城市生活垃圾的卫生填埋技术PPT(59页)

1、 目前，城市生活垃圾的处理、处置方法主要有三种：焚烧、堆肥和填埋。相对于前两种方法而言，垃圾填埋处置方式具有投资少、处理费用低、处理量大、操作简便、能处理处置多种类型的废物，且能回收沼气、恢复利用土地等优点。因此，填埋处置是现阶段我国城市生活垃圾处理的最主要方式，约占全部处置量的70以上，且在今后较长的一段时间内，仍将是我国城市生活垃圾的主要处置技术。 卫生填埋是指在铺设有良好防渗性能衬垫的场地上，将城市生活垃圾铺成一定厚度的薄层，加以压实，并加土覆盖。其场地必须具有合适的水文、地质和环境条件，并要进行专门的规划、设计，严格施工和加强管理。为严格防止周围环境被污染，必须设有一个渗滤液收集和处理

2、系统，还要提供气体(主要为甲烷和二氧化碳)的排除或回收通道，并对填埋过程中产生的水、气和附近的地下水进行监测。卫生填埋是一种安全、经济、行之有效的城市生活垃圾最终处置方法，它与传统的倾卸方法相比，能极大地减少垃圾对周边环境的损害。 1国内外生活垃圾填埋技术的研究概况1.1国外学者研究概况 国外城市生活垃圾卫生填埋技术和实践已提高到相当水平，而在许多关键技术上，如在填埋场防渗系统和渗滤液回灌技术上，在填埋气体的回收利用及其填埋场地的施工建设技术等方面都形成了不同模式的技术系统，有些关键技术在实践中不断地向纵深发展，使垃圾卫生填埋技术稳步提高。国外垃圾卫生填埋技术的发展不仅体现在治理垃圾污染、实现

3、垃圾无害化方面，而且主要体现在资源再生利用方面，例如，填埋气体回收利用技术的开发利用。 在发达国家为保证卫生填埋技术的可靠应用，制定了严格的填埋场地勘测、设计、施工、设施建设及垃圾渗滤液和甲烷气体的收集、排放标准，并使卫生填埋各工序科学化、系统化，籍此把垃圾卫生填埋对环境的污染降到了最低限度。 以德国为例，从垃圾卫生填埋及处理技术、设备及管理现状与发展看，其总体水平应处于国际领先水平。 美国是采用卫生填埋比例最高的国家，达95。从20世纪30年代起，全美就有1400多个城市采用卫生填埋法处置垃圾，至90年代初，全美卫生填埋场多达75000个。 此外，加拿大、英国、澳大利亚、新西兰、挪威、法国、

4、丹麦、德国、意大利等国也已建立了大量卫生填埋场。 由此可见，这些发达国家的政府、科研机构和高等院校十分重视卫生填埋这种生活垃圾处置方法和技术的研究。1.2国内学者的研究概况 20世纪80年代以前，填埋在我国属分散处理，自然堆放，后来发展到集中堆放，一般无覆土，没有无害化处理和卫生措施。因此，垃圾污水(浸出液)和产生气体(沼气)自由排放，蝇虫孽生，二次污染严重。如杭州的四堡垃圾处理场等，填埋措施都属于无控型处理，因为无填埋技术可言，只能说是土地上堆置，这对堆置场所的区域环境造成严重影响。由于环保意识的提高，逐渐进步到有控处理，即采取一定的工程措施，如底部填土、堆积废物顶部覆土等简单工程性措施，属

5、于填埋法的雏形。采取的措施基本上是各地自行其是，没有统一的标准。 至80年代中期，我国才有了初步的填埋要求，即初始填埋法。发展至现在,我国已经形成了一定的填埋工程规范。 近年来，固体废弃物填埋技术有了很大发展，固体废弃物的处置方法从简单的倾倒、分散的堆放向集中处置、卫生填埋方向发展；部分城市建成了卫生和安全的填埋场，如杭州天子岭垃圾填埋场，北京阿苏卫、北神树、安定3个垃圾填埋场，深圳下坪废物填埋场，上海的老港填埋场和江镇堆场，佛山市五峰山卫生填埋场等，它们大多均设有防渗的压实粘土衬垫和淋滤液及气体收集系统，还有气、水污染的检测设备。 多种垃圾卫生填埋技术在我国各个垃圾卫生填埋场都得到应用，有山

