第8章固体废物的最终处置

第8章固体废物的填埋处置8.1处置方法概述基本概念海洋处置深井灌注处置土地填埋处置处置（Disposal）

处置：指改变固体废物的物理、化学和生物特性，达到减少其数量、体积，降低或消除其危险成分，以控制量向环境排放并与环境隔离的过程。

处置的原则：使固体废物最大限度地与生物圈隔离，防止其对环境的扩散污染，确保现在和将来都不会对人类造成危害或影响甚微。减量化无害化

使固体废物最大限度地与环境或生物圈隔离，保证废物中的有害物质现在或将来不对人类及环境造成不可接受的危害，并从根本上解决固体废物的最终归属问题。是固体废物全面管理的最终环节。

理解为永久储存和正常情况下不再回取或不再进一步处置技术不可行或经济上不合理，或环境风险太大且不清楚固体废物的最终处置最终处置对象无法进一步回收利用或再循环利用的物质最终处置的目的无害化固体废物处理预处理物化处理生物处理热处理处置陆地处置海洋处置收集、压实、破碎、分选、脱水等浮选、氧化、还原、中和、固化等好氧堆肥、厌氧消化、微生物浸出等（干燥、）焚烧、热解等土地耕作、深井灌注、工程库存等海洋倾倒、远洋焚烧等处理与处置的方法

基本概念海洋处置深井灌注处置土地填埋处置人类活动产生的污染性气体(CO2为主)约有一半被海洋吸收

海洋倾倒利用船舶、航空器、平台及其他载运工具，向海洋倾倒废物或其他有害物质的行为。特点处置成本低，用于处置多种废物存在争议法规国际协议：奥斯陆协定和伦敦协定我国《中华人民共和国海洋倾废管理条例》处置申请程序、地点选择、废物种类、处置区封闭海洋处置以高温破坏为目的而在海洋焚烧设施上有意焚烧废物或其他物质的行为。含氯有机物远洋焚烧海洋处置就是利用海洋巨大的环境容量和自净能力，将固体废物投入海洋海洋倾倒海洋倾倒:

海洋倾倒是将固体废物直接投入海洋的一种处置方法，其法律定义是指利用船舶、航空器，平台及其他载运工具，向海洋倾倒废物或其他有害物质的行为。理论依据海洋是一个庞大的废物接受体，对污染物质有极大的稀释能力。处置对象根据废物的性质、有害物质含量和对海洋的环境影响，把废物分为三类：1.禁止倾倒的废物①含有机卤素，汞、镉及其化合物的废物，②强放射性废物③原油、石油炼制品、残油及其废弃物④严重妨碍航行、捕鱼及其他活动或危害海洋生物的，能在海面漂浮的物质。2.需要获得特别许可证才能倾倒的主要废物①含有砷、铅、铜，锌、铬，镍、钒等物质及化合物的废物②含有有氰化物、氟化物及有机硅化合物的废物③弱放射性废物④容易沉入海底，可能严重障碍捕鱼和航行的笨重的废弃物。3.获得普通许可证即可倾倒的废物除上述两类废物之外的低毒或无毒的废物海洋倾倒处置程序选择处置场选择倾倒方式投弃依据法律规定根据处置区的海洋学特性，海洋保护水质标准、废物的种类选择技术可行经济合理对于放射性废物和重金属有害废物，需在海洋倾倒前进行水泥固化处理装置废物的容器需有明显的标志获得许可证美国曾于1969年在墨西哥湾共处置工业废物450万吨，其中58%为来自钢厂的废酸，12％为废油，7%为农药废物，其余为含氰化烃、酚、氰化物等废物据不完全统计，从1946年以来，美国在大西洋和太平洋共倾倒大约9万个放射性废物容器，放射性总活度大约为2.5xl015

Bq。Bq

（贝可）

国际单位制的活度单位名称

1Bq等于每秒钟发生一次衰变远洋焚烧远洋焚烧是利用焚烧船在远海对固体废物进行处理处置的一种方法。其法律定义系指以高温破坏为目的而在海洋焚烧设施上有意地焚烧废物或其他物质的行为。海洋焚烧设施包括用于此目的的船舶、平台或其他人工构筑物。远洋焚烧适于处理处置各种含卤素有机废物，如含氯有机废物PCBs基本概念远洋焚烧与陆上焚烧的区别

