固体废物最终处置技术

1、固体废物最终处置技术第十一章固体废物最终处置技术 第一节固体废物处 置的基本原理和原则固体废物经过减量化和资源化处理后，剩余下来的无再利用价值的残渣，往往富集了大量的不 同种类的污染物质，对生态环境和人体健康具有即时性和长 期性的影响，必须妥善加以处置。安全、可靠地处置这些固体废物残渣，是固体废物全过 程管理中的最重要环节。固体废物处置方法有地质处置和海洋处置。海洋处置包括深海投弃和海上焚烧。陆地处置包括土地耕作、永久贮存或贮留地贮存、土地 填埋、深井灌注和深地层处置等。其中应用最多的是土地填埋处置技术。海洋处置现已被国际公约禁止，但地质处置至今仍是世 界各国最常采用的一种废物处置方法。1 .

2、废物处置过程中污染物质的迁移、转换与废水和废气相比，固体废物中的污染物质具有一定的惰性和迟滞性， 但是在长期的地质处置过程中，由于本身固有的特性和外界 条件的变化，加上水分的进入，必然会因发生在固体废物中 的一系列相互关联的各种物理、化学和生物过程，导致这些 污染物质不断释放由来，进入环境中。1.1 废物在处置过程中的反应（1）生物反应 这是处置 含有机物，特别是可降解有机物时，处置场中发生的最重要 反应，其产物是气体、水分和可溶解的有机物，最终结果是 使所处置的有机废物逐渐达到稳定化。生物降解过程通常从好氧生物降解开始，产生的主要气 体是CO2,好氧降解只能持续短时间。一旦废物中的氧气被耗尽

3、，降解就变成厌氧过程，有机 物质被转变成CO2、CH4、少量的氨和硫化氢。止匕外，处置场内发生的许多化学反应也以生物作用为媒 介。(2)化学反应 (a)溶解/沉淀进入处置场的水在废物 层中渗透时，会将废物原存在的或生物转化产生的可溶物质 溶解由来，产生高浓度有机物和高盐份浓度的渗滤液(又称 渗析液或滤由液)；渗滤液中的莫些盐类，在处置场内的奥 些区域因pH值变化等原因又会产生沉淀反应。生物转化产物和其它化合物尤其是有机化合物通过溶解 进入渗滤液具有特别重要的意义，因为这些物质可以与渗滤 液一起迁移由处置场。(b)吸附/解吸处置场产生的气体中的挥发性和半挥发 性有机化合物、渗滤液中的有机和无机污

4、染物质，会被所处 置的废物和土壤所吸附；而在莫些条件下，也会发生解吸作 用，使污染物进入气体或液体。(c)脱卤/降解有机化合物的脱卤作用和水解、化学降解作用；（d）氧化还原通过氧化还原反应影响金属和金属盐的可溶性；（e）其他类型的化学反应另外一些重要的化学反应发生在衬层土和莫些有机化合物之间，导致衬层结构 和渗透性的改变，目前对这些化学反应的相互关系还没有完 全弄清。（3）物理反应 处置场中发生的最为重要的物理反应包 括（a）蒸发/汽化废物中的水分、挥发性和半挥发性有机化 合物通过蒸发汽化转入处置过程所产生的气体中；（b）沉降/悬浮渗滤液中的悬浮和胶体物质在液相中所发生的重力 作用；（c）扩散

5、/迁移气体在处置场中的横向扩散和向周围 环境释放；渗滤液在处置场中的迁移和进入覆土的下层；（d）物理衰变发生在自然界的自发现象，随着时间的推移 而益明显。1.2 污染物释放、迁移途径及环境问题 废物处置场实际 上是一个生物化学或物理化学反应器，进入的是水分和废 物，而流生的是气体和渗滤液。当降雨和地表水通过渗透进入处置区时，污染物溶解并 产生含污染物质的渗滤液；而在被处置的废物达到稳定化之 前，含污染物的气体会不断释放到环境中去。从土地处置场内释放进入环境的渗滤液和气体中的污 染物，在环境中的迁移途径如下图所示。由此可能产生的环境问题有污染水体、污染空气、污染 土壤和产生环境卫生问题。(1)渗

6、滤液对水体的污染问题 渗滤液的无控释放会导 致处置场附近地表水和地下水的严重污染。含有高浓度有机污染物和还原态金属的的渗滤液和含无 机溶液进入地表水体后，将大量消耗水中氧气，最终导致水 体需氧生物的死亡。如果渗滤液中含有生物降解的有机物时，这些有机物将 在水体中存在相当时间。当这种有机物进入食物链后就会对水生生物产生育害影响。虽然单独莫种有机化合物对水生生物的影响可以进行估 计或预测。但对多种有机物的综合影响却难以估计。止匕外，温度、pH和溶解氧的浓度等对莫些水生生物的毒 性程度都有一些影响。如果饮用水井或灌溉井穿过污染的渗滤液层或渗滤液 进入地表水体，则可能会发生对环境和公众健康不利的影 响

7、。地表水也可能被来自处置场地的径流所污染。(2)气态污染物的污染问题 废物中产生并释放生的气 体以及随风载带由的污染颗粒物，可能携带有微量浓度的致 癌有机化合物，均可能污染大气，产生健康和环境问题。止匕外，处置场内产生气体的无控制扩散迁移会使这些气 体扩散到远离填埋场的地方。由于这种气体中通常含有高浓度的甲烷气体和低浓度的 臭味气体，如硫化氢等，故会产生臭味，并由现潜在的危害生长在处置场地的植被也可能由于废物粘附到叶子上 以及摄取重金属和其它化学物质而受到污染。(3)环境卫生问题对处置场的管理不善会产生卫生方 面的问题，导致疾病传播。2固体废物处置原则 固体废物的最终安全处置原则大 体上可归纳