6、地填埋，有平地填埋；防渗处理有水平防渗，也有垂直防渗；防渗材料也多种多样：有的利用天然防渗材料，有的利用膨润土板，有的利用粘土膨润土混合材料，也有的利用高密度聚乙烯材料。这些技术和防渗材料在我国垃圾卫生填埋场的不断应用，使我国的垃圾卫生填埋技术日益成熟。 从20世纪70年代初期，国内科技工作者开始进行垃圾集中填埋及相关技术问题的研究；80年代中后期，尤其是进入90年代对垃圾填埋的研究在国家自然科学基金和省部级基金的资助下取得了突破性的进展。2现代卫生填埋工程的内容2.1场地选址要求 从工程安全角度出发,填埋场的选址应确保其周边环境(生态环境、水环境、大气环境)以及人类的生存环境等的安全；从经济

7、角度考虑，只有通过先进的选址技术才能达到节省工程造价的目的。一般来说，填埋场应设于离湖泊、河流、湿地、洪水淹没区、供水井和机场等一定距离之外；另外，也不允许设于可能对现有地下水或地表水产生污染的区域内；还要求对选址的地形地貌、工程地质及水文地质、气候、土壤、交通等要求进行综合的评估。 场址选择的好坏，不仅直接影响到卫生填埋场的建设及建成后的经营管理，而且关系到卫生填埋场的建设是否真正能够实现国家科委所提出的垃圾处理减容化、资源化、无害化的总目标要求。具体说来，场址的选择应符合以下几个要求： 2.1.1符合城市建设总体规划 2.1.2具有良好的自然地理及地质条件 良好的选址就是要保证城市大气、地

8、下水及地表水环境不受污染。 首先，卫生填埋场应位于城市常年（主要是夏季）主导风向和城市饮用水源的下游并远离引用水源。 其次，场址原则上应该选在渗透性弱的松散或坚硬岩层的基础之上。天然地层的渗透性最好小于108109cm/s，并且要求土料液限大于30%,塑性指数大于15，且具有一定的厚度。 再次，场址竖向标高应不低于城市防洪标准，且不受洪涝灾害的影响，场址周围应具有很强的泄洪能力。 最后，为防止填满垃圾后由于重力作用造成沉陷、塌方而破坏防渗层，造成垃圾渗滤液渗漏污染地下水，场址最好是独立的水文地质单元。2.1.3具有一定的填埋容量 任何一个卫生填埋场，其建设都需要满足一定的服务年限的要求。城市生

9、活垃圾卫生填埋技术规范（CJJ172001）规定：一般垃圾场服务年限不应少于10a,特殊情况下不少于8a，较大规模的填埋场不应少于20a。填埋容量大的场址，单位面积填埋容量大，单位容量投资成本低。 2.1.4具有良好的外部条件 首先，场址周围有充足的覆土土源。 其次，场址与城区的距离适中。 再次，场址应少占或不占耕地及拆迁工程量小。 最后，应有方便的外部交通、可靠的供电电源和充足的供水条件。 2.1.5满足社会和法律要求2.2填埋工程设计与施工 现代的生活垃圾卫生填埋场包括4大主要系统：防渗层系统、渗滤液收集与处理系统、填埋气体控制与处理系统及最终覆盖层系统，可以有效地隔绝垃圾体和周围环境,使

10、之对环境的影响降到最低,图1为现代生活垃圾卫生填埋场简图。 在填埋场设计时，应充分分析和评估几个问题：废弃物堆积体的稳定性、废弃物堆积体的变形、密封层(衬垫层与封闭层)的设计问题、排放系统(渗滤液与气体)的设计问题、动力问题、污染物迁移的计算分析等。 2.2.1防渗层系统 位于垃圾填埋场底部和四周的衬垫系统是一种水力隔离措施，用来将生活垃圾和周围环境隔开以避免其污染周围的土地和地下水。为了达到这一目的衬垫系统必须具有渗透性低、与所填垃圾长期兼容、吸附力高和传输系数低的特点。填埋场的衬垫系统通常包括过滤层、排水层(包括渗滤液收集系统)、保护层和防渗层等。其中防渗层的功能就是通过铺设渗透性低的材料

