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固體廢物的填埋處置

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8固體廢物的最終處置
填埋場的規(guī)劃設計、防滲
 滲濾液的收集與處理
 填埋氣的收集與處理

---相關知識介紹
1最終處置
由于受技術、經(jīng)濟條件的限制，固體廢物不可能百分之百得到處理和利用，為了保護人類的生存環(huán)境，就需要對目前無法利用或利用價值不高的固廢進行最后的處理
要求：
廢物體積盡量??；
廢物本身無較大的危害性
處置場地適宜
設施結構合理
封場后要定期對場地進行維護及監(jiān)測
考慮填埋場的開發(fā)利用
2方法及分類
通過多重屏障（天然或人工）實現(xiàn)有害物質(zhì)同生物圈的有效隔離。
海洋處置：海洋傾倒、遠洋焚燒
陸地處置：土地處理、土地耕作、工程庫或貯留池貯存、淺地層填埋、深井灌注處置等。
8.1規(guī)劃與設計
概述
場址的選擇
填埋量與年限

8.1.1 概述
填埋對象及目的
衛(wèi)生土地填埋的對象主要是城市垃圾，進行填埋處置的目的是不對公眾和環(huán)境造成危害。
設計標準
防滲層的技術參數(shù)：滲透系數(shù)2m，強度0.6 MPa，垃圾壓實度>O.6t/m3。
填埋場要覆土，有排氣設施，離居民區(qū)500～800m。地下水水位與場地距離>2m。
填埋方式
衛(wèi)生填埋一般可以采用三種方式:
	厭氧方式、好氧方式和準好氧方式。
武漢市二妃山垃圾填埋場
厭氧方式（Anaerobic）
是一種采用厭氧生物處理的填埋方式；
填埋場的結構筒單，操作方便，可以回收一部分可燃性氣體；
但污染嚴重，厭氧分解速度緩慢，穩(wěn)定化周期長，容易發(fā)生爆炸危險；并且很難對封場后土地充分利用。
好氧方式（Aerobic）
采用強制人工通風，使垃圾能進行好氧分解，穩(wěn)定化周期短，可以大大提高封場后土地利用率。
好氧填埋與好氧堆肥相近，可以產(chǎn)生約60℃以上的高溫，有利于殺滅大腸桿菌等致病細菌。同時好氧降解過程中產(chǎn)生的水分少，對地下水污染的威脅小。
但是好氧填埋需要強制通風，使得填埋場的結構較為復雜，造價和運行費用高，不利于填埋場的大型化。因此，目前尚未得到廣泛應用。

準好氧方式（Pseudoaerobic）
是一種介于厭氧和好氧填埋之間的填埋方式，在設計時提高了滲濾液收集和排放系統(tǒng)的礫石排水層和管路的尺寸，使?jié)B透液在管道中呈半流動狀態(tài)．這樣就擴大了排水、排氣空間，并兼作通風通道。  由于有較強的空氣擴散作用，使填埋的垃圾處于近似好氧分解的環(huán)境，加速有機物的分解，縮短了穩(wěn)定化的周期。
由于不需要人工強制通風，而是自然通風，降低了運行費用。
但是準好氧填埋場需要留出一部分儲存空氣的空間，在一定程度上減小了填埋廢物的空間。當前世界上所有大城市的土地都逐步趨于緊張的形勢下，準好氧填埋受到環(huán)保工作者的重視，很可能是未來城市垃圾處置的主要填埋方法。

武漢市二妃山垃圾填埋場
武漢市二妃山垃圾填埋場
武漢市二妃山垃圾填埋場
8.1.2 場地選擇
	場地選擇應主要考慮如下因素：
規(guī)模：合理確定有效填埋面積：一般滿足10年以上；
交通：運輸距離適中，并有全天候公路；
土質(zhì)與地形：土質(zhì)防滲能力強，地形有利于泄洪；
氣候：蒸發(fā)大于降水，盡量背風；
水文：地下水距填埋物大于1.5m；
噪音：不影響附近居民；
開發(fā)：封場后要便于開發(fā)利用。

8.1.3 場地設計
庫容與面積的計算
地表水(surface water)控制系統(tǒng)
地下水(ground water)保護系統(tǒng)
填埋場的氣體控制