产生的氯化氢气体冷凝后可直接排入海中，焚烧残渣无需处理，也可直接排入海中。

根据美国进行的焚烧鉴定试验，含氯有机物完全燃烧产生的水、二氧化碳、氯化氧以及氮氧化物，由于海水本身氯化物含量高，并不会因为吸收大量氯化氢而使其中的氯平衡发生变化。此外，由于海水中碳酸盐的缓冲作用，也不会因吸收氯化氢使海水的酸度发生变化。远洋焚烧

实施远洋焚烧，一般应由处置单位首先向海洋主管部门、环境保护部门等提出申请，待海洋焚烧设施和被焚烧废物通过检查鉴定后，获得有关部门发放的焚烧许可证之后才能在指定海域进行焚烧。对固体废物进行海洋处置，必须严格按照国际公约实施，海洋处置对环境的影响还有待我们进一步研究。远洋焚烧的管理深井灌注处置

是指把液状废物注入到地下与饮用水和矿脉层隔开的可渗透性的岩层中。在某些情况下，它是处置某些有害废物的安全处置方法。深井灌注的基本程序深井灌注处置场地选择钻探与施工操作与监测深井灌注处置前，需使废物液化，形成真溶液或乳浊液

场地选择处置区必须位于地下饮用水源之下并与之隔离；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去；有足够的容量，面积较大，厚度适宜，空隙率高，饱和度适宜；有足够的渗透性，且压力低，能以理想速度和压力接受废液；地层结构及其原来含有的流体与注入的废物相容，或者花少量的费用就可以把废物处理到相容的程度。深井灌注处置钻探与施工

钻探与施工和石油、天然气井的钻探技术大体相同土地填埋处置是从传统的堆放和填地处置发展起来的一项最终处置技术土地填埋处置方法土地填埋landfill处置根据对象种类控制水平分类4213安全土地填埋工业废物土地填埋卫生土地填埋处置一般固体废物的城市生活垃圾的方法最简单方法，处置惰性废物、建筑废土石处置工业无害废物方法改进的卫生土地填埋方法适合于有害固体废物处置惰性废物土地填埋8.2.1生活垃圾的卫生填埋概述生活垃圾生活垃圾=城市固体废物城镇居民人口估计有5亿以上，年产生活垃圾超过1.5亿吨8.2生活垃圾的卫生填埋从不同的角度，可将填埋场分为不同的种类：（1）根据结构：可分为衰竭型和封闭型填埋场。（2）根据不同的填埋地形特征：可分为山谷型、坑洼型和平原型填埋场。（3）根据填埋场中废物的降解机理：可分为好氧型、准好氧型和厌氧型填埋场等。

目前我国普遍采用的是厌氧型填埋场。是否达到了国家标准规定的防渗要求；是否落实了卫生填埋作业工艺，如推平、压实、覆盖等；污水是否处理达标排放；填埋场气体是否得到有效的治理；蚊蝇是否得到有效的控制；是否考虑终场利用。卫生填埋场主要判断依据在发展中国家，99％以上的生活垃圾采用卫生填埋(或简单堆放场)处理在我国，90％以上的生活垃圾采用卫生填埋或简单堆放进行处理或处置8.2.2场地的选择卫生填埋场的选址原则一、防止污染的安全原则垃圾填埋场建设中和使用后应对整个外部环境的影响最小，不能使场地周围的水、大气、土壤环境发生恶化指垃圾填埋场从建设到使用过程中，单位垃圾的处理费用最低，垃圾填埋场使用后资源化价值最高二、经济合理原则填埋场的面积运输距离

土质与地形条件场地的最后利用

气象条件

地质、水文地质条件环境条件卫生填埋场的选址细则(围绕安全与经济原则)场址选择应服从总体规划场址应满足一定的库容量要求合适的地形、地貌及土壤条件气象条件对地表水域的保护对居民区的影响对场地地质条件的要求对场地水文地质条件的要求对场地工程地质条件的要求场址周围应有相当数量的土石料场址应交通方便、运距合理场地的选择场址选择应服从总体规划卫生填埋场的建设规模应与城市建设规模和经济发展水平相一致其场址的选择应服从城市总体规划符合城市区域环境总体规划的要求符合城市环境卫生事业发展规划的要求。

