固体废物填埋处置技术课件

第九章固体废物填埋处置技术

计划课时：6学时。分为三部分讲授：第一部分为填埋场的选址与设计，第二部分为填埋场的运行与建设，第三部分为填埋场的污染控制与后期管理，广州市兴丰垃圾填埋场案例介绍。第九章固体废物填埋处置技术计划课时：6学时。分为三部分讲本章主要内容为：包括填埋场的选址，设计，运行要求，填埋场的渗滤液、废气等污染控制、环境监测及后期管理，垃圾填埋的有关法规及标准，实例介绍。本章主要内容为：了解:固体废物填埋场的基本概念、分类、性质、国内外处理处置现状，垃圾填埋的有关法规及标准。理解:填埋场的环境监测及后期管理。掌握:固体废物填埋场的选址要求，渗滤液、废气等污染控制。了解:第一讲填埋场的选址与设计9.1概述9.1.1基本概念(1)固体废物处置:是指将固体废物焚烧和用其他改变固体废物的物理、化学、生物特性的方法，达到减少已产生的固体废物数量、缩小固体废物体积、减少或者消除其危险成份的活动，或者将固体废物最终置于符合环境保护规定要求的填埋场的活动。第一讲填埋场的选址与设计9.1概述(2)固体废物处置方法:分为陆地处置（或地质处置）和海洋处置两大类。海洋处置分为深海投弃和海上焚烧，目前海洋处置已被国际公约所禁止；陆地处置分为土地耕作、永久贮存、土地填埋、深井灌注和深地层处置。目前固体废物处置主要以土地填埋为主，本书也以该法为主进行介绍。(2)固体废物处置方法:(3)卫生填埋sanitarylandfill

采取防渗、铺平、压实、覆盖对城市生活垃圾进行处理和对气体、渗沥液、蝇虫等进行治理的垃圾处理方法。(4)渗透系数permeabilitvcoefficient表示防渗材料透水性大小的指标。在数值上等于水力坡度为1时的地下水的渗流速度。(5)垃圾坝refusedam建在垃圾填埋作业区前，由块石或建筑材料构成，起到挡阻垃圾或通透垃圾渗沥液作用的堤坝。(3)卫生填埋sanitarylandfill

（6）截洪沟Cut-offditch在填埋场区外围坡地沿等高线开挖的水沟，用以拦截及排泄坡面水流。（7）集液池leachingpool在填埋场最低处修筑的汇集渗沥液，并可自流或用提升泵将积液排出的构筑物。（8）调节池regulatingreservoir为减少水量和水质变化对污水处理工艺的影响，在污水处理系统前设置的污水预处理或具有调蓄功能的构筑物。（6）截洪沟Cut-offditch（9）渗沥液（渗滤液）leachate填埋过程中垃圾分解产生的液体及渗入的地表水的混合液。（10）粘土类衬里clayliners渗透系数小的自然形成粘土或改性土经压实铺设的填埋场防渗层。（11）人工衬里artificialliners利用人工合成材料等铺设的填埋场防渗层。如高密度聚乙烯、土工织物、土工膜、土工复合材料等。（9）渗沥液（渗滤液）leachate固体废物填埋处置技术课件固体废物填埋处置技术课件（12）复合衬里compositeliners采用粘土类衬里或人工衬里等复合铺设的防渗层。（13）盲沟undergroundditch采用高滤过性能材料铺设于防渗层上，用于导排渗沥液或气体迁移的地下暗床（管）。（14）填埋场封场sealoflandfillsite填埋垃圾作业至设计封顶标高或填埋场停止使用后，对填埋库区表面进行覆上或铺设防渗材料等进行防渗处理、地表水导流、填埋气体导排、场区绿化等工程的实施过程。（12）复合衬里compositeliners渗透系数（K）也称水力传导系数，是一个重要的水文地质参数，在国内外都比较重视。由Darcy（达西）定律：

V＝Q／A＝KJ（9-1）式中Q—渗流量；

J—水力坡度（Hl－H2)／l；

A—试验围筒的横截面积；

V—渗透速度。当水力坡度J＝1时，渗透系数在数值上等于渗透速度。因水力坡度无量纲，渗透系数具有速度的量纲。即渗透系数的单位和渗透速度的单位相同，需用cm／s或m／d表示。考虑到渗透液体性质的不同，Darcy定律有如下形式：

V＝-kρg／μ·dH*／ds（9-2）式中ρ—液体的密度；

g—重力加速度；

μ—动力粘滞系数；

H*＝Z＋P/r，对于水就是水头；

k—渗透率或内在渗透率。渗透系数（K）也称水力传导系数，是一个重要的水文地质参数，在提示:水力坡度水力坡度，又称比降（WATERSURFACESLOPEORGRADIENT）：河流水面单位距离的落差，常用百分比、千分比、万分比表示。如河道上A、B两点的距离为100公里，B点的水位比A点高20米，则水力坡度为万分之二（20米除以100公里，即2米除以100，000米。）国外常用另一种表示方法，称每100公里升高20米）。提示:水力坡度水力坡度，又称比降（WATERSURFA9.1.2卫生填埋的类型

（1）衰减型填埋和封闭型填埋

主要区别在于：自然衰减型填埋不设防渗衬层和渗滤液集排系统，仅依靠天然黏土层净化渗滤液和防止其对地下水造成污染。封闭型填埋场则要求铺设专门的防渗衬层和渗滤液集排系统，以阻断渗滤液进入黏土和地下水层，并对渗滤液进行收集和处理。目前，世界各国已经基本不再采用自然衰减型填埋方法。我国在垃圾填埋标准中也明确规定，垃圾的卫生填埋必须采用封闭型填埋处置方式。9.1.2卫生填埋的类型（1）衰减型填埋和封闭型填埋（2）陆地填埋和海上填埋陆地填埋又可分为山谷型填埋、地坑型填埋以及地上型填埋等（见图9-1）。山谷型填埋是利用天然壑或山谷形成的贮留空间对垃圾进行无害化处置的一种方式。一般的垃圾填埋场均建在陆地之上，但某些土地资源匮乏而又靠海的国家，如日本、新加坡等，出于不得已的考虑，往往将垃圾填埋场建于海上。海上填埋一般是在靠近海岸的浅海处构筑护岸，利用护岸围出的空间贮留垃圾。（2）陆地填埋和海上填埋固体废物填埋处置技术课件固体废物填埋处置技术课件（2）厌氧填埋、好氧填埋和半好氧填埋垃圾被填埋后，如果隔绝空气，使空气无法进入填埋场内，填埋层内垃圾就会处于厌氧分解状态，这就是厌氧填埋方式。由于结构简单、操作方便、施工费用低，并可回收填埋气作为能源，厌氧填埋已成为目前世界上应用最为广泛的填埋方式。好氧填埋实际上类似于高温堆肥。其主要优点是垃圾分解速度快、填埋场稳定化时间短，并且能够产生60℃左右的高温，有利于灭杀垃圾中的致病细菌、减少渗滤液的产生和对地下水污染。但由于其结构复杂、施工困难、造价高，且无法回收填埋气，目前尚未得到大范围的推广应用。（2）厌氧填埋、好氧填埋和半好氧填埋半好氧填埋兼具厌氧填埋和好氧填埋的优点。在构筑费用上，比厌氧填埋稍高，但低于好氧填埋；在有机物降解方面，比好氧填埋稍差，但要明显快于厌氧填埋。半好氧填埋是值得深入研究的垃圾填埋方式之一。半好氧填埋兼具厌氧填埋和好氧填埋的优点。在构筑费用上，比厌氧9.1.3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出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。9.1.3地质屏障的防护性能地质屏障对有害物质的防护性能取（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%～10%。土壤孔隙中充满了空气、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。（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（2）土壤渗透性及水运移速度（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）。下表列出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。（2）土壤渗透性及水运移速度（a）土壤渗透性。指空气和水通过固体废物填埋处置技术课件（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）式中：q=达西通量，cm/s；K=渗透系数，cm/s；i=水力坡度，cm/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：