（1）庫容與面積的確定
確定的依據(jù)
在設計填埋場的庫容和面積時，要考慮廢物的數(shù)量、填埋方式、填埋高度、壓實密度、覆蓋材料的比率等因素。
一般情況下，城市生活垃圾填埋場的使用年限以15～25年為宜。
以當?shù)赝寥罏楦采w材料，則垃圾與覆蓋土之比約為5：1～4：1。
壓實后的垃圾容重約為500～800kg／m3。
庫容與面積的計算
計算公式
計算實例
注意事項
當服務年限較長時，應該充分考慮人口的增長率和垃圾產(chǎn)率的變化。
人口增長率要根據(jù)相應地區(qū)最近10年內(nèi)的人口增長率取值。
垃圾產(chǎn)率應根據(jù)該地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，參考以往的產(chǎn)率數(shù)據(jù)取值。

計算公式
每年填埋垃圾體積的計算

式中：
	V 一 每年填埋垃圾的體積(m3)；
	D 一 壓實后垃圾的密度(kg／m3)；
	C一 每年需要的覆土體積(m3)； 
	r－垃圾與覆土比；
	W一 垃圾產(chǎn)生率(kg／日．人)；
	P一城市人口。
每年所需的場地的面積
若已知填埋高度H，則填埋面積為：
計算實例
一個5萬人口的城市，平均每人每天產(chǎn)生垃圾2.0kg，采用衛(wèi)生土地填埋法，填埋高度為7.5m，覆土與垃圾之比為1：4，壓實密度為600kg/m3，設計年限20年，求填埋場所需的庫容與面積。
解：
（2）地表水(surface water)控制系統(tǒng)
土地填埋中水的控制
地表水控制系統(tǒng)

a. 土地填埋中水的控制
土地填埋技術的核心是防止填埋廢物中的有害組分對處置場周圍環(huán)境造成污染，其中最重要的因素是雨水，地下水，地表徑流和廢物自身分解產(chǎn)生的水分，溶解廢物中的有害組分形成的浸出液對地下水及地表水造成污染，因此，可以說，對水的控制是解決填埋場環(huán)境污染的關鍵問題。
在填埋場設計時要重點考慮地表水、地下水和浸出液。其中地表水作為浸出液的主要來源，對它的有效控制，實際上就成為填埋場周圍水環(huán)境污染的首要控制因素，對整個填埋場的建造和運行費用將產(chǎn)生較大的影響。
b. 地表水(surface water)控制系統(tǒng)
在設計地表水控制系統(tǒng)時，首先要對填埋場所在流域的總體情況有一個全面的了解。
地表水控制系統(tǒng)的內(nèi)容

地表水控制系統(tǒng) 
地表水控制系統(tǒng)應包括下列內(nèi)容：

排水系統(tǒng) 
洪水調(diào)節(jié)池 
周邊排水系統(tǒng) 
場內(nèi)排水系統(tǒng) 
封場區(qū)排水系統(tǒng) 
非填埋區(qū)排水系統(tǒng) 
填埋區(qū)排水系統(tǒng) 
    周邊排水系統(tǒng)主要由設置在填埋場四周的排水溝組成，其作用是收集降在填埋場上的游流域的雨水，并排往洪水調(diào)節(jié)池，防止其流入填埋場區(qū)域，以減少浸入液的產(chǎn)生量。最終封場后往往兼作填埋場表面的雨水排水系統(tǒng)。
  場內(nèi)排水系統(tǒng)包括填埋區(qū)和非填埋區(qū)的排水系統(tǒng)，將雨水在尚未與填埋廢物接觸之前迅速排出場外。因此，在填埋施工過程中對填埋場進行分區(qū)填埋并逐日覆土，對實現(xiàn)場內(nèi)排水系統(tǒng)的功能和減少漫出液產(chǎn)生量是至關重要的。
  封場區(qū)排水系統(tǒng)的作用是排除降到封場表面的雨水，減少其向廢物層的滲入量。

（3）地下水(ground water)保護系統(tǒng)
設計地下水保護系統(tǒng)的目的
浸出液(leach solution)的來源與支出
浸出液的產(chǎn)生量
浸出液的性質(zhì)
浸出液的防滲措施
衛(wèi)生土地填埋浸出液收集系統(tǒng)示例

