固体废物的填埋处理技术

固废污染控制工程

固体废物的填埋处理技术填埋的概念与分类填埋场总体规划及场址选择填埋工艺防渗系统填埋气体的产生、处理与收集渗滤液的产生、处理与收集

1填埋的概念与分类卫生填埋处置技术的概念填埋场的分类

1.1卫生填埋处置技术的概念卫生填埋利用工程手段，采取有效技术措施，防止渗滤液及有害气体对水体和大气的污染，并将垃圾压实减容至最小，填埋占地面积也最小。在每天操作结束或每隔一定时间用土覆盖。使整个过程对公共卫生安全及环境均无危害的一种土地处理垃圾方法。

判断填埋场是否为卫生填埋场的依据是否落实了卫生填埋工艺，如推平、压实、覆盖等；是否达到了国家标准规定的防渗要求污水是否处理达标排放；填埋气体是否得到有效的治理；蚊蝇是否得到有效控制；是否考虑终场回用

填埋处理技术特点优点如有适当的土地资源可以利用，一般以此法处理最为经济；与其他处理方法相比，其一次性投资较低；卫生填埋是一种完全的、最终的处理方法；可以接受各种类型的生活垃圾而不需要对其进行分类收集；有充分的适应性，能处理因人口和卫生设施增多而加大产量的生活垃圾；边缘土地可重新用作停车处、游乐场、高尔夫球场、航空站等

缺点：渗沥液水质、水量波动较大，处理难度大；渗沥液污染强度高，二次污染严重；封场后维护监管期长、风险大、费用高、不利于场地及时复用；产气期滞后且历时较长，产气量小，资源化率低。占用大量土地

垃圾填埋场图片

垃圾填埋场的功能

防止垃圾渗滤液对地表水和地下水、土壤产生污染防止外界水进入填埋场利用自然地形或人工修筑形成一定的空间，将一定年限内产生的垃圾贮留在内，待空间充满后封闭，恢复这一地区的原貌对垃圾的稳定化作用对产生的渗滤液和填埋气进行处理贮存隔断处理1.2填埋场的分类按地形分类平地型填埋场例：济南垃圾卫生填埋场山谷型填埋场例：深圳下坪垃圾卫生填埋场滩涂型填埋场例：上海老港垃圾填埋场按反应机制分类好氧填埋场：在垃圾体内布设通风管道，用鼓风机向垃圾体内送入空气，使其保持好氧状态，使好氧分解加速，垃圾稳定化速度较快，且垃圾体的温度较高有利于杀灭病菌，同时使渗滤液的产生量大大减少。

准好氧填埋：集水井的末端敞开，利用自然通风，使空气进入垃圾体，在集水管的四周形成好氧区域，而在远离集水管的区域则仍为厌氧区域。这样可以利用好氧区域垃圾降解速度快，而在厌氧区域可以截留部分重金属。其处理效果与好氧填埋场相当，而费用与厌氧填埋场差别不大，因而得到广泛的发展。厌氧填埋场：在垃圾体内无需供氧，基本上处于厌氧状态。由于没有供氧系统因而投资与运行费用低，但其垃圾稳定化时间非常长

2填埋场总体规划及场址选择填埋场选址计划填埋量与填埋年限终场利用规划

2.1填埋场选址垃圾卫生填埋场选址依据城市总体规划和环境卫生专业规划的要求，并满足国家标准《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB6889-2008)、《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJl7-2004)、《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》(CJJ122-2001)中关于垃圾填埋场选址规定选址原则环境保护原则经济原则法律及社会支持原则工程学及安全生产原则

基本要求场址选择服从总体规划场址满足一定库容要求，通常要求其合理使用年限不能少于10年，特殊情况下不少于8年地形、地貌及地质条件生活垃圾填埋场场址的选择应避开下列区域：破坏性地震及活动构造区；活动中的坍塌、滑坡和隆起地带；活动中的断裂带；石灰岩溶洞发育带；废弃矿区的活动塌陷区；活动沙丘区；海啸及涌浪影响区；湿地；尚未稳定的冲积扇及冲沟地区；泥炭以及其他可能危及填埋场安全的区域气象条件。应避开高寒区，不应设在龙卷风和台风经过的区域，宜设在暴风雨发生率较低的地区等