（6-2）式中，e所为土壤的有效空隙度，cm3/cm3。（b）水通量（3）吸附、滞留与污染物迁移（a）污染物的迁移速度污染物在地质介质中的迁移与地下水的运动速度有关。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：（3）吸附、滞留与污染物迁移式中：ρb=土壤堆积容重（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），如铵、铅、钙、锌、铜、汞、铬（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。固体废物填埋处置技术课件一些有机物，特别是微量有机物，可牢靠地被土壤表面吸附，其吸附分配系数与土壤中的有机碳含量成正比。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10～30meq／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。一些有机物，特别是微量有机物，可牢靠地被土壤表面吸附，其吸附固体废物填埋处置技术课件（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：为放射性核素的衰变速率常数，1/s；C0和C(t)分别为放射性核素在t=0和t=t的活度。（4）污染物质的降解或衰变（a）放射性衰变（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，如氯代烃类有机物，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。（b）生物降解作用有机污染物因生物降解作用导致的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C(t)分别为有机污染物在t=0和t=t的浓度。有机污染物因生物降解作用导致的浓度衰减可用下式来描述：（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L(m)的地质介质层时，其所需要的迁移时间（t°）为：式中Rd为污染物在地质介质中的滞留因子,无量纲（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。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。污染物穿透此地质介质层时地下水中的浓度为：9.2卫生填埋场设计程序及内容

卫生填埋场设计主要包括：场址选择、环境影响评价、场地的设计、场地的建造与施工、填埋操作、封场、环境监测和后期管理等。9.2.1场址选择两项原则：一是场地能满足防止环境污染需要的安全原则；二是经济合理原则。场址选择主要分预选、初选和定点三个步骤来完成，一般要考虑以下诸方面的因素。9.2卫生填埋场设计程序及内容卫生填埋场设计主要包括：9.2.1.1垃圾特性

垃圾的来源、种类、性质、数量和组成等，以及这些特性随时间可能的变化等。它们是确定填埋场规模的主要依据。9.2.1.2地形土壤条件应具有较强的泄水能力，有利于填埋场施工和其它配套建筑设施的布置；尽量避开地形坡度起伏变化大的地方和低洼汇水处；场地内有利地形范围应有足够的可填埋作业的容积，可处置至少10～15年填埋的垃圾量；覆盖土壤容易取得并易于压实，具有较强的防渗能力。9.2.1.1垃圾特性9.2.1.3水文地质条件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10-8m/s以下，并具有一定厚度；场地基础岩性应对有害物质的迁移、扩散有一不定期的阻滞能力，最好为黏性土以及页、黏土岩或致密的火成岩；场址选择应确保存地下水的安全，场地基础应位于地下水最高丰水位标高至少1.5m以上，并位于地下水主要补给区范围以外。9.2.1.3水文地质条件9.2.1.4气候条件填埋场选址应考虑当地的气候条件，如高寒地区冬天将会影响进出填埋的道路条件；并影响到覆盖土壤的取生；潮湿气候地区，可能使我们必须分隔使用填埋场区等等。因此，选址进应尽可能避开高寒区和潮湿区。

9.2.1.5交通条件应具备便利的条件，具有能在各种气候条件下发挥运输功能的全天候道路，且运输距离要尽可能短，以减少运输费用。9.2.1.4气候条件9.2.1.6环保要求首先，应位于城市工农业发展规划区、风景规划区、自然保护区以及城市供水水源保护区和供水远景规划区之外，以避免填埋场可能导致的污染；其次，要尽可以远离居民区。到邻近居民点距离必须在500m以上，距高速公路300m、机场3000m以上，以避免运输或作业期间垃圾气噪声等对居民生活的影响，并保证、航空运输的安全。9.2.1.6环保要求9.2.1.7经济因素土地要容易征得，便于填埋场土地和垃圾的后期开发利用。此外，要尽可能充分利用场地天然地形条件，减少挖掘土方量，降低场地施工造成价。9.2.1.7经济因素9.2.3环境影响评价（1）环境影响评价的程序环境影响评价是卫生填填埋场场地全面规划设计的重要组成部分，只有进行全面细致的环境评价之后，才能合理选址，制定技术可行的填埋方案。环境影响评价的一般程序见图10-3。从图可以看出，进行环境影响评价时，首先要结合场地的选择进行广泛深入的调查，然后根据场地的初步规划找出环境要素及土地填埋场施工及操作时的影响，最后根据环保标准进行个别和综合评价。9.2.3环境影响评价（1）环境影响评价的程序垃圾处理基本计划（卫生填埋场地概貌）场址选择报告书环境现状调查场地基本计划确定影响因素，找出环境要素，进行影响预测环保目标、评价基准个别评价综合评价最终报告审查

