城市生活垃圾的卫生填埋

城市生活垃圾的卫生填埋目前，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、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现代卫卫生填填埋工工程的的内容容2.1场地选选址要要求从工程程安全全角度度出发发,填埋场场的选选址应应确保保其周周边环环境(生态环环境、、水环环境、、大气气环境境)以及人人类的的生存存环境境等的的安全全；从从经济济角度度考虑虑，只只有通通过先先进的的选址址技术术才能能达到到节省省工程程造价价的目目的。。一般般来说说，填填埋场场应设设于离离湖泊泊、河河流、、湿地地、洪洪水淹淹没区区、供供水井井和机机场等等一定定距离离之外外；另另外，，也不不允许许设于于可能能对现现有地地下水水或地地表水水产生生污染染的区区域内内；还还要求求对选选址的的地形形地貌貌、工工程地地质及及水文文地质质、气气候、、土壤壤、交交通等等要求求进行行综合合的评评估。。场址选选择的的好坏坏，不不仅直直接影影响到到卫生生填埋埋场的的建设设及建建成后后的经经营管管理，，而且且关系系到卫卫生填填埋场场的建建设是是否真真正能能够实实现国国家科科委所所提出出的垃垃圾处处理减减容化化、资资源化化、无无害化化的总总目标标要求求。具具体说说来，，场址址的选选择应应符合合以下下几个个要求求：2.1.1符合城市市建设总总体规划划2.1.2具有良好好的自然然地理及及地质条条件良好的选选址就是是要保证证城市大大气、地地下水及及地表水水环境不不受污染染。首先，卫卫生填埋埋场应位位于城市市常年（（主要是是夏季））主导风风向和城城市饮用用水源的的下游并并远离引引用水源源。其次，场场址原则则上应该该选在渗渗透性弱弱的松散散或坚硬硬岩层的的基础之之上。天天然地层层的渗透透性最好好小于10－8～10－9cm/s，并且要要求土料料液限大大于30%,塑性指数数大于15，且具有有一定的的厚度。。再次，场场址竖向向标高应应不低于于城市防防洪标准准，且不不受洪涝涝灾害的的影响，，场址周周围应具具有很强强的泄洪洪能力。。最后，为为防止填填满垃圾圾后由于于重力作作用造成成沉陷、、塌方而而破坏防防渗层，，造成垃垃圾渗滤滤液渗漏漏污染地地下水，，场址最最好是独独立的水水文地质质单元。。2.1.3具有一定定的填埋埋容量任何一个个卫生填填埋场，，其建设设都需要要满足一一定的服服务年限限的要求求。《城市生活活垃圾卫卫生填埋埋技术规规范（CJJ17－2001）》规定：一一般垃圾圾场服务务年限不不应少于于10a,特殊情况况下不少少于8a，较大规规模的填填埋场不不应少于于20a。填埋容容量大的的场址，，单位面面积填埋埋容量大大，单位位容量投投资成本本低。2.1.4具有良好好的外部部条件首先，场场址周围围有充足足的覆土土土源。。其次，场场址与城城区的距距离适中中。再次，场场址应少少占或不不占耕地地及拆迁迁工程量量小。最后，应应有方便便的外部部交通、、可靠的的供电电电源和充充足的供供水条件件。2.1.5满足社会会和法律律要求2.2填埋工程程设计与与施工现代的生生活垃圾圾卫生填填埋场包包括4大主要系系统：防防渗层系系统、渗渗滤液收收集与处处理系统统、填埋埋气体控控制与处处理系统统及最终终覆盖层层系统，，可以有有效地隔隔绝垃圾圾体和周周围环境境,使之对环环境的影影响降到到最低,图1为现代生生活垃圾圾卫生填填埋场简简图。