对地表水的保护生活垃圾填埋场选址的标高应位于重现期不小于50年一遇的洪水位之上，并建设在长远规划中的水库等人工蓄水设施的淹没区和保护区之外填埋场不能建在专用水源蓄水层与地下水补给区、洪泛区、淤泥区、距居民区或人畜供水点500m以内的地区、填埋区直接与河流和湖泊相距50m以内的地区。填埋场场址离开河岸、湖泊、沼泽的距离宜大于1000m，与河流相距至少600m。位于夏季主导风下风向，距人畜居栖点500m以外

2.2计划填埋量与填埋年限场地的面积和容量填埋库区的占地面积宜为总面积的70~90%，不得小于60%卫生土地填埋场地的面积和容量与城市的人口数量、垃圾的产率、填埋场的高度、垃圾与覆盖材料量之比，以及填埋后的压实密度有关。通常，覆土和填埋垃圾之比为1：4或1：3，目前覆盖用土的体积占总库容的10~25%填埋后废物的压实密度为600～1000kg/m3场地的使用年限按10~20年

计算每年填埋的废物体积：式中：V为一年填埋的垃圾体积m3；W为垃圾产率kg/人·d，通常为0.8~1.2kg/人·d；P为城市人口数；D为填埋后废物压实密度kg/m3，一般为0.6~1.0t/m3，但要考虑垃圾降解后密度的增加每年所需土地面积

2.3终场利用规划填埋场的终场规划是填埋最初设计的一部分，而不是填埋完成后再去考虑。填埋场终场后通常作绿地、休闲用地、高尔夫球场、园林等，亦可用作建材预制件、无机物堆放场等。通常场址的开发利用应具备下列基本条件：场地下沉量逐渐变小，直至停止；场地具有一定的承载力；无坡面下滑破坏的可能。无可燃气体、恶臭产生或影响非常小；没有对土壤和地下水的污染；不会对建筑物基础造成不良影响；适于植物生长

3填埋工艺填埋工艺的确定填埋作业

3.1填埋工艺的确定填埋工艺确定原则分区作业减少垃圾裸露面，降低作业成本。并可减少渗滤液的产生量压实多填延长填埋场使用年限控制源头落实环保措施，防止二次污染超前规划采取合理的填埋方式，缩短稳定期

垃圾的填埋工艺卸料采用填坑作业法卸料时，往往设置过渡平台和卸料平台，而采用倾斜面作业法时，则可直接卸料推铺卸下的垃圾的推铺由推土机完成。层垃圾摊铺厚度应根据填埋作业设备的压实性能、压实次数及垃圾的可压缩性确定，厚度不宜超过60cm，且宜从作业单元的边坡底部到顶部摊铺压实垃圾压实密度应大于600kg/m3。推土机压实时不少于0.6t/m3，专用压实机压实时不少于0.8t/m3覆土一般分为日覆盖、中间覆盖和终场覆盖。

垃圾的填埋工艺

3.2填埋作业填埋作业即填埋垃圾按单元从压实表面开始，向外向上堆放。某一作业期（通常是一天）构成一个填埋单元（隔室）由收集和运输车辆运来的垃圾按30~60cm厚为一层放置，然后压实一个单元的垃圾高度宜为2～4m，最高不得超过6m单元作业宽度按填埋作业设备的宽度及高峰期同时进行作业的车辆数确定，最小宽度不宜小于6m单元的坡度不宜大于1∶3