公布周知图6-3环境影响评价程序垃圾处理基本计划场址选择报告书环境现状调查场地基本计划确定影（2）环境影响评价的内容根据环境影响评价程序，首先要确定场地施工建造期间、填埋操作过程中、封场后场地维护期间各阶段的环境影响因素，以及它们可能对哪些环境要素发生影响，然后根据二者之间的关系进行分析比较，确定环境影响评价的主要内容。卫生填埋场地的环境影响评价，除包括《基本建设项目环境保护设计规定》所规定的项目外，还应包括：场地选择是否合理；渗滤液的来源、数量及影响；噪声及振动问题；恶臭及释气问题等。（2）环境影响评价的内容9.2.4设计规模与填埋场容量的确定（1）设计规模垃圾卫生填埋场的设计应根据城市的规模与特点，结合城市环境卫生规划及处理规划，在综合考虑当地自然条地形地貌特征要求、服务年限和技术经济合理性等因素的前提下，合理确定规模。具体来说，在确定设计规模时，需要考虑的因素有垃圾日产量和年产量、填埋场规划服务年限、服务年限内预计和垃圾产量变化和城市目前的垃圾处理能力等。9.2.4设计规模与填埋场容量的确定（2）填埋场容量填埋场容量以往多用质量表示，现在一般用容积表示，定义为垃圾填埋量与垃圾压实密度之比，即：垃圾填埋容量（m3/d）=垃圾填埋量（Kg/d）/垃圾压实密度（Kg/m3）埋场容量除与填埋场面积和填埋高度有关以外，还与垃圾的可压缩性、日覆盖层厚度、垃圾分解特性与及负荷高度有关。其估算方法是：首先，根据填埋场面积和高度确定填埋场的理论容量；然后，考虑垃圾的初始密度和在上覆压力作用下而导致的最终压实密度，以及生物降解作用造成的体积减少量：最后，确定填埋场能够容纳垃圾的实际质量和体积（2）填埋场容量①填埋体积和高度在填埋场结构确定之后，将各填埋层的体积，即填埋层的平均面积与填埋高度之积加起来，便可得到填埋场的理论容量。填埋高度有时也称作填埋效率，被作为衡量填埋场的一个经济指标来考虑。这是因为，填埋面积大小决定着填埋场的设施，与建设费用密切相关，因而不可能无限制扩展。而在填埋场面积相同的条件下，填埋高度越高，可能的填埋容量就越大，经济性也就越好。①填埋体积和高度②垃圾的可压缩性常用垃圾的压实密度来表征。垃圾压实密度指垃圾经压实机械挤压成紧固状态后的密度。通常，垃圾经过压实处理后，密度会增大。③覆盖物的体积在填埋场容量计算时，必须考虑覆盖物的体积。因为，在填埋日常操作、填埋单元完成和封场时，都需在覆盖土壤。通常，日覆盖层层厚为20～30cm，中间覆盖层要厚些，封场时的最终覆盖层厚度一般在1～2m。覆盖物的用量常以填埋垃圾/覆盖土壤比来表示，一般情况下，填埋场覆盖物用量约占填埋场总容量的1/6～1/5，覆盖要求严格时，可达1/3左右。②垃圾的可压缩性④垃圾降解和负重高度的作用生物降解作用使填埋后的垃圾质量和体积逐渐减少，有得于增加垃圾的填埋量。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，在填埋场设计的下一阶段，再考虑因生物降解造成的减容量。确定填埋场容量大小时，应考虑到设计规模和当地发展规划，并留有充分的余地。通常，填埋场容量应至少可供使用10～15年。④垃圾降解和负重高度的作用9.2.4衬层的结构（1）衬层系统的组成与结构衬层系统的作用是使填埋场内的垃圾与外界隔绝，以控制渗滤液进入地下水和阻止地下水渗至垃圾层中，同理，还具有防止填埋气扩散和逃逸的作用。它通常包括渗滤液集排系统（在没有渗滤液收集管道等设施时，可简单地称排水层）、防渗系统（有进也称防渗导层）和保护层、过滤层等。9.2.4衬层的结构固体废物填埋处置技术课件固体废物填埋处置技术课件固体废物填埋处置技术课件（2）防渗材料及其选择卫生填埋场衬层系统选用的防渗材料通常可分为三大类：无机天然防渗材料，如黏土、亚黏土、膨润土等；天然和有机复合防渗材料，如聚合物水泥混凝土（PCC）等；人工合成有机材料，如沥青涂层、橡胶、塑料卷材等。影响防渗材料选择的因素有很多，如待处置垃圾的性质、场地的水文地质条件、场地的运营期限、材料的来源以及建造费用等。在初步选定防渗材料之后，还必须做材料与垃圾的相容性试验、抗压强度试验及密度试验等。（2）防渗材料及其选择①天然黏土材料黏土曾被认为是卫生填埋场唯一的防渗材料，至今仍在填埋场中被广泛采用。黏土单独作为防渗材料必须符合一定的标准。渗透性高低是黏土选择的主要依据，适于做填埋场防渗材料的黏土应具有低的渗透性，其渗透系数通常为10-7cm/s或更小。此外，黏土作为防渗材料作用时还应满足有关的土壤标准。例如，要求30%的土壤颗粒能够通过200号筛子，液限在25%～30%之间，塑限在10%～15%之间，pH≥7等。①天然黏土材料②人工改性防渗材料在填埋场区及其附近没有合适的黏土资源，或者黏土的性能无法达到防渗要求的情况下，可将亚黏土、亚砂土等进行人工改性，使其达到防渗性要求。防渗材料的改性主要通过加入添加剂来实现。常用的添加剂分为无机和有机两大类。有机添加剂包括一些有机单体，如甲基脲等的聚合物；无机添加剂包括石灰、水泥、粉煤灰和膨润土等。相对而言，无机添加剂费用低、效果好，适合于在我国推广应用。②人工改性防渗材料③人工合成有机材料天然黏土和人工改性黏土是建筑填埋场防渗结构的理想材料。但是，严格说来，黏土只能延缓而不制止渗滤液的渗漏，除非黏土的渗透性极低且具有较大的厚度。为了更为有效密封渗滤液于填埋场中，现代填埋场经常采用人工合成有机材料与黏土材料结合作为填埋场的防渗措施。这类人工合成有机材料通常也称作为柔性膜，主要包括以下几种：高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、聚氯乙烯（PVC）、氯化聚乙烯（CPE）、氯磺化聚乙烯（CSPE）、塑化聚烯烃（ELPO）、异丁烯橡胶（EDPM）、氯丁橡胶（CBR）、丁烯橡胶（PBR）、热塑性合成橡胶、氯醇橡胶。③人工合成有机材料选择柔性膜作为防渗材料时，应满足以下标准；低渗透性，渗透系数＜10-12cm/s；具有适宜厚度，一般不小于0.5㎜，能抵抗臭氧、紫外线、土壤细菌和真菌的侵蚀；具有适当的耐候性，经得起急剧的冷热变化；具有足够的机械强度，能经得起整个设施的压力和填埋机械与设备的压力；具有足够的韧性，能经受垃圾中各种物质的刺破、划破和磨损；厚度均匀，无薄点、裂缝、磨损、气泡和外来颗粒；便于施工和维护，可铺设在稳定的基础之上；价廉易得。选择柔性膜作为防渗材料时，应满足以下标准；④聚合物水泥混凝土（PCC）材料 聚合物水泥混凝土是由水泥、聚合物胶结料与骨料结合而成的新型填埋场防渗材料。在水泥混凝土搅拌阶段，掺入聚合物分散体或聚合物单体，然后进行浇铸和养护，即可制成。PCC材料具有优良的抗渗和抗碳化性能。与普通砂浆相比，抗渗性能提高2-3个数量级，抗碳化性能提高3-6倍。而且，由于聚合物的网络与成膜作用，使PCC具有较为密实的微孔隙结构，因而具有较高的耐磨性和耐久性。此外，可以通过改变配方来改善PCC材料的力学特性，如抗拉强度、抗折强度、伸缩性、耐磨性等，使其达到防渗材料的要求。④聚合物水泥混凝土（PCC）材料 （3）黏土层设计①衬层的厚度黏土衬层的厚度越大，其防渗能力越强。表10-4黏土衬层渗透系数与厚度设计推荐值衬层结构渗透系数（cm/s）黏土层厚度（m）衬层结构渗透系数（cm/s）黏土层厚度（m）单层衬层10-71～3复合衬层：土-复合土10-71复合衬层：土-膜10-6～10-70.6～1双层衬层10-70.6～1（3）黏土层设计表10-4黏土衬层渗透系数与厚度设计推荐值黏土衬层既可作单层衬层系统，也可同其它材料混合形成复合、双层或多层衬层系统。对于单层衬层系统而言，黏土衬层的厚度不应小于1m。对于复合、双层或多层衬层系统，如果黏土材料供应不足，在允许的条件下，厚度可以适当减小，但黏土衬层的厚度不得低于0.6m。黏土衬层既可作单层衬层系统，也可同其它材料混合形成复合、双层②渗透性黏土衬层的渗透性常用其渗透系数的大小来衡量。严格来说，不同温度条件下，不同成分的渗滤液在相同性质的黏土中的渗透能力是不同的。因此，渗滤液在黏土中的渗透性要根据渗滤液实际成分，在填埋场可能的温度范围内，运用设计的黏土材料性质和厚度进行实验才能加以确定。③含水率与密实度土壤要有一定的含水率和密实度，才能达到渗透性低和强度高的目的。研究表明，当土壤含水率高于土的最佳含水率时，通常可以获得最佳渗透性。在具体工程设计前，应进行密度、湿度和渗透性的试验，建立三者之间的关系曲线，从而确定最佳含水率的值。②渗透性表10-5土的最佳含水率和最大于密度土的种类最佳含水率（%）最大于密度（g/cm3）土的种类最佳含水率（%）最大于密度（g/cm3）砂土8-121.80-1.38粉质黏土12-151.85-1.95黏土19-231.58-1.70粉土16-221.61-1.80表10-5土的最佳含水率和最大于密度土的种类最佳含水率（%④土块大小与级配土块的大小将影响土的渗透性和施工质量。通常，土块越小，其中水分分布就越均匀，压实效果越好。尤其当土壤含水率小于拟定的压实最佳含水率时，土块的大小将更为重要。