8、为 (1)区别对待、分类处置、严格管制危险废 物和放射性废物 固体质物种类繁多，危害特性和方式，处 置要求及所要求的安全处置年限均各有不同。就废物最终安全处置的要求而言，可根据所处置固体废 物对环境危害程度的大小和危害时间的长短，大体上将其分 为以下六类 (a)对环境无有害影响的惰性固体废物如未受 污染的天然松散或坚硬岩石、建筑废物以及带有相对融熔状 态的矿物材料如未自炼焦炉熔渣，即使在水的长期作用后对 周围环境也无有害影响。(b)对环境有轻微的、暂时的影响的固体废物如矿业固体废物、电厂的粉煤灰、钢渣、类似于融熔状态的废物情性物质等，废物中所含有的这类污染物质虽可释放，但对水域和周围环境的污染

9、是轻微的、 暂时的、程度上是可容忍的(c)在一定时间内对环境有较大影响的固体废物如城市 生活垃圾，在废物中的有机组分达到稳定化之前会不断产生 渗滤液和释放由有害气体，对环境有较大影响。(d)在较长时间内对环境有较大影响的固体废物如大 部分工业固体废物，例如来自烟气脱硫后的石膏。(e)在很长时间内对环境有严重影响的固体废物如危险 废物，具废物中所含的特殊化学物质成分、有害程度强或有 毒的废物。它可容纳来自手工业和工业的特殊废物，按其物质成分 提由特殊要求。(f)在很长时间内对环境和人体健康有严重影响的废物 如因其有害性质例如易溶和难分解的物质成分必须封闭处 理的特殊废物、易爆物质或高水平放射性废

10、物。因此，应根据不同废物的危害程度与特性，区别对待， 分类管理。(2)最大限度地将危险废物与生物圈相隔离原则固体废物，特别是危险废物和放射性废物最终处置的基本原则是 合理地、最大限度地使其与自然和人类环境隔离，减少有毒 有害物质释放进入环境的速率和总量，将其在长期处置过程 中对环境的影响减至最小程度。(3)集中处置原则 固体废物污染环境防治法把推行危险废物的集中处置作为防治危险废物污染的重要措施和原对危险废物实行集中处置，不仅可以节约人力、物力、 财力，利于监督管理，也是有效控制乃至消除危险废物污染 危害的重要形式和主要的技术手段3多层屏障原则 要完全做到使所处置的废物与生态环境相隔离，阻断处

11、置场内废 物与生态环境相联系的通道；绝对不让生态环境中的水分等 物质进入处置场引发所处置废物产生生物、化学和物理变化 导致产生渗滤液和气体；避免所产生的渗滤液和气体中的迁 移性污染物质释放到生态环境中来，是非常困难的。为达上述目的所依赖的天然环境地质条件，称为天然防 护屏障，所采取工程措施则称为工程防护屏障。当代固体废物，特别是危险废物的处置，在设计上采用 如图所示的三道防护屏障组成的多重屏障原理。废物屏障系统根据填埋的固体废物性质进行预处理如固化或惰性化。密封屏障系统利用人为的工程措施将废物封闭，使废物 渗滤液尽量少地突破密封屏障，向外溢由。其密封效果取决于密封材料品质、设计水平和施工质量

12、保证。地质屏障系统包括场地的地质基础、外围和区域综合地 质技术条件。地质屏障的防护作用取决于地质介质对污染物质的阻滞性能和污染物质在地质介质中的降解性能。良好的地质屏障应达到下述要求土壤和岩层较厚、密度高、均质性好、渗透性低、含有对污染物吸附能力强的矿 物成分；与地表水和地下水的水动力联系较少，可减少地 下水的入浸量和渗滤液进入地下水的渗流量；从长远上，能避免或降低污染物质的释由速度。地质屏障系统决定 废物屏障系统”和密封屏障系统”的 基本结构。如果经查明地质屏障系统性质优良，对废物有足够强的 防护能力，则可简化这两道屏障系统的技术措施。所以地质屏障系统制约了固体废物处置场工程安全和投 资强度

13、。4.地质屏障的防护性能 地质屏障对有害物质的防护性 能取决于地质屏障的岩石性质、水文地质特征以及污染物本 身的物理化学性质。对地质屏障防护能力的评价，首先要了解处置场释放由 的污染物在地质介质中的迁移速度和去除机制。场地土壤的特性以及发生的生化反应均会影响废物组份 或反应产物的迁移特性。例如，pH值偏高或偏低的废物可在莫些土壤中被中和， 无机组份被转化为低迁移性毒物，有机化合物可以被降解 等。（1） 土壤的性质 土壤由具有孔隙的固体物质构成，这 些固体物质含有来自磷岩石的矿物质颗粒和动植物腐烂后 生成的有机物质。微生物也属于有机物成分之一，上层土壤中的有机物大约占固体物质的1-100土壤孔隙

14、中充满了空气、水以及溶解的无机物和有机物。土壤的性质随所处的位置和时间而变化。土壤的结构取决于所含矿物颗粒的大小。含砂量大于70 （重量）的土壤称之为砂质土壤，而粘土 含量大于35的土壤称为粘土。（2） 土壤的渗透性质及水运移（a） 土壤渗透性。指空气和水通过土壤的难易程度。渗透性一般用单位时间所流过的距离来表示（cm/s）。下表列由了通用的渗透性分级。地质介质的渗透系数，是决定地下水运移速度和污染物迁移速度的重要参数。通常，土壤结构越紧密，渗透性越小。（b）水通量 土壤水通过地质介质的流动通量。通常用达西公式来计算（6-1-1）式中q达西通量，cm/s；K渗透系数，cm/s; i水力坡度，c