11、来防止渗滤液迁移到填埋场之外的环境中，同时也防止外部的地下水进入填埋场中。根据其铺设方向不同，可将场地防渗分为垂直防渗和水平防渗两种。 水平防渗系统是在填埋场底部铺设防渗衬垫，将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，同时也有阻止地下水流入填埋场。现代的生活垃圾卫生填埋场最经常采用的是双层复合衬垫防渗系统，其结构如图2所示。 双层复合衬垫系统防渗层采用的是复合防渗层，防渗层之上为渗滤液收集系统，下方为地下水收集系统；通过在两道防渗层之间设排水层来控制和收集从填埋场中渗出的渗滤液。双层复合衬垫系统综合了复合衬垫系统和双层衬垫系统的优点：抗损坏能力强、坚固性好、防渗效果

12、突出。 垂直防渗系统是在填埋场的一边或四周设置垂直的防渗工程，经常应用于坡地型或山谷型填埋场的防渗系统。如杭州的天子岭填埋场和南昌的麦园填埋场均采用了帷幕注浆技术进行垂直防渗。 2.2.2渗滤液收集与处理系统 通过防渗层系统收集的垃圾渗滤液水质成分复杂，污染物浓度较高，需要经过处理才能进行排放。目前，垃圾渗滤液处理方法有生物处理法、物理化学处理法、土地处理法、循环回灌法等。 生物处理具有处理效果好、运行成本低等优点，是目前垃圾渗滤液处理中采用最多的方法，包括好氧处理、厌氧处理以及好氧/厌氧结合等三种类型。 好氧处理包括活性污泥法、曝气氧化塘、生物滤池、生物转盘和生物流化床等工艺，能够有效降低渗

13、滤液中的BOD、COD和氨氮，还可去除铁、锰等金属。 厌氧生物处理法具有有机负荷高、能耗少、污泥产率低、对无机营养元素含量要求较低和可提高污水可生化性等优点，非常适合于处理有机物浓度高、磷含量低、可生化性差的垃圾渗滤液。近年来，用于垃圾渗滤液处理的厌氧生物处理方法有：普通厌氧消化、两相厌氧消化、厌氧滤池、上流式厌氧污泥床和厌氧复合床等。 同生物处理法相比，物理化学方法处理成本较高，不适于大量的渗滤液的处理，但是物化方法不受水质水量变动的影响，对可生化性较差的渗滤液有较好的处理效果，通常作为渗滤液的预处理或深度处理工艺。物化方法包括混凝沉淀、化学氧化、吸附法、膜分离和氨吹脱法等。 土地处理法，即

14、在人工控制的条件下，通过土地植物系统的物理生物化学综合反应，使渗滤液得到净化。土壤颗粒能起到截留、吸附和过滤的作用；土壤中的微生物将渗滤液中有机物进行转化和稳定，并将有机氮转化为氨氮；土壤中种植的植被利用渗滤液中的各种营养物生长，并通过蒸腾作用减少渗滤液量。这种方法简便经济，缓冲容量大，适合于土地广阔的地区。土地处理包括渗滤系统、表面漫流、湿地系统等多种处理系统，目前用于渗滤液处理的主要是人工湿地系统。 循环回灌法，实质上就是将填埋场作为一个巨大的生物滤床，将产生的渗滤液回流至填埋区域，利用填埋场自身形成的稳定系统，使渗滤液流经覆土层和垃圾层，发生一系列的生物、化学和物理作用而被处理，同时通过

15、蒸发减少渗滤液的水量。回灌法不能彻底处理渗滤液，同时表面回灌会污染空气，但是作为一种简单经济的方法，循环回灌具有开发的潜力。 2.2.3填埋气体控制与处理系统 填埋气体的收集系统由收集井、集气柜、输气管道和抽气泵站等组成。填埋场内产生的气体，借助压差流向特定的收集井，通过输气管道引至集气柜后，再集中输往抽气泵站。富集的气体经冷凝脱水后即可供直接燃烧，或经净化处理送入内燃机或发电机组。 填埋气体的导出和收集通常有两种形式：即竖向收集导出和水平收集导出方式。前者应用较广，它是在垃圾填埋过程中逐步建成的系统，其方法是在填埋场内均匀布置立式大口径钢管，在每个钢管外砌筑竖井，当填埋厚度达到25米时，将钢