a. 設計地下水保護系統(tǒng)的目的
	對地下水進行控制的目的主要有兩個：

保持地下水水位與廢物層有足夠的安全距離以防止浸出液污染地下水；
防止地下水滲入填埋場，以減少浸出液的產(chǎn)生量。
b. 浸出液(leach solution)的來源與支出
浸出液的來源與支出見圖11-1。
浸出液的來源主要有：
降水：降雨、降雪；
地表逕流；
地下水；
垃圾含水：垃圾本身含有機組分厭氧分解產(chǎn)生的水分。
浸出液的支出主要有：
地表逕流流出水；
地下滲出水；
蒸發(fā)散失水。
為控制和管理填埋場的漫出液，必須建設浸出液水量調(diào)節(jié)設施和浸出液處理設施。    
圖11-1 浸出液的來源與支出
c. 浸出液的產(chǎn)生量
浸出液處理設施的處理能力和調(diào)節(jié)設施容量的確定需要對垃圾填埋過程中產(chǎn)生的浸出液量作出較為準確的預測。根據(jù)填埋場水的收支平衡關系，確定浸出液產(chǎn)生量，但確切估算是困難的，因此浸出液的產(chǎn)生量通常采用經(jīng)驗公式計算：

式中：
	Q—日平均浸出液量(m3／d)；
   C—浸出系數(shù)，一般取0.2～0.8；與填埋場地表、植被、坡度等因素有關；
   I—平均降雨量(mm／d)；
   A—填埋場集水面積(m2)．
浸出液的產(chǎn)生量除與輸入水源有關外，還與填埋操作方式有關。如與污泥混合填埋時，經(jīng)壓實后，污泥中的相當量的水變成浸出液。
d. 浸出液的性質(zhì)
浸出液的性質(zhì)與填埋廢物的種類、物質(zhì)組成、顯微結構特點，即性質(zhì)和填埋方式等許多因素有關。
廢物本身的特性對浸出液的成分及濃度影響最大。
例如，我國城市垃圾中廚房垃圾含量較高，可堆腐性強，浸出液水質(zhì)一般比較差。
在填埋初期，浸出液中有機酸濃度較高，揮發(fā)性有機酸約占1％，隨著時間的推移，揮發(fā)性有機酸的比例將增加，厭氧填埋方式有機物分解周期長，分解速度慢，因此，浸出液中有機物濃度降低的速度比好氧填埋方式慢。
對于普遍采用的厭氧填埋，其浸出液的性質(zhì)一般反映在色味、pH值、BOD5、COD、TOC（總有機碳）、溶解總固體、SS、氮化物、P、重金屬等方面。
e. 浸出液的防滲措施（Anti-seepage measures）
浸出液是一種高濃度的有機廢水，一旦滲出就會污染地下水，必須嚴格控制，加以治理。
浸出液防滲措施除按照場地選擇標準合理選址外，還必須在設計、施工方案和填埋方式上采取必要的措施，主要包括：

設置防滲襯里；
設置導流渠或?qū)Я鲏危?
選擇合適的覆蓋材料。

設置防滲襯里（Anti-seepage liner）
防滲襯里的結構類型
天然粘土襯里（Natural clay liner）
人工合成有機襯里（Synthetic organic liner）
粘土—有機復合襯里（Clay-organic composite liner）
浸出液收集系統(tǒng)與襯里的設計原則
襯里材料的選擇

武漢二妃山垃圾填埋場使用的有機襯里
浸出液收集系統(tǒng)和襯里的設計原則

襯里與其它結構材料必須滿足有關標準；
天然粘土單襯里厚度應>1．5m；
雙層復合襯里的主襯里與備用襯里必須選擇不同的材料；
必須設置浸出液收集池，且能容納三個月的浸出液；
襯里應有適當坡度，以使浸出液自流入收集池；
襯里之上應設置保護層，保護層可選用適當厚度的礫石，或選用專用的高密度聚乙烯網(wǎng)和無紡布；
在可滲透保護層內(nèi)可設置多孔浸出液收集管，使浸出液通過收集管入積水坑；
積水坑設有浸出液監(jiān)測裝置 ；
設置浸出液排出系統(tǒng)，定期抽出浸出液處理，以減少襯里壓力；
設置備用抽水系統(tǒng)，以便當泵或立管出現(xiàn)故障時抽出浸出液。
武漢二妃山垃圾填埋場浸出液收集與處理池
武漢二妃山垃圾填埋場的襯里保護層
襯里材料的選擇
根據(jù)待處置廢物的性質(zhì)，場地的水文地質(zhì)條件、場地的級別、場地服務期限；材料的種類和建造費用等因素選擇襯里材料。
無機材料：粘土、水泥等；
有機材料：瀝青、橡膠、聚乙烯、聚氯乙烯等
對所選擇的襯里材料要預先進行下列試驗：
與廢物的相容性試驗、滲透性試驗、抗壓強度及密度測定
天然粘土襯里的選擇標準：
與廢物浸出液的相容性；
滲透系數(shù)<10－7cm/s，30％的土粒能通過200目篩，液性限度＞30％，塑性限度＜15，PH≥7。
有機襯里的選擇標準：
與廢物浸出液的相容性，滲透系數(shù)<10-12 cm／s，厚度>0．5 mm，便于施工、抗臭氧、紫外線土壤細菌的侵蝕，有適當?shù)哪秃蛐裕凶銐虻臋C械強度、厚度均勻、無薄點、裂縫磨損、氣泡和外來的顆粒。
便于維修、價格便宜。
水平防滲系統(tǒng)
8.2滲濾液的收集與處理
1特征
有機污染物濃度高，特別是5年內(nèi)的“年輕”填埋場的滲濾液。
氨氮含量較高，在“中老年”填埋場滲濾波中尤為突出。
磷含量普遍偏低，尤其是溶解性的磷酸鹽含量更低。
金屬離子含量較高，其含量與所填埋的廢物組分及填埋時間密切相關。
溶解性固體含量較高，在填埋初期(0.5—2.5年)呈上升趨勢，直至達到峰值，然后隨填埋時間增加逐年下降直至最終穩(wěn)定
色度高，以淡茶色、暗褐色或黑色為主，具較濃的腐敗臭味。
水質(zhì)歷時變化大，廢物填埋初期，其滲濾液的PH較低，而COD、BOD 5、TOC、SS、硬度、金屬離子含量較高；而后期，上述組分的濃度則明顯下降。
2 收集系統(tǒng)構成

