垃圾填埋处理污染与控制

1、生活垃圾填埋处理污染与控制 城市建设研究院 徐海云 主要内容1、我国生活垃圾处理填埋处理现状2、生活垃圾填埋场分类、建设要求、与运行管理3、填埋场防渗4、渗滤液处理5、填埋气体6、填埋场主要污染点分析1.我国生活垃圾处理填埋处理现状根据2008年中国城市建设统计年鉴，截止至2007年底，全国655个设市城市生活垃圾清运量1.52亿吨,有各类生活垃圾场456座，处理能力为27.2万吨/日,集中处理量约9400万吨,集中处理率约为62%；其中城市生活垃圾填埋场366座，处理能力21.5万吨/日，填埋处理量约7664万吨；城市生活垃圾堆肥厂17座，处理能力0.79万吨/日，处理量250万吨；城市生活

2、垃圾焚烧厂67座，处理能力4.58万吨/日，处理量1466吨；按处理量统计，填埋、堆肥和焚烧处理比例分别占81.7%、2.7%和15.6%，按清运量统计分析填埋、堆肥和焚烧处理比例分别占50.4%、1.6%和9.6% (上述数据没有包括个别综合处理厂)。城市垃圾清运量与垃圾处理率关于2007年国民经济和社会发展计划执行情况与2008年国民经济和社会发展计划草案的报告 关于2008年国民经济和社会发展计划执行情况与2009年国民经济和社会发展计划草案的报告 我国生活垃圾处理现状1996-2007年 我国城市垃圾处理率 2000-2007垃圾处理能力统计 2007城市生活垃圾处理比例序号地 区20

3、08年生活垃圾处理场（厂）合计卫生填埋堆肥焚烧其他类型1全 国456366176762北 京1713313天 津7524河 北1812425山 西10826内蒙古10917辽 宁1210118吉 林8719黑龙江151510上 海842211江 苏3223912浙 江41271413安 徽12101114福 建16111415江 西111116山 东41363217河 南312622118湖 北1515119湖 南141420广 东33171621广 西1392222海 南43123重 庆109124四 川23202125贵 州9926云 南1312127西 藏1128陕 西65129甘 肃4

4、430青 海4431宁 夏5532新 疆992000-2007年城市生活垃圾填埋处理11我国城市生活垃圾无害化处理设施数量及规模统计表（2001-2007年）年份卫生填埋场数量卫生填埋能力卫生填埋量座吨/日吨/年吨/日2001年 7412247366977 191137 2002年 6512155116612 181151 2003年 5742186036404 175452 2004年 5592381436889 188737 2005年 4692558626857 187866 2006年 4132560987873 215688 2007年 4492677519438 258567 年份

5、卫生填埋场数量卫生填埋能力卫生填埋量座吨/日吨/年吨/日2006年109 13648 362 9923 2007年131 17890 453 12411 我国县城生活垃圾无害化处理设施数量及规模统计表（2001-2007年）注：2007年，我国有设市城市655个，县1635个2、生活垃圾填埋场分类、建设要求、与运行管理 所谓卫生填埋,就是能对渗滤液和填埋气体进行控制的填埋方式。早期的垃圾填埋处理由于未控制其对环境的污染，造成了严重的后果。直到本世纪30年代，在美国的加利福尼亚才首次提出“卫生填埋”的概念。由于垃圾产量大大增加，而且含有有毒有害物质，因此造成环境污染的可能性也大大增加，所以人们对

6、垃圾填埋场的环境影响越来越重视，垃圾填埋场的操作运行管理越来越严格。2、生活垃圾填埋场分类、建设要求、与运行管理填埋处理作为垃圾最终处置手段一直占有重要地位,目前仍然是大多数国家主要的处理方式。垃圾填埋处理具有操作设备简单、适应性和灵活性强特点，但理想的垃圾填埋场越来越少，特别是对于经济发达国家填埋处理所占比例进入80年代后有下降趋势。生活垃圾采用直接填埋的比例分布（来源：Philipp Schmidt-Pathmann,2006） 生活垃圾采用直接填埋的比例分布（来源：Philipp Schmidt-Pathmann,2006）美国垃圾填埋场数量德国城市垃圾填埋场数量变化卫生填埋的发展趋势由