4防渗系统防渗方式防渗材料水平防渗系统

防渗系统的设计要满足《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》（CJJ113-2007）和《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008)的要求。场底防渗系统的功能将垃圾渗滤液封闭于填埋场之中，使其进入渗滤液收集系统，防止其渗透流出填埋场之外污染土壤和水体控制填埋场气体的迁移，使填埋场气体得到有控释放和收集，防止其侧向或者向下迁移到填埋场之外控制地下水防止其入填埋场导致渗滤液量的大量增加。

4.1防渗方式防渗方式人工防渗：水平防渗和垂直防渗水平防渗指防渗层向水平方向铺设，包括场底及其周边，防止渗滤液向周围及垂直方向渗透而污染土壤和地下水。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。

4.2防渗材料防渗材料天然无机防渗材料、无机与有机复合防渗材料和人工合成防渗材料要求防渗材料的渗透系数<1.0×10-7cm/s（《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17-2004））天然无机防渗材料主要有粘土、亚粘土、膨润土等。因为来源广泛、经济，过去被视为唯一的防渗材料，目前仍在许多国家使用。天然粘土类衬层及改性粘土类衬层的渗透系数不应大于1.0×10－7cm/s，且场底及四壁衬里厚度不应小于2m

天然粘土防渗材料的技术要求在最佳湿度条件下，当压实度达到90~95%时，渗透性很低的粘土可以作为填埋场的衬层材料。满足下列条件的粘土适宜作为衬层材料液限在25~30%，塑限10~15%；小于0.074mm的颗粒占40~50%；粒径小于0.002mm的粘土含量在18~25%。人工改性防渗材料主要是在当填埋场附近没有合适的粘土资源或粘土的性能达不到防渗要求时，将亚粘土、亚砂土等进行人工改性。改性添加剂主要分为有机和无机两种，有机添加剂包括一些有机单体（如甲基脲等）的聚合物；无机添加剂主要有水泥、石灰、粉煤灰和膨润土等。

无机与有机复合防渗材料主要是指聚合物水泥混凝土（PCC）防渗材料，沥青水泥混凝土也属于该类材料。它是将聚合物掺入水泥混凝土中提高其抗渗性能和抗碳化性能，其渗透系数可以低于10-9cm/s。人工合成有机防渗材料主要有塑料卷材、橡胶、沥青涂层等，常称为柔性膜。常用的柔性膜有HDPE（高密度聚乙烯）、LDPE等（详见教材表8-2），应用最普遍的是HDPE膜柔性膜有极低的渗透系数，通常可达10-11cm/s

技术指标必须与渗滤液相容；具有适合的强度和厚度，对于HDPE膜要求厚度不少于1.5mm。抗环境性能优良，如能够抵抗UV、臭氧、细菌等的侵蚀具有适当的耐候性能；厚薄均匀，无破裂等；具有足够的抗拉强度和抗穿刺强度；土工聚合粘土材料(GCL)GCL是一种薄预制粘土铺盖，它是将膨润土夹在土工织物中间或连接在土工膜上混合制成的，国内又称为钠基膨润土垫

土工布一种非织造土工用织物，称为土工布或无纺布。根据粘合方式分为：热粘合、化学粘合和机械粘合作用：保护土工膜

4.3水平防渗系统水平防渗系统按其结构可分为单层防渗结构和双层防渗结构单层防渗结构从上到下依次为：渗滤液收集导排系统、防渗层（含防渗材料及保护材料）、基础层、地下水收集导排系统。单层防渗结构的设计结构HDPE膜＋压实土壤复合防渗结构HDPE膜＋GCL复合防渗结构HDPE膜单层防渗结构压实土壤单层防渗结构

HDPE膜+压实土壤的复合防渗结构1）HDPE膜上应采用非织造土工布作为保护层，规格不小于600g/m2；2）HDPE膜的厚度不小于1.5mm；3）压实土壤渗透系数不得大于1×10-9m/s，厚度不得小于750mm。

HDPE膜+GCL复合防渗结构HDPE膜上应采用非织造土工布作为保护层，规格不小于600g/m2；HDPE膜的厚度不小于1.5mm；GCL的渗透系数不得大于1.5×10-11m/s，规格不得小于4800g/m2；GCL下应采用一定厚度的压实土壤作为保护层，压实土壤渗透系数不得大于1×10-7m/s。