填埋场对周围环境不应产生影响或虽影响周围环境但不超过国家相关现行标准的规定。填埋场应与当地的大气保护、水土资源保护、大自然保护及生态平衡要求相一致。场址应满足一定的库容量要求填埋场使用年限:是填埋场从填入垃圾开始至填埋垃圾封场的时间一般填埋场合理使用年限不少于10年，特殊情况下不少于8年库容:指填埋场用于填埋垃圾的场地体积大小合适的地形、地貌及土壤条件场地地形，其坡度应有利于填埋场施工和其他建筑设施的布置，不宜选在地形坡度起伏较大的地方和低洼汇水处；原则上地形的自然坡度不应大于5％；应利用现有自然地形空间，将场地施工土方量减至最小。气象条件场址还应避开高寒区不应位于龙卷风和台风经过的地区宜设在暴风雨发生率较低的地区场址宜位于具良好大气混合扩散作用的下风向，白天人口不密集地区对居民区的影响场地至少应位于居民区500m以外或更远。最好位于居民区的下风向，使运输或作业期间废物飘尘及臭气不影响当地居民，同时应考虑到作业期间的噪声应符合居民区的噪声标准。原

则基

本要求环境保护原则1、填埋场防洪标准应符合：大型填埋场（库容大于500万m3）按50年一遇设计，100年一遇校核；其余按20年一遇设计，50年一遇校核；2、离居民住宅区50m以外；3、不应设在国家自然保护区、风景区、文物古迹区、国防设施用低区；4、水源保护区下游，夏季主导风向下风向工程学及安全生产原则1、库容足够、使用年限宜10年以上，特殊不低于8年；2、运距合理，交通方便；3、防渗处理容易；4、有较丰富的土源；5、尽可能利用天然地形条件，减少土方工程量经济原则1、尽量利用荒地、山谷；2、尽量提高单位面积上的填埋量，即填埋场的空间利用系数E；3、尽量减少工程量；4、运行管理经济合理；5、封场后综合开发利用；法律及社会支持原则1、必须符合城市用地规划、区域环境规划，城市总体规划以及环境卫生专项规划；2、符合国家以及当地的有关法律、法规；3、注意公众舆论和社会影响；4、尽量符合城市给水排水设施规划填埋场选址原则要求小结

8.2.3填埋场的环境影响评价

1、评价程序

开展环境影响评价时，应结合场地的适宜性进行深入的现场调查，在此基础上，确定环境要素及施工和运行时的影响因素，按环保要求和标准逐一进行评价。

2、评价目的与内容

填埋场环境影响评价旨在论述填埋场建设的环境可行性，重点应回答与项目决策相关的如下问题：（1）填埋场选址的合理性。（2）填埋场设计与清洁生产的符合性。（3）拟定的污染控制方案的经济合理性和技术可行性。（4）填埋场的总量控制指标。

对拟建填埋场的环境影响评价具体应包括以下内容：（1）填埋场四周的自然环境和社会环境状况的调查与评价。（2）填埋场潜在影响区内的公众意见调查。（3）填埋场的工程分析。（4）填埋场环境影响预测与分析。（5）结合环境影响预测与分析结果，给出填埋场污染物的总量控制指标。8.2.4场址开发利用计划

在填埋场运行结束后的长期维护监管中，事先制定一个周密而清晰的场址开发利用规划（含封场规划）是十分必要的。在废物填埋场服务期结束后，需对整个填埋场进行最终覆盖。

通常场址的开发利用应具备以下基本条件：（1）场地下沉量逐渐变小，直至停止。（2）场地具有一定的承载力。（3）无坡面下滑破坏的可能。（4）无可燃气体、恶臭产生或影响非常小。（5）没有对土壤和地下水的污染。（6）不会对建筑物基础造成不良影响。（7）适于植物生长。8.2.5填埋方法填埋工艺填埋方法

沟槽法是把废物铺撒在预先挖掘的沟槽内，然后压实，把挖出的土作为覆盖材料铺撒在废物之上并压实，即构成基础的填筑单元结构。沟槽的大小要根据场地水文地质条件来确定。通常沟的长度为30-40m，深0.9-1.8m，宽4.5-7.5m。沟槽法填埋方法