设计中一般推荐土块的最大尺寸为2㎝。⑤坡度与排水层设计推荐黏土衬层的设计坡度为2%～4%。推荐衬层系统中的排水层厚度为30～120㎝，集水管最小直径为15㎝，管道间距为15～30㎝。④土块大小与级配固体废物填埋处置技术课件⑥基础设计黏土衬层的基础设计应考虑并符合下述要求。a限制不均匀沉降：b控制地下水：c防渗要求：通常可采取的措施包括：增大基础底部的水压力，保证基底顶的渗滤液水头不超过50㎝；增加基础的承载力等。d坡度要求：基础应按照渗液导排的要求形成一定的纵横坡度，一般应大于2%。⑥基础设计表10-6基础层底标高距地下水位距离（H）的推荐值H（m）基础渗透特性（渗透系数，㎝/s）＞2＞2.5＞3黏土（≤10-7）黏土10-7＜K≤10-6黏土（＜10-5＝表10-6基础层底标高距地下水位距离（H）的推荐值H（m）基(4)高密度聚乙烯(HDPE)衬层设计HDPE防渗材料主要用于复合衬层系统、双层衬层系统和多层衬层系统的防渗层设计，而极少单独使用。1)、铺设设计要求①防渗膜的铺设必须平坦、无褶皱；②膜的搭接必须考虑使其焊缝尽量减少；③在斜坡上铺设防渗膜，其接缝应从上到下，不允许出现(4)高密度聚乙烯(HDPE)衬层设计HDPE防渗材料主要用斜坡上有水平方向接缝的情况，以避免斜坡上由于滑动力可能在焊缝处出现应力集中；④基础底部的防渗膜应尽量避免埋设垂直穿孔的管道或其它构筑物；⑤边坡必须锚固，推荐采用矩形槽覆土锚固法；⑥边坡与底面交界处不能设焊缝，焊缝不在跨过交界处之内。斜坡上有水平方向接缝的情况，以避免斜坡上由于滑动力可能在焊缝2）HDPE衬层下垫层的设计HDPE防渗膜不能铺设在一般的天然地基上，必须铺设在平整、稳定的支撑层上，即在HDPE膜之下，必须提供一个科学的下垫层基础，一般是以天然黏土或改性黏土材料为主的人工防渗层。设计内容及要求与黏土衬层的情况类似。底层压实黏土层厚度：一般取0.6～1m。2）HDPE衬层下垫层的设计HDPE防渗膜不能铺设在一般的天3）HDPE衬层的结构设计以复合衬层的结构设计为例，具体设计技术要求如下：①底层压实黏土层厚度：一般取0.6～1m；②边坡压实黏土层厚度：由于边坡下垫层与其上的HDPE膜之间容易产生滑动，使下层或上层膜受到破坏。因此，边坡压实黏土层厚度通常不小于底层的厚度，一般大10%；3）HDPE衬层的结构设计以复合衬层的结构设计为例，具体设计③排水层渗透性与厚度：为了提高排水层的排水效率，要提高排水材料的渗透性，降低毛细管张力。推荐使用清洁砾石或者砂，厚度通常在30㎝以上；④边坡坡度：边坡坡度的选择应考虑地形条件、土层条件、填埋场容量、施工难易程度、工程造价等因素。推荐的边坡坡度为1：3；提示:沿短截面的叫横披，长截面的叫纵坡。边坡就是操作面一边有坡度的地方。坡度就是高度H除以水平长度L的比值。③排水层渗透性与厚度：为了提高排水层的排水效率，要提高排水材⑤底部坡度：底部坡度的选择既要满足集水排水的需要，也要考虑场地条件和施工难易条件。例如，当填埋单元较大时，底部坡度太大将造成两端高差增大、开挖深度增加、填埋垃圾容易滑动等问题；坡度太小不利于渗滤液的集排。一般情况下，推荐底部坡度为2%。特殊情况下，底部坡度可达到3%～4%。⑤底部坡度：底部坡度的选择既要满足集水排水的需要，也要考虑场4）HDPE膜的锚固设计HDPE膜应与下垫层构成一个整体，其外缘要拉出，在护道外加以锚固，以防止HDPE膜被拉出或被撕裂。锚固的基本方法是在护道上开挖锚固槽，将膜置于槽中，然后用土壤填槽，并盖上覆土。通常的锚固方法有:水平覆土锚固、“V”型槽土锚固、混凝土锚固和矩形覆土锚固等。设计时，应根据膜的最大允许拉力，计算确定槽深、槽宽、水平覆土距离及覆土厚度等参数。4）HDPE膜的锚固设计HDPE膜应与下垫层构成一个整体，其固体废物填埋处置技术课件9.2.5渗滤液集排系统渗滤液集排系统的功能是将填埋场内产生的渗滤液及时收集起来，并从填埋场内导出和排向处理设施。在设计渗滤液集排系统时，首先需全面掌握地下水文地质资料，包括地下水位波动情况、所有有关的地层顺序、周围地层的地球物理学特性、地下水的运动和流向等。9.2.5渗滤液集排系统渗滤液集排系统的功能是将填埋场内产另外，还应对渗透水量作尽可能精确的估计。获得这些资料后，就可能确定集排系统的类型、数量和位置。其次，还应充分考虑以下几方面的因素：防渗层应具有适当的坡度，有利于渗滤液导向集水系统；渗滤液集水系统应有适当的余量，承担起多雨、暴雨季节的导排；当系统出现故障时，有备用措施将渗滤液排出。另外，还应对渗透水量作尽可能精确的估计。获得这些资料后，就可9.2.6填埋气控制系统（1）应根据场地规模、垃圾成分、产气速率、产气量确定填埋气处理和利用方案。若气体没有利用价值和填埋深度较浅时，宜采用好氧、兼性填埋方式、以减少填埋气的回收利用。（2）填埋气的收集。埋深5m以下（包括5m）的填埋场，可设置沼气自然导排系统；埋深5m以上的填埋场，可设置机械导排系统。填埋气产量较高时，应进行填埋气的回收利用。9.2.6填埋气控制系统（1）应根据场地规模、垃圾成分、产（3）填埋气的集中利用。应根据产气量、压实密度、覆盖材料性能等确定抽气泵随垃圾填埋作业同步上升，并露出垃圾面至少50㎝，四周覆土压实。（3）填埋气的集中利用。应根据产气量、压实密度、覆盖材料性能9.2.7地表径流控制设施地表径流控制的目的是将可能进入场地地表上的水引走，防止场地排水进入填埋区内，以及接收来自填埋区的排水。通常采用的方法有导流渠、导流坝、地表稳态化和地下排水四种。9.2.7地表径流控制设施地表径流控制的目的是将可能进入场（1）导流渠导流渠一般环绕整个场地挖掘，这样使地表径流汇集到导流渠中，并经填埋场地下坡方向的天然水道排走。导流渠的尺寸、构造形式和结构材料要根据场地的特点来确定。按最低要求设计，导流渠应能聚集排除正常条件下的地表径流水。常用的结构材料有植草的天然土壤、沥青、碎石、混凝土等。此外，还可采用金属波纹管或PVC管。（1）导流渠导流渠一般环绕整个场地挖掘，这样使地表径流汇集到（2）导流坝导流坝是在场地四周修筑堤坝，以拦截地表径流，将其从场地引出流入排水口。导流坝一般用土壤修筑，并经过机械压实处理。（2）导流坝导流坝是在场地四周修筑堤坝，以拦截地表径流，将其（3）地表稳态化地表稳态化是用压实得很密实的细粒土壤作为覆盖材料，以控制地表径流的速度，减少天然降水的渗入，减少表面覆盖层的冲刷侵蚀。地表稳态化土壤的选择和施工要结合封场统一考虑。（3）地表稳态化地表稳态化是用压实得很密实的细粒土壤作为覆盖（4）地下排水地下排水是场地填埋物之上覆盖层之下铺设一层排水层或一系列多孔管，使已经渗透过表面覆盖层的雨水通过排水层进入收集系统排走。（4）地下排水地下排水是场地填埋物之上覆盖层之下铺设一层排水9.2.8表面密封系统填埋场表面密封系统是指填埋作业完成后在填埋场的顶部铺设的覆盖层。表面密封系统也称最终覆盖层系统，或者简称为盖层系统。其密封过程称作“封场”。表面密封系统具有封闭废物、控制水分进入填埋场以减少或防止渗滤液产生、控制填埋场气体释放、防止侵蚀、绿化和填埋场土地恢复利用等方面的功能。9.2.8表面密封系统填埋场表面密封系统是指填埋作业完成后9.2.8.1表面密封系统的基本结构卫生填埋场的表面密封系统由多层组成，主要分为两部分：第一部分是土地恢复层，即表层；第二部分为密封工程系统，由保护层、排水层（可选）、防渗层（包括底土层）和排气层（可选）组成。9.2.8.1表面密封系统的基本结构卫生填埋场的表面密封系固体废物填埋处置技术课件(1)保护层的功能是防止上部植物根系以及穴居动物破坏下层，保护防渗层不受干燥收缩、冻结解冻等的破坏，防止排水层堵塞等。(2)排水层的功能是排泄通过保护层入渗进来的地表水，降低入渗水对下部防渗层的水压力。排水层并不是密封系统中必须设置的。例如，当通过保护层入渗的水量很小，对防渗透压力很小时，可以不设排水层。(1)保护层的功能是防止上部植物根系以及穴居动物破坏下层，保(3)防渗层的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，是表面密封系统的重要组成部分。(4)排气层用于控制填埋场气体，将其导入填埋场气体收集设施进行处理或者利用，避免高压气体对防渗层的点载荷作用。同排水层一样，排气层非表面密封系统的必备结构层，只有填埋场气产生量较大时才需要排气层，而且，如果填埋场已经安装了填埋场气体的收集系统，则也不需要设置顶部排气层。(3)防渗层的主要功能是防止入渗水进入填埋废物中，防止填埋场9.2.8.2设计要求及考虑事项（1）低渗透性低渗透性是确保填埋场表面密封系统功能的关键。盖层系统的渗透性越低，越利于减少填埋场气体的释放和降雨、地表水等的入渗。低渗透性可通过防渗材料的选用来实现。（2）耐候性能够经受气候的极端变化，如冷—热、湿—干，冻结—解冻等；并能够抵抗天然风化力和风的侵蚀等。9.2.8.2设计要求及考虑事项（1）低渗透性（3）稳定性包括物理、化学和生物稳定性。