HDPE膜单层防渗结构HDPE膜上应采用非织造土工布作为保护层，规格不小于600g/m2；HDPE膜的厚度不小于1.5mm；压实土壤渗透系数不得大于1×10-7m/s，厚度不得小于750mm。

压实土壤单层防渗结构1）压实土壤渗透系数不得大于1×10-9m/s2）厚度不得小于2m

双层防渗结构从上到下为：渗滤液收集导排系统、主防渗层（含防渗材料及保护材料）、渗漏检测层、次防渗层（含防渗材料及保护材料）、基础层、地下水收集导排系统技术要求主防渗层和次防渗层均应采用HDPE膜作为防渗材料，HDPE膜厚度不应小于1.5mm2)主防渗层HDPE膜上和膜下应采用非织造土工布作为保护层，规格不得小于600g/m23）次防渗层HDPE膜上宜采用非织造土工布作为保护层，HDPE膜下应采用压实土壤作为保护层，压实土壤渗透系数不得大于1×10-7m/s，厚度不得小于750mm。4）主防渗层和次防渗层之间的排水层宜采用复合土工排水网

4.4垂直防渗系统填埋场的垂直防渗系统根据填埋场的工程、水文地质特征，利用填埋基础下方存在的独立水文地质单元、不透水或弱透水层等，在填埋场一边或周边设置垂直的防渗工程（如防渗墙、防渗板、注浆帷幕等），将垃圾渗滤液封闭于填埋场中进行有控的导出，防止渗滤液向周围渗透污染地下水和填埋场气体无控释放，同时也有阻止周围地下水流入填埋场的功能。垂直防渗系统在山谷型填埋场中应用较多常见垂直防渗工程：土层改性法防渗墙、打入法防渗墙和工程开挖法防渗墙等

4.5终场防渗系统终场防渗系统是指当填埋场的填埋容量使用完、运行终止后，对整个填埋场进行的最终覆盖，故又称终场覆盖系统。其主要功能是：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利用的表面等构成五个部分：表土层、保护层、排水层、防渗层和调整层其中：表土层、保护层、防渗层是基本组成

提供植物生长的场所，要求厚度≥30cm防止上部植物根系以及挖洞动物对下层的破坏，保护防渗层和排水层的稳定排泄通过保护层的降雨下渗水等，排水层设计的最小渗透系数为10-3cm/s，坡度一般≥3%阻止入渗水进入填埋废物中，防止LFG逸出填埋场，要求渗透系数为≤10-7cm/s，坡度一般≥2%控制LFG，将其导入收集设施，同时起到支撑上述各层的作用5渗滤液的产生、处理与收集

产生及特征渗滤液产量的估算收集系统渗滤液的处理5.1产生及特征渗滤液指垃圾在填埋和堆放过程中，由于垃圾中有机物质分解产生的水和垃圾中的游离水、降水以及入渗的地下水通过淋溶作用形成的污水。

渗滤液的来源降水入渗外部地表水入渗地下水入渗垃圾自身的水分有机物分解产生的水分覆盖材料的水分渗滤液产生量的控制方法

合理选择填埋场场址设置截洪沟，实现雨水、污水分流进行防渗处理，控制地下水的渗入填埋作业规范化，及时进行覆盖，并控制填埋作业面渗滤液的特征有机污染物浓度高，特别是5年内的“年轻”填埋场的渗滤液。渗滤液中的有机物主要有三类：低分子量脂肪酸类、腐殖质类高分子的碳水化合物和中等分子量的黄腐酸类物质。①BOD5：随着时间和微生物活动的增加，浸出液中的BOD5也逐渐增加。一般填埋6个月至2.5年，达到最高峰值，此时BOD5多以溶解性为主，随后BOD5开始下降，到6～15年填埋场稳定化为止。

