1、第第 八章八章 生活垃圾衛(wèi)生填埋場生活垃圾衛(wèi)生填埋場v概念概念v填埋場選址填埋場選址v垃圾填埋場設(shè)計(jì)垃圾填埋場設(shè)計(jì)v填埋工藝填埋工藝v滲濾液收集系統(tǒng)滲濾液收集系統(tǒng)v填埋場氣體收集系統(tǒng)填埋場氣體收集系統(tǒng)v終場覆蓋、封場與土地利用終場覆蓋、封場與土地利用 v 可持續(xù)生活垃圾填埋技術(shù)可持續(xù)生活垃圾填埋技術(shù)1-1 概念概念一、生活垃圾一、生活垃圾 一般指城市生活垃圾，是指在城市一般指城市生活垃圾，是指在城市居民日常生活中或?yàn)槌鞘腥粘Ｉ钐峁┚用袢粘Ｉ钪谢驗(yàn)槌鞘腥粘Ｉ钐峁┓?wù)的活動中產(chǎn)生的固體廢物服務(wù)的活動中產(chǎn)生的固體廢物 。二、衛(wèi)生填埋技術(shù)二、衛(wèi)生填埋技術(shù) 利用工程手段，采取有效技術(shù)措施，防止?jié)B濾

2、液利用工程手段，采取有效技術(shù)措施，防止?jié)B濾液及有害氣體對水體和大氣的污染，并將垃圾壓實(shí)減容及有害氣體對水體和大氣的污染，并將垃圾壓實(shí)減容至最小，填埋占地面積也最小。至最小，填埋占地面積也最小。衛(wèi)生填埋優(yōu)點(diǎn)衛(wèi)生填埋優(yōu)點(diǎn)垃圾處理最為經(jīng)濟(jì)的方法 一次性投資額較低 一種完全的，最終的處理方法 不需要對其進(jìn)行垃圾分類收集 對垃圾變化適應(yīng)性強(qiáng) 填埋場垃圾若干年后即可形成礦化垃圾，可 以開采和利用。 衛(wèi)生填埋場地設(shè)計(jì)規(guī)劃程序主要包括：場地的選擇與勘察、環(huán)境影響評價(jià)、場地的設(shè)計(jì)、場地的建造與施工、土地填埋操作、封場，場地的維護(hù)及監(jiān)測等 。1-2 填埋場選址填埋場選址場地的選擇是衛(wèi)生土地填埋場全面規(guī)劃的第一步

3、防止污染原則經(jīng)濟(jì)合理原則遵循兩個原則填埋場選址填埋場選址 原則要求原則要求原則基本要求環(huán)境保護(hù)原則1、填埋場防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合：大型填埋場（庫容大于500萬m3）按50年一遇設(shè)計(jì)，100年一遇校核；其余按20年一遇設(shè)計(jì)，50年一遇校核；2、離居民住宅區(qū)500m以外；3、不應(yīng)設(shè)在國家自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景區(qū)、文物古跡區(qū)、國防設(shè)施用低區(qū)；4、水源保護(hù)區(qū)下游，夏季主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向工程學(xué)及安全生產(chǎn)原則1、庫容足夠、使用年限宜10年以上，特殊不低于8年；2、運(yùn)距合理，交通方便；3、防滲處理容易；4、有較豐富的土源；5、盡可能利用天然地形條件，減少土方工程量經(jīng)濟(jì)原則1、盡量利用荒地、山谷；2、盡量提高單位面積上的填埋

4、量，即填埋場的空間利用系數(shù)E；3、盡量減少工程量；4、運(yùn)行管理經(jīng)濟(jì)合理；5、封場后綜合開發(fā)利用法律及社會支持原則1、必須符合城市用地規(guī)劃、區(qū)域環(huán)境規(guī)劃，城市總體規(guī)劃以及環(huán)境衛(wèi)生專項(xiàng)規(guī)劃；2、符合國家以及當(dāng)?shù)氐挠嘘P(guān)法律、法規(guī)；3、注意公眾輿論和社會影響；4、盡量符合城市給水排水設(shè)施規(guī)劃需要考慮的因素需要考慮的因素 l廢物：依據(jù)廢物的來源、種類、性質(zhì)和數(shù)量確定場地的規(guī)模；廢物：依據(jù)廢物的來源、種類、性質(zhì)和數(shù)量確定場地的規(guī)模；l地形：要便于施工操作，避開洼地，泄水能力強(qiáng)，可處置至地形：要便于施工操作，避開洼地，泄水能力強(qiáng)，可處置至少少20年填埋的廢物量；年填埋的廢物量； l土壤：要容易取得覆蓋土壤，