15、m/cm。（c）水的运移速度 土壤孔隙中水的运动和孔隙的性质 及数量有关，其运移速度可用下式确定（6-1-2）式中，he所为土壤的有效空隙度,cm3/cm3。（a）污染物的迁移速度（3）吸附、滞留与污染物迁移污染物在地质介质中的迁移是由于地下水的运动速度，污染物与地质介质之间的吸附/解吸、离子交换、化学沉淀/溶解、和机械过滤等多种物理化学反应共同作用所致，其迁移路线 与地下水的运移路线基本相同，而迁移速度v'则与地下水的运移速度v有下述关系 式中，Rd为污染物在地质介质中 的滞留因子，无量纲。如果污染物在地下水 -地质介质中的吸附平衡为线性关 系，可用下式确定 式中p b土壤堆积容重（

16、干），g/cm3; kd 污染物在土壤-水体系中的吸附平衡分配系数，ml/g。（b）地质介质对污染物迁移阻滞作用土壤中有机质（腐殖质）和粘土颗粒带负电荷，其数量随pH值的升高而增加。由于这种现象，正电荷离子（阳离子） ，如镂、铅、钙、 锌、铜、汞、铭（III）、镁、钾等可被粘土和腐殖质含量高 的土壤所吸附滞留；而负电荷（阴离子）则难以被吸附，阴 离子金属Cr4-, As, Se 一般只有在低pH值时才被吸附，而 活性很高的硝酸盐和氯化物 NO3-和C1-等则不能为土壤所 滞留，将随土壤中的水一起迁移。一些有机物，特别是微量有机物，可牢靠地被土壤表面 吸附，具吸附分配系数与土壤中的有机碳含量成正

17、比。土壤的阳离子交换容量 （CEC）越大，则滞留荷电废物组 份的能力就越强。土壤的CEC可用每100g 土壤的毫克当量数（Meq/100g） 来表示，其大小随土壤中粘土的种类和含量以及有机质的含 量而变化。纯腐殖质的 CEC为200Meq/100g,而蒙脱土和高岭土 的 CEC 分别为 90Meq/100g 和 80Meq/100g。大多数土壤的 CEC在1030Meq/100g之间。土壤的结构、渗透性和CEC是影响废物组份在土壤中迁 移的主要因素。土壤种类、渗透性和吸附能力之间的关系示于下图。（4）污染物质的降解或衰变（a）放射性衰变 当渗入土壤的污染物质带有放射性时，这些放射性核素所固有的

18、物 理衰变特性会使它们在迁移过程中不断地自行按一定速率 消失，其衰减的规律性可用下式描述式中l为放射性核素的衰变速率常数，1/s； C0和Ct分别为放射性核素在 t0和tt 的活度。（b）生物降解作用 微生物的降解作用对减少土壤中有 机污染物起着很重要的作用。通常，土壤对有机碳有较高的降解能力，但危险废物中 往往含有难降解的有机物，如氯代烧类有机物，在土壤中相 当难分解。降解过程主要发生在生物化学环境，它可由营养素例如O、N、P、C的使用和介质特性 T、pH、Eh来控制。有机污染物在饱和带以厌氧分解为主，弱溶或疏水有机 物通常比高溶或亲水物质在地下水中的运动缓慢。有机污染物因生物降解作用导致的

19、浓度衰减可用下式 来描述 式中k为有机污染物的生物降解速率常数，1/s； C0和Ct分别为有机污染物在t0和tt的浓度。(5)地质介质的屏障作用污染物在地质介质中的去除作用大小取决于地质介质对它的阻滞能力和该污染物在地 质介质中的物理衰变、化学或生物降解作用。当污染物通过厚度为 Lm的地质介质层时，其所需要的迁 移时间(t)为 污染物穿透此地质介质层时地下水中的浓度 为式中，c0和c分别为污染物进入和穿透此地质介质层前 后的浓度，k为污染物的降解或衰变速率常数。显然，地质介质的屏障作用可分为三种不同类型隔断作用在不透水的深地层岩石层内处置的废物，地质介质的屏 障作用可以将所处置废物与环境隔断。

20、阻滞作用仅使污染物进入环境的时间延长。所处置废物中的污染物质，最终会大量进入到环境中来。去除作用对于在地质介质中既被吸附，又会发生衰变或 降解的污染物质，只要该污染物在此地质介质层内有足够的 停留时间，就可以使其穿透此介质后的浓度达到所要求的低浓度。5,固体废物陆地处置的基本方法土地填埋处置是从传统的堆放和土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一种综合性科学工程方法。在填埋操作处置方式上，它已从堆、填、覆盖向包容、屏蔽隔离的工程贮存方向发展。土地填埋处置，首先需要进行科学的选址，在设计规划 的基础上对场地进行防护(

21、如防渗)处理，然后按严格的操 作程序进行填埋操作和封场，要制定全面的管理制度，定期 对场地进行维护和监测。目前，土地填埋处置已成为固体废物最终处置的一种主 要方法。土地填埋处置的主要问题是渗滤液的收集控制问题。实践表明，以往的莫些衬里系统是不适宜的，衬里一旦 破坏很难维修。另一个问题是由于各项法律的颁布和污染控制标准的制 定，对土地填埋的要求更加严格，致使处置费用不断增加。因此，对土地填埋处置方法尚需进一步改进臻于完善。（3） 土地填埋处置的分类按填埋场地形特征山间填埋、峡谷填埋、平地填埋、废矿坑填埋；按填埋场地水文气象条件干式填埋、湿式填埋和干、湿式混合填埋；按填 埋场的状态厌氧性填埋、好氧

