第八章固体废物的填埋处理Word格式.docx
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应将场地施工土石方量减至最小。
④
对地表水域的保护：
场址区须在百年一遇的地表水域的洪水标高泛滥区或历史最大洪泛区之外。
⑤对居民区的影响：
场址至少应位于居民区500m以外，运输或作业期间的有害废物或恶臭噪声等不应影响居民区，并应在建场前做好环评。
⑥对场地地质条件的要求：
场址应选在透水性弱的松散岩层或坚硬岩层的基础上，其K<
10-7，（粘性土、粘土岩或致密火成岩为宜），并具有一定厚度。
应避开强透水的地带（断裂带、褶皱带、岩溶发育带废弃矿区及坍陷区）或河谷区等。
⑦对场地水文地质的要求：
场地基础应位于地下水最高水位标高1m以上及地下水主要补给区范围之外；
场地应位于地下水强迳流带之外；
⑧对场地工程地质条件的要求：
场址应选在工程地质有利的最密实的松散或坚硬岩层之上，且有一定厚度，可起到防污的屏障作用。
岩土的工程力学性质应保证场地基础的稳定性和使沉降量最小，并有利于填埋场边破稳定性的要求。
场地应位于不利的自然地质现象的影响范围之外。
⑨
对填埋场防渗层和导流层材料的要求：
应尽量就地取材，并应有充足的可采量和较好的质量来保证填埋场的施工要求。
⑩
对场地使用面积的要求：
场址应选择具充足的可使用面积的地方，以利于满足废物综合处理长远发展规划的需要
三、填埋场的环境影响评价
主要内容是根据调查和收集的资料，对填埋场建设期、运行期和封场后场地维护期间的各个环境影响要素进行预测评价，并将预测结果与环境保护标准进行对比，最终从环保角度判断拟建工程的可行性，为填埋场建设的行政主管部门提供决策参考。
3.1评价程序
3.2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；
i.填埋场选址的合理性
ii.填埋场设计与清洁生产的符合性
iii.拟定的污染控制方案的经济合理性和技术可行性
iv.填埋场的总量控制目标
对拟建填埋场的环境影响评价除应包括《建设项目环境保护设计规定》所涉及的项目外，还应包括场地是否合理、渗滤液来源、数量及影响、噪声及振动、恶臭及填埋气体的扩散范围等问题的评述和意见，具体包括以下内容：
a）填埋场四周的自然环境和社会环境状况的调查与评价
b）填埋场的工程分析。
厂址分析、废物进场路线分析、填埋工艺分析、污染源分析和污染防治措施分析。
c）填埋场环境影响预测与分析
d）结合环境影响预测与分析结果，给出填埋场污染物的允许排放量。
即总量控制指标。
四、计划填埋量与填埋年限
五、厂址开发利用计划
在填埋场运行结束后的长期维护监管中，事先制订一个周密而清晰的厂址开发利用规划是十分必要的。
该规划应包括最终覆盖层的设计和封场后场址的景观设计，地表径流与侵蚀的控制与管理、提阿麦气和渗滤液的收集与处理、填埋场稳定化评价以及环境监测计划、填埋场土地利用规划等。
通常厂址可开发利用应具备以下基本条件
a）场地下沉量逐渐变小，直至停止
b）场地具有一定的承载力
c）无坡面下滑破坏的可能
d）无可燃气体、恶臭产生或影响非常小
e）没有对土壤和地下水的污染
f）不会对建筑物基础造成不良影响
g）适于植物生长
第二节填埋场防渗
填埋场防渗概述
一、防渗方式
根据填埋场防渗设施铺设时间的不同：
场区防渗和终场防渗
根据防渗设施设置方向的不同：
水平防渗和垂直防渗
水平防渗系统：
填埋区底部及四周设置的由低渗透性材料制作的衬层系统。
垂直防渗系统：
建在填埋场基础下方之上、且在地下水出流方向或围绕填埋场四周的密封层（帷幕）。
二、防渗材料
天然黏土类防渗衬里，其场底及四壁衬里厚度要大于2m，渗透系数小于1*10-7cm/s；
改良土衬里的防渗性能应达到黏土类防渗性能。
