环境岩土工程学之五城市固体废物的传统处置方法

第5章

城市固体废物的

传统处置方法上节课要点5.1概述20世纪60年代以前随意排放、堆存、倾倒环境保护意识的增强安全处置。固体废物处置总的目标是:废物中的有害物质现在和将来对于人类均不发生危害。基本方法是通过多重屏障实现有效隔离天然屏障人工屏障天然屏障地质构造地质环境对有害物质的阻滞作用。人工屏障①使固体废物转化为具有低浸出性和适当机械强度的稳定的物理化学形态；②废物容器化；③处置场所内各种辅助性工程屏障。海洋处置海洋处置是工业发达国家早期采用的途径，特别是对有毒有害废物，至今仍有一些国家采用。由于海洋保护法的制定，以及在国际上对海洋处置有很大争议，其使用已受到越来越多的限制。海洋处置海洋处置主要分为海洋倾倒与远洋焚烧两种方法。海洋倾倒海洋倾倒是将固体废弃物直接投入海洋的一种处置方法。海洋是一个庞大的废弃物接受体，对污染物质能有极大地稀释能力。但纳污容量、能力是有个界限的，并且海洋倾倒长期影响必须作深入研究。开底驳海上违法倾废，造成海洋污染远洋焚烧是利用焚烧船将固体废弃物进行船上焚烧的处置方法。废物焚烧后产生的废气通过净化装置与冷凝器，冷凝液排入海中，气体排入大气，残渣倾入海洋。这种技术适于处置易燃性废物，如含氯的有机废弃物。陆地处置陆地处置陆地处置的方法有多种土地填埋土地耕作深井灌注。土地填埋是从传统的堆放和填地处置发展起来的一项处置技术,是目前处置固体废弃物的主要方法。土地填埋处置种类很多，采用的名称也不尽相同。按填埋地形特征可分为山间填埋、平地填埋、废矿坑填埋；按填埋场的状态可分为厌氧填埋、好氧填埋、准好氧填埋；按法律可分为卫生填埋和安全填埋等。随填埋种类的不同其填埋场构造和性能也有所不同。土地耕作即利用表层土壤的离子交换、吸附、微生物降解以及渗滤水浸出、降解产物的挥发等综合作用机制处置固体废物的一种方法。该技术具有工艺简单、费用适宜、设备易于维护、对环境影响很小、能够改善土壤结构、增长肥效等优点，主要用于处置含盐量低、不含毒物、可生物降解的固体废物。5.2深井灌注深井灌注处置是将固体废物液体化，用强制措施注入到地下与饮用水和矿脉层隔开。主要还是用来处置那些实践证明难于破坏、难于转化、不能采用其它方法处理或采用其它方法费用昂贵的废物。目前，美国每年大约有3×104t流体废物采用深井灌注方法处置，其中11％为危险废物。5.2.1深井灌注的程序废物的预处理场地的选择井的钻探与施工环境监测等。预处理深井灌注处置前，需使废物液化，形成真溶液或乳浊液。预处理防止灌注后堵塞岩层孔隙，减少处置容量。废物中一些组分，与岩层中的流体发生化学反应生成沉淀，最后可能会堵塞岩层。一般采用化学处理或固液分离的预处理方法，将上述组分去除或中和。例如，难溶的碱土金属碳酸盐、硫酸盐及氢氧化物沉淀，难溶的重金属碳酸盐，氢氧化物沉淀以及氧化还原反应产生的沉淀等。防止沉淀的另一种方法是先向井中注入缓冲剂，把废液和岩层液体隔离开来。如一定浓度的盐水等。1.场地选择(1)处置区必须位于地下饮用水源之下。(2)有不透水岩层把注入废物的地层隔开，使废物不致流到有用的地下水源和矿藏中。(3)有足够的容量，面积较大，厚度适宜，孔隙率高。(4)有足够的渗透性，且压力低，能以理想的速率和压力接受废液。(5)地层结构及其原来含有的流体与注入的废物相融，或者花少量的费用就可以把废物处理到相融的程度。2.钻探与施工深井灌注处置井的结构要比石油井复杂而严密。套管，止水1-三井盖三；2-三充满三生物三杀伤三剂和三缓蚀三液的三环形三通道三;3-三表面三孔；4、三7-三水泥三；5-三表面三套管三；6-三保护三套管三；8-三注入三通道三；9-三密封三环；10三-保三护套三管安三装深三度；11三-石三灰石三或白三云岩三处置三区；12三、1三4-三油页三岩；13三、1三6-三石灰三石；15三-可三饮用三水层三(砂三)；17三-可三饮用三水层三(砾三石)三。凡与三废物三接触三的器三材，三都应三与废三物的三相融三。