生过程 第一阶段 初始调整阶段 好氧分解阶段 垃圾刚填埋即进入初始调整阶段 此阶段中垃圾中易降解组分迅速与填埋时所夹带的氧气发生好氧生物降解反应 生成CO2和H2O 同时释放热量 垃圾温度可升高10 15 本阶段渗滤液水量较少 O2明显下降 无CH4生成 本阶段持续时间较短 第二阶段 过渡阶段氧气耗尽 开始形成厌氧条件 进入兼性厌氧降解阶段 复杂有机化合物如多糖 蛋白质等在微生物作用下水解 发酵 由不溶性物质变为可溶性物质 并迅速生成挥发性脂肪酸 CO2和少量H2 特征由于水解 发酵作用生成挥发性有机物 气体成分复杂 但仍以CO2为主 含少量N2 H2 VOCs 但基本没有CH4 渗滤液的pH值开始下降 COD升高 渗滤液含有较高浓度的脂肪酸 钙 铁 重金属 第三阶段 酸化阶段 产酸阶段 非甲烷菌 主要是兼性厌氧菌和专性厌氧菌 活动显著 将第二阶段的有机物降解生成大量的有机酸 主要是乙酸 CO2和少量H2 特征CO2占主要 到后阶段逐渐减少 同时会产生少量H2 由于大量有机酸的累积 pH值下降显著 导致重金属溶出增加 COD和BOD急剧升高 渗滤液含有大量的可产气的有机物和营养物质 第四阶段 甲烷发酵阶段厌氧阶段 甲烷菌成为优势种群 将产酸阶段的乙酸和H2转化成CH4和CO2 主要特征CH4产生率稳定 浓度保持在50 65 脂肪酸浓度下降 渗滤液的BOD COD下降 BOD5 COD为0 1 0 01 可生化性差 属于后期渗滤液 也称为 老化 的垃圾渗滤液 pH值开始升高 保持在6 5 8 重金属离子浓度开始下降 第五阶段 成熟阶段 填埋场稳定阶段 当废物中大部分可降解有机物转化成CH4和CO2后 垃圾中的易降解组分基本分解完全 LFG的释放速率显著减少 填埋场处于稳定阶段或成熟阶段 特征几乎没有气体产生 开始富氧 渗滤液及废物的性质稳定 渗滤液中常含有富里酸和腐殖酸 很难用生化方法处理 填埋场中微生物量极贫乏 9 6 3LFG产生量的估算 动力学模型 化学需氧量法1gCOD有机物 0 25gCH4换算成体积 1gCOD有机物 0 35LCH4IPCC的统计模型 仅适用于估算较大规模的产气量 式中 VCH4为垃圾填埋场的甲烷排放量 m3 MSW为城市固体废物量 t H为城市垃圾填埋率 DOC为垃圾中可降解机碳的质量分数 IPCC的推荐值为 发展中国家为15 发达国家为22 r为垃圾中可降解有机碳的分解率 IPCC推荐为77 16 12为CH4和C之间的换算系数 0 5为甲烷中碳与总碳的比率 Marticorena经验模型 式中 MP0为新鲜垃圾的特定产甲烷潜能 m3 t t为时间 a td为垃圾生命持续时间 a mi为第i层中废物的质量 t F为整个填埋场的甲烷产率 m3 a 9 6 4LFG导排系统 导排分类被动式收集系统利用填埋气体的压力进行收集 适用于 填埋面积不大 产气较小 填埋深度浅的填埋场主动式收集系统利用抽真空的方式进行收集水平收集系统竖井收集系统 主动收集系统 竖井收集系统垂直集气井 收集竖井管网布置一般采用正三角形布局X 2Rcos30 常用井间距45 60m 如果覆盖层使用粘土 一般井间距为30m 主动式收集系统水平收集系统 填埋场水平抽气管 沟 示意图 9 6 5LFG净化与利用 LFG的利用燃料发电 产热民用燃气化工原料合成 LFG的净化脱水脱CO2脱H2S脱O2脱N2 1 脱水填埋场中的填埋气体温度较高 水蒸气接近饱和 压力略高于大气压 当气体被抽吸到收集站后 再填埋气体输送和利用前必须进行脱水处理 脱水过程中还伴随着CO2和H2S的去除 同时脱水后的填埋气的热值提高10 左右 一般采用冷凝器 沉降器 旋风分离或过滤器等物理单元来除掉气体中的水分和颗粒 还可以通过分子筛吸附 低温冷冻 脱水剂三甘二醇等进行脱水 使填埋气体中水分含小于后续操作条件的露点以下 甲烷 二氧化碳 氮气和氧气是填埋气体中四种最主要的组分 其中甲烷和二氧化碳占了填埋气体体积百分比的90 以上 在填埋气体的利用中高浓度甲烷产品气填埋气体提纯的主要目标 因此填埋气体的提纯是甲烷 二氧化碳 氮气和氧气的混合气体分离研究 而关键则是甲烷和二氧化碳的气体分离 2 硫化氢填埋过程中 如果垃圾中含有石膏板之类的建筑材料和含有硫酸盐污泥时 填埋气体中的硫化氢会大量增加 脱硫技术主要有湿式净化工艺和吸附工艺两大类 包括催化净化法 链烷醇胺选择净化法 碱液净化法 活性碳吸附和海绵铁吸附法 3 二氧化碳和氮气通常LFG的利用要除去二氧化碳提高LFG的热值 目前的分离方法有 吸收分离 吸附分离和膜分离 吸收法气体吸收分离是将气体混合物中一种或多种气体溶解于液体从而达到气体分离的过程 它是化学工业中应用相当普遍的一种单元操作 