16、管向上抽一部分，并继续砌筑，直到填埋场达到设计高度，然后将钢管移走，通过将各竖井用排气管水平连接，即可实现垃圾填埋与气体回收同步进行。 填埋气体管道排出后，利用管线将各排气管连接起来形成集气管路系统，将填埋气体收集起来。在集气系统中一般设有真空泵，使系统形成负压，有利于填埋气体的排出与收集。在真空泵后，在填埋气体回用之前设气体燃烧器。燃烧器是用来焚烧处理多余的填埋气体的。当回用气量有波动或回用厂发生故障时，多余的气体可在此烧掉，以防造成环境污染。燃烧器由金属燃烧管、引燃器和配套设施组成，如下图所示。 2.2.4最终覆盖层系统 最终覆盖层系统(见下页图)是现代生活垃圾卫生填埋场的重要组成部分，主

17、要目的是防止或减小大气降水的入渗，从而减小垃圾渗滤液的产量和气体的产量，并且可以阻止气体污染空气，阻止风雨对垃圾体的侵蚀。 2.3 材料及稳定变形问题 填埋场可看作是由固体废弃物、土料和土工合成材料等材料组成的构筑物，内含浸出液和填埋气体，它涉及材料的物理、化学、生物、力学等多个学科，根据设计要求选择合适的施工材料和进行施工质量控制也十分重要。由于材料性能及其相互作用而产生的稳定变形问题，包括基础沉降和稳定、堆体沉降和边坡稳定，成为填埋场稳定性和安全性的研究课题。 2.4环境影响及评价 对填埋场周围环境评估，包括固体废弃物、浸出液及填埋场气体等污染源对环境所造成危害的评价等。其中，浸出液、填埋

18、气体的产出、传播及污染往往成为独立的研究主题。 2.5 潜在资源的回收利用和有害物质的处理 在城市生活垃圾填埋过程中必须考虑潜在资源的回收利用和有害物质的处理问题。例如，垃圾在填埋后必然会产生填埋气体，填埋产生的填埋气体主要成份是甲烷和二氧化碳，它们会对大气造成污染，阻碍植被生长，破坏臭氧层。更危险的是甲烷为可燃气体，与空气混合达到一定比例时，遇火花会发生爆炸，直接威胁填埋场的安全运行。 如果把甲烷收集起来并加以利用,可避免在空气中直接排放,减小温室效应，同时减少了垃圾填埋场的恶臭，改善了大气的质量。这不仅对填埋场的使用年限及环境保护十分有利，而且还会产生很好的经济效益。另外，垃圾中产生的渗滤

19、液又可造成外泄污染所以对其进行必要的回收和处理有十分重要的意义。3垃圾卫生填埋场的发展趋势 3.1生物反应器型填埋场 生物反应器填埋场是通过渗滤液回灌强化填埋场内微生物降解过程，从而加速垃圾中易降解和相对易降解的有机组分转化和稳定的一种垃圾卫生填埋场运行方式。 20世纪70年代，渗滤液回灌最先在美国被采用作为加速填埋场废物降解的措施，生物反应器填埋场的原形开始出现。80年代以后，有关生物填埋场的研究工作主要集中于对模拟填埋场影响因素的研究(包括渗滤液回灌方式、污泥接种、垃圾密度、供氧、升温、添加营养物等)。近年，也出现了对实际填埋场进行区域对照实验的研究。 渗滤液回灌不仅提高了填埋场湿度，还增

20、加微生物的种类和数量，在此基础上再配以增加营养和调节pH等手段，就可以人为地营造填埋场内有利于生物降解的环境，此时的填埋场类似于一个天然的厌氧生物滤池。填埋场内易降解和相对易降解的有机组分在微生物作用下将迅速发生水解、酸解和甲烷发酵等反应，从而在比传统填埋场短得多的时间内实现填埋场内垃圾和有机物的降解和稳定化。 由于优化了微生物的生长环境，填埋场快速进入甲烷化阶段内，使得产气时间提前，产气期更加集中，单位垃圾的产气量更大，因此对于沼气的回收利用更为有利。实验结果表明，同一填埋场内渗滤液回灌处的垃圾产甲烷速率是不回灌处速率的两倍多。如果不进行渗滤液回灌，少量垃圾不会产生甲烷气体。目前，研究人员已