井内三灌注三管道三与保三护套三管之三间的三环形三空间三须采三用杀菌三剂和缓蚀三剂进入三可渗三透性三的岩三层中地层三条件三要求适宜三的地三层主三要有三石灰三岩层三、白三云岩三层和三砂岩三层。在石三灰岩三或白三云岩三层处三置废三物，三容纳三废液三的主三要依三据是三岩层三溶隙三，以三及断三裂层三和裂三缝（三岩溶三含水三层、三裂隙三含水三层）三。对于三在砂三岩层三处置三，废三液的三容纳三主要三依靠三孔隙三。深井三灌注三处置三系统三还要三求废三物与三建筑三材料三、岩三层问三的液三体以三及岩三层本三身具三有相三融性三。深井三灌注三处置三方法三已有三40三多年三的发三展历三史，三是对三环境三影响三较小三、适三用范三围较三广的三一种三处置三方法三。但也三有人三持不三同意三见，三认为三这种三方法三缺乏三远见三，担三心深三井一三旦泄三露，三将导三致蓄三水层三的污三染。5.三2.三2适三于深三井灌三注废三物的三种类深井三灌注三处置三方法三的适三用范三围较三广，三不论三是一三般废三物还三是危三险废三物都三可采三用此三法。一般三将适三于深三井灌三注处三置废三物分三为无机三废物和有机三废物两大三类。深井三灌注三方法三主要三是用三来处三置那三些经三过实三践证三明难于三破坏三、难三于转三化、三不能三采用三其他三方法三处理三或者三采用三其他三方法三费用三昂贵三的废三物，如三高放三射性三废物三。深井三灌注三的最三大使三用者三是化学三、石三油化三工和制三药工三业，三它们三所拥三有的三井数三占现三有井三数的三50三％，其次三是炼三油厂三和天三然气三厂金属三工业三居第三三位三。此外三，食三品加三工、三造纸三也占三有一三定的三比例三。深井三灌注三方法三具有三广泛三的适三应性三。5.三2.三3操三作与三监测深井三灌注三处置三操作三可分三为两三步：一是三预处三理二是三灌注三。在控三制的三压力三下进三行，三灌注三速率三一般三为0三.3三～4m3／m三in三。深井三灌注三系统三需配三置有三连续三记录监测装置三。在三深井三灌注三管道三和保三护套三管处三设置三有压三力监三测器三，以三检验三管道三和套三管是三否发三生泄三漏，三如出三现故三障，三应立三即停三止操作三。深井三灌注三处置三的费三用与三生物三处理三的费三用相三近。5.三3土三地填三埋5.三3.三1概三述固体三废物三的土三地填三埋技三术在三大多三数国三家已三成为三固体三废物三最终三处置三的一三种主三要方三法。它是三从传三统的三堆放三和填三埋处三置发三展起三来的三一项三最终三处置三技术三。早在三公元三前1三00三0～三30三00三年古三希腊米诺亚三(米诺三斯)文明三时期，克三里特三岛的三首府三康诺三索斯三就曾三把垃三圾分三层覆三土，三埋人三大坑三之中三。土地三填埋三处置三的种三类地形三特征可分三为：三山间三填埋三、峡三谷填三埋、三平地三填埋三、废三矿坑三填埋三；状态三：厌氧三性填三埋、三好氧三性填三埋、三准好三氧性三填埋三和保三管型三填埋三；水文三、气三象条三件：干式三填埋三、湿三式填三埋和三干湿三混合三填埋三；固体三废物三污染三防治法规：一三般固三体废三物填三埋和三工业三固体三废物三填埋三。通常三把土三地填三埋处三置方三法及三场地三也相三应分三为四三类。惰性三废物三填埋卫生三土地三填埋工业三废物三土地三填埋安全三土地三填埋1.三惰性三废物三填埋惰性三废物三填埋三是土三地填三埋处三置一三种最三简单三的方三法。它实三际上三是把三建筑三废石三等惰三性废三物直三接埋三入地三下。填埋三方法三分浅三埋和三深埋三两种三。2.三卫生三土地三填埋卫生三土地三填埋三是处三置一三般固三体废三物，三而不三会对三公众三健康三及环三境安三全造三成危三害的三一种三方法三，主三要用三来处三置城三市垃三圾；3.三工业三废物三土地三填埋工业三废物三土地三填埋三适于三处置三工业三无害三废物三，因三此，三场地三的设三计操三作原三则不三如安三全土三地填三埋严三格，三下部三土壤三的渗三透率三仅要三求为三10-5cm三／s三。4.三安全三土地三填埋安全三土地三填埋三是一三种改三进的三卫生三土地三填埋三方法三，还三称为三化学三土地三填埋三和安三全化三学土三地填三埋。安全三土地三填埋三主要三用来三处置有害三废物，因三此，三对场三地的三建造三技术三要求三更为三严格三。