功能：將填埋場內(nèi)產(chǎn)生的滲濾液迅速匯集，并通過輸水管、集水池等輸送至指定地點。
匯流系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)兩部分組成。
匯流系統(tǒng)的主體位于場底防滲襯層上的、由礫卵石或碎(渣)石構成的導流層。該層內(nèi)設有導流溝和穿孔收集管等。導流層設置的目的是將場內(nèi)的滲濾液通暢、及時地導入導流溝內(nèi)的收集管中。
滲濾液的輸送系統(tǒng)多由集水槽(池)、提升多孔管、潛水泵、輸送管道和調(diào)節(jié)池等組成。
垃圾滲濾液成分（mg/L） 
備注：44
一、認識滲濾液
滲濾液的水質(zhì)特點
有機物濃度高  滲濾液中的BOD5和COD濃度最高可達幾萬mg/L，主要是在酸性發(fā)酵階段產(chǎn)生，pH值一般在6.0左右（呈弱酸性）， BOD5和COD比值在0 . 5~0 .6。
水質(zhì)變化大  受填埋場構造方式、垃圾的種類、數(shù)量和質(zhì)量以及填埋年數(shù)的影響。
氨-氮含量高  是由于有機氮轉(zhuǎn)化為氨-氮造成的。在中晚期填埋場滲濾液中尤其嚴重，是處理難點之一。
微生物營養(yǎng)元素比例失調(diào)  缺乏生物處理所需的磷元素和氮元素等。
備注：45
滲濾液特征隨填埋場年齡的變化 
NH4+-N濃度隨填埋年齡增長而提高，重金屬離子濃度則有所下降。
備注：46
二、滲濾液處理方法
合并處理
單獨處理（土地處理、好氧生物處理、厭氧生物處理、厭氧與好氧結合方式、物化處理）
生物法：當垃圾滲濾液的BOD5/COD大于0.3時，滲濾液的可生化性較好，宜采用生物處理法。
物化法：當垃圾滲濾液的BOD5/COD值較?。ㄐ∮?.2）時，或含有相對分子量很小的有機成分時，物化法處理效果好。
回灌法：適應滲濾液的水質(zhì)水量變化特點，可利用有機物場內(nèi)分解而滋生的微生物處理滲濾液中的有機污染物。
備注：48
（1）滲濾液→調(diào)節(jié)池→與城市污水合并處理
（2）滲濾液→調(diào)節(jié)池→生物預處理→與城市污水合并處理
（3）滲濾液→調(diào)節(jié)池→生物預處理→物化處理
（4）滲濾液→調(diào)節(jié)池→生物預處理→土地處理
處理工藝
備注：49
1.生物處理技術
1.1 預處理措施

去除滲濾液中金屬離子

降低生物處理單元的污泥有機負荷

脫氮處理

平衡營養(yǎng)元素
采用化學混凝沉淀的方法，用石灰或硫化物作沉淀劑，去除垃圾滲濾液中重金屬，同時去除大量的懸浮顆粒。預處理還調(diào)節(jié)滲濾液的 pH 值，使之從酸性變成中性。
提高污泥濃度、延長污泥停留時間以及增加處理構筑物的有效容積，均可降低污泥的有機負荷。