5、土壤容易壓實(shí)，防溶能力強(qiáng)；土壤：要容易取得覆蓋土壤，土壤容易壓實(shí)，防溶能力強(qiáng)；l水文：地下水位應(yīng)盡量低，距最下層填埋物至少水文：地下水位應(yīng)盡量低，距最下層填埋物至少1.5m；l氣候：要蒸發(fā)量大于降雨量，避開高寒區(qū)；氣候：要蒸發(fā)量大于降雨量，避開高寒區(qū)；l噪聲：要使運(yùn)輸及操作設(shè)備噪聲不影響附近居民的工作和休噪聲：要使運(yùn)輸及操作設(shè)備噪聲不影響附近居民的工作和休息；息；l交通：要方便，具有能夠在各種氣候下運(yùn)輸?shù)娜旌蚬?；交通：要方便，具有能夠在各種氣候下運(yùn)輸?shù)娜旌蚬罚籰土地征用：要容易征得，且比較經(jīng)濟(jì)；土地征用：要容易征得，且比較經(jīng)濟(jì)；l開發(fā)：要便于開發(fā)利用。開發(fā)：要便于開發(fā)利用。一、一、場地

6、的容量和面積場地的容量和面積 衛(wèi)生土地填埋場地的面積和容量與城市的人口數(shù)量、垃圾的產(chǎn)率、填埋場的高度、垃圾與覆蓋材料量之比，以及填埋后的壓實(shí)密度有關(guān)。通常，覆土和填埋垃圾之比為1：4或1：3，填埋后廢物的壓實(shí)密度為500700kg/m3，場地的容量至少供使用20年。 1-3 垃圾填埋場設(shè)計(jì)垃圾填埋場設(shè)計(jì)每年填埋的廢物體積可按下式計(jì)算： CDWPV 365AV/HV：垃圾的年填埋的體積，m3；W : 垃圾產(chǎn)率，kg/人天；P: 城市人口數(shù)量，人；D: 填埋后廢物壓實(shí)密度，Kg/m3；C: 覆土體積，m3; A: 每年需要的填埋面積，m2;H：填埋高度，m設(shè)計(jì)實(shí)例 一個10萬人口的城市，平均每人每

7、天產(chǎn)生垃圾1kg，采用衛(wèi)生土地填埋法處置，覆土與垃圾之比為1：4，填埋后廢物壓實(shí)密度為600 kg/m3， 填埋高度為7.5m，填埋場設(shè)計(jì)運(yùn)營20年。解：垃圾的年填埋體積為：Va =365WP/D+C=3651100000/600(1+0.25)=76041m320年的總填埋容量為：V20=7604120=1520820m3所需的垃圾填埋面積為：A=V20/H=1520820/7.5=202776m2垃圾衛(wèi)生填埋場防滲系統(tǒng)示意圖二、二、防滲系統(tǒng)設(shè)計(jì)防滲系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 1、場地處理場地處理 為避免填埋場庫區(qū)地基在垃圾堆積后產(chǎn)生不均勻沉降，保護(hù)復(fù)合防滲層中的防滲膜，在鋪設(shè)防滲膜前必須對場底、上坡等區(qū)域