如三衬里三的渗三透系三数要三小于三10-8cm三／s三，浸出三液要三加以三收集三和处三理，三地表三径流三要加三以控三制等三。此外三，还三有一三种土三地填三埋处三置的三方法三，即浅地三层埋三藏方三法，这三种方三法主三要用三来处三置低三放废三物。土地三填埋三处置三具有三工艺三简单三，成三本较三低，三适于三处置三多种三类型三固体三废物三的优三点。目前三，采三用较三多的三土地三填埋三方法三是卫生三土地三填埋、安全三土地三填埋和浅地三层处三置法。5.三3.三2卫三生土三地填三埋1.三概述卫生三土地三填埋三是处三置垃三圾而三不会三对公三众健三康及三环境三造成三危害三的一三种方三法。通常三是每三天把三运到三土地三填埋三场的三废物三在限三定的三区域三内铺散成4三0～三75cm的薄三层，三然后压实以减三少废三物的三体积三，并三在每三天操三作之三后用三一层三厚1三5～三30cm的土三壤覆盖、压实，废三物层三和土三壤覆三盖层三共同三构成三一个三单元三，即填筑三单元。具三有同三样高三度的三一系三列相三互衔三接的三填筑三单元三构成三一个升层。完三成的三卫生三土地三填埋三场是三由一三个或三多个三升层三组成三的。三当土三地填三埋场三达到三最终三的设三计高三度之三后，三再在三该填三埋层三之上三覆盖三一层三90三～1三20cm的土三壤，三压实三后就三得到三一个三完整三的卫三生土三地填三埋场三。卫三生土三地填三埋场三剖面三图示三于图三5.三2。卫生三土地三填埋三主要三分为厌氧三填埋好氧三填埋准好三氧填三埋好氧三填埋三实际三上类三似于三高温三堆肥三，其三主要三优点能够三减少三降解三水分三；分解三的速三度快三，产三生高三温。三好氧三填埋三比厌三氧填三埋在三体积三上缩三小近三50三％，三提高三填埋三场的三使用三寿命三。分解三温度三高，三可达三60三℃以三上(三厌氧三27三℃)三，对三消灭三大肠三杆菌三等致三病微三生物三是十三分有三利的三。结构三比较三复杂三，配三备供三氧设三备，三增加三了施三工难三度，三造价三高目前三，世三界上三已经三建成三或正三在建三成的三大型三卫生三土地三填埋三场，三广泛三应用三的是三厌氧三填埋三，它三的优三点是三结构三简单三、操三作方三便，三施工三费用三低，三同时三还可三回收三甲烷三气体三。2.三填三埋场三设计三规划三程序包括场地三的选三择环境三影响三评价场地三的设三计、三建造三与施三工填埋三操作封场三场地三的维三护及三监测三等。5.三3.三3卫三生土三地填三埋方三法卫生三土地三填埋三方法三主要三有平面三法沟壑三法斜坡三法三种三类型三。1.三平面三法2.三沟壑三法3.三斜坡三法国外预压三紧固三体废三物的填三埋方三法。方法三是先三将固三体废三物压三实，三然后三按填三埋方三法进三行填三埋。这种三填埋三法不三需每三日用三土壤三覆盖三，在三分级三多层三的填三埋作三业中三，较三下一三层可三在其三上卸三满经三过压三实的三废物三而脱三离裸三露状三态，三在达三到最三后的三填埋三高度三后再三铺上三土壤三覆盖三层，三准备三场地三作其三他应三用。三这种三作业三可以三不考三虑气三味和三碎片三的吹三扬问三题据报三道，三这种三填埋三方法三的最终三密度三要比三未经三处理三的大三35三％。卫生三土地三填埋三法工三艺简三单，三操作三方便三，处三置量三大，三费用三较低三，它三既消三纳处三置了三垃圾三，又三可根三据城三市地三形地三貌特三点将三填埋三场开三发利三用。5.三4安三全土三地填三埋5.三4.三1概三述安全三土地三填埋三是在三卫生三土地三填埋三技术三基础三上发三展起三采的三，是三一种三改进三了的三卫生三土地三填埋三。安全三土地三填埋三场的三结构三与安三全措三施比三卫生三土地三填埋三场更三为严三格。地址三远离三城市三和居三民必须三有严三密的三人造三或天三然衬三垫土壤、衬垫三渗透席殊小于三10-8cm三／s三；配备三严格三的淋三洗液三收集三、处三理及三监测三系统三；设置三完善三的气三体排三放和三监测三系统三；废物三在处三置前三进行三稳态三化预三处理三，填三埋后三更为三安全三。2.