生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤工藝對垃圾滲濾液有良好的脫氮效果。

必須在進行生物處理時添加磷元素，使?jié)B濾液中BOD5:N:P 維持在100:5:1，以維持微生物正常的生長代謝。
備注：50
1.生物處理技術
2 處理方法

好氧處理

厭氧生物處理

厭氧-好氧結合
好氧處理包括活性污泥法、曝氣氧化塘、穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤、滴濾池。

厭氧法包括厭氧污泥床、厭氧式生物濾池、混合反應器以及厭氧塘等。

對于有機物濃度高的垃圾滲濾液，通常采用厭氧、好氧結合處理工藝。例如，采用氨吹脫—厭氧生物濾池—SBR工藝等。
備注：51
2. 物化處理技術
光氧化和光催化氧化

Fenton法：是一種深度氧化的技術， 即利用Fe2+ 和H2O2 之間的
                鏈反應催化生成·OH 自由基，而·OH 自由基具有強氧
                化性，能氧化各種有毒和難降解的有機化合物。
吸附法
化學沉淀法
膜過濾
土地處理法
備注：52
生物處理法與物化處理法之比較
	生物法	物化法
處理效果	由于滲濾液水質(zhì)、水量變化大，不穩(wěn)定，需要進行預處理和后續(xù)處理	可適應滲濾液水質(zhì)和水量變化特點，BOD5/COD 較低而難以生物處理的垃圾滲濾液有較好的處理效果
技術水平	技術應用較廣泛且成熟	有些新技術尚處于理論探索階段，還不成熟，更多用于預處理和深度處理
成本	經(jīng)濟性好	費用昂貴，其投資及運行費用比生物處理要多5~20倍和3~10倍。
備注：53
3. 回灌處理技術
  回灌法:
         是用適當?shù)姆椒▽⒃?
         填埋場底部收集到的
         滲濾液從其覆蓋層表
         面或覆蓋層下部重新
         灌入填埋場,利用填埋
         場垃圾層這個“生物濾
         床”凈化滲濾液。 
備注：54
3.1 回灌法對滲濾液凈化原理

填埋場覆蓋層的土壤凈化作用
垃圾填埋層的降解作用
最終覆蓋填埋場地表植物的吸收作用

除了凈化作用以外，利用回灌法可實現(xiàn)對滲濾液的減量。
備注：55
3.2  滲濾液回灌工藝 
滲濾液回灌工藝流程圖

(
進行填埋
)

污泥

降雨

滲濾液

布水系統(tǒng)

填埋場

調(diào)蓄池

布水泵房

提升泵房

余水
(
尾水
)