②COD：填埋初期COD略高于BOD5，随着时间的推移，BOD5急速下降，而COD下降缓慢，从而COD远高于BOD5。氨氮浓度较高：氨氮的平均浓度为700(mg/l)以上，占总氮的85%~90%。特别是中老年填埋场的氨氮含量非常高，导致渗滤液非常难以处理。磷含量偏低：P含量非常低，尤其是溶解性的磷酸盐含量更低，因此在生物处理时，必须添加与BOD5相当的磷。色度高：呈淡茶色或暗褐色，色度在2000～4000之间，有较浓的腐败臭味。

pH值：填埋初期pH值为6～7，呈弱酸性，随着时间的推移，可提高到7～8，呈弱碱性。溶解总固体含量高：浸出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，同时具有相当高的钠、钙、氯化物、硫酸盐和铁。填埋6～24个月达到峰值，此后随时间的增长无机物浓度降低。SS值较高：一般多在800mg/L以下。重金属深度较高：生活垃圾单独填埋时，重金属含量较低；但与工业废物或污泥混埋时，重金属含量会增加，可能超标。

水质随填埋时间的变化较大：早期的渗滤液可生化性较好，但在填埋时间达5年以后形成的渗滤液其BOD5/COD值较低，可生化性差。

5.2渗滤液产量的估算水量平衡法填埋场水的收支平衡关系进填埋场的水量＝出填埋场的水量

简化1：简化2：经验公式法只考虑降水的影响

Q－日平均浸出液量，m3/d;I－平均降雨量，mm/d；C1，C2－正在填埋区和已完成填埋区的渗出系数，一般为0.2～0.8。A1，A2－正在填埋区和已完成填埋区的集水面积，m2。5.3收集系统主要功能是将填埋场内产生的渗滤液迅速收集起来，并通过输水管、调节池等输送至渗滤液处理系统进行处理。同时还起到向垃圾填埋堆体供给空气加快垃圾体的稳定化。保证使衬垫或场底以上渗滤液的水头不超过30cm收集系统的组成通常由导流层、收集沟、多孔收集管、集水池、提升管、潜水泵和调节池等组成。

导流（排水）层导流层的目的就是将全场的渗滤液顺利地导入收集沟内的渗滤液收集管内。导流层的厚度应不小于30cm，主要由粒径40~60mm的卵石组成，覆盖整个填埋场底衬里上，其水平渗透系数应大于10－3cm/s渗滤液在垂直方向上进入导流层的最小底面坡度不小于2%。导流层与废物之间宜设土工织物等人工过滤层，以免细粒物堵塞导流层。

导流（盲）沟与导流管导流盲沟设置在导流层的最低标高处，并贯穿整个场底，断面通常采用等腰梯形或菱形铺设于场底中轴线上的为主沟，在主沟上依间距30~50m设置支沟，支沟与主沟的夹角宜采用15的倍数，通常采用60°收集沟内填充卵石或碎石，按粒径上大下小形成反滤，一般上部采用40~60mm卵石，下部采用25~40mm卵石。导流管按敷设位置分为干管（主沟内）和支管（支沟内），主管管径不应小于250mm，支管管径不小于200mm，采用HDPE材质。导流管预先制孔，孔径15~20mm，孔距50~100mm，开孔率一般为2~5%。

渗滤液收集管网布置集水池及提升系统平原型填埋场因渗滤液无法借助于重力从场内导出，需采用集水池和提升系统。山谷型填埋场，可以利用自然地形将渗滤液收集管直接穿过垃圾主坝的方式集水池位于垃圾主坝前的最低洼处，以砾石堆填以支承上覆废物等。其容积视对应的填埋单元面积而定，一般采用5m×5m×1.5m，池坡1:2。池内填充砾石的孔隙率为30~40%。

调节池调节池通常采用地下式或半地下式，其池底及池壁多用HDPE膜进行防渗，池上采用预制混凝土板保护调节池的容积计算（计算实例参：李颖编《城市生活垃圾卫生填埋场设计指南》）①每月渗滤液产量