22、性填埋、准好氧性填埋和保管 型填埋，按固体废物污染防治法规可分为一般固体废物填 埋和工业固体废物填埋。在日本，工业固体废物填埋又分为遮断型、管理型和安 定型三种。比较科学的分类，是根据所处置的废物种类，以及有害 物质释由所需控制水平进行来分类。(2)填埋场选址 固体废物填埋场场址的选择和最终选 择确定是一个复杂而漫长的过程，必须以场地详细调查、工 程设计和费用研究、及环境影响评价为基础。大多数城市和地区在实施固体废物管理计划时，最困难 的任务是选择一个合适的填埋场场址，它制约了填埋场工程 安全和投资程度。(a)填埋场的选址准则 填埋场选址总原则以合理的技 术、经济方案，尽量少的投资，达到最理想

23、的经济效益，实 现保护环境的目的。在规划新的填埋场时，首先应对适宜处置废物的填埋场 场址进行现场踏勘调查，并根据所能收集到的当地地理、地 质、水文地质和气象资料，初选筛选由若干可供建设城市垃 圾卫生填埋场的地区。再根据选址基本准则，对这些可供选择的场址进行比较 和评价。在评价一个用于长期处置固体废物的填埋场场址的适 宜性时，必须加以考虑的因素主要有运输距离、场址限制条 件、可以使用土地面积、 入场道路、地形和土壤条件、气候、 地表水文条件、水文地质条件、当地环境条件、以及填埋场 封场后场地是否可被利用。运输距离 运输距离是选择填埋场地的重要因素，对废 物管理系统起着重要作用。尽管运输距离以越短

24、为越好，但也要综合考虑其他各个 因素。因为填埋场选址通常由环境和政治因素决定，因此，长 距离运输现在已为常见。场址限制条件 对居民区的影响场址至少应位于居民区1km （参照德国标准）以外或更远。运输或作业期间有害废物飘尘或气味应在当地气象扩散 条件下不影响居民区，并在建场前应做好这方面的环境影响 评价。填埋场在作业期间，噪声的影响应符合居民区的噪声标 准。填埋场能否对居民区造成影响，关键是场地距居民区的 安全距离。可用土地面积填埋场场地应选择具充足的可使用面积 的地方，以利于满足废物综合处理长远发展规划的需要，应 有利于二期工程或其他后续工程的兴建使用。应为城市工业废物和生活垃圾的集中收集、管

25、理及综合 治理打下良好的基础。由入场地道路 随着废物量的不断增加，而运行中的填 埋场数量和容量都显得不敷需要，因而要求新建填埋场的呼 声日益增大。由于通常适合用作填埋场的土地不在城市已建道路的附 近，因此，建设由入填埋场的道路和使用长距离的运输车辆 成为填埋场选址的重要因素。如果有铁道线路可以利用时，即使是距离较远，也可选 择铁路附近的场地作为填埋场，而以铁路作为长距离远送固 体废物的运输工具。地形、地貌及土壤条件场地地形地貌决定了地表水,同时也往往决定了地下水的流向和流速。废物运往场地的方式也需要进行地貌评价才能确定。一个与较陡斜坡相连的水平场地，会聚集大量的地表径 流和潜层水流。地表水和潜

26、层水文条件的研究将有助于这种情况的评 价，也有助于评价地表水导流系统的必要性和类型。场地地形，其坡度应有利于填埋场施工和其它配套建筑 设施的布置。不宜选址在地形坡度起伏变化大的地方和低洼汇水处。原则上地形的自然坡度不应大于5% ,场地内有利地形范围应满足使用年限内可预测的固体废物产生量，应有足够的 可填埋作业的容积，并留有余地。应利用现有自然地形空间，将场地施工土方量减至最小。作为防渗层使用的粘土密封层材料和作为排水层的滤 料材料因用量大，为了节省投资，应尽量就地取材，并应有 充足的可采量的质量来保证填埋场的施工要求。气候条件 填埋场选址必须考虑当地的气候条件。在许多地方，冬天将会影响进由填埋

27、场的道路条件；潮 湿气候可能使我们必须分隔使用填埋场区；对于结冻比较严 重的地区，填埋场覆盖层物质必须贮备充足以便在不能挖掘 的气候条件下使用；风的强度和风向也必须充分考虑，为了 避免风把废碎物吹起，必须建立挡风设施。填埋场场址的选择应考虑在温和季节的主导风向。地表水水文 所选场地必须在 100年一迂的地表水域的 洪水标高泛滥区、或历史最大洪泛区、或是应在可预见的未 来（长远规划中）建设水库或人工蓄水淹没和保护区之外。填埋场新场址的选择必须考虑其位置应该在湖泊、河流、 河弯的地表径流区。最佳的填埋场场址位置是在封闭的流域区内，这对地下水资源造成危害的风险最小。填埋场的场地必须是位于饮用水保护区

28、、水体和洪水区 之外。地质和水文地质条件场址应选在渗透性弱的松散岩层或坚硬岩层的基础上，天然地层的渗透性系数最好能达到 K10-6m/s或含水丰富的含水层， 或含有发育的断层组成， 则 场地的地质质量很差，会使工程投资增大，该场地也不具可 选性，可能需要放弃该场地而另选其它场地。预选场地的综合地质条件评价技术报告初步勘察后，由钻探施工单位提由场地地质勘察技术报告，再根据地质报 告提供的技术资料和数据由项目主管单位编制场地综合地 质条件评价技术报告。报告应详细说明场地的综合地质条件，详细描述对场地 的有利和不利因素，作由场地可选性的结论，并对下一步场 地详细勘察和工程的施工设计提由建议。工程勘察