（進行后續(xù)處理）

備注：56
滲濾液回灌分類及其優(yōu)缺點 
備注：57
低水力負荷、高有機負荷以及配水次數(shù)多對有機物的去除是有利的。 
滲濾液回灌分類及其優(yōu)缺點 
備注：58
3.3 回灌處理技術要點
防止填埋覆蓋土層的堵塞
控制進水懸浮物
選擇合適的覆土材料配比，形成良好的土壤結構 
回灌前滲濾液應中和處理
中和回灌滲濾液
在填埋層中投放堿性物質(zhì)
適當?shù)倪M水負荷
土壤凈化在一定范圍內(nèi)能承受進水負荷變化的影響，進水負荷的增長需要與土壤的凈化能力相匹配以達到較好的處理效果
水力負荷不宜過高
備注：59
3.4 滲濾液回灌對填埋場的影響
對填埋場水質(zhì)的影響
對垃圾降解的影響
對填埋氣體的影響
對填埋場沉降的影響
對填埋場邊坡的影響
對填埋場維護的影響
備注：60
	生物法	物化法	回灌法
處理效果	由于滲濾液水質(zhì)、水量變化大，不穩(wěn)定，需要進行預處理和后續(xù)處理	可適應滲濾液水質(zhì)和水量變化特點，BOD5/COD 較低而難以生物處理的垃圾滲濾液有較好的處理效果	能適應水質(zhì)、水量的變化，可實現(xiàn)對滲濾液的凈化和減量化?？稍诤罄m(xù)處理中結合生化處理工藝
技術水平	技術應用較廣泛且成熟	有些新技術尚處于理論探索階段，還不成熟，更多用于預處理和深度處理	技術、工藝在國內(nèi)尚處于研究探索階段
成本	經(jīng)濟性好	費用昂貴，其投資及運行費用比生物處理要多5~20倍和3~10倍。	投資省，運行費用低
滲濾液處理方法之比較
備注：61
8.3垃圾填埋氣體的收集與利用
氣體的產(chǎn)生
氣體的產(chǎn)生量
氣體的控制
a. 氣體的產(chǎn)生
填埋場氣體的產(chǎn)生是有機物的分解所致；
其分解過程經(jīng)過5個階段
好氧分解階段
液化產(chǎn)酸階段
甲烷增長階段
穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段
填埋場的穩(wěn)定階段
好氧分解階段
發(fā)生在填埋初期。廢物中的有機物進行好氧分解，時間可持續(xù)數(shù)天至幾個月；
該階段主要是好氧微生物作用；易降解產(chǎn)生的氣體主要有CO2 、H2O 。
液化產(chǎn)酸階段
好氧分解進行中，填埋區(qū)內(nèi)氧氣逐漸減少，轉(zhuǎn)入?yún)捬跸猱a(chǎn)酸階段；
該階段主要是厭氧菌作用，產(chǎn)生的氣體有CO2 、H2 及少量CH4 。
甲烷增長階段
隨著甲烷菌增長， CH4含量增加，揮發(fā)性有機酸(UFA)積累下降，pH值增加為堿性；
該階段可持續(xù)1—2年。
穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段
此階段為動態(tài)平衡階段，UFA（揮發(fā)性有機酸）積累很少，主要產(chǎn)生CH4 、CO2 ，氣體組成穩(wěn)定，水質(zhì)轉(zhuǎn)好，是填埋場氣體利用的主要階段；
大型垃圾填埋場此階段可持續(xù)10年以上。

填埋場的穩(wěn)定階段
可降解有機物基本耗盡，產(chǎn)生的氣體、浸出液量減少，填埋場出現(xiàn)不均勻沉降，空氣重新進入填埋場，封場后的土地利用在此階段進行。
根據(jù)沉降量、CH4含量等因素可把土地利用分為低度、中度和高度利用三種類型。
我國填埋場的液化產(chǎn)酸階段比較短。因為我國城市垃圾中爐灰含量大，pH高，人工調(diào)節(jié)到了堿性狀態(tài)，適合甲烷菌生存，產(chǎn)氣階段提前了。
17-1
b.產(chǎn)氣量
填埋場氣體產(chǎn)生量及產(chǎn)生速率與處置的廢物種類有關。
氣體產(chǎn)生量可采用經(jīng)驗公式推算或現(xiàn)場實際測量出。
氣體產(chǎn)生量主要與有機物中可能分解的有機碳成比例，因此可用下式計算：
				G＝1.866×Cg/C

式中：
	G—氣體產(chǎn)生量(1)；
	Cg—可氣化分解的有機碳量(g)
	C—有機物中的含碳量(g)。

c.氣體控制
氣體控制的必要性
氣體控制的主要措施
氣體控制的必要性
衛(wèi)生填埋所產(chǎn)生的氣體主要成分為CH4和CO2。
當CH4的濃度達到5～15%時就可能發(fā)生爆炸。
CO2的密度較大，是空氣的1.5倍，CH4的2.8倍，會向填埋下部遷移，在填埋場地勢較低處富集，有可能通過填埋場基礎薄弱處滲出，沿地層下移并與地下水接觸。
由于CO2易溶于水，不僅會使水的pH值降低，而且會使地水礦物質(zhì)含量增高，使地下水硬化。
此外，填埋場還可能產(chǎn)生H2S或其它惡臭及有害氣體。
因此，必須對填埋場產(chǎn)生的氣體加以收集控制，或者作為能源加以利用或者排出燒掉。
對氣體的控制，一方面在選擇場址時要考慮場地的位置以及土壤的滲透性能，另一方面，主要的是在工程設計時采取適當?shù)呐艢獯胧?，主要有?
氣體控制的主要措施
氣體控制主要采用可滲透性排氣、不可滲透阻擋層排氣兩種方式進行控制；
可滲透性排氣（見圖8-3）
在填埋場內(nèi)利用比周圍土壤更容易透氣的礫石等材料為填料來建造排氣孔道。一般填筑單元寬度為20m以上，礫石層厚度為30～40cm。
不可滲透阻擋層排氣（見圖8-4）
阻擋層排氣是在不透氣的頂部覆蓋層中安裝排氣管。
排氣管與設置在淺層礫石排氣通道或設置在填埋廢物頂部的多孔集氣支管相連通，還可用豎管燃燒甲烷氣體。
填埋場可持續(xù)產(chǎn)氣10～15年，CH4經(jīng)脫水、預熱，去除CO2后可作為能源使用。
武漢二妃山垃圾填埋場的沼氣發(fā)電設施
圖8-3 可滲透性排氣
圖8-4 不可滲透阻擋層排氣
武漢二妃山垃圾填埋場的沼氣發(fā)電設施
武漢二妃山垃圾填埋場的沼氣發(fā)電設施
填埋操作
設備選擇