地面法是把废物直接铺撒在天然的土地表面上，压实后用薄层土壤覆盖，然后再压实。地面法可在坡度平缓的土地上采用，但开始要建筑一个人工土坝，作为初始填筑单元的屏蔽。因此最好是在采石场，露天矿，峡谷，盆地或其他类型的洼地采用。该法适于处置大量的固体废物。地面法填埋方法斜坡法

斜坡法是把废物直接铺撒在斜坡上，压实后用工作面前直接得到的土壤加以覆盖，然后再压实。8.2.6填埋操作

为保证土地填埋操作的顺利进行，必须根据场地的布局制定一份完整的土地填埋操作计划，为操作人员指明操作规程、交通线路、记录和监测程序、定期操作进度表、意外事故的应急计划及安全措施等。垂直填埋优点：是填埋向高度发展，在较短时间内就可使填坝的垃圾达到最终填埋高度，既可以减少垃圾的暴露时间，又有助于减少浸出液的数量，因此被广泛采用一般采用从上到下的顺流填埋方法，因为这样既不会积蓄地表水，又可减少浸出液8.2.7场地的设计场地的面积和容积填埋场的防渗地下水保护系统气体的产生及控制卫生填埋场的环境监测与后期管理垃圾卫生填埋场的容积计算几个重要的数据城市生活垃圾填埋场的使用年限以15～25年为宜如果以当地土壤为覆盖材料，则垃圾与覆土材料之比约为5：1～4：1压实后的垃圾容重约为500-800kg/m3之间场地的设计——面积和容积注意事项当服务年限较长时，应该充分考虑人口的增长率和垃圾产率的变化。人口增长率要根据相应地区最近10年内的人口增长率取值。垃圾产率应根据该地区的经济发展规划，参考以往的产率数据取值。垃圾卫生填埋场的容积例题例2例1P252例8-1（不考虑垃圾产生量随时间变化）其它需考虑问题注意场地边界内保留适当的缓冲区，原则：1.边界距饮水井的距离必须大于150m;2.场地同边界至少保留15m；3.除边界缓冲区外，还要保留5～10%的辅助操作面积；

填埋场防渗的主要目的是阻止渗滤液和填埋气体外泄污染周围的土壤和地下水，同时还要防止外来水，包括地下水、地表水和降水等大量进入填埋场，增大渗滤液产生量。一、防渗方式按照填埋场防渗设施铺设时间的不同，防渗方式可分为场区防渗和终场防渗。后者是指当填埋场的填埋容量使用完毕后，对整个填埋场进行的最终覆盖，故亦称其为终场覆盖；前者是填埋场运行作业前施作的主体工程之一，根据防渗设施设置方向的不同，又可分为水平防渗和垂直防渗。

（1）水平防渗：指防渗层向水平方向铺设，防止渗滤液向周围及垂直方向渗透而污染土壤和地下水。

（2）垂直防渗：指防渗层竖向布置，防止废物渗滤液横向渗透迁移，污染周围土壤和地下水。二、防渗材料（1）天然防渗：天然防渗材料主要有黏土、亚黏土、膨润土等。天然防渗衬里的主要优点是造价低廉、施工简单。由于土地资源的日益紧缺和防渗要求的不断提高，天然衬里的使用受到了很大限制。膨润土黏土

（2）改良型衬里常用的两种改良型衬里如下：

①黏土－膨润土改良型衬里：在天然黏土中添加适量膨润土矿物，使改良后的黏土达到防渗材料的要求。

②黏土－石灰、水泥改良型衬里：在天然黏土中添加适量的石灰、水泥以改善黏土性质，从而大大提高黏土的吸附能力和酸碱缓冲能力。

（3）人工合成膜防渗人工衬里材料通常要满足以下要求：①必须与渗滤液相容，不因与渗滤液的接触而使其结构完整性和渗透性发生变化。②渗透系数小于1×10-7cm/s。③具有适宜的强度和厚度，可铺设在稳定的基础之上。④抗臭氧、紫外线、土壤细菌及真菌的侵蚀。⑤具有适当的耐候性，能承受急剧的冷热变化。⑥具有足够的抗拉强度，能经得起填埋体的压力和填埋机械与设备的压力。⑦有一定的抗尖锐物质的刺破、刺划和磨损力。⑧厚薄均匀，无薄点、气泡及裂痕。⑨便于施工及维护。