在填埋场场设计时时，应充充分分析析和评估估几个问问题：废废弃物堆堆积体的的稳定性性、废弃弃物堆积积体的变变形、密密封层(衬垫层与与封闭层层)的设计问问题、排排放系统统(渗滤液与与气体)的设计问问题、动动力问题题、污染染物迁移移的计算算分析等等。2.2.1防渗层系系统位于垃圾圾填埋场场底部和和四周的的衬垫系系统是一一种水力力隔离措措施，用用来将生生活垃圾圾和周围围环境隔隔开以避避免其污污染周围围的土地地和地下下水。为为了达到到这一目目的衬垫垫系统必必须具有有渗透性性低、与与所填垃垃圾长期期兼容、、吸附力力高和传传输系数数低的特特点。填填埋场的的衬垫系系统通常常包括过过滤层、、排水层层(包括渗滤滤液收集集系统)、保护层层和防渗渗层等。。其中防防渗层的的功能就就是通过过铺设渗渗透性低低的材料料来防止止渗滤液液迁移到到填埋场场之外的的环境中中，同时时也防止止外部的的地下水水进入填填埋场中中。根据据其铺设设方向不不同，可可将场地地防渗分分为垂直直防渗和和水平防防渗两种种。水平防渗渗系统是是在填埋埋场底部部铺设防防渗衬垫垫，将渗渗滤液封封闭于填填埋场中中进行有有控的导导出，防防止渗滤滤液向周周围渗透透污染地地下水，，同时也也有阻止止地下水水流入填填埋场。。现代的的生活垃垃圾卫生生填埋场场最经常常采用的的是双层层复合衬衬垫防渗渗系统，，其结构构如图2所示。双层复合合衬垫系系统防渗渗层采用用的是复复合防渗渗层，防防渗层之之上为渗渗滤液收收集系统统，下方方为地下下水收集集系统；；通过在在两道防防渗层之之间设排排水层来来控制和和收集从从填埋场场中渗出出的渗滤滤液。双双层复合合衬垫系系统综合合了复合合衬垫系系统和双双层衬垫垫系统的的优点：：抗损坏坏能力强强、坚固固性好、、防渗效效果突出出。垂直防渗渗系统是是在填埋埋场的一一边或四四周设置置垂直的的防渗工工程，经经常应用用于坡地地型或山山谷型填填埋场的的防渗系系统。如如杭州的的天子岭岭填埋场场和南昌昌的麦园园填埋场场均采用用了帷幕幕注浆技技术进行行垂直防防渗。2.2.2渗滤液收收集与处处理系统统通过防渗渗层系统统收集的的垃圾渗渗滤液水水质成分分复杂，，污染物物浓度较较高，需需要经过过处理才才能进行行排放。。目前，，垃圾渗渗滤液处处理方法法有生物物处理法法、物理理化学处处理法、、土地处处理法、、循环回回灌法等等。生物处理理具有处处理效果果好、运运行成本本低等优优点，是是目前垃垃圾渗滤滤液处理理中采用用最多的的方法，，包括好好氧处理理、厌氧氧处理以以及好氧氧/厌氧结合合等三种种类型。。好氧处理理包括活活性污泥泥法、曝曝气氧化化塘、生生物滤池池、生物物转盘和和生物流流化床等等工艺，，能够有有效降低低渗滤液液中的BOD、COD和氨氮，，还可去去除铁、、锰等金金属。厌氧生物物处理法法具有有有机负荷荷高、能能耗少、、污泥产产率低、、对无机机营养元元素含量量要求较较低和可可提高污污水可生生化性等等优点，，非常适适合于处处理有机机物浓度度高、磷磷含量低低、可生生化性差差的垃圾圾渗滤液液。近年年来，用用于垃圾圾渗滤液液处理的的厌氧生生物处理理方法有有：普通通厌氧消消化、两两相厌氧氧消化、、厌氧滤滤池、上上流式厌厌氧污泥泥床和厌厌氧复合合床等。。同生物处处理法相相比，物物理化学学方法处处理成本本较高，，不适于于大量的的渗滤液液的处理理，但是是物化方方法不受受水质水水量变动动的影响响，对可可生化性性较差的的渗滤液液有较好好的处理理效果，，通常作作为渗滤滤液的预预处理或或深度处处理工艺艺。