21、经进行了大量的关于生物反应器填埋场的研究工作。 同传统的垃圾填埋场相比，生物型填埋场大大缩短了封场后的维护期，不仅能节省维护费用，而且降低了对底部防渗衬层耐久性能的要求。因此，填埋场的建设费用也会相应降低。国外有学者估计，进行回灌的填埋场其维护费仅为渗滤液现场处理填埋场的45%。 3.2准好氧生物填埋场 准好氧卫生填埋技术是由福冈市、福冈大学1970年共同开发的一种垃圾处理技术，1979年被日本厚生省批准推广使用，在日本已经被认定为标准方式。该技术不需鼓风设备，通过增大排气、排水管径，扩大排水和导气空间，使排气管与渗滤液收集管路相通，利用填埋场内垃圾分解产生的发酵热造成内外温差使空气流自然通过

22、排水管进入填埋体，在填埋地表层、集水管附近、立渠或排气设施左右成为好氧状态，从而扩大填埋层的好氧区域，促进有机物分解。 空气接近不了的填埋层中央部分等处成为厌氧状态，在厌氧状态领域，部分有机物被分解，还原成硫化氢，垃圾中含有的镉、汞、铅等重金属离子与硫化氢反应，生成不溶于水的硫化物，存留在填埋层中。 与垃圾的好氧性填埋相比，准好氧性结构的垃圾填埋场容易建设，维护费用也低，并且能够使垃圾渗滤水中污染物质快速降解，从而使垃圾渗滤水水质稳定化期间明显缩短；与厌氧填埋场相比，除了垃圾分解较快，堆体稳定速度快，大大降低渗滤液的水质水量外，场内危险气体如CH4、H2S的产量也大大减少，填埋场的安全性及卫生

23、条件更好。 此外，在投资和运行费用上它与厌氧填埋场没有多大的差别。由此可见，准好氧垃圾填埋场综合了厌氧性填埋场和好氧性填埋场的优点，是一种很有潜力和挑战性的垃圾处理技术。目前被业内称为“福冈方式”，已推广到许多国家。马来西亚、印度尼西亚、菲律宾、巴西、韩国的多个城市通过与日本进行技术合作也采用了此填埋技术来处理城市生活垃圾。目前我国正准备和日本合作在国内建设这种填埋场的示范工程。 垃圾准好氧性填埋兼有好氧性填埋和厌氧性填埋的优点，近年来倍受人们的重视，对它的研究也逐渐增多。从研究的情况看，主要集中在场内垃圾的稳定机理和渗滤液的特征上，对于空气在场内垃圾层中的扩散动力学和填埋气的研究较少。 在准

24、好氧性填埋技术的基础上发展起来的循环式准好氧填埋是一种将准好氧填埋技术与生物反应器填埋技术特点相结合的垃圾渗滤液场内循环处理垃圾处理技术，其在削减渗滤液水质水量、加速垃圾稳定化速率等方面较之生物反应器填埋技术和准好氧填埋技术的处理效果更好，对有机物含量高的垃圾处理具有很大的潜力，因此该技术更值得我们进行深入研究。 对影响回灌的因素、回灌后对场内填埋气体及空气在场内垃圾层中扩散能力的影响、渗滤液的处理等方面的研究很少，几乎为空白。对我国而言仅限于初步的了解，以后很有必要开展这方面的研究，研究重点应放在渗滤液的处理、运行机理、影响因素和设计参数等方面。4合肥市龙泉山生活垃圾填埋场简介 合肥市龙泉山

25、生活垃圾处理场是严格按照国家有关法律法规和行业技术标准建成的大型城市生活垃圾卫生填埋场。它是合肥市唯一一座城市生活垃圾处理场，承担着全市日均1300多吨生活垃圾的无害化卫生填埋处理的任务。该场位于合肥市肥东县桥头集镇境内，距市区平均距离35.5公里。 该场2004年正式负担起合肥市的日常垃圾处理任务，日处理能力1000吨垃圾。进场生活垃圾运输车辆每天300台次左右，垃圾卸车后，由填埋作业机械进行摊铺、覆土和消毒，生活垃圾处理采用改良型卫生填埋工艺进行无害化处理。总占地面积106公顷，其中填埋库区占地面积99.5公顷，总填埋4库容为1720万立方米，设计使用年限23年，该场一期工程2002年7月动工，2004年3月竣工，2004年6月28日正式起用。 该场主要有填埋库区、污水处理站、管理中心、专用公路四部分组成。采用改良型卫生填埋工艺对进场城市生活垃圾进行无害