高密度聚乙烯（HDPE）因耐化学腐蚀能力强，制造工艺成熟，易于现场焊接，工程施工经验比较成熟，而被广泛应用于填埋场的水平防渗中。高密度聚乙烯膜三、防渗结构（一）水平防渗系统

1、结构类型（1）单层衬里系统

（2）单复合衬里系统

（3）双层衬里系统

（4）双复合衬里系统填埋场基础衬层系统结构的两个典型示例：

2、水平防渗系统的选择填埋场场区水平防渗系统的选择应根据环境标准要求、场址的地质、水文地质与工程地质条件、衬里材料来源、填埋废物性质及其与衬里兼容性、施工条件、经济可行性等因素进行综合考虑。目前，我国大部分地区的城市固体废物卫生填埋场多采用单层衬里和单复合衬里防渗系统。

（二）终场防渗系统

1、系统的功能：削减渗滤液的产生量，控制填埋场气体从填埋场上部无序释放，避免废物的扩散，抑制病原菌的繁殖以及提供一个可供景观美化和填埋土地再用的表面等。2、系统的构成与设计：由多层组成，可分为两大部分：第一部分是土地恢复层，即为表土层；第二部分是密封层，从上至下由保护层、排水层、防渗层和调整层（或基础层）组成。终场防渗系统的构成填埋场终场防渗系统渗滤液（浸出液）的生成场地的设计——地下水保护系统渗滤液（浸出液）经验计算公式渗滤液性质

1）有机污染物浓度高，尤以5年内的“年轻”填埋场的渗滤液为最;2）氨氮含量较高，在“中老年”填埋场渗滤液中尤为突出；3）磷含量普遍偏低，尤其是溶解性的磷酸盐含量更低；4）金属离子含量较高，其含量与所填埋的废物组分及时间密切相关；场地的设计——地下水保护系统5）溶解性固体含量较高，在填埋初期（0.5~2.5年）呈上升趋势，直至达到峰值，然后随填埋时间增加逐年下降直至最终稳定；6）色度高，以淡茶色、暗褐色或黑色为主，具较浓的腐败臭味；7）水质历时变化大，废物填埋初期，其渗滤液的pH值较低，而COD、BOD5、TOC、SS、硬度、金属离子含量较高；而后期，上述组分浓度则明显下降。垃圾渗滤液成分（mg/L）

渗滤液特征随填埋场年龄的变化

NH4+-N浓度随填埋年龄增长而提高，重金属离子浓度则有所下降。渗滤液的处理（一）合并处理

合并处理是指将渗滤液直接或预处理后引入填埋场就近的城市生活污水处理厂进行处理。

但该方案的应用有一定的前提条件：（1）必须有城市生活污水处理厂，且距填埋场较近。（2）易造成对污水处理厂的冲击负荷。由于污水管道的纳污标准远低于渗滤液原水的污染物指标，因此渗滤液往往需要先在现场进行预处理。现场预处理宜采用生物处理为主的工艺，最好采用生物脱氮工艺。

（二）单独处理

1、土地处理。

（1）填埋场回灌处理系统：主要利用填埋废物层类似于“生物滤床”的吸附、解吸作用以及填埋场覆盖层的土壤净化作用、最终覆盖后填埋场地表植物的吸收作用和蒸发作用将渗滤液减质减量化。

（2）土壤植物处理系统：①通过吸附、离子交换和沉淀等作用，土壤颗粒从渗滤液中将悬浮固体过滤掉，并将溶解性固体组分吸附在颗粒上。②土壤中微生物将渗滤液中的有机物转化和稳定，并转化有机氮。③植物利用渗滤液的各种营养物生长，以保持和增加土壤的渗入容量，并通过蒸腾作用减少渗滤液量。2、生物处理