物化化方法包包括混凝凝沉淀、、化学氧氧化、吸吸附法、、膜分离离和氨吹吹脱法等等。土地处理理法，即即在人工工控制的的条件下下，通过过土地－－植物系系统的物物理－生生物－化化学综合合反应，，使渗滤滤液得到到净化。。土壤颗颗粒能起起到截留留、吸附附和过滤滤的作用用；土壤壤中的微微生物将将渗滤液液中有机机物进行行转化和和稳定，，并将有有机氮转转化为氨氨氮；土土壤中种种植的植植被利用用渗滤液液中的各各种营养养物生长长，并通通过蒸腾腾作用减减少渗滤滤液量。。这种方方法简便便经济，，缓冲容容量大，，适合于于土地广广阔的地地区。土土地处理理包括渗渗滤系统统、表面面漫流、、湿地系系统等多多种处理理系统，，目前用用于渗滤滤液处理理的主要要是人工工湿地系系统。循环回灌灌法，实实质上就就是将填填埋场作作为一个个巨大的的生物滤滤床，将将产生的的渗滤液液回流至至填埋区区域，利利用填埋埋场自身身形成的的稳定系系统，使使渗滤液液流经覆覆土层和和垃圾层层，发生生一系列列的生物物、化学学和物理理作用而而被处理理，同时时通过蒸蒸发减少少渗滤液液的水量量。回灌灌法不能能彻底处处理渗滤滤液，同同时表面面回灌会会污染空空气，但但是作为为一种简简单经济济的方法法，循环环回灌具具有开发发的潜力力。2.2.3填埋气体体控制与与处理系系统填埋气体体的收集集系统由由收集井井、集气气柜、输输气管道道和抽气气泵站等等组成。。填埋场场内产生生的气体体，借助助压差流流向特定定的收集集井，通通过输气气管道引引至集气气柜后，，再集中中输往抽抽气泵站站。富集集的气体体经冷凝凝脱水后后即可供供直接燃燃烧，或或经净化化处理送送入内燃燃机或发发电机组组。填埋气体的导导出和收集通通常有两种形形式：即竖向向收集导出和和水平收集导导出方式。前前者应用较广广，它是在垃垃圾填埋过程程中逐步建成成的系统，其其方法是在填填埋场内均匀匀布置立式大大口径钢管，，在每个钢管管外砌筑竖井井，当填埋厚厚度达到2～5米时，将钢管管向上抽一部部分，并继续续砌筑，直到到填埋场达到到设计高度，，然后将钢管管移走，通过过将各竖井用用排气管水平平连接，即可可实现垃圾填填埋与气体回回收同步进行行。填埋气体管道道排出后，利利用管线将各各排气管连接接起来形成集集气管路系统统，将填埋气气体收集起来来。在集气系系统中一般设设有真空泵，，使系统形成成负压，有利利于填埋气体体的排出与收收集。在真空空泵后，在填填埋气体回用用之前设气体体燃烧器。燃燃烧器是用来来焚烧处理多多余的填埋气气体的。当回回用气量有波波动或回用厂厂发生故障时时，多余的气气体可在此烧烧掉，以防造造成环境污染染。燃烧器由由金属燃烧管管、引燃器和和配套设施组组成，如下图图所示。2.2.4最终覆盖层系系统最终覆盖层系系统(见下页图)是现代生活垃垃圾卫生填埋埋场的重要组组成部分，主主要目的是防防止或减小大大气降水的入入渗，从而减减小垃圾渗滤滤液的产量和和气体的产量量，并且可以以阻止气体污污染空气，阻阻止风雨对垃垃圾体的侵蚀蚀。2.3材料及稳定变变形问题填埋场可看作作是由固体废废弃物、土料料和土工合成成材料等材料料组成的构筑筑物，内含浸浸出液和填埋埋气体，它涉涉及材料的物物理、化学、、生物、力学学等多个学科科，根据设计计要求选择合合适的施工材材料和进行施施工质量控制制也十分重要要。由于材料料性能及其相相互作用而产产生的稳定变变形问题，包包括基础沉降降和稳定、堆堆体沉降和边边坡稳定，成成为填埋场稳稳定性和安全全性的研究课课题。