7、于垃圾资源再生利用率提高，同时也为减少垃圾填埋场污染物的产生，垃圾填埋场的填埋物有机物含量会逐步降低。例如, 进入90年代以后，美国相继实施禁止庭院垃圾(Yard Waste)进行填埋处置的条例；逐步减少可生物降解有机垃圾的填埋量，欧盟垃圾填埋指南（CD1999/31/EU/1999）提出了几个阶段性目标，第一阶段目标是在2006年将进入填埋场的有机物在1995年的基础上削减25%；第二阶段目标是在2009年将进入填埋场的有机物在1995年的基础上削减50%；第三阶段目标是在2016年将进入填埋场的有机物在1995年的基础上削减65%。而德国、奥地利、瑞士等国提出了更高的要求；瑞士要求在200

8、0年实现进入填埋场的垃圾总有机碳（TOC）控制在5%以下，奥地利提出的相应目标是2004年，德国提出的相应目标是2005年。进入填埋场的填埋物总有机碳（TOC）要小于5%，就意味着填埋的垃圾基本上就是灰渣，也就意味着剩余垃圾（或其余垃圾，即除去单独收集的剩余垃圾）都要进行焚烧处理才能实现这一目标。 EU Landfill directive CD1999/31/EC1999欧洲垃圾填埋方针CD1999/31/EU/1999Target: stepwise reductuion of BMW landfilling till 2016目标：到2016年逐步的减少城市生物垃圾的填埋量Specifi

9、c targets in Austria & Germany5 % TOC奥地利和德国的 明确目标5%总有机碳垃圾填埋场压实机推土机、压实机作业德国一填埋场(2001)美国一填埋场2、生活垃圾填埋场分类、建设要求、与运行管理卫生填埋场建设规模按总容量分类类型总容量（104m3）I类1200以上（含1200）II类500（含500）1200III类200（含200）500IV类100（含100）200卫生填埋场建设规模按日处理能力分级日填埋量（t/d）I级1200以上（含1200）II级500（含500）1200III级200（含200）500IV级200以下卫生填埋场结构柳州郑州广州中山填埋处

10、理雨水控制雨污分流雨水管理终场覆盖卫生填埋场型式四种类型：山丘式填埋场斜坡式填埋场峡谷式填埋场坑式填埋场卫生填埋场需要做到的几点科学设计（选址、防渗、截洪、渗沥液导渗、填埋气体导排与利用、封场等）科学运行管理（入场垃圾控制、规范 的填埋作业、数据监测与记录）防止二次污染，实现达标排放填埋场作业（作业计划）分区填埋雨污分流计划进场临时道路安排覆盖方式与材料 消防措施作业时间填埋场作业（作业步骤）入口检查卸料铺平压实覆盖。填埋场监控 监控对象：进场垃圾地下水渗沥液填埋气体噪声虫蝇3、填埋场防渗天然粘土单层衬里防渗系统双层或多层防渗系统3、填埋场防渗人工防渗基本要求美国环境部对生活垃圾填埋场防渗的基

11、本要求(40CFR 258)欧盟对非有毒有害生活垃圾填埋场防渗的基本要求(Landfill Directive 1999/31/EC)德国生活垃圾填埋场防渗的基本要求（TASI，1993）生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范 CJJ1132007渗滤液导流层要求K110-4m/s厚度为0.3m厚度为0.5m厚度0.3m，K110-3m/sK110-3m/s厚度为0.3m塑料膜防渗层不小于0.75mm塑料膜,一般推荐使用厚度为1.5mmHDPE膜没有具体要求，但防渗能力要达到厚度为100cm（K1*10-9m/s）厚度2.5mmHDPE膜厚度1.5mmHDPE膜压实粘土防渗层K1*10-9m/

12、s厚度为60cm采用塑料膜防渗，压实粘土厚度大于50cmK510-10m/s厚度为325cmK110-9m/s厚度为75cm衬层铺设铺设完毕的填埋场渗沥液导排层 30cmLeachate drainage layer 无纺土工布600g/m2Non-woven textile HDPE膜 2.0mm压实粘土 75cm 1107cm/sCompacted clay 基础层Base地下水收集导排层Underground water drainage layer 典型填埋场水平防渗结构图 Typical Liner Structure for Horizontal Liner Systems EU