見圖8-5

作業(yè)方式
作業(yè)方式主要根據(jù)填埋方式和場地的地形特點來確定。
采用地面法填埋時，有水平填埋和垂直填埋兩種作業(yè)方式，其中垂直方式應用較多（圖8-6a）。
采用斜坡法時，有順流、逆流和垂直填埋三種方式，其中，順流方式應用較多（圖8-6b）。

圖8-5 土地填埋的主要設備
圖8-6 填埋的作業(yè)方式
8.4安全土地填埋(safety landfill)
概述
場地選擇
襯墊設計
監(jiān)測
封場
8.4.1 概述
概念
安全土地填埋是一種改進的衛(wèi)生土地填埋，主要用于處置有害廢物，因此對場地的選擇和技術要求更為嚴格，
如：
天然防滲層：滲透系數(shù)<10－8cm／s，厚度>3m。
人工防滲層：高密度聚乙烯2mm，滲透系數(shù)30cm，滲透系數(shù)2％。
在居民區(qū)800m之外。
處置對象
理論上可以處置一切有害或無害廢物，實際上，應排除易燃性，反應性，揮發(fā)性等能引起爆炸，釋放有毒有害氣體的廢物，或必須在填埋前對這些廢物進行穩(wěn)定化預處理。
設計原則
設計原則
	安全土地填埋一般是某個工廠的輔助設施，也可接納某個地區(qū)的有害廢物，所以其設計原則有6條：
處置系統(tǒng)應是一種輔助設施，不應妨礙工廠的正常生產(chǎn)；
容量應足夠大，能容納全部廢物并有一定的發(fā)展余地；
要有容量波動和平衡的措施；
要滿足全天候操作要求；
處置場的地質(zhì)結構合理，環(huán)境適宜，可長期使用；
處置場符合法律要求，滿足處置標準。
11.5.2 場地選擇
選擇原則
場地選擇原則要求從工程、環(huán)境、經(jīng)濟、法律和社會等方面綜合考慮。

場地勘探
	場地勘探的步驟
根據(jù)現(xiàn)有資料進行初步調(diào)查；
進一步進行實地考察；
對場地進行實際的水文地質(zhì)勘測；
整理資料，繪制地圖。

8.4.3 安全土地填埋襯墊系統(tǒng)設計
	安全土地填埋最重要的是防止浸出液的危害，故襯墊系統(tǒng)尤為重要。
浸出液的產(chǎn)生量
襯墊材料的基本要求
化學合成產(chǎn)品襯墊
粘土襯墊
襯墊系統(tǒng)設計的基本標準

（1）浸出液的產(chǎn)生量
浸出液產(chǎn)生量既可用衛(wèi)生填埋法的經(jīng)驗公式估算，也可用下式作較為精確的計算：

式中
	Q—日平均浸出液量；m3/d			
	IN—幾年概率日平均降水量，mm/d
   SS—場地周圍集水區(qū)面積，m2	
   Sa—填埋場地面積，m2
	λ—表面流出率(0.2～0.8)	
	d—場地外地表徑流流入率，
	Kr—流出系數(shù)，Kr=10-2（0.002In2+0.16 IN +21）
	D—集水區(qū)中心到集水管的平均時間，d
	1/N—降水頻率。
該計算公式涉及的因素較多，實際應用時需要根據(jù)情況進行必要的修正。

（2）襯墊材料的基本要求
	具體要求有
襯墊材料必須具有相容的化學性質(zhì)、足夠的強度和厚度；
能夠承受氣候的影響和日常操作產(chǎn)生的作用力的影響；
防滲能力強，且不易和污染物發(fā)生化學反應；
易于修補；
耐用性好，確保長期使用不會裂解或消融。
（3）化學合成產(chǎn)品襯墊
	主要有以下幾種
異丁橡膠：對氣體、液體滲透率低，但遇碳氫化合物溶劑和石油易膨脹破損；
氯磺化聚乙烯：耐抽樣，耐酸、堿，易黏結，但耐石油性差；
聚氯乙烯：是一種常見塑料，耐無機物性能好，缺點同異丁橡膠，且忌曝曬；
高密度聚乙烯：耐石油化學物質(zhì)性好,耐氣候,但難黏結，受力易破裂。