完好的盖层系统既要能够抵抗由于填埋场气体释放和垃圾压缩等原因造成的填埋场不均匀沉降，也要具有抗塌陷、抗滑动、抗蠕动和抗断裂及边坡失稳的能力。同时，还应具有抵抗由于地震而引起变形的能力。此外，还必须经得起由于填埋场气体作用而造成的对盖层物质的改变，并能抵抗地表植物根系以及穴居动物、蚯蚓、昆虫等的破坏。（3）稳定性9.2.8.3表面密封系统结构设计表层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。材料主要选用可生长植物的腐殖土以及其它土壤。表层的厚度要保证植物根系不造成下部密封工程系统的破坏，此外，在冻结区，表层厚度必须保证防渗层位于霜冻带之下。表层的最小厚度通常应在50㎝以上。表层应具有一定的倾斜度，一般为3%～5%。在干旱地区，可以采用鹅卵石代替土壤，厚度为10～30㎝。9.2.8.3表面密封系统结构设计表层设计取决于填埋场封场保护层一般选用天然土壤或者砾石等材料，有时也和表层合并使用一种材料。排水层的材料主要有砂、砾石、土工网络、木工合成材料等。排水层的透水率应不小于10-2㎝/s，倾斜度一般不小于3%。根据需要，排水层中还可以布设排水管道系统等设施。排气层常用材料为砂、砾石和木土网格等。在排气层中，往往需铺设气体导排管道系统。保护层一般选用天然土壤或者砾石等材料，有时也和表层合并使用一无纺布是纺织品的一个大类，用于土工建设是它一方面的用途，在这个领域人们就称它土工布。无纺布种类很多，具体技术指标要根据实际品种决定的。一般衡量它的原材料、克重、透湿透汽性、撕破强力、顶破强力等等。无纺布的确切名称应是非织造布，因为它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。非织造布突破了传统的纺织原理，并具有工艺流程短、生产速度快，产量高、成本低、用途广、原料来源多等特点，它的主要用途大致可分为：(1)医疗卫生用布：手术衣、防护服、消毒包布、口罩、尿片、妇女卫生巾等；(2)家庭装饰用布：贴墙布、台布、床单、床罩等；(3)跟装用布：衬里、粘合衬、絮片、定型棉、各种合成革底布等；(4)工业用布；过滤材料、绝缘材料、水泥包装袋、土工布、包覆布等；(5)农业用布：作物保护布、育秧布、灌溉布、保温幕帘等；(6)其它：太空棉、保温隔音材料、吸油毡、烟过滤嘴、袋包茶叶袋等。无纺布是纺织品的一个大类，用于土工建设是它一方面的用途，在这固体废物填埋处置技术课件9.2.9辅助设施辅助设施的规模可根据场地的特点及现有条件确定，一般包括道路、机械维修、计量等设施，以及给排水、电力、通讯等公用设施。卫生土地填埋场必须建造车库、设备维修车间、办公室和卫生间等公用设施。为了便于统计场地接受处置的垃圾数量，卫生土地填埋场应设置磅站。为保证场地安全，卫生土地填埋场四周要设置篱笆围墙或其它屏障，并设置永久标志，标明警戒线。9.2.9辅助设施辅助设施的规模可根据场地的特点及现有条件9.3卫生填埋场的运行9.3.1填埋操作每天将运送到填埋场地的城市生活垃圾或其它固体废物在限定的区域内，从压实的表面向外向上铺散、堆放成10～75㎝厚的薄层，然后压实以减少废物的体积，并在每天操作之后用一层厚15～30㎝的天然土壤或其它可供使用的材料覆盖、压实。废物层和覆盖层共同构成一个填埋单元（隔室）。一个单元的高度通常为2～3m，宽度一般为3～9m9.3卫生填埋场的运行9.3.1填埋操作一个或几个填埋单元完工之后，在完工表面上挖水平气体收集沟渠，沟渠内填放砾石等透气材料，中间铺设打了孔的塑料管。填埋单元层层相叠，直至达到设计填埋高度。