8、進(jìn)行處理，包括場地平整和石塊等堅(jiān)硬物體的清除等。2 2、場底防滲系統(tǒng)場底防滲系統(tǒng)一個完整的復(fù)合防滲系統(tǒng)應(yīng)包含以下幾個層次：過濾層滲濾液排水層保護(hù)層防滲層地下水排水層地基邊坡上的防滲層錨固溝3 3、填埋場防滲材料填埋場防滲材料 防滲層是由透水性小的防滲材料鋪設(shè)而成的，滲透系數(shù)K小，穩(wěn)定性好，價(jià)格便宜是防滲材料選擇的依據(jù)。目前，常用的主要有4種:粘土、膨潤土、土工膜、土工織物膨潤土墊(GCL )。 (1)普通粘土:一個合格的粘土襯墊其透水率必須很低(K110-7cm/s)并有足夠的抗剪強(qiáng)度和最小的收縮勢，以防脫水開裂。 有人研究表明，透水率、抗剪強(qiáng)度、最小收縮勢分別與粘土的干密度和含水量有關(guān)。通過

9、疊加法可找出同時滿足三個設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域，因此只要控制合適的填筑含水量和干密度，就可以將某種粘質(zhì)土壓實(shí)成低透水性、又有足夠強(qiáng)度，在干燥時又具有最小收縮勢和不開裂的隔離襯墊材料。(2)膨潤土:是一種優(yōu)良的天然粘土，其主要成份是蒙脫石礦物，膨潤土的滲透系數(shù)K 10-7cm/s，具有極強(qiáng)的防水性，這主要是由于該土壤吸水后，體積會迅速膨脹，形成一層連續(xù)不透水柔性隔離層，而且可以自動修補(bǔ)土層中的縫隙，阻止水分子通過。隨時間的推移，膨潤土還會吸收周圍環(huán)境的細(xì)小顆粒，特別是重金屬，吸收后抗?jié)B性能還會增加，膨潤土這種優(yōu)良特性已被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外各種衛(wèi)生填埋場的防滲結(jié)構(gòu)中。 (3)土工膜:是一種薄的、柔韌的、連續(xù)

10、的、不透水的合成材料，具有長期化學(xué)穩(wěn)定性及良好的機(jī)械性能，多用于填埋場之底及邊坡防滲透系統(tǒng)中，也可用于填埋場封場系統(tǒng)。最常用的是高密度聚乙烯(HDPE)膜。聚乙烯是聚合物中分子結(jié)構(gòu)最簡單的一種，它的比重為0.92，耐酸堿，抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)，吸濕性低，低濕時仍是柔性，電絕緣極好。高密度聚乙烯材料，比重可達(dá)到0.94，其機(jī)械強(qiáng)度、熔點(diǎn)和硬度等都比低密度的為優(yōu)。（4）土工織物膨潤土墊(GCL ):是由兩層或多層土工織物(或土工膜)中間夾一層膨潤土粉末以針刺(縫合或粘接)而成的一種復(fù)合材料，可以替代一般粘土密封層。國外大量用于垃圾衛(wèi)生填埋場的防滲結(jié)構(gòu)，它可單獨(dú)使用，也可與土工膜組合使用。 GCL的主要

11、組成部分是膨潤土粉末層，它具有高膨脹性和高吸水能力，濕潤時透水率很低，裹在膨潤土外面的土工合成材料一般為無紡?fù)凉た椢?，也有采用機(jī)織土工織物或土工膜的，主要起保護(hù)和加固作用，使GCL具有一定的整體抗剪強(qiáng)度。4 4、防滲構(gòu)造防滲構(gòu)造4.1 單層防滲層 單層防滲透層是指單獨(dú)使用壓實(shí)粘土、膨潤土或HDPE膜等鋪設(shè)而成的防滲層，北京阿蘇里和天津雙口垃圾填埋場均采用了這種結(jié)構(gòu)。單層防滲層的主要優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低廉，施工快捷。4.2 單復(fù)合防滲層 單復(fù)合防滲層是多層結(jié)構(gòu)的防滲系統(tǒng)，各層次具有一定的功能，提高了防滲系統(tǒng)的安全性。復(fù)合防滲層在國外應(yīng)用相當(dāng)廣泛，但由于各國國情不同，目前復(fù)合防滲層的結(jié)構(gòu)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，