13、directive for base seals (non hazardous)EU directive, state-of-practise for base seals(non hazardous) US-EPA directive, for base seals (non hazardous)EU directive for landfill caps (non hazardous)EU directive, state-of-practise for landfill caps(non hazardous) US-EPA directive for landfill caps (non

14、 hazardous)US-EPA directive, state-of-practise for landfill caps(non hazardous)香港填埋场 香港填埋场4、渗滤液处理垃圾填埋场产生的主要污染物之一是垃圾渗滤液，垃圾渗滤液收集后一般有以下几种形式处理。(1) 回喷填埋场；(2)初步处理后运输（或管道输送）至城市污水处理厂；(3) 现场处理。垃圾渗滤液回喷主要用于降雨量少的干旱地区(一般年均降雨量小于500毫米)； 垃圾渗滤液经过适当处理运输（或管道输送）至城市污水处理厂是目前比较好的选择方式之一，但要求城市具有污水处理厂且输送距离适中；由于渗滤液水质水量变化大，且污染

15、物浓度高，垃圾渗滤液现场处理并达标排放要求较复杂处理工艺和较高的管理水平。渗沥液管理（水量平衡图）蒸发E地表径流（Si）植被废物含水（W）地表径流(S0)渗滤液(Q)截洪沟地下水入渗(G)大气降水(I)蒸腾 地下渗透Q(I-E)At/1000+(Si-So)+G+W-(Cw+R)渗沥液管理（产生量计算公式）式中：Qt时间内的渗滤液产生量（m3）；I大气降水量(mm/d)；E水分蒸发与植物蒸腾量(mm/d)；A填埋场汇水面积(m2)；Wt时间内随覆土与垃圾带入填埋场的水量(m3)；Sit时间内场外径流进入填埋场的水量(m3)；Sot时间内降入填埋场的降水在接触垃圾前排出场外的水量(m3)；G浸入

16、填埋场的地下水量(m3)；Cw、Rwt时间后覆土与垃圾中的含水量，单位为(m3)。 渗沥液管理（ 如何减少渗沥液产生量？）科学选址，科学设计。将填埋场选在承压水层之上，并对较浅的地下水进行了导排处理，加上有效的水平防渗措施，可以有效地控制地下水的浸入。在填埋场外设置截洪沟，可对场外表面径流能进行有效的控制。科学管理，科学运行。进行分区建设、分区填埋、分区覆盖实现雨污分流。实例，渗沥液产生量由约500（t/d）降到约250（t/d），渗沥液产生量减少了一半，垃圾渗沥液的减量效果明显。（1）有机污染物种类繁多（2）有机污染物浓度高（3）离子含量多（4）氨氮含量高（5）营养元素的比例失调（6）水质水

17、量变化显著，可生化性由好变差渗沥液特性抽车外运至污水厂经管道直接进污水厂，0.3% 最简单、经济的渗沥液处理方式，而且从理论上讲，具有促进垃圾中有机物降解的作用，从而缩短填埋场的稳定化进程和填埋气的产生时间，增加填埋场的有效库容等优点。 北京市由于每年的蒸发量降水量，目前也有部分小型填埋场采用回灌堆体的渗沥液处理方式。 方式二：回灌堆体方式三：场内建渗沥液处理设施外观出水利用优点缺点外运至污水处理厂处理方式简单、成本低、易达标受运输距离影响（抽车、专用管道）不能超过生活污水0.5经过预处理，重金属达标总体协调2011年后禁止堆体回灌处理方式简单、成本低堆体积存渗沥液易造成臭味雨季无法进行回灌自

18、建渗沥液处理设施渗沥液处理有保障不受外界因素制约处理成本较高、技术复杂、达标排放风险浓缩液需处理发展历程：单纯生物处理生物处理+物化处理 生物处理+物化处理+浓缩液处理GB16889-1997一级标准CODcr100mg/L BOD 30mg/L NH3-N15mg/LTN 无要求TP 无要求二级标准CODcr300mg/L BOD 100mg/L NH3-N25mg/LTN 无要求TP 无要求三级标准CODcr1000mg/L BOD 300mg/L NH3-N无要求TN 无要求TP 无要求一般地区CODcr100mg/L BOD 30mg/L NH3-N25mg/LTN 40mg/LTP