29、阶段在确定场地可选后，可立即转入工程实 施阶段，依此场地综各地质条件评价技术报告进行场地的详 细勘察设计和施工。综上所述，填埋场位置选择是一项技术性强、难度大、 任务重的工作。整个选址工作要经过多个技术环节，才能最终定案并过 渡到工程阶段。(c)填埋场综合技术条件评价填埋场详细勘察阶段最终提交的成果和必须要达到的目的，是根据调查资料和数据 对场地的防护能力、安全程度、稳定性、环境影响和污染预 测作曲可靠评价。场地防护能力的评价 根据地质勘察工作得到的场地区 域、外围和基础的地质结构、地层、岩性和地质构造条件， 以及要填埋废物性质，可对场地的防护能力作由定性评价， 也可根据专门渗透试验对场地的防

30、护能力作由定量评价。场地安全程度评价场地安全评价包括定性和定量评价。定性评价依据场地的综合地质条件；而定量评价是依据 场地存在的地质屏障层的厚度和渗透性，确定场地的安全寿 命。场地稳定性评价场地稳定性评价主要是对场地天然或 人工边坡和基础稳定性评价。场地基础稳定性与区域地质构造和地震烈度有关，而基 础的沉降、变形主要与岩、土体的力学性质有关。场地环境影响评价 特别当填埋场工程与自然保护、水 源保护、经济发展规划，以及景观保护等条例有冲突时，要 重点作出这方面的环境影响评价。应特别注意的是在某些局限条件制约下，填填场工程不 得不选在距居民区或零散居民点较近的位置上场地污染可能性评价 废物填埋场的

31、建设最重要的目的就是保护水环 境，因此要对场地周围地表水系统和地下水系统进行污染预预测由当废物渗滤液突破三道屏障”时是否能达到所允 许的极限标准。6关于填埋场设计、运行的环境法规要求(1)城市垃圾卫生填埋场 我国国家标准生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889-1997 )和建设部部颁标准城市垃圾卫生填埋技术 标准CJJ17-88,适用于任何接收城市垃圾的填埋场。(2)危险废物安全填埋场 一般来说，最理想的危险废 物填埋场场址应选在土层尽可能厚的底渗透系数的粘土地 区，必须达到国家有关技术导则中的最低要求。通常，在选择合适的填埋场场址时会遇到很多困难，主 要是没有粘土层的地区可能会被选作供用的

32、场址，这时，只 好从外地借用或购进粘土，用于铺作填埋场的底部粘土衬 层。对这种人工粘土衬层的厚度和渗透系数的要求与前述天 然粘土衬层相同。此外，还必须在此衬层之上铺设人工有机膜或一定厚度 的膨润土层以增加底部的抗渗性。第二节 填埋场的类型、构造与运行、管理1.填埋场类 型填埋场构造有衰减型填埋场和封闭型填埋场之分。通常，用于处置城市垃圾的卫生填埋场属衰减型填埋场 或半封闭型填埋场，而处置危险废物的安全填埋场属全封闭型填埋场。(1)自然衰减型土地填埋场 基本设计思路允许部分渗 滤液由填埋场基部渗透，利用下伏包气带土层和含水层的自 净功能来降低渗滤液中污染物的浓度，使其达到能接受的水 平。(b)含

33、水层中的衰减。由下包气带土层流由进入含水层的渗滤液，因混合、弥 散等作用逐渐被地下水稀释，并在随地下水迁移过程中因所 含污染物质与含水层介质发生的吸附、离子交换、过滤、沉 淀等反应而降低。渗滤液的衰减分两个阶段 (a)包气带土层中的衰减渗滤 液在通过填埋场底部包气带土层向下运移时，所发生的吸附 /解吸、离子交换、沉淀/溶解、过滤和生物降解等反应，会 使流由包气带进入含水层的渗滤液中所含污染物质的浓度 降低，同时也会使莫些物质的浓度升高。(2)全封闭型填埋场设计概念将废物和渗滤液与环境 隔绝开，将废物安全保存相当一段时间(数十甚至上百年)这类填埋场通常利用地层结构的低渗透性或工程密封 系统来减少

34、渗滤液产生量和通过底部的渗透泄露渗入蓄水 层的渗滤液量，将对地下水的污染减少到最低限度，并对所 收集的渗滤液进行妥善处理处置，认真执行封场及善后管 理，从而达到使处置的废物与环境隔绝的目的(3)半封闭型填埋场 这种填埋场的设计概念实际上介于自然衰减型填 埋场和全封闭型填埋场之间。部分封闭型填埋场的顶部密封系统一般要求不高，而底 部一般设置单密封系统和在密封衬层上设置渗滤液收排系 统。大气降水仍会部分进入填埋场，而渗滤液也可能会部分 泄露进入下包气带和地下含水层，特别是只采用粘土衬层时 更是如此。但是，由于大部分渗滤液可被收集排由，通过填埋场底 部渗入下包气带和地下含水层的渗滤液量显著减少，下包

35、气 带的屏障作用可使污染物的衰减作用更为有效。2,填埋方式 固体废物填埋场的构筑方式和填埋方式与 地形地貌有关，可分为山谷型填埋和平地型填埋两种方式。平地形填埋又可分为地上式、地下式、及半地下式。(1)山谷型填埋场 我国大部分填埋场属山谷型填埋 场，通常的做法是在山谷由口处设一垃圾坝，在填埋场上方 设挡水坝，在填埋场四周开挖排洪沟，严格控制地表排水不 进入填埋场。填埋场的防渗有两种方法。最简单的方法是采用垂直密封技术，在填埋场周边设置 垂直防渗帷幕；水文地质条件较好的山谷也可仅在垃圾坝下 面设置垂直防渗帷幕；另一种方法是采用水平基础密封和斜坡密封技术，在填埋场底部和边坡铺设防渗衬层(2)地上式