12、即使同一國家不同地區(qū)的填埋場由于垃圾性質(zhì)、場地地形地質(zhì)的不同，防滲透層結(jié)構(gòu)也不盡相同。 常見復(fù)合防滲層構(gòu)造超過超過 100G的市政課件下載地址：的市政課件下載地址：http:/ 訪問密碼 d5cf十一月市政培訓(xùn)班的網(wǎng)址：http:/ http:/ 12年過的一級市政和造價(jià)師年過的一級市政和造價(jià)師 一次性八門一次性八門http:/ 雙層襯層防滲層 此種防滲系統(tǒng)有兩層防滲層，兩層之間是排水層，以控制和收集防滲層之間的液體和氣體。4.4 雙復(fù)合襯層防滲層 此系統(tǒng)綜合了單復(fù)合襯層防滲系統(tǒng)和雙層襯層防滲系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，具有抗損壞能力強(qiáng)、堅(jiān)固性好、防滲效果好等優(yōu)點(diǎn)，但其造價(jià)比較高。5 5、防滲系統(tǒng)選擇防滲系統(tǒng)

13、選擇 填埋場場底防滲系統(tǒng)的選擇應(yīng)根據(jù)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求，場區(qū)地質(zhì)，水文、工程地質(zhì)條件，襯層系統(tǒng)材料來源，廢物性質(zhì)及襯層材料的兼容性，施工條件，經(jīng)濟(jì)可行性等因素進(jìn)行綜合考慮。 一般來說，垂直防滲系統(tǒng)的造價(jià)比水平防滲系統(tǒng)要低，自然防滲系統(tǒng)的造價(jià)比人工防滲系統(tǒng)要低，單層襯層防滲系統(tǒng)、單復(fù)合襯層防滲系統(tǒng)、雙層襯層防滲系統(tǒng)和雙復(fù)合襯層防滲系統(tǒng)的造價(jià)依次增大。滲濾液通過防滲層系統(tǒng)的滲透流量，計(jì)算公式： Q=AKJ=AKH/D式中 Q穿過防滲層的滲濾液流量，m3/d A面積，m2 K防滲層的滲透系數(shù)，m/d J水力梯度 H滲濾液深度，m D防滲層的厚度，m1-4 填埋工藝填埋工藝生活垃圾衛(wèi)生填埋典型工藝流程圖1-

14、5 滲濾液收集系統(tǒng)滲濾液收集系統(tǒng)1、滲濾液收集系統(tǒng)組成部分導(dǎo)流層調(diào)節(jié)池潛水泵提升系統(tǒng)集水池多孔收集管收集溝系統(tǒng)導(dǎo)流層：為了防止?jié)B濾液在填埋庫區(qū)場底積蓄，填埋場底應(yīng)形成一系列坡度的階地。目的是將全場的滲濾液順利的導(dǎo)入收集溝內(nèi)的滲濾液收集管內(nèi)。厚度不小于300mm，上層粒徑4060mm，下層粒徑2540mm的卵石鋪設(shè)。收集溝：設(shè)置于導(dǎo)流層的最低標(biāo)高處，并貫穿全場，斷面通常采用等腰梯形或菱形，鋪設(shè)于場底中軸線上為主溝，在主溝上依間距3050m設(shè)置支溝。多孔收集管：分為主管和支管，位于主溝和支溝中，通常采用高密度聚乙烯（HDPE），預(yù)先制孔，孔徑通常為1520mm，孔距50100mm，開孔率2%-5%

15、左右。集水池：全場的垃圾滲濾液匯集到此，然后通過提升系統(tǒng)越過垃圾主壩進(jìn)入調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池：主要作用是對滲濾液進(jìn)行水質(zhì)和水量的調(diào)節(jié)，平衡豐水期和枯水期的差異，為滲濾液系統(tǒng)提供恒定的水量，同時可對滲濾液水質(zhì)起到預(yù)處理作用。 衛(wèi)生土地填埋場內(nèi)會產(chǎn)生一定數(shù)量的浸出液，其數(shù)量和性質(zhì)與許多因素有關(guān)。滲濾液的主要來源如下：(a)降水 (b)地表徑流 (c)地下水 (d)垃圾含水 2、滲濾液產(chǎn)生滲濾液產(chǎn)生量計(jì)算公式 Q=CIA/1000式中 Q滲濾液水量，m3/d C浸出系數(shù)，填埋區(qū)0.40.6，封場區(qū)0.20.4 I降雨量，mm/d A填埋面積，m23、滲濾液性質(zhì)(a)色味；呈淡茶色或暗褐色，色度在20004