19、3mg/L环境敏感地区CODcr60mg/L BOD 20mg/L NH3-N8mg/LTN 20mg/LTP 1.5mg/LGB16889-2008 典型应用案例 “MBR反渗透纳滤”：北京北神树填埋场“SBR反渗透”广州兴丰垃圾填埋场“MBR纳滤”：青岛小涧西垃圾填埋场“复合生物转盘+低压反渗透膜”：山东部分城市生化+膜分离广州 兴丰多数老填埋场原采用氧化沟处理渗滤液，近年均被MBRNF或RO替代或补充；新建填埋场的渗滤液处理设施全部采用MBRNF或RO工艺；NF净水回收率85%，RO净水回收率65%-75%。 案例-北京市填埋场渗滤液处理情况项目工艺排放标准水质指标mg/l规模青岛小涧西

20、垃圾填埋场渗滤液处理MBR+NFGB8978-1996II级标准COD150NH3-N25200m3/d深圳下坪垃圾填埋场渗滤液处理UASB+吹脱+好氧GB16889-1997III级标准COD1000400 m3/d北京北神树垃圾填埋场渗滤液处理MBR+NF+RO北京市II级COD60NH3-N15200 m3/d北京阿苏卫垃圾综合处理厂渗滤液处理UASB+MBR+NF+RO北京市II级COD60NH3-N10600 m3/d上海江桥垃圾焚烧厂渗滤液处理MBRGB8978-1996III级标准COD1000400 m3/d上海御桥垃圾焚烧厂渗滤液处理MBR+DTRO上海市II级COD3003

21、00 m3/d生活垃圾填埋场污染控制标准（三年宽限期的要求）2011 年7 月1 日前，现有生活垃圾填埋场无法满足新规定的水污染物排放浓度限值要求的，满足以下条件时可将生活垃圾渗滤液送往城市二级污水处理厂进行处理：生活垃圾渗滤液在填埋场经过处理后，总汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅等污染物浓度达到新规定浓度限值；城市二级污水处理厂每日处理生活垃圾渗滤液总量不超过污水处理量的0.5%，并不超过城市二级污水处理厂额定的污水处理能力；生活垃圾渗滤液应均匀注入城市二级污水处理厂；不影响城市二级污水处理场的污水处理效果。“MBR”渗沥液处理系统工艺流程图MBR系统包括生化系统和膜过滤系统两部分生化反应

22、器采用前置式反硝化，硝化后置的方式增强了脱氮能力。采用外置管式超滤替代了传统的二沉池，完全实现泥、水分离，使生化系统内的污泥浓度达到1530g/L。 工艺特点（1）出水水质优质稳定，出水无细菌和固体悬浮物（2）污泥负荷(F/M)低，剩余污泥产量少（3）实现水力停留时间（HRT）与污泥停留时间（SRT）的完全分离，运行控制更加灵活稳定 。工艺特点“ MBR+RO”渗沥液处理工艺流程图 典型案例：阿苏卫渗沥液处理工程主要工艺：UASB+ MBR +NF +RO处理规模：600m/d排放标准：北京市综合排放二级“厌氧+ MBR+ NF”渗沥液处理系统工艺流程图 此工艺流程中含有厌氧工艺和MBR工艺，

23、二者都可以相对降低系统的运行费用，其运行费用较低， 本工艺适合处理可生化性能好、碳氮比例高的高浓度渗滤液类型。出水可以满足生活垃圾填埋污染控制标准 （GB168891997）或污水综合排放标准（GB89781996）一级标准，甚至可以达到回用水标准。 回灌是最简单的浓缩液处理方法，几乎不需要专门的投资浓缩液中富集的盐类几乎全部回到了垃圾场或调节池，那么纯粹从盐类的角度讲，垃圾场成了只进不出的封闭性的盐类富集地，会迅速导致渗滤液电导率升高RO膜的出水率对电导率极为敏感高含盐率对生化系统也会带来不良影响浓缩液回灌影响处理工艺：”预处理+生物处理深度处理“的组合工艺.渗滤液调节池生物处理深度处理污泥