②每月渗滤液剩余量③调节的渗滤液体积Va

5.4渗滤液的处理处理方案的确定直接排入城市污水处理厂进行合并处理；经必要预处理后汇入城市污水处理厂合并处理；渗滤液回灌处理；在填埋场内建设污水处理站进行独立处理。常用处理技术物理化学方法：活性炭吸附、化学沉淀、氧化、膜等生物法：好氧法、厌氧法、曝气稳定塘土地处理法：渗滤液回灌组合工艺

自己看噢！6填埋气体的产生、处理与收集填埋场气体的组成与性质垃圾填埋气体的产生过程LFG产生量的估算LFG收集系统LFG净化与利用

6.1填埋场气体的组成与性质填埋气(LFG)指在填埋垃圾中可生物降解有机物在微生物作用下的产物。填埋气的主要组成

NH3、CO2、CO、H2、H2S、CH4、Cl2和O2等。特征：温度43~49°C，相对密度1.02~1.06，高位热值15630~19537kJ/m3。

填埋场气体的特性

温室效应产生令人讨厌的气味产生毒害影响和健康问题产生爆炸的可能性对植物生长不利有较高的利用价值6.2垃圾填埋气体的产生过程第一阶段――初始调整阶段（好氧分解阶段）垃圾刚填埋即进入初始调整阶段，此阶段中垃圾中易降解组分迅速与填埋时所夹带的氧气发生好氧生物降解反应，生成CO2和H2O，同时释放热量，垃圾温度可升高10~15°C。本阶段渗滤液水量较少，O2明显下降，无CH4生成。本阶段持续时间较短

第二阶段――过渡阶段氧气耗尽，开始形成厌氧条件，进入兼性厌氧降解阶段。复杂有机化合物如多糖、蛋白质等在微生物作用下水解、发酵，由不溶性物质变为可溶性物质，并迅速生成挥发性脂肪酸、CO2和少量H2。特征由于水解、发酵作用生成挥发性有机物，气体成分复杂，但仍以CO2为主，含少量N2、H2、VOCs，但基本没有CH4；渗滤液的pH值开始下降，COD升高，渗滤液含有较高浓度的脂肪酸、钙、铁、重金属。

第三阶段――酸化阶段（产酸阶段）非甲烷菌(主要是兼性厌氧菌和专性厌氧菌)活动显著，将第二阶段的有机物降解生成大量的有机酸（主要是乙酸）、CO2和少量H2。特征CO2占主要，到后阶段逐渐减少，同时会产生少量H2；由于大量有机酸的累积，pH值下降显著，导致重金属溶出增加，COD和BOD急剧升高；渗滤液含有大量的可产气的有机物和营养物质。

第四阶段――甲烷发酵阶段厌氧阶段，甲烷菌成为优势种群，将产酸阶段的乙酸和H2转化成CH4和CO2。主要特征CH4产生率稳定，浓度保持在50~65%；脂肪酸浓度下降，渗滤液的BOD、COD下降，BOD5/COD为0.1~0.01，可生化性差，属于后期的渗滤液，也称为“老化”的垃圾渗滤液pH值开始升高，保持在6.5~8，重金属离子浓度开始下降

第五阶段――成熟阶段（填埋场稳定阶段）当废物中大部分可降解有机物转化成CH4和CO2后，垃圾中的易降解组分基本分解完全，LFG的释放速率显著减少，填埋场处于稳定阶段或成熟阶段。特征几乎没有气体产生，开始复氧；渗滤液及废物的性质稳定，渗滤液中常含有富里酸和腐殖酸，很难用生化方法处理；填埋场中微生物量极贫乏

6.3

LFG产生量的估算动力学模型――化学需氧量法1gCOD有机物＝0.25gCH4换算成体积：1gCOD有机物＝0.35LCH4IPCC的统计模型

仅适用于估算较大规模的产气量式中：VCH4为垃圾填埋场的甲烷排放量，m3；MSW为城市