16、000之間，有較濃的腐敗臭味。(b) pH值：填埋初期pH值為67，呈弱酸性，隨著時間的推移，可提高到78，呈弱堿性。(c)BOD5：隨著時間和微生物活動的增加，浸出液中的BOD5也逐漸增加。一般填埋6個月至2.5年，達(dá)到最高峰值，此時BOD5多以溶解性為主，隨后BOD5開始下降，到615年填埋場穩(wěn)定化為止。(d) COD：填埋初期COD略低于BOD5，隨著時間的推移，BOD5急速下降，而COD下降緩慢，從而COD略高于BOD5。浸出液中生化反應(yīng)的能力可用BOD5/COD之比來反映。當(dāng)BOD5/COD=0.5時，則認(rèn)為浸出液較易生物降解；當(dāng)BOD5/COD0.1時，則認(rèn)為浸出液難于降解。(e)

17、 TOC：濃度一般為2652800mg/L。BOD5/TOC可反映浸出液中有機(jī)物氧化狀態(tài)。填埋初期，BOD5/TOC值高；隨著時間推移，填埋場趟于穩(wěn)定化，浸出液中的有機(jī)碳以氧化態(tài)存在，則BOD5/TOC值降低。(f)溶解總固體：浸出液中溶解固體總量隨填埋時間推移而變化。填埋初期，溶解性鹽的濃度可達(dá)10000mg/L，同時具有相當(dāng)高的鈉、鈣、氯化物、硫酸鹽和鐵。填埋624個月達(dá)到峰值，此后隨時間的增長無機(jī)物濃度降低。(g) SS：一般多在800mg/L以下。(h)氮化物：氨氨濃度較高，以氨態(tài)為主，一般為0.4mg/L左右，有時高達(dá)lmg/L，有機(jī)氨占總氮的10%。(i) P：浸出液中幾乎不含磷，

18、但生物處理時，必須添加與BOD5相當(dāng)?shù)牧住?j)重金屬：生活垃圾單獨(dú)填埋時，重金屬含量很低，不會超過環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。但與工業(yè)廢物或污泥混埋時，重金屬含量會增加，可能超標(biāo)。滲濾液特征隨填埋場年齡的變化4、滲濾液處理方法垃圾滲濾液的處理現(xiàn)狀 滲濾液性質(zhì)的復(fù)雜多變性給滲濾液的處理處置帶了極大的困難,到目前國內(nèi)外尚未發(fā)展出完善的適合垃圾滲濾液處理的工藝。對滲濾液的處理處置目前的途徑主要有以下幾個方面:(1)將滲濾液輸送到城市污水處理廠與城市生活污水合并處理;(2)采用滲濾液回灌技術(shù)處理;(3)現(xiàn)場建造滲濾液處理廠處理。1-6 填埋場氣體收集系統(tǒng)填埋場氣體收集系統(tǒng) 設(shè)置氣體收集與排放系統(tǒng)的目的是為了有控制地疏

19、導(dǎo)填埋氣體，避免填埋氣體在場內(nèi)的淤積或向場外發(fā)生橫向遷移，以免發(fā)生沼氣爆炸危險(xiǎn)；而且，可以利用回收的沼氣進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)填埋氣體的資源化利用，在避免有害成分向空氣中釋放的同時，提高填埋場的經(jīng)濟(jì)效益。微生物分解有機(jī)物過程大致分四個階段 第一階段:好氧生物分解，消耗大量氧氣，產(chǎn)生大量的熱， 歷時幾天到幾星期。第二階段:厭氧分解，氧氣耗盡后進(jìn)入?yún)捬醴纸怆A段，歷時兩個月到一年，填埋氣體的主要成分為CO2 , N2及少量的H2, CO, O2 , H2S, NH3等。第三階段:甲烷發(fā)酵不穩(wěn)定期，歷時約2年左右，填埋氣體的主要成分為CO2 , CH4。第四階段:甲烷發(fā)酵穩(wěn)定期，歷時20年以上，填埋氣體的主要