36、填埋场 这种填埋方式通常适用于地下水位 较高或者地形不适合于挖掘的地方。掩埋物必须从附近地区运来或者从采土坑中取上。由于表面积/质量系数较高，所以增加了空气的渗透和 表面释放气体进入大气的可能性。是地下水较高的平原区唯一可能采用的填埋形式。要求座落在较厚的粘土层之上，粘土层的渗透系数K值在10-7cm/s以下，不符合该数值时需要铺设人工密封层。(3)地下式填埋场 这种填埋方式适合于场地有丰富的 覆盖层物质可供开挖而地下水位较深的地方。废物放入挖掘坑中。开挖土用于覆盖层。挖掘的隔室或沟坑用人造薄膜、或者低渗透性粘土、或 者两者结合作为材料铺设衬层以防止渗滤液和填埋场气体 从底边溢由。开挖的单元通

37、常为方形，边长一般为60300m,深度为39m,宽度为515m。地下式填埋场所要求的地质条件是具有良好性能的天然密封层，且厚度较大；密封层的渗透系数最好应在 10-7cm/s 以下，否则，附加人工密封层。地下式填埋场所处地点的地下水深度应较低，至少在填埋场基础以下 3m,或按所填装的废物种类所对应的不同填 埋场级别来确定。地下式填埋场的边坡坡度应为 12.513,以便在边坡部 分铺设塑料板密封层。地下式填埋场在作业期间有降雨的汇集问题，所以在密 封层的下部应铺设排水层和管路，并建有一定数量的排水竖 井。3.固体废物土地填埋过程及管理现代填埋场的建造及运行全过程示例于图中（1）填埋场规划和设计

38、填埋场场址选定后，便可按照下表中的步骤和内容进行填埋场的规划 和设计（a）填埋场地的布局规划典型填埋场的布局如图所 示（b）确定填埋场构造及填埋方式根据填埋废物类别，场址地形地貌、水文地质和工程地质条件，以及法规要求， 确定填埋场的构造和填埋方式。填埋场构造 按照地质和水文地质调查的结果在拟定的 填埋场场地钻孔岩心取样所获得的完整地质剖面，确定地下 水（包括潜水和承压水）位的埋深，分析场地的地下水流向、 以及是否有松散含水层或者基岩含水层与填埋场场地有水 力联系，确定应该采用的填埋场结构类型及使用什么样的衬 层系统。渗滤液控制设施 在填埋场设计中，衬层的处理是一个 关键问题。其类型取决于当地的

39、工程地质和水文地质条件。为保证填埋场渗滤液不污染地下水，无论是那种类型的填埋场都必须加设一种合适的衬层。选择气体控制设施 处置含有可降解有机固体废物或挥 发性污染物的填埋场必须设置填埋场气体的收集和处理设 施，以控制填埋场气体的迁移和释放。为确定气体收集系统的大小和处理设施，必须知道填埋 场气体的产生量，而填埋场气体的产生量又与填埋场的作业 方式有关(如是否使用渗滤液回灌系统)，故必须分析几种可能的工况。使用水平气体收集井还是使用垂直气体收集井，取决于 填埋场设计方案和填埋场的容量；收集到的填埋场气体是烧 掉还是加以利用，取决于填埋场的容量和和能量的可利用 性。选择填埋场覆盖层结构填埋场的覆盖

40、层通常由几层构成，每一层都有其功用。选择什么样的覆盖层结构取决填埋场的地理位置和当地 的气候条件。为了便于快速排泄地表降雨并不使造成表面集水，最终 覆盖层的表面应有 3-5的坡度。(c)填埋场容量的确定填埋场容量除与填埋场面积和 填埋高度有关外，还与固体废物的可压缩性、 日覆盖层厚度、 废物分解特性和负荷高度有关。其估算方法是首先确定填埋场的理论容量，然后考虑填 埋废物的初始比重，在上覆压力作用而导致的最终压实密 度，以及生物降解作用造成的质量降低数，确定填埋场能够 容纳固体废物的实际重量。填埋场理论填埋容量根据填埋场填埋场结构方案，确定每一填埋层的面积，然后计算每个填埋层体积（填埋层的 平均

41、面积与填埋层的高度之积），加和各个填埋层体积使得 到填埋场的理论容量。如果填埋层覆盖层土壤是从填埋层处开挖得到的，那么 得到体积即为可以填埋废物的体积；如果覆盖层物质需要外 运进来，则得到的体积减去外运来的覆盖层物质的体积才是 可以填埋废物的体积。固体废物组分可压缩性的作用固体废物的初始密度随填埋场作业方式、固体废物各组分的压缩性质及其所占百分 比等因素而变化。通常废物的初始比重为 250-600kg/m3。废旧物质回收不仅可降低填埋场体积的需求量，而且影 响余下废物的压缩性质。城市垃圾的典型压实性质见 装6-2-2”，给由了正常压缩 和高度压缩两种条件下的体积降低因子覆盖层物质的体积在填埋场