三安全三土地三填埋三的废三物种三类危险三废物不应三处置三易燃三性废三物、三反应三性废三物、三挥发三性废三物和三大多三数液三体、三半固三体及三污泥三；不应三处置三互不三相融三的废三物，三以免三混合三以后三发生三爆炸三，产三生或三释出三有毒三、有三害气三体或三烟雾三。3.三安全三土地三填埋三场地三设计三原则三及注三意问三题(1三)处三置场三的容三量应三足够三大(2三)处置三系统三能满三足全三天候三操作三要求三；(3三)处置三场地三所在三地区三的地三质条三件、三环境三适宜三，可三长期三使用三；(4三)符三合相三关规三定以三及危三险废三物土三地填三埋处三置标三准。安全三土地三填埋三场地三设计三时应三注意三的主三要问三题是废物三处置三前的三预处三理；由天三然或三人造三衬垫三或淋三洗液三收集三及监三测设三施所三构成三的地三下水三保护三系统三；场地三及其三周围三地表三水的三控制三管理三。4.三安全三土地三填埋三场的三基本三设施5.三4.三2填三埋方三案根据三场地三的地三形、三水文三、地三质等三条件三以及三填埋三的特三点，三土地三填埋三方案三主要三分为三以下三三种三：1.三人造三托盘三式2.三天然三洼地三式3.三斜坡三法1.三人造三托盘三式2.三天然三洼地三式天然三洼地三式填三埋场三地是三利用三天然三的地三形条三件，三如天三然峡三谷、三采石三场坑三、露三天矿三坑、三山谷三、凹三地等三构成三盆地三状容三器的三三个三边，三在其三中处三置固三体废三物。3.三斜坡三法5.三4.三3地三下水三保护三系统1.三淋洗三液的三来源三和产三生量安全三土地三填埋三，淋三洗液三主要三来自三废物三本身三含水三、地三下水三、降三水及三地表三径流三。通常三废物三本身三含水三很少三，特三别是三在处三置前三进行三脱水三或稳三态化三预处三理，三则废三物本三身含三水可三以忽三略；如果三场地三的选三址合三理，三填埋三场底三部远三在地三下水三位之三上，三同时三设置三防渗三衬垫三，则三地下三水渗三入问三题也三可忽三略。因此三淋洗三液的主要三来源三是降三水和三地表三径流三水。淋洗三液的三产生三量可三根据三填埋三场水三的收三支平三衡关三系来三确定三。2.三地下三水保三护系三统保护三地下三水可三以从三两个三方面三实现三：一三个方三面是三在选三择场三地时三，应三按照三场地三选择三标准三合理三选址三；另三一方三面是三从设三计、三施工三方案三以及三填埋三方法三上来三实现三。采三用防三渗的三衬里三，建三立淋三洗液三收集三监测三处理三系统三等。(1三)衬三垫材三料的三选择适于三作土三地填三埋场三的衬三垫材三料主三要分三为：无机三材料三--三-有三黏土三、水三泥等三；有机三材料三--三-有三沥青三、橡三胶、三聚乙三烯、三聚氯三乙烯三等；混合三衬垫三材料三--三-有三水泥三沥青三混凝三土、三土混三凝土三等(2三)衬三垫系三统的三设计三原则衬垫三系统三是地三下水三保护三系统三的重三要组三成部三分，三它除三具有三防止三淋洗三液泄三漏外三，还三具有三包容三废物三、收三集淋三洗液三、监三测淋三洗液三的作三用，三因此三必须三精心三设计3.三衬垫三系统三结构衬垫三系统三的结三构主三要有三3种三：①无三淋洗三液收三集系三统的三天然三衬垫三系统三；②具三有淋三洗液三收集三系统三的单三衬垫三系统三；③具三有淋三洗液三收集三系统三的双三衬垫三系统三。(1三)无三淋洗三液收三集系三统的三天然三衬垫三系统天然三衬垫三系统三只有三在场三地的三土壤三、水三文地三质条三件均三满足三土地三填埋三场选三择标三准的三条件三下，三并且三自然三蒸发三量要三超过三降水三量5三0cm的情三况下三，才三能使三用。三对于三天然三衬垫三系统三，一三旦淋三洗液三大量三增加三无法三抽出三，将三会污三染地三下水三。因三此目三前已三很少三采用三此种三方法三。(2三)具三有淋三洗液三收集三系统三的单三衬垫三系统(3三)有三淋洗三液收三集系三统的三双衬三垫系三统5.三4.三4地三表径三流水三的控三制地表三径流三水的三控制三是防三止地三下水三污染三的又三一条三途径三。其三目的三是把三可能三进入三场地三的水三引走三，防三止场三地排三水进三人