20、成分為CH4, CO2。1、填埋場氣體的組成 在填埋場中，城市固體廢棄物中的有機(jī)物在微生物的作用下發(fā)生分解，產(chǎn)生大量氣體，主要成分是二氧化碳(C02)和甲烷(CH4)，還有一些微量氣體。微量氣體雖然數(shù)量很少，但有的有劇毒，會對公眾健康帶來危害。城市固體廢棄物填埋場氣體成分典型值2、影響填埋場氣體生產(chǎn)因素廢棄物的組成含水量pH值有效營養(yǎng)成分溫度生物種群氧化還原電位硫酸鹽濃度3、產(chǎn)氣量的預(yù)測理論計(jì)算法:CaHbOcNd+(4a-b-2c+3d)/4H2O(4a+b-2c-3d)/8CH4 + (4a-b+2c+3d)/8 CO2+dNH3經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法：Q=K(L-R)式中Qt時間內(nèi)的總產(chǎn)氣量,m

21、3/kg; R當(dāng)年填埋垃圾量，t K產(chǎn)氣速率常數(shù),a-1;L最大可能產(chǎn)氣量,m3/kg實(shí)測法：據(jù)研究表明，實(shí)際產(chǎn)氣量大約為理論產(chǎn)氣量的1/24、填埋場氣體收集方式4.1 被動氣體收集系統(tǒng) 被動型氣體控制是利用填埋場內(nèi)部產(chǎn)生氣體的壓力和濃度梯度，將氣體導(dǎo)排入大氣或控制系統(tǒng)。對于填埋場主要?dú)怏w和微量氣體，被動控制是在主要?dú)怏w大量產(chǎn)生時，為其提高滲透性的通道，使氣體沿設(shè)計(jì)的方向運(yùn)動。4.2 主動氣體收集系統(tǒng) 主動控制系統(tǒng)，即在填埋場內(nèi)鋪設(shè)一些垂直的導(dǎo)氣井或水平的盲溝，用管道將這些導(dǎo)氣井和盲溝連接至抽氣設(shè)備，利用抽氣設(shè)備對導(dǎo)氣井和盲溝抽氣。 填埋氣體主動控制系統(tǒng)主要由抽氣井、集氣管、冷凝水收集井、泵站

22、、真空源、氣體處理站以及氣體監(jiān)測設(shè)備等組成。5、填埋場氣體的利用 對填埋氣利用方式的確定，需要綜合考慮多方面的因素，包括：填埋氣的產(chǎn)生量與產(chǎn)氣速率，利用方式的經(jīng)濟(jì)可行性，填埋場內(nèi)部及周邊地區(qū)的能源需求及使用條件等。國內(nèi)外利用現(xiàn)狀，目前主要有以下幾種利用方式：作燃?xì)馐褂?一種是作為燃?xì)獗镜厥褂?，要求甲烷最低濃度?5，場內(nèi)使用適于有較大能源需求的填埋場，特別是已經(jīng)使用天然氣的填埋場。另一種是輸入燃?xì)夤艿?，?jīng)過干燥和過濾等凈化處理過程，使甲烷濃度達(dá)到95以上，要求燃?xì)夤艿谰嗵盥駡鲚^近，并有接收氣體的能力。發(fā)電 LFG可用于內(nèi)燃機(jī)或氣輪機(jī)發(fā)電，要求甲烷濃度在40以上，且必須去除填埋氣中的水分和H2S等雜質(zhì)，控制焚燒溫度，以防產(chǎn)生腐蝕和化學(xué)反應(yīng)。場內(nèi)使用適于有高耗電設(shè)備的填埋場，或者輸入附近電網(wǎng)供場外用戶使用。作化工原料 LFG中的CH4