42、建设中，覆盖物质不断进入填埋场，通常日覆盖层厚为1530cm,中间覆盖层更厚，最终覆盖层一般厚 12m故填埋场容量计算中必须考虑覆盖物质量。日覆盖层和中间覆盖层的用量以废物 /土壤比来表示。废物/土壤比可以根据填埋场隔室的几何形态来确定，通 常废物土壤比为 41101。废物降解和负重高度的作用生物降解作用使废物的质量减少，导致废物的体积减少，从而可以增加废物的填埋量。在填埋场的初步设计阶段，可以只考虑由于负重而导致 的压缩量，然后在填埋场设计的下一阶段，考虑生物降解造 成的减容。(d)地表水排水设施地表排水系统规划应包括降雨排 水道的位置、地表水道、沟谷和地下排水系统的位置。是否需要暴雨储存库

43、取则决于填埋场的位置和结构以及 地表水水系特征。(e)环境监测设施填埋场监测设施设计考虑包括确定 包气带气体和液体，填埋场地上下游的地下水水质，和周围 环境气体的监测设施，监测设施的多少取决于填埋场的大 小、结构以及当地对空气和水的环境质量要求。(f)场区环境考虑场区环境的保护包括建立填埋场周 围的防护屏障、控制鸟类和轻物、尘土的飞扬、防止有害虫 类和传染性疾病的传播等，减少填埋场作业对周围居民可能 造成的影响、以及有碍公共环境的措施。(g)场地基础设施 填埋场基础设施规划的内容包括以 下11项填埋场由入口、运转控制室、库房、车库和设备车 间、设备和载运设施清洗间、废物进场记录、过磅地秤、场

44、地办公及生活福利用房、其他行政用房、场内道路建设、围墙及绿化设施。(2)填埋场的开发建设 填埋场在处置废物之前有两项 重要的准备工作，一是基础设施，即保证填埋场正常运行的 有关建筑物、道路、设备等二是工程设施，即能接受废物并 满足操作技术要求包括(1)填埋场场地准备；(2)填埋场 衬层铺设和有关的土方作业。(a)填埋场场地准备 准备场地工作包括(1)已有的排 水系统改动线路、不使穿过欲建的填埋场地，(场地的自身排水注意勿使流入场内)。(2)进由场地的道路建设。(3)安置称重设施。(4)装置围栏设施。(b)填埋场衬层铺设 铺设衬层的填埋场，在场址调查 阶段就应进行铺设衬层的合理性评价，下表为评价

45、填埋场衬 层合理性应考虑的一些因素。衬层只能在场地基础准备工作完成后才能铺设。(c)有关的土方工程 采用人工衬层的填埋场有很大的 土方作业。其中包括平整场底地基、边墙修整、筑堤（或土墙）、必要时需运走大量废石堆之类，止匕外，可能还要为后续作业使 用的材料（如砂、卵石等）准备堆放场。采用单元式填埋操作法、要求修建填埋室隔墙。有些填埋场需要环绕整个场周围或部分周围建造一个堤坝，在堤上种植树木以形成屏障作为掩体。土方工程还包括入口处及场内道路、排水沟渠、以及场 区外的渗滤液和雨水收集槽小型工程等。影响填埋场衬层功能的因素见下表（3）填埋场的运行管理（a）填埋操作 填埋操作，即填埋废物按单元从压实表

46、面开始，向外向上堆放。莫一作业期（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废物按4560cm厚为一层放置、然后压实。一个单元的高度通常为 23m。在每一作业时段结束时， 所有的单元暴露面都要用 15 30cm厚的天然土壤或其他可供使用的材料覆盖（1530cm）,通常在每日填埋操作终了时、将其铺设在填埋场工 作面上，称之为日覆盖层。一个或者几个填埋单元层完工之后，要在完工表面上挖 水平气体收集沟渠，沟渠内放砾石，中间铺设打了孔的塑料随着填埋气体的产生，通过此管将其抽排掉。(b)分区计划理想的分区计划是使每个填埋区能在尽 可能短的时间内封顶覆盖。这就要求向一个分区堆放废物，直到

47、达到最终的高度。图6-2-10表示了一座填埋场的简单的分区计划(c)废物的覆盖 填埋场的覆盖层有三种日覆盖层、中间覆盖层和 最终覆盖层。日覆盖层的功能对城市垃圾填埋场尤显重要。对大多数填埋场而言，日覆盖层的厚度一般采用15cm,即使是填埋腐烂性污泥，这样也可以满足要求。尽管日覆盖作业起有一定的作用，但同样要占用相当部 分的填埋容积(日覆盖层的体积约占废物量的1/5至1/6) o根据填埋场的地理位置和其他如控制臭味等等因素，若 主管部门允许，也可以采用周覆盖或月覆盖的办法作由计 划。(d)渗滤液收集系统的维护 所有与渗滤液收集系统有 关的设备都要维护好，这些设备包括检查孔、 渗滤液收集管、 收集

48、罐和附属设备，抽送泵等。(e)填埋场封场及复用当填埋场的全部空间都填满废物之后，要使用最终覆盖层将填埋场加以封闭，同时还要用 安全合理的方式对所有用于废物处置的设备和辅助设施加 以净化。填埋场的善后计划应考虑封场以后需要维护工作的延续年限，例如至少 30年。这段时间是具有随机性，可根据填埋场封闭以后的污染 物具体迁移数据资料作适当的延长或缩短。妥善封闭的填埋场能达到一般使用的要求，例如用作停 车场或开放性场地等。但如一旦确定将填埋场如此复用，那么加强覆盖层设施 和封场后地面逸散物的监测则是很重要的。第三节渗滤液的产生及控制 3.1填埋场渗滤液组成及特征 (1)填埋场渗滤液的主要成分填埋场渗滤液