一个或几个填埋单元完工之后，在完工表面上挖水平气体收集沟渠，9.3.1.1填埋作业方式平坦地区的填埋作业方式图（断面示意图）

9.3.1.1填埋作业方式丘陵峡谷地区的填埋作业方式（断面示意图）

丘陵峡谷地区的填埋作业方式（断面示意图）9.3.1.2作业工序（1）制定分区计划如果填埋场高度从基底算起超过9m，通常应在填埋场的部分区域设置中间层。中间层一般设在高于地面而不是基底3～4.5m的地方，由60㎝厚黏土和15㎝厚表土组成。在底部分区覆盖好中间层后，上面可以开始新的填埋区。

9.3.1.2作业工序9.3.1.2作业工序（1）制定分区计划如果填埋场高度从基底算起超过9m，通常应在填埋场的部分区域设置中间层。中间层一般设在高于地面而不是基底3～4.5m的地方，由60㎝厚黏土和15㎝厚表土组成。在底部分区覆盖好中间层后，上面可以开始新的填埋区。

9.3.1.2作业工序（2）定点倾倒（3）摊铺压实在进行垃圾填埋操作时，应将垃圾压实到一定的单元密度、高度、坡度和宽度。垃圾摊铺层厚一般不能超过6m。通常履带式设备压实3～5次就可以过到足够的压实度。在特别深的填埋场，将有许多层，每一层的典型高度为2.4～4.5m。为了获得好的压实效果，每个填埋单元的坡度应保持小一点，一般不应超过20度或4:1。（2）定点倾倒（2）定点倾倒（3）摊铺压实在进行垃圾填埋操作时，应将垃圾压实到一定的单元密度、高度、坡度和宽度。垃圾摊铺层厚一般不能超过6m。通常履带式设备压实3～5次就可以过到足够的压实度。在特别深的填埋场，将有许多层，每一层的典型高度为2.4～4.5m。为了获得好的压实效果，每个填埋单元的坡度应保持小一点，一般不应超过20度或4:1。（2）定点倾倒（4）限时覆盖填埋场的覆盖有日覆盖、中间覆盖和最终覆盖三种方式。对大多数填埋场而言，日覆盖层的厚度一般采用15㎝。根据填埋场的地理位置和其它因素，如控制臭味等，若主管部门允许，也可以采取周覆盖或月覆盖的方式。中间覆盖主要用于填埋场部分区域需要长期维持开放（2年以上）的特殊情况下，其最小压实厚度一般为30㎝。当填埋场的全部空间都被垃圾填满之后，应进行最终覆盖，将填埋场加以封闭。

（4）限时覆盖9.3.2填埋机械9.3.3填埋场运行期的管理填埋场的成功运行需要有简明扼要的运行计划。运行计划不仅应满足常规作业操作，而且要对每天、每年的运行提出指导，使填埋场得到理想的有效利用，并保证在安全条件下，不会引起环境问题。首先应考虑作业时间和气候。除考虑上述两因素外，要实现填埋场的高效率运行，还应加强填埋场的运行维护与管理，主要包括入场废物的管理、道路等基础设施的维护和保养、渗滤液收集系统的维护和管理等。9.3.2填埋机械9.4填埋气体的组成、产生和控制9.4.1填埋气体的组成及其特征填埋场气体（LandfillGas，简称LFG）又称填埋气或沼气，它是垃圾中有机成分生化分解的产物。填埋气的成分随垃圾的稳定进程、垃圾组成，填埋场所在区域水文地质条件、填埋方式等的不同而变化。填埋气含有多种气体成分，概括地说，可分为主要气体和微量气体两个部分。9.4填埋气体的组成、产生和控制9.4.1.1填埋气主要气体组成填埋气中主要气体包括甲烷、二氧化碳、氨、一氧化碳、氢、硫化氢、氮和氧等，其中最主要的是甲烷和二氧化碳气体。表城市生活垃圾卫生填埋场LFG的典型组成组分甲烷二氧化碳氮氧硫化物氨氢一氧化碳微量组分含量（%，v/v）45～5040～602～50.1～1.00～1.00.1～1.00～0.20～0.20.01～0.69.4.1.1填埋气主要气体组成组分甲烷二氧化碳氮氧硫化物氨9.4.1.2填埋气微量气体组成英国从三个不同填埋场采集的气体样品中检测到了116种有机化合物，且其中大部分为挥发性有机化合物。9.4.1.2填埋气微量气体组成9.4.2填埋气体的产生9.4.2.1填埋气的产生过程（1）第一阶段——初始调整阶段此阶段的生化分解是在好氧条件下进行的，原因是有一定数量的空气随垃圾夹带进入填埋场内。9.4.2填埋气体的产生（2）第二阶段——过程转移阶段此阶段氧气逐渐被消耗，厌氧条件开始形成并发展，厌氧微生物逐步占据主导地位。在此阶段，硝酸盐和硫酸盐被还原为氮气和硫化氢气体。（3）第三阶段——产酸阶段垃圾堆体转变为纯的厌氧环境，厌氧微生物群落的活动明显加快。该阶段主要气体是二氧化碳和氢气，浓度分别可达到80%和20%（体积分数）。（4）第四阶段——产甲烷阶段此阶段是填埋气产生的主要阶段，持续时间最长，可达数十年甚至上百年。（2）第二阶段——过程转移阶段（5）第五阶段——稳定化阶段此阶段产生的填埋气主要为甲烷和二氧化碳。但是由于各填埋场的封场措施不同，某些填埋场产生的气体中也可能含有少量的氮气和氧气。填埋场各产气阶段的持续时间是不同的，它受填埋垃圾的可生物降解性、温度、湿度、初始压实程度以及是否可以得到营养物质等因素的影响。（5）第五阶段——稳定化阶段9.4.2.2填埋气的产生量（1）经验估算法典型垃圾填埋场（含水率为25%，填埋以后保持不变）每年的产气量近似为0.06m3/kg或更高；如果是干旱或半干旱的气候条件，又没有添加水分，填埋垃圾含水率较低，则产气量在0.03～0.045m3/kg；当垃圾填埋后，湿度条件非常合适时，产气量可达0.15m3/kg或更高。

9.4.2.2填埋气的产生量（2）化学计算法城市生活垃圾中有机组分厌氧分解的一般化学反应为：有机物质（垃圾）＋H2O→不可生物降解的有机物质＋CH4＋CO2＋其它气体对填埋场气有贡献的是垃圾中可生物降解的有机组分，假设垃圾中所有生物降解有机组分可用分子式CxHyOzNm表示，并且它们完全转化为CO2和CH4，则可用下式计算填埋场理论产气总量：CxHyOzNm＋[（4x－y－2z－3m）/4]H2O→[（4x－y-2z-3m）/8]CH4+[（4x－y＋2z＋3m）/4]CO2＋mNH3（2）化学计算法（3）理论需氧量法如果知道单元质量垃圾中有机组分的TOD以及填埋垃圾总量，就可以计算出填埋场理论产气量（L0）：L0=W（1-ω）η有机物CTODVTOD