（1）好氧生物处理

（2）厌氧生物处理

（3）厌氧与好氧结合方式

3、物化处理

物化法更多的是用来处理老龄渗滤液。物化处理包括混凝沉淀、化学氧化、吸附、膜分离、氨氮吹脱、过滤等方法。

垃圾填埋后，由于微生物的生化降解作用，会产生气体。垃圾的分解分为好氧和厌氧两个阶段。填埋初期，垃圾中的有机物进行好氧分解，时间可持续数天，此阶段的气体特征产物是二氧化碳、水和氨，当填埋区内氧被耗尽时，垃圾中的有机物生化反应进入厌氧阶段。有机物厌氧分解生成的气体中含有甲烷，二氧化碳、氨和水。场地的设计——气体的产生及控制41、第一阶段——好氧分解阶段

2、第二阶段——好氧至厌氧的过渡阶段

3、第三阶段——酸发酵阶段

4、第四阶段——产甲烷阶段

5、第五阶段——填埋场稳定阶段填埋气体产生量估算理论计算法化学计量法：假如在填埋废物中除废塑料外的所有有机组分可用一般化的分子式CaHbOcNd来表示，假设可生化降解有机废物完全转化为CO2和CH4，则可用下式来计算气体产生总量。CaHbOcNd+〔（4a-b-2c-3d）/4〕H2O→〔（4a-b-2c-3d）/8〕CH4+〔（4a-b+2c+3d）/8〕CO2+dNH3COD计量法：1gCOD有机物＝0.25gCH41gCOD有机物＝0.35LCH4

经验公式法典型的垃圾填埋场，即含水率为25％且填埋后不变，每年的近似产气量为0.06m3/kg。如果是干旱或半干旱气候条件，又没有添加水，填埋废物干燥，则产气量会降低到0.03～0.045m3/kg。相反，如果填埋后湿度条件很合适，产气量可能达到0.15m3/kg或更高。实测法

填埋场可持续产气10-15年甲烷经脱水、预热、去除二氧化碳后可作为能源使用。美国洛杉矶市郊的一个占地1.4km2的填埋场，每天填埋9000t垃圾，每分钟产甲烷200m3，过去全部烧掉，现用于发电。我国南京的水阁、天井洼、轿子山三大垃圾填埋场的沼气用于发电和制热:日均发电10万度，制热项目投产后能日产95℃热水800—1000吨

填埋气的收集填埋气体的收集系统分为被动收集系统和主动收集系统两种。在大型填埋场中往往采用主动收集系统来收集填埋气体。

（一）集气系统：通常填埋气收集系统有竖井收集系统和水平收集系统两类。

（二）输送系统竖井集气回收系统示意图四、填埋气净化技术（一）吸收分离：采用碱性溶液为吸收剂去除填埋气中的CO2。

（二）吸附分离：根据吸附后吸附剂再生方法不同，吸附分离可分为变温吸附（TSA）和变压吸附（PSA）。

（三）膜分离：利用分子的渗透速率差使不同气体在膜两侧富集而实现分离。五、填埋气的利用（一）发电：填埋气属中等热值燃气，只需经过脱水、脱硫等预处理便可送至锅炉或内燃机燃烧进行发电和供热。

（二）作为汽车燃料：通过对填埋气进行预处理后，可以保证填埋气组分达到天然气的品质。当处理后的填埋气达到《车用压缩天然气》GB18047－2000标准后，就可以作为双燃料汽车的气体燃料。

（三）作为城市居民用燃气：目前暂不主张直接作为民用燃气使用。

（四）作为燃料电池的燃料：燃料电池是一种将化学能直接转换为电能的发电装置，它所用的“燃料”并不燃烧，而是通过氧化还原反应直接产生电能。卫生填埋场的环境监测与后期管理（一）填埋场的环境监测1渗滤液监测渗滤液监测包括两个方面，其一是填埋场内渗滤液的监测，其二是处理后渗滤液的监测。填埋场内渗滤液监测是指随时监测填埋场内渗滤液的液位，并定期采样进行分析。

2地下水监测（1）充气区监测充气区监测是指对填埋场地下方的充气区进行监测，其目的是为了尽早发现渗滤液是否泄漏释出。所谓充气区是指土地表面和地下水之间的土壤层，该区土壤空隙为部分空气和部分水充满，因此也称为未饱和区。渗滤液一旦释出，必须通过它才能进入地下水中。（2）饱和区监测饱和区监测