2.1天然防渗
防渗材料：
黏土、亚黏土、膨润土
满足条件：
a）分布均匀，厚度至少大于2m，渗透系数小于1*10-7cm/s
b）30%颗粒通过200目的筛子，液限大于30%，塑性大于1.5，pH大于7。
c）抵抗渗透液侵蚀，不因与渗透液的接触而使其渗透型增加。
优点：
造假低廉，施工简单。
2.2改良型衬里
a）黏土—膨润土的改良型衬里；
b）黏土—石灰、水泥改良型衬里。
2.3人工合成膜防渗
人工衬里的材料所满足要求：
a）必须与渗透液相容，不因与渗透也的接触而使其结构完整性和渗透性发生变化。
b）渗透系数小于1*10-7cm/s
c）适宜强度和厚度
d）抗臭氧、紫外线、土壤细菌及真菌侵蚀
e）耐候性，承受急剧冷热变化
f）足够的抗拉强度，能够经得起填埋体的压力和填埋机械与设备的压力
g）有一定的抗尖锐物质刺破、刺划和磨损力
h）厚度均匀、无薄点、气泡及裂痕
i）便于施工维护
三、防渗结构
3.1水平防渗系统
根据填埋场场区的地形、地质及水文地质条件，填埋废物的性质特征以及填埋场渗滤液收集系统、保护层和过滤层的不同组合，填埋场的水平防渗系统结构分为单层衬里、单复合衬里、双层衬里、双复合衬里系统。
结构类型：
单层衬里、单复合衬里、双层衬里、双复合衬里
水平防渗系统选择
填埋场场区水平防渗系统得选择应根据环境标准要求、厂址的地质、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。
3.2终场防渗系统
3.2.1系统功能
终场防渗系统是指当填埋场的填埋容量用尽、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：
消减渗滤液的产生量，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。
我国终场防渗系统得弊端。
3.2.2系统的构成与设计
填埋终场防渗系统由多层组成，分为两大部分；
第一部分是土地恢复层，即位表土层；
第二部分为密封层，从上至下由保护、排水层、防渗层，调整层组成，其中防渗层、保护层和表土层是该系统得基本组成，其它两层根据废物的性质和填埋场所在地的气候等条件酌情增减。
对每一个层次进行介绍：
表土层：
保护层：
排水层：
防渗层：
调整层：
见p262表8-3
第三节渗滤液的收集与处理
废物渗滤液是指废物在填埋或堆放过程中因其有机物分解产生的水或废物中的游离水、降水、径流及地下水入渗而淋滤废物形成的成分复杂的高浓度有机废水。
✓有机污染物浓度高
✓氨氮含量较高（约占总氮的85-90%），尤以中老年填埋场渗滤液为最。
✓磷含量偏低
✓金属离子含量较高
✓TDS含量较高
✓色度较高
✓水质随填埋时间的变化较大（表6-2）
二、渗滤液产量估算
2.1经验公式法
日本《指南解说》推荐的主因素相关法
2.2水量均衡法
L=P+W+Q1+Q2-E1-E2-Q3-Q4-H
L=P+W-E1-E2-H
L=P-E（简化式）
P：
填埋场作业区域的平均日降水量；
W:
废物中含水量；
Q1：
作业区地下水入渗量；
Q2：
地表径流流入量；
E1：
填埋场地自然蒸发量；
E2：
地表植被叶面蒸发量；
Q3：
地表流失量；
Q4：
作业单元底部衬层渗出量；
H：
填埋场持水量。
三、渗滤液的收集系统
3.1收集系统得功能
渗滤液收集系统得主要功能是将填埋场内产生的渗滤液迅速汇聚收集，并通过输水管，集水池等输送至指定地点。
渗滤液在填埋场衬里上蓄积可能引起以下问题：
i.水位上升高会使更多废物浸在水中，导致有害物质更加强烈的浸出，从而增加渗滤液净化处理难度。
ii.壅水会对下部密封层施加荷载，从而可能造成防渗系统破坏。
构成：
排水层、给水槽、多孔集水管、集水坑、提升馆、潜水泵、集水池等