式中，W为垃圾的质量，kg；CTOD为单位质量垃圾中有机组分的TOD，kg/kg，我国城市生活垃圾中的有机组分主要为植物性厨房废物，典型CTOD=1.2kg/kg；CTOD为单位TOD相当的填埋场产气量，m3/kg；ω为垃圾的含水率（质量分数），%；η有机物为垃圾中有机组分的含量（质量分数），%（干重）。（3）理论需氧量法9.4.2.2填埋气的产生量（1）经验估算法典型垃圾填埋场（含水率为25%，填埋以后保持不变）每年的产气量近似为0.06m3/kg或更高；如果是干旱或半干旱的气候条件，又没有添加水分，填埋垃圾含水率较低，则产气量在0.03～0.045m3/kg；当垃圾填埋后，湿度条件非常合适时，产气量可达0.15m3/kg或更高。

9.4.2.2填埋气的产生量（2）化学计算法城市生活垃圾中有机组分厌氧分解的一般化学反应为：有机物质（垃圾）＋H2O→不可生物降解的有机物质＋CH4＋CO2＋其它气体对填埋场气有贡献的是垃圾中可生物降解的有机组分，假设垃圾中所有生物降解有机组分可用分子式CxHyOzNm表示，并且它们完全转化为CO2和CH4，则可用下式计算填埋场理论产气总量：CxHyOzNm＋[（4x－y－2z－3m）/4]H2O→[（4x－y-2z-3m）/8]CH4+[（4x－y＋2z＋3m）/4]CO2＋mNH3（2）化学计算法（3）理论需氧量法如果知道单位质量垃圾中有机组分的TOD以及填埋垃圾总量，就可以计算出填埋场理论产气量（L0）：L0=W（1-ω）η有机物CTODVTOD

式中，W为垃圾的质量，kg；CTOD为单位质量垃圾中有机组分的TOD，kg/kg，我国城市生活垃圾中的有机组分主要为植物性厨房废物，典型CTOD=1.2kg/kg；VTOD为单位TOD相当的填埋场产气量，m3/kg；ω为垃圾的含水率（质量分数），%；η有机物为垃圾中有机组分的含量（质量分数），%（干重）。（3）理论需氧量法考虑到有机组分中可生物降解部分的比例和在填埋场内的损失，实际可能的产气量为：L实际=ß有机物（1－ζ有机物）L0式中，ß有机物为有机组分中可生物降解部分所占比例；ζ有机物为在填埋场内因随渗滤液等而损失的可溶性有机组分所占比例。考虑到有机组分中可生物降解部分的比例和在填埋场内的损失，实际填埋场产生的填埋气不一定都能被收集起来，因此，计算实际可收集到的填埋气产量时，还需考虑填埋气收集系统的集气效率。故最终实际可收集到的填埋气量L收集为：L收集=αLFGL实际式中，αLFG为填埋场气体收集系统的集气效率，其值在30%～80%之间。一般堆放场较低，最高为30%，而密封较好的现代化卫生填埋场可达到80%。填埋场产生的填埋气不一定都能被收集起来，因此，计算实际可收集在通常条件下，填埋气产生速率在前2年达到高峰，然后开始缓慢下降，在多数情况下可以延续25年或更长的时间。确定填埋气产生速率的方法有试验井法、经验估算法和SchollCanyon模型等。在通常条件下，填埋气产生速率在前2年达到高峰，然后开始缓慢下利用试验井抽气测量填埋气的流量和质量，是估计填埋气产生速率的最可行的方法。但只有设置在有代表性位置处的试验井，其测定结果才有实际意义。对于填埋垃圾压实不好的填埋场，由于存在填埋气迁移问题，可持续回收的填埋气产量一般是试验井测定值的一半。利用试验井抽气测量填埋气的流量和质量，是估计填埋气产生速率的9.4.3填埋气的迁移填埋场内部存在着填埋气的浓度梯度和压力梯度，填埋场内部的填埋气可能存着如下三种不同类型的迁移运动。（1）向上迁移：指填埋气中的二氧化碳和甲烷通过对流和扩散作用释放到大气圈中。（2）向下迁移：指填埋气中相对密度较大的二氧化碳向填埋场底部运动，并最终在填埋场底部聚集的现象。（3）横向迁移：包括两种情况。第一种情况是填埋气通过周边可渗透地质介质迁移到远离填埋场的地方后，释放进入大气。第二种情况是填埋气通过树根造成的裂痕、人造或风化侵蚀造成的洞穴、疏松层、旧通风道和公共线路组成的人造管道、地下公共管道以及地表径流造成的地表裂缝等途径，迁移释放到环境中或进入到填埋场附近的建筑物或封闭空间中。9.4.3填埋气的迁移影响填埋气迁移的主要因素：①覆盖和垫层材料。低渗透性的覆盖层可阻止填埋气向大气释放，但如果覆盖物渗透性低并且垃圾未垫封或垫层材料是可渗透性的，将主要产生横向迁移；