2.4环境影响及评评价对填埋场周围围环境评估，，包括固体废废弃物、浸出出液及填埋场场气体等污染染源对环境所所造成危害的的评价等。其其中，浸出液液、填埋气体体的产出、传传播及污染往往往成为独立立的研究主题题。2.5潜在资源的回回收利用和有有害物质的处处理在城市生活垃垃圾填埋过程程中必须考虑虑潜在资源的的回收利用和和有害物质的的处理问题。。例如，垃圾圾在填埋后必必然会产生填填埋气体，填填埋产生的填填埋气体主要要成份是甲烷烷和二氧化碳碳，它们会对对大气造成污污染，阻碍植植被生长，破破坏臭氧层。。更危险的是是甲烷为可燃燃气体，与空空气混合达到到一定比例时时，遇火花会会发生爆炸，，直接威胁填填埋场的安全全运行。如果把甲烷收收集起来并加加以利用,可避免在空气气中直接排放放,减小温室效应应，同时减少少了垃圾填埋埋场的恶臭，，改善了大气气的质量。这这不仅对填埋埋场的使用年年限及环境保保护十分有利利，而且还会会产生很好的的经济效益。。另外，垃圾圾中产生的渗渗滤液又可造造成外泄污染染所以对其进进行必要的回回收和处理有有十分重要的的意义。3垃圾卫生填埋埋场的发展趋趋势3.1生物反应器型型填埋场生物反应器填填埋场是通过过渗滤液回灌灌强化填埋场场内微生物降降解过程，从从而加速垃圾圾中易降解和和相对易降解解的有机组分分转化和稳定定的一种垃圾圾卫生填埋场场运行方式。。20世纪70年代，渗滤液液回灌最先在在美国被采用用作为加速填填埋场废物降降解的措施，，生物反应器器填埋场的原原形开始出现现。80年代以后，有有关生物填埋埋场的研究工工作主要集中中于对模拟填填埋场影响因因素的研究(包括渗滤液回回灌方式、污污泥接种、垃垃圾密度、供供氧、升温、、添加营养物物等)。近年，也出出现了对实际际填埋场进行行区域对照实实验的研究。。渗滤液回灌不不仅提高了填填埋场湿度，，还增加微生生物的种类和和数量，在此此基础上再配配以增加营养养和调节pH等手段，就可可以人为地营营造填埋场内内有利于生物物降解的环境境，此时的填填埋场类似于于一个天然的的厌氧生物滤滤池。填埋场场内易降解和和相对易降解解的有机组分分在微生物作作用下将迅速速发生水解、、酸解和甲烷烷发酵等反应应，从而在比比传统填埋场场短得多的时时间内实现填填埋场内垃圾圾和有机物的的降解和稳定定化。由于优化了微微生物的生长长环境，填埋埋场快速进入入甲烷化阶段段内，使得产产气时间提前前，产气期更更加集中，单单位垃圾的产产气量更大，，因此对于沼沼气的回收利利用更为有利利。实验结果果表明，同一一填埋场内渗渗滤液回灌处处的垃圾产甲甲烷速率是不不回灌处速率率的两倍多。。如果不进行行渗滤液回灌灌，少量垃圾圾不会产生甲甲烷气体。目目前，研究人人员已经进行行了大量的关关于生物反应应器填埋场的的研究工作。。同传统的垃圾圾填埋场相比比，生物型填填埋场大大缩缩短了封场后后的维护期，，不仅能节省省维护费用，，而且降低了了对底部防渗渗衬层耐久性性能的要求。。因此，填埋埋场的建设费费用也会相应应降低。国外外有学者估计计，进行回灌灌的填埋场其其维护费仅为为渗滤液现场场处理填埋场场的45%。3.2准好氧生物填填埋场准好氧卫生填填埋技术是由由福冈市、福福冈大学1970年共同开发的的一种垃圾处处理技术，1979年被日本厚生生省批准推广广使用，在日日本已经被认认定为标准方方式。该技术术不需鼓风设设备，通过增增大排气、排排水管径，扩扩大排水和导导气空间，使使排气管与渗渗滤液收集管管路相通，利利用填埋场内内垃圾分解产产生的发酵热热造成内外温温差使空气流流自然通过排排水管进入填填埋体，在填填埋地表层、、集水管附近近、立渠或排排气设施左右右成为好氧状状态，从而扩扩大填埋层的的好氧区域，，促进有机物物分解。