主要常见于气体混合物中CO2 H2S HCL HF SO2和NO2等杂质气体的去除 气体吸收过程可以大致分为物理吸收及化学吸收 甲烷与二氧化碳吸收分离净化中采用甲乙醇胺 MEA 或N 甲基二乙醇胺 MDEA 溶液作CO2的吸收剂 产品气中CO2含量小于5 以下 CH4含量增高到80 以上 当气液比为1 3时 其工艺CO2去除率 95 甲烷回收率为90 95 产品气中CH4含量 80 在发酵沼气及天然气净化中该工艺已经被成功应用 吸附法吸附分离是指通过将气体与多孔固相接触是一种或几种气体分子与固相表面生成键 并附着在固相而实现气体分离的化工过程 常用的吸附剂一般包括沸石 活性炭 硅胶和碳分子筛 CMS 等 根据吸附后吸附剂再生方法的不同吸附分离可以分为两类 变温吸附和变压吸附 在变温吸附中 吸附剂通过加热实现再生 而变压吸附是目前发展较快的气体吸附分离方法 它通过降低压力来实现吸附剂的再生 由于变温吸附需要加热 因此其能耗较多 而且完成一个循环的时间较长 一般应用于小规模的工业应用 相反变压循环则具有循环时间短 产量大等优点而在空分制氮 天然气净化等方面得到了广泛的应用 填埋气体变压吸附分离与吸收分离比较 注 表中变压吸附的结果为美国Dutch填埋场的中试工厂实验结果 吸收分离为沼气的净化分离实验结果 膜分离法膜分离技术是利用膜对混合物各组分选择渗透性能的差异 来实现分离 提纯或浓缩的新型分离技术 组分通过膜的渗透能力取决于分子本身的大小与形状 分子的物理 化学性质 分离膜的物理化学性质以及渗透组分与分离膜的相互作用关系 利用膜的对CO2 CH4的不同渗透性来实现CO2与CH4分离 Boustany等人 1982 和Chern等人 1985 分别对CO2 CH4混合气进行了膜分离实验 美国在LosAngeles的PuenteHill填埋场制汽车清洁燃料的示范工程中采用了UEP公司的分离膜 应用实践证明膜技术用于CO2与CH4分离基本上是成功的 其产气中CH4含量可达96 但膜分离过程需要在1 7 5 5MPa的高压力下完成 其CH4回收率为70 95 碳分子筛 CMS 的变压吸附 变压吸附与膜分离对于CH4 CO2分离比较 我国二十一世纪垃圾处理主要方向是生态填埋场 其最大的技术特征 采用双层高密度聚乙烯膜辅设水平防渗工程 引进国际先进防渗工程设计 防渗材料和施工技术改变了我们防渗理念 采用先进工艺技术处理填埋场老大难问题 垃圾渗滤液的处理问题 即采用传统生物处理基础 引进高氧化技术 膜分离技术 卫生填埋技术发展趋势 3 采用严格垃圾填埋工艺 解决垃圾密实度 垃圾表面清污分流技术 沼气利用技术等 4 垃圾中潜在的资源回收利用 5 生活垃圾填埋场快速稳定化技术 如垃圾土物理力学特征研究 垃圾堆积的沉降和稳定性研究 6 填埋场的环境检测及污染控制技术 封场控制技术 国家对卫生填埋场建设要求 优先发展卫生填埋场卫生填埋场在中国城市生活废弃物处理和处置中的战略地位 决定了在相当长的时间内它将会有一个大的发展 建设得好 将有助于实现城市生活垃圾处理的无害化 减量化和资源化的总目标 并在实现社会 经济和资源的可继续发展战略中发挥重要作用 由于卫生填埋场具有处理和最终处置生活废弃物的双重功能 故对于一个城市尚没有卫生填埋场的城市 应首先安排建设卫生填埋场 国家对填埋场进行分级管理为加强对卫生填埋场管理 从2002年开始国家建设部提出了生活垃圾填埋场分级评定标准 共分三级 级标准 卫生填埋场 级标准 卫生填埋场 级标准 为不合格卫生填埋场 其评定主要依据为 填埋场建设是否按基本建设程序建设 是否符合规划 是否达到了标准规定的防渗要求 在2001年12月1日 实施 城市生活垃圾卫生填埋技术规范 CJJ 17 2001要求 采用水平防渗技术 对垂直防渗没有加以否定 但必须等效于水平防渗 而在2004年6月1日重新修正实施规范CJJ 17 2004中 除自然防渗层厚度大于2m且渗透系数10 7外 否定了垂直防渗 必须采用水平防渗技术 是否坚持卫生填埋作业工艺 如推平 压实 覆盖等 污水是否处理达标排放 填埋场气体是否得到了有效的治理 蝇蚊 大气 地下水等是否得到有效控制 上述6方面主要数据不可等量齐观 对防渗方面做到 一票否决 程度 对卫生填埋场技术经济指标探讨 在不同的场合经常会听到处理1吨生活垃圾的固定资产投资作为评价填埋 焚烧 堆肥处理的主要技术经济指标之一 但卫生填埋场的情况有所不同 一是供使用年限各不相同 甚至相差很大 二是大致相同的投资会使得不同库容 垃圾处理量也不同 1 生物反应器填埋技术研究目前我国已建和在建的废物填埋场都是遵循传统的封闭型填埋场原理 其基本出发点是最大限度地减少污染物如渗滤液的产生并防止其外泄污染环境