②地质条件。周围的地质条件会影响横向迁移，填埋气可绕过非渗透性障碍物（如黏土层）进行迁移，也可以通过疏松层或砂砾层进行迁移；③水文条件。地下水水位可以影响填埋气的迁移和释放，通常地下水水位上升，将增大填埋气横向迁移的机会；④大气压。影响填埋气迁移的主要因素：9.4.4填埋气控制系统填埋气控制系统的作用是控制填埋气的迁移和释放，以减少填埋气向大气的排放量和向地下的迁移，并回收利用甲烷气体。控制系统有主动和被动之分。在被动控制系统中，填埋气依靠填埋场内气体自身产生的压力进行迁移；主动控制系统则常采用抽真空的方法来控制气体的运动；9.4.4填埋气控制系统9.4.4.1填埋气收集器（1）垂直抽气井①井深：为避免渗滤液污染地下水，井孔绝对不能穿透填埋场底部。常见的井深为填埋场深度的50%～90%，具体井深由现场条件确定。如美国环保局规定，井深为填埋场深度的75%，或低于填埋场内的液面高度。9.4.4.1填埋气收集器②影响半径及井间距：影响半径是一个假想的概念，指气体能被抽吸到抽气井的距离，即在此半径范围内的所有填埋场气体都能被抽吸到这个抽气井里来。影响半径与填埋垃圾类型、压实程度、填埋深度和覆盖层类型等因素有关，应通过现场试验确定。在缺少试验数据的情况下，影响半径通常采用45m。井间距一般根据抽气井的影响半径按相互重叠原则来选定，即各抽气井间的距离要使其影响区相互交叠。一般来说，对于深度大并有人工薄膜的混合覆盖层的填埋场，常用的井间距为45～60m；对于使用黏土和天然土壤作为覆盖层材料的填埋场，则应使用小一些的间距，如30m，以防将大气中的空气抽入填埋气回收系统中。②影响半径及井间距：影响半径是一个假想的概念，指气体能被抽吸③井槽：正常情况下，槽位置在井筒底部的1/3～2/3处。例如，18m深的井建议从底部的1/3～2/3处开槽；而12m深的井，则在底部1/3处槽。（2）水平抽气管（道）常用于仍处于填埋阶段的填埋场，通常，水平间距范围为30～120m，垂直间距范围是2.4～18m或1～2层垃圾的高度。③井槽：正常情况下，槽位置在井筒底部的1/3～2/3处。例如9.4.4.2填埋气被动控制系统（1）内部填埋气被动收集系统9.4.4.2填埋气被动控制系统（2）周边填埋气被动收集系统（2）周边填埋气被动收集系统固体废物填埋处置技术课件9.4.4.3填埋气主动控制系统采用垂直井的填埋气主动收集系统9.4.4.3填埋气主动控制系统（2）边缘填埋气主动收集系统（2）边缘填埋气主动收集系统9.4.5填埋气处理与利用9.4.5.1焚烧处理9.4.5填埋气处理与利用9.4.5.2填埋气的回收利用（1）能源回收在输送给使用者前，填埋气必须过干燥和（或）过滤处理，去除冷凝液和粉尘，成为具有一定清洁度、甲烷浓度为35%～50%的气体。（2）发电用填埋气发电常用内燃机或汽轮机。内燃机是可靠、高效的发电机械。但是由于填埋气中含有H2S气体，会加速内燃机的腐蚀，而且硫化物容易在润滑油中富集，使润滑油需要经常更换。因此，使用内燃机发电时，填埋气需进行严格的脱硫处理。汽轮机可以使用中等质量的气体发电，所需的气流速度比内燃机快，因此适用于大型填埋场。9.4.5.2填埋气的回收利用（3）回收有用组分填埋气中的二氧化碳和甲烷是常用的化工原料，可通过物理、化学吸附方法和膜分离方法把它们分离出来，作为化工或其它工业的原材料使用。（3）回收有用组分9.5渗滤液的组成、产生和控制城市生活垃圾在填埋处置过程中会产生渗滤液。渗滤液中含有大量污染物，会对环境造成污染。填埋场渗滤液的控制是填埋场设计、运行、封场、环境监测和后期管理时应考虑的重要问题之一。9.5渗滤液的组成、产生和控制9.5.1渗滤液的组成及性质9.5.1.1渗滤液的主要成分填埋场渗滤液的主要组成成分有如下四类：（1）有机物：常以COD、TOC、BOD5来计量。一些含量低但危害大的有机组分如酚等常单独计量；（2）常见无机金属元素和离子：如Cd、Mg、Fe、Na、NH3、CO32-、SO42-、和Cl-等。（3）微量金属元素：如Mn、Cr、Ni、Pb等；（4）微生物。9.5.1渗滤液的组成及性质典型城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液的组成（单位：mg/L）组分范围组分范围组分范围pH5.8—7.5亚硝酸盐氮0.2—2Cr0.05—1.0COD100—62400有机磷0.02—3Mn0.3—250BOD52—38000氯化物100—3000Fe0.1—2050TOC20—19000硫酸盐80—460Ni0.05—1.70C1—C8挥发酸ND—3700Na40—2800Co0.01—1.15氨氮5—1000K20—2050Zn0.05—130有机氮ND—770Mg10—480Cd0.005—0.01硝酸盐氮0.5—5Ca1.0—165Pb0.05—0.60典型城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液的组成（单位：mg/L）范9.5.1.2渗滤液的性质（1）色味：呈淡茶色或暗褐色，色度在2000—4000之间，有较浓的腐臭味。（2）pH值：填埋初期pH值为6—7，呈弱酸性；随着时间的推移，pH值可提高到7—8呈弱碱性。（3）生化需氧量（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个月到2.5年时，渗滤液中的BOD5达到峰值，且多以溶解性的为主。此后，BOD5开始逐渐下降，到6—15年填埋场稳定时为止。9.5.1.2渗滤液的性质（4）化学需氧量（COD）：填埋初期COD略低于BOD5，但随着时间的推移，BOD5急速下降，而COD下降缓慢，使得COD变得略高于BOD5。BOD5/COD比值可用来反应渗滤液的可生物降解性。当BOD5/COD≥0.5时，则认为渗滤液较易生物降解；当BOD5/COD＜0.1时，则认为渗滤液难于生物降解。最初，这一比值一般维持在0.5或稍大一点；当介于0.4～0.6时，表明渗滤液中的有机物已开始被微生物降解；对于成熟的卫生填埋场，渗滤液的此项比值通常为0.05～0.2，其中常含有难以被微生物降解的腐殖酸和富里酸。（4）化学需氧量（COD）：填埋初期COD略低于BOD5，但（5）总有机碳（TOC）：浓度一般为265～2800mg/L。BOD5/TOC可反映渗滤液中有机碳氧化状态。填埋初期，BOD5/TOC值高；随着时间的推移，填埋场趋于稳定化，渗滤液中的有机碳主要以氧化态存在，BOD5/TOC值降低。（6）总溶解固体（TDS）：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，同时含有相当量的钠、钙、氯化物、硫酸盐和铁等。填埋6～24个月达到峰值，此后随时间的推移，无机物浓度逐渐降低。（5）总有机碳（TOC）：浓度一般为265～2800mg/L（7）悬浮固体（SS）：一般多在每升几百毫克。（8）氮化物：渗滤液中氮化物浓度较高，以氨氮为主，一般为400mg/L左右，有时可高达1700mg/L。凯氏氮占总氮的10%左右。（9）重金属：生活垃圾单独填埋时，重金属含量很低，一般不会超过环保标准，但与工业废物或污泥混合填埋时，重金属含量会增加，并可能超标。（7）悬浮固体（SS）：一般多在每升几百毫克。新老填埋场渗滤液成分比较（单位：mg/L）成分新填埋场（小于2年）老填埋场（大于10年）成分新填埋场（小于2年）老填埋场（大于10年）范围典型值范围典型值BOD52000～3000010000100～200pH4.5～7.566.6～7.5TOC1500～20000600080～160硬度300～100003500200～500SS200～2000500100～400钙200～30001000100～400凯氏氮10～80020080～120镁50～150025050～200氨氮10～80020020～40钾200～100030050～400硝酸盐5～40255～10钠200～2500500100～200总磷5～100305～10氯化物200～3000500100～400正磷酸盐4～80204～8硫酸盐50～100030020～50碱度＊1000～100003000200～1000总离子50～12006020～200新老填埋场渗滤液成分比较（单位：mg/L）新填埋场（小固体废物填埋处置技术课件9.5.2渗滤液的产生9.5.2.1渗滤液的来源（1）降水：（2）地表径流：（3）地下水：（4）垃圾含水：（5）有机物分解生成水：（6）覆盖材料中的水分：9.5.2渗滤液的产生9.5.2.2渗滤液产生量估算方法（1）简单水量衡算法9.5.2.2渗滤液产生量估算方法运行中的卫生填埋，若忽略地表径流和地下渗出量，则渗滤液年产生量可通过如下水量平衡式计算得到：Lo=T–E+αW式中，Lo为填埋场渗滤液年产生量，m3/a；T为进入场内的总水量（=降雨量+地表水流入量+地下水流入量），m3/a；E为腾发损失总量（蒸发量+蒸腾量），m3/a；α为单位质量填埋垃圾压实后产生的沥滤水量，m3/t；W为年填埋垃圾总量，t/a。运行中的卫生填埋，若忽略地表径流和地下渗出量，则渗滤液年产生对已封场的填埋场，可采取工程措施使场内地表径流（R）流出，并可认为所填垃圾贮水能力保持不变，则水量平衡式为