49、的主要成分有下述四类 常见元素和离子如 Cd、Mg、Fe、Na、NH3、 碳酸根、硫酸根和氯根等。微量金属 如Mn、Cr、Ni、Pb、Cd等。有机物常以TOC、COD来计量，酚等也可以单独计量。微生物。(2)渗滤液浓度变化特征 对于常用的厌氧填埋来说， 渗滤液的性质一般为 (a)色嗅呈淡茶色或暗褐色，色度在 20004000之间，有较浓的腐化臭味。(b) pH值填埋初期pH为67,呈弱酸性，随时间推 移，pH可提高到78,呈弱碱性。(c) BOD5随着时间和微生物活动的增加，渗滤液中的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，随后此项指标开始下

50、降，到 615年填埋 场安定化为止。(d) COD填埋初期COD略低于BOD5 ,随着时间的推 移，BOD5急速下降，而COD下降缓慢，因而 COD略高于 BOD5。渗滤液的生物降解性可用BOD/COD之比来反映，当BOD/COD 0.5时，渗滤液较易生物降解；当BOD5/CODv 0.1时，渗滤液难于降解。最初，这一比值将在0.5或者更大一点的量级上； 当介于 0.4到0.6之间时，表明渗滤液中的有机物质开始生物降解； 对于成熟的填埋场， 渗滤液的此项比值通常为 0.050.2,其 中常含有不被生物降解的腐植酸和富里酸。(5) TOC一般为 2652800mg/L。BOD5/TOC可反映渗滤

51、液中有机碳氧化状态。填埋初期，BOD5/TOC值高；随着时间推移，填埋场趋 于稳定化，渗滤液中的有机碳以氧化态存在， 则BOD5/TOC 值降低。(6)溶解总固体渗滤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624个月达到峰值，此后随时间的增长无机物浓度降低。(7) SS一般在 300 mg/L 以下。(8)氮化物氨氮浓度较高， 以氨态为主，一般为0.4 mg /L。左右，有时高达l mg/L,有机氮占总氮的10%。(9)重金属生活垃圾单独填埋时，重金属含量很低，不会超过环保标准。但与工业废物或污泥

52、混埋时，重金属含量会增加，并可能超标。3.2渗滤液的产生及控制(1)渗滤液来源(a)直接降水。降水包括降雨和降雪，它是渗滤液产生的主要来源。(b)地表径流。地表径流是指来自场地表面上坡方向的径流水，对渗滤液的产生量也有较大的影响。取决于填埋场地周围的地势、覆土材料的种类及渗透性能、场地的植被情况及排水设施的完善程度等。(c)地表灌溉。与地面的种植情况和土壤类型有关。(d)地下水。如果填埋场地的底部在地下水位以下，地下水就可能渗 入填埋场内，渗滤液的数量和性质与地下水同垃圾的接触情 况、接触时间及流动方向有关。(e)废物中水分。随固体废物进入填埋场中的水分，包括固体废物本身携 带的水分以及从大气

53、和雨水中的吸附(当贮水池密封不好 时)量。(f)覆盖材料中的水分。随覆盖层材料进入填埋场中的水量与覆盖层物质的类 型、来源以及季节。覆盖层物质的最大含水量可以用田间持水量(FC)来定义，即克服重力作用之后能在介质孔隙中保持的水量。典型田间持水量对于砂而言为612,对于粘土质的土壤为2331。(g)有机物分解生成水。垃圾中的有机组分在填埋场内经厌氧分解会产生水分， 其产生量与垃圾的组成、pH值、温度和菌种等因素有关。(2)影响渗滤液产生量的因素填埋场渗滤液的产生量通常由获水能力；场地地表条件；固体废物条件； 填埋场构造，及操作条件等五个相互有关的因素决定，并 受其他一些因素制约，其关系示于图6-

54、2-11”中。(a)填埋场构造 填埋场的水运移及水平衡示于图6-2-12”。大气降水到达填埋场表面后，一部分变成地面径流流由 填埋场，另一部分通过表面蒸发离开，只有少部分渗入覆盖 层。在覆盖层中部分被植物吸收并蒸腾入大气，其余则通过 覆盖层顶层土壤的扩散、迁移进入覆盖层内的衬层-排水层入 渗水水收排系统，大部分水沿底坡流入收集管网而排由填埋 场，仅有小部分水能下渗到废物层而形成渗滤液，这时的渗 滤液主要来源于废物本身带入的水分。(b)降雨 影响渗滤液产生的降雨特征有四个降雨量、 降雨强度、降雨频率和降雨周期。降雨量通常用以表示在一给定地区、于莫一时段(如月 或年)内到达地表的雨水总量，此数可以

55、是一次或多次降雨 的结果。许多估算渗滤液产生量的方法常以月平均降雨量为基 础，往往忽略了降雨强度、频率和时间周期对地表土壤颗粒 的影响。而这些影响可能会改变入渗速率并进而使渗滤液的产生 量发生一定程度的变化。(c)地表径流 地表径流包括入流和由流。入流是指来自场地表面上坡方向的径流水，称为区域地 表径流。由流是指填埋场场地范围内产生并自填埋场流生的地表水，称为填埋场地表径流。地表径流一般使用经验公式来确定。Chow1964提由的下述经验公式， 是目前应用较为广泛的 经验公式之一，即 RCPA,式中，R为地表最大径流量； P 为降雨强度的平均速率； A为填埋场的面积；C为地表径流 系数，它表示离开该区域的地表流动的水量所占总降水量的 百分数。(d)贮水量 渗入土层的水分，只有部分会下渗进入废 物层，另一部分则滞留在土层内。假如降水的入渗恰好使固体废物上面的覆盖土层饱和， 则土层中超过填埋场田间持水量的水量迅速下排变为填埋 场渗滤液量。