空气接近不了了的填埋层中中央部分等处处成为厌氧状状态，在厌氧氧状态领域，，部分有机物物被分解，还还原成硫化氢氢，垃圾中含含有的镉、汞汞、铅等重金金属离子与硫硫化氢反应，，生成不溶于于水的硫化物物，存留在填填埋层中。与垃圾的好氧氧性填埋相比比，准好氧性性结构的垃圾圾填埋场容易易建设，维护护费用也低，，并且能够使使垃圾渗滤水水中污染物质质快速降解，，从而使垃圾圾渗滤水水质质稳定化期间间明显缩短；；与厌氧填埋埋场相比，除除了垃圾分解解较快，堆体体稳定速度快快，大大降低低渗滤液的水水质水量外，，场内危险气气体如CH4、H2S的产量也大大大减少，填埋埋场的安全性性及卫生条件件更好。此外，在投资资和运行费用用上它与厌氧氧填埋场没有有多大的差别别。由此可见见，准好氧垃垃圾填埋场综综合了厌氧性性填埋场和好好氧性填埋场场的优点，是是一种很有潜潜力和挑战性性的垃圾处理理技术。目前前被业内称为为“福冈方式式”，已推广广到许多国家家。马来西亚亚、印度尼西西亚、菲律宾宾、巴西、韩韩国的多个城城市通过与日日本进行技术术合作也采用用了此填埋技技术来处理城城市生活垃圾圾。目前我国国正准备和日日本合作在国国内建设这种种填埋场的示示范工程。垃圾准好氧性性填埋兼有好好氧性填埋和和厌氧性填埋埋的优点，近近年来倍受人人们的重视，，对它的研究究也逐渐增多多。从研究的的情况看，主主要集中在场场内垃圾的稳稳定机理和渗渗滤液的特征征上，对于空空气在场内垃垃圾层中的扩扩散动力学和和填埋气的研研究较少。在准好氧性填填埋技术的基基础上发展起起来的循环式式准好氧填埋埋是一种将准准好氧填埋技技术与生物反反应器填埋技技术特点相结结合的垃圾渗渗滤液场内循循环处理垃圾圾处理技术，，其在削减渗渗滤液水质水水量、加速垃垃圾稳定化速速率等方面较较之生物反应应器填埋技术术和准好氧填填埋技术的处处理效果更好好，对有机物物含量高的垃垃圾处理具有有很大的潜力力，因此该技技术更值得我我们进行深入入研究。对影响回灌的的因素、回灌灌后对场内填填埋气体及空空气在场内垃垃圾层中扩散散能力的影响响、渗滤液的的处理等方面面的研究很少少，几乎为空空白。对我国国而言仅限于于初步的了解解，以后很有有必要开展这这方面的研究究，研究重点点应放在渗滤滤液的处理、、运行机理、、影响因素和和设计参数等等方面。4合肥市龙泉泉山生活垃垃圾填埋场场简介合肥市龙泉泉山生活垃垃圾处理场场是严格按按照国家有有关法律法法规和行业业技术标准准建成的大大型城市生生活垃圾卫卫生填埋场场。它是合合肥市唯一一一座城市市生活垃圾圾处理场，，承担着全全市日均1300多吨生活垃垃圾的无害害化卫生填填埋处理的的任务。该该场位于合合肥市肥东东县桥头集集镇境内，，距市区平平均距离35.5公里。该场2004年正式负担担起合肥市市的日常垃垃圾处理任任务，日处处理能力1000吨垃圾。进进场生活垃垃圾运输车车辆每天300台次左右，，垃圾卸车车后，由填填埋作业机机械进行摊摊铺、覆土土和消毒，，生活垃圾圾处理采用用改良型卫卫生填埋工工艺进行无无害化处理理。总占地地面积106公顷，其中中填埋库区区占地面积积99.5公顷，总填填埋4库容为1720万立方米，，设计使用用年限23年，该场一一期工程2002年7月动工，2004年3月竣工，2004年6月28日正式起用用。该场主要有有填埋库区区、污水处处理站、管管理中心、、专用公路路四部分组组成。采用用改良型卫卫生