iii.场内废物含水量高，影响填埋场稳定性。
3.2收集系统的构成
渗滤液收集系统：
汇流系统和输送系统组成。
汇流系统得主体是一位于场底防渗层上的、有砾卵石或碎石构成的导流层；
渗滤液的输送系统多由集水槽、提升多孔管、潜水泵、输送管道和调节池等组成。
3.2.1导流层
厚度大于30厘米，渗透系数大于1*10-3cm/s，纵横坡度大于2%。
3.2.2导流沟与导流管
3.2.3集液池及提升系统
3.2.4调节池
i.调节池容积
ii.每月渗滤液剩余量
Qr=Qm-Qt
iii.需要调节渗滤液体积
四、渗滤液处理
国内外处理渗滤液的工艺：
合并处理和单独处理。
4.1合并处理
前提条件：
一是必须有城市生活污水处理厂，且距填埋场较近；
二是增加污水处理厂的水处理负荷。
4.2单独处理
利用生化、物化和土地处理的工艺，在填埋场就地处理渗滤液，达标后排放
①土地处理：
回灌处理和人工湿地（少用）
②物化处理：
常用混凝沉淀、化学氧化、吸附、膜分离、氨氮吹脱、过滤等
③生化处理：
包括好氧、厌氧或两者结合
第四节垃圾填埋场气体的收集与利用
一、垃圾填埋场气体的产生过程及其对环境的影响
1.1垃圾填埋场气体的产生过程
垃圾填埋气体又称为填埋气。
填埋气的产生过程式一个复杂的生物、化学、物理的综合过程，其中生物降解是最重要的。
第一阶段——好氧分解阶段。
复杂有机物通过微生物胞外酶分解成简单有机物，后者再通过好氧分解转化成小分子物质或CO2和水，并释放热量。
在较短时间内完成（一般为十至数十天）。
其特点是：
Ø
渗滤液产量较少，有机质浓度较高，可生化性好；
pH呈弱酸或近中性，CO2开始产生;
渗滤液含一定硫酸根、硝酸根和重金属；
产生大量热，可使温度增加数度至十余度。
第二阶段——过渡阶段（液化或兼氧分解阶段），通常为好氧分解后的十余天。
填埋场内水分渐达饱和，氧气被耗尽，厌氧环境开始建立。
复杂有机物（多糖、蛋白质等）在微生物和化学作用下水解、发酵，由不溶性物质变为可溶性物质，并生成VFA、CO2和少量H2。
其特点如下：
渗滤液的pH继续下降，COD升高；
渗滤液含较高浓度的脂肪酸、钙、铁、重金属和氨；
气体以CO2为主,少量H2和N2，基本不含CH4。
第三阶段——产酸阶段（发酵阶段）。
微生物降解第二阶段积累的溶于水的产物转化为酸（大部分为乙酸）、醇及CO2和H2，可作为甲烷细菌的底物而转换为CH4和CO2。
其特征为：
pH值很低，呈酸性，而COD和BOD急剧升高；
酸性使无机物尤其是重金属溶解，呈离子态；
渗滤液含大量可产气有机物和营养物，可生化性好（BOD5/COD>
0.4），氨氮浓度逐渐升高。
CO2仍是该阶段的主要气体，先升后趋缓，有少量H2。
第四阶段——产甲烷阶段。
前几阶段的产物（乙酸、H2）在产甲烷菌的作用下，转化为CH4和CO2。
为能源回用的黄金期一般持续数年。
脂肪酸浓度降低，渗滤液的BOD、COD逐渐下降，可生化性变差，氨氮浓度高，pH值升高（6.8~8），重金属离子降低。
甲烷产生率稳定，甲烷浓度保持在50~65%
第五阶段——填埋场稳定阶段。
其主要特征是：
填埋垃圾及渗滤液的性质趋于稳定；
填埋场中的微生物量极度贫乏。
填埋场的沉降停止。
上述5个阶段并非绝对孤立，他们相互作用、相互依托，有时会发生交叉。
各阶段的持续时间因废物、填埋场条件不同而异。
由于垃圾是在不同时期进行填埋的，在填埋场的不同部位，各个阶段的反应都在同时进行。
干填埋气主要有甲烷、二氧化碳、氮气、氧气、硫化物、按期、氢气、一氧化碳及其他为两化合物组成。
甲烷45%-60%;
二氧化碳：
40%—50%。
1.2、垃圾填埋气体对环境的影响
1.2.1爆炸和火灾
1.2.2对水环境的影响
1.2.3对大气环境的影响
二、填埋气产生量的预测
根据产气模型建立的基础不同，可以把产气模型分为三类：