24、处理浓缩液处理预处理膜处理技术将是渗滤液处理达标排放不可缺少的深度处理技术 渗滤液处理渗滤液处理渗滤液处理5、填埋气体填埋气体是垃圾填埋堆体在厌氧条件下产生的填埋气体成分（大约）:50% 甲烷47% CO23% 空气毒素填埋气体具有一定热值填埋场是最大人造甲烷产生源填埋气体各成分的物理性质 项 目甲烷二氧化碳氢硫化氢一氧化碳氮相对比重(空气1)0.5551.5200.0691.1900.9670.967可燃性可燃可燃可燃可燃与空气混合的爆炸体积范围（%）5154 75.64.345.512.574臭味无无有轻微无毒性无无有有无填埋气体管理（产气量预测）在中国1吨废物垃圾中估计含有大约30%质量

25、比的有机碳在15年中能生成大约200250 m3的填埋气体 每一立方米填埋气体相当于大约 0.5m3 天然气或者是0.5 L燃油的热值填埋气体管理（组成）根据填埋垃圾的来源和组成不同，垃圾填埋气体中由此会含有许多种微量气体 。 约30 55 % 体积比的甲烷甲烷是天然气的主要成分，由它决定热值约30 45 % 体积比的不可燃的二氧化碳CO2 掺杂的空气和微量气体填埋气体管理（性质）温室效应：甲烷与二氧化碳相比大约是二氧化碳的20倍。 CO2 (窒息性气体:呼吸困难，昏迷，停止呼吸 CO (对血液有害):头晕，昏迷，丧失呼吸能力 H2S (刺激性物质，对神经和细胞有害): 刺激眼睛和呼吸器官，恶

26、心，痉挛，由于丧失呼吸能力而致死。芳香族和卤化的碳氢化合物可能致癌：填埋场中的浓度隐藏着剧烈中毒的危险刺激物，神经中毒，血中毒等。首要的是致癌作用具有重要意义。CH4：爆炸性。 填埋气体管理（收集与处理） 集气井集气管道集气站（预处理）火炬或发电或制燃料5、填埋气体填埋气体可用作：锅炉燃料发电渗滤液蒸发汽车燃料等LFG 的使用是唯一能够减少空气污染的能源填埋气体抽气站填埋气体集气管铺设填埋气体集气井填埋气体收集与利用6、填埋场主要污染点分析 填埋场渗滤液处理与填埋气体收集利用成为填埋场运行的薄弱环节 目前，填埋场圾渗滤液处理是我国填埋场建设和管理较薄弱环节之一，由于渗滤液水质水量变化大，且污染

27、物浓度高，垃圾渗滤液现场处理并达标排放要求较复杂处理工艺、较高的管理水平和较高成本。 在设计中，为追求可靠性，填埋场圾渗滤液设计规模普遍偏大，许多中小型填埋场渗滤液设计规模达与填埋处理规模相比超过0.5,有些超过0.8；在实际运行中，由于资金以及技术等因素，大部分填埋场圾渗滤液处理又达不到设计处理规模，因而不能满足填埋场实际处理需要；从技术上分析，填埋场圾渗滤液处理要达到生活垃圾填埋污染控制标准（GB168891997）中2级以上标准，就需要采用膜处理技术，采用膜处理技术工艺，处理成本就会显著提高，同时也就要求最大限度雨污分流，否则在大量的渗滤液产生条件下，就是处理技术能够达标，渗滤液处理成本也将成为很大负担。 1）关于渗滤液处理常规生化处理难以长期达到三级标准；主要的限制因数：氨氮、难降解的COD氨吹脱的困境：成本与环境 没有量的控制，变通的方式是大量混合其他水膜处理的效果 要达到二级包含二级需要采用膜处理 膜处理如果不处理浓缩液满种程度相当于没有处理变通方式：部分处理案例分析：直接反渗透MBR+膜处理处理成本不处理浓缩液 20元/吨处理浓缩液 40元/吨如果处理达标,填埋处理的成本优势将不在;如果能够处理达