动力学模型、统计学模型、经验学模型。
2.1IPCC的统计模型
政府间气候变化专门委员会（IntergovernmentalPanelonClimateChange）
运用该模型计算产气量方便快捷，只要知道生活垃圾的总量以及填埋率可以估计出产气量，但统计模型无法给出在垃圾产气周期中甲烷排放量的分布，此外，由于没有考虑垃圾产气规模及其影响因素，计算往往过于粗略，仅适合与估算较大规模的产气量。
2.2生物降解理论最大产气量模型
该模型是一个基于垃圾组分降解的半经验模型，形式为：
该方法利用了有机物的可生物降解特性，能较之准确地反映出垃圾中产生甲烷气体的主要成分。
2.3Marticorena经验模型
该模型是针对具体的垃圾填埋场提出的，其前提结社垃圾是按年份分层填埋的。
该模型认为个处理填埋气体的产生具有等同性和可累加刑，在以年为单位的时间尺度上，一个地区的垃圾也可认为是分层分块填埋于不同处，所以将该预测模型应用于区域填埋气体产生量的预测是可行的。
三、填埋气的收集
为了控制填埋气对环境的不利影响并对其进行资源化利用，需要改变填埋气的散排状态并加以人为收集，填埋气体的收集系统分为被动收集系统和主动收集系统。
填埋气体的被动收集系统适用于垃圾填埋量不大、填埋深度浅、产气量较低的小型尘世垃圾填埋场，被动收集系统包括被动排放井和管道、水泥墙和截流管等。
在大型填埋场中往往采用主动收集系统来收集填埋气体，系统包括抽气井、集气/输送管道、抽风机、冷凝液收集装置、气体净化神杯加填埋气利用系统。
3.1集气系统
填埋气收集系统有两类：
竖井系统合水平集气系统
图8-9表示了利用竖井集气的填埋气回收系统。
从竖井的集气效果来看，厚度大的垃圾填埋层垃圾集气效果好，一般垃圾厚度大于3米，竖井间距为30-70m，一般选择50m。
竖井分为边井和中部井两大类，边井间距小，而中部井间距要大些。
从纵面上，中部井也分为浅层和深层井。
为了优化竖井的布置和确定有效的产气范围，抽气井按照等边三角形的形式来布置，井间距离要根据抽气井的影响半径按照相互重叠的原则设计；
影响半径与填埋垃圾的类型、压实程度、填埋深度和覆盖层类型等因素有关，应该通过现场试验来确定，缺少试验数据情况下，影响半径可以采用45m。
对于深度达并有人工薄膜的混合覆盖层填埋场，常用45-60m；
对于适用粘土和天然土壤作为覆盖层材料的填埋场，可以采用较小的井间距，如30m。
水平集气系统主要适用于新建的和正在运行的垃圾填埋场，其特点是填埋垃圾的同时收集沼气。
适用于垃圾的有机物是以易降解成分为主的填埋场，水平集气系统是竖井的5-35倍。
3.2输送系统
为了使填埋气收集系统达到稳定运行装态，管道布置通常采用干路和支路的形式，干路互相联系形成一个闭合回路，从而可以得到一个比较均匀的真空分布，使系统运行更加容易、灵活。
通常用PVC管将抽气井与引风机连接起来。
管道铺设应有沉降，在填埋场的沉降比应该大于1：
40，以适用不同的沉降变化。
应控制管道大小以保证填埋气速度小于6m/s。
可防止冷凝水被带走，允许冷凝水沿管道回流，返回井里，此外还减少管内摩擦损失，降低对风机功率的要求，以节约能源。
由于垃圾填埋场内部的填埋气的温度通常在16-52摄氏度。
集气管道的温度为室温。
输送过程中气体会发生冷凝，因此冷凝液的收集和排放是填埋气输送系统设计时考虑的重点，为了排除冷凝液，集气管道最低处安装冷凝液收集排放装置。
输送管道的末端需要安装风机来保证集气系统和输送系统压力的相对稳定和填埋气流量的相对恒定。
选择风机时，首先根据预期的最坏的操作条件来确定系统需要的总压力差。
风机功率大小需要根据总的负压头和填埋气体体积来设计。
目前填埋场中离心式引风机最常采用。
在运行过程中，要求风机具有良好的密封性能，尤其是风机的轴，如果密封类型不适当或者效果不佳，填埋气会泄露到空气中从而引起异味，并产生安隐患。
四、填埋气净化技术
自由排放的填埋气会对环境和人类健康造成危害，若能加以收集可以作为能源来利用。
填埋气的热值与城市煤气的热值接近，每1立方米填埋气的能量相当于0.45升柴油或0.6升汽油的能量，然而填埋场所收集的填埋气组分复杂，在利用之前需要进行净化处理。
填埋气中主要成分为甲烷、二氧化碳等。
在对填埋气利用之前尽量提高甲烷气体含量，增加气体的热值，并降低微量气体比例以防止危害，近年来气体分离技术发展很快，尤其是吸收、吸附和膜分离技术越来越得到广泛应用。
对实际填埋气而言，由于填埋场气体温度较高，水蒸气接近饱和，原来略高于大气压。
因此，当气体被抽吸到收集站收，在填埋气输送和利用前必须进行脱水处理。
一般采用冷凝器、沉降器、旋风分离器或过滤器等物理单元来除掉气体中的水分和颗粒物。
也可通过分子筛吸附、低温冷冻、脱水剂二甘醇等进行脱水，使填埋气中水分含量小于后续操作条件的露点以下。
实际操作中，低温冷冻比较常用，脱水后填埋气热值提高10%左右。
填埋气海含少量的硫化氢，容易引起工程设备腐蚀，因此需要去处填埋气中硫化氢，尤其当垃圾含有石膏板之类的建筑材料和硫酸盐污泥时，填埋气体中的硫化氢会大量增加。
脱硫技术主要有湿式吸收工艺和吸附工艺两大类，包括催化吸收法，链烷醇胺选择吸收法、碱液吸收法，活性碳吸附和海绵铁吸附法，其中活性碳吸附法常用。
甲烷和二氧化碳是填埋气中最主要的气体，因此甲烷和二氧化碳气体分离时气体分离的关键，主要分离方法有：
吸收分离、吸附分离和膜分离。
4.1吸收分离
甲烷、二氧化碳、氮气、氧气四种主要组分中，二氧化碳是弱酸性气体，采用碱性溶液为吸收剂的吸收分离可以除去填埋气体中的大部分二氧化碳，但是氮气和氧气在溶液中溶解度很小。
甲烷与二氧化碳吸收分离中，采用甲乙醇胺或N-甲基二乙醇胺溶液作二氧化碳的吸收剂，当气液比为1:
3时，二氧化碳去除率大于95%，甲烷回收率为90%-95%，产品气中甲烷含量大于80%，二氧化碳大于5%。
4.2吸附分离
根据吸附后吸附剂再生方法的不同，吸附分离可以分为变温吸附和变压吸附。
利用PSA对填埋气进行二氧化碳和甲烷的分离操作过程如8-15。
填埋气加压到0.8兆帕后进入PSA系统，填埋气自下而上通过碳分子筛为主要吸附剂组成的吸附床。
水分被下层活性氧化铝吸附，二氧化碳被分子筛吸附，甲烷在压力下被输出储气罐。
操作如图8-15p280
4.3膜分离
气体膜分离时利用特殊制造的膜与原料气接触，在膜的两侧压力差驱动下，气体分子透过膜的现象。
由于不同的气体分子通过膜的速率不同，渗透速率快的气体在渗透侧富集，而渗透率慢的气体则在原料侧富集。
气体膜分离正是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。
膜分离的主要特点是能耗低，装置规模可以根据处理量要求调整大小，设备简单，操作方便，运行可靠。
膜组件可以分为中空纤维膜，卷式膜、平板膜。
从材料来看见，醋酸纤维素膜、聚酰亚胺膜用于二氧化碳和甲烷的分离，气体在膜中的渗透系数见表8-6，p281。
五、填埋气的利用
对填埋气进行收集控制和资源化利用，已经成为城市垃圾填埋处置的重要部分。
1977年世界第一个垃圾填埋气回收系统在美国加里福尼亚南部建立，填埋气作为燃料用于锅炉燃烧。
目前填埋气主要利用方式包括：
直接燃烧产生蒸汽，用于生活或工业供热；
通过内燃机燃烧发电；
作为运输工具的动力燃料；
经脱水净化后用作城市民用管道燃气；
燃料电池；
用作二氧化碳和甲醇工业的原料。
5.1发电
5.2作为汽车燃料
5.3作为城市民用燃气
5.4作为燃料电池的燃料
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