（4）粘土襯墊
	一般作為第二層襯墊，同時起支承合成產(chǎn)品襯墊的作用，要求
滲透系數(shù)≤10-7；
必須進行與廢物的相容性實驗。
（5）襯墊系統(tǒng)設計的具體標準
	理想的襯墊系統(tǒng)是：用化學合成材料作為第一層襯墊，用粘土或合成材料作為第二層襯墊，并有對兩層襯墊的滲濾水進行檢測，收集和排出的系統(tǒng)。
	一種雙襯墊的示意圖見圖8-10
	一種襯墊的組成見圖8-11。
	
	具體標準有
化學合成襯墊的厚度應大于2.54×10-5m；
土壤襯墊的厚度應大于0.9m，滲透系數(shù)≤10-7；
襯墊上的排水層厚度應大于12in，斜率≥2 %，主要采用+100目的沙礫組成，且沙礫組成的級配應符合過濾級配的要求。

圖8-10 一種雙襯墊系統(tǒng)的示意圖圖中，主襯里為有機襯里，輔助襯里為有機薄膜和粘土構成的復合襯里，浸出液收集系統(tǒng)為砂和礫石層，內(nèi)設多孔管道，并匯集到集水坑，泵送至水處理廠，側面和頂邊還鋪有保護土壤，以保護側面的過濾層。
圖8-11  一種復合襯墊的示意圖依次為：垃圾；2英尺厚沙子；4英寸浸出液收集管；千分之60英寸的土工膜；壓實的粘土層；6英寸沙層；1英尺壓實的粘土層
8.5.4 監(jiān)測
	監(jiān)測包括四個方面

浸出液監(jiān)測
地下水監(jiān)測
地表水監(jiān)測
氣體監(jiān)測

（1）浸出液監(jiān)測
浸出液的采樣根據(jù)浸出液的收集系統(tǒng)的不同而有所差異，集水坑設在填埋場內(nèi)，則從泵輸送系統(tǒng)采取，若設在場外，則可直接采取。
浸出液的檢測則按污水控制的要求進行。
（2）地下水監(jiān)測
	地下水監(jiān)測包括兩個方面，一是充氣區(qū)監(jiān)測，二是飽和區(qū)監(jiān)測
充氣區(qū)監(jiān)測
充氣區(qū)是指土地表面和地下水位之間的土壤層，該土壤層一部分為空氣，一部分為水充填，故名充氣區(qū)，又叫不飽和區(qū)。
充氣區(qū)的監(jiān)測主要是針對填埋下方的土壤層進行監(jiān)測，以及時發(fā)現(xiàn)浸出液是否泄漏。
飽和區(qū)監(jiān)測
飽和區(qū)是指地下水位以下的地區(qū)，由于位于地下水位以下，所以其空隙基本為水所填充，且具有流動方向性。
飽和區(qū)監(jiān)測目的是了解填埋場填埋期間及以后的地下水質(zhì)的變化情況，一般需設置四個監(jiān)測井，如圖8-12。

圖8-12  飽和區(qū)監(jiān)測示意圖1號井為本底監(jiān)測井，測定未受污染的地下水質(zhì)；2號和3號井靠近填埋場的水力下游區(qū)，提供直接受場地影響的低下水數(shù)據(jù)；4號井遠離填埋場的水力下游區(qū)，提供浸出液遷移距離的數(shù)據(jù)。
  
（3）地表水監(jiān)測
主要對場地附近的地表水進行監(jiān)測。

（4）氣體監(jiān)測
	包括兩個方面，
一是填埋場附近的大氣監(jiān)測
二是填埋場排氣監(jiān)測。
	排氣監(jiān)測是對氣體控制系統(tǒng)排出的氣體進行分析，掌握填埋場內(nèi)有機物質(zhì)的降解情況。

8.4.5 封場（Enclosure）
封場是指在填埋的廢物之上建造一個與下部填埋場結構配套的頂部覆蓋系統(tǒng)，以實現(xiàn)對處置廢物的封隔。這是填埋設計操作的最后一個環(huán)節(jié)。
封場的目的
頂部覆蓋系統(tǒng)（Top enclosure system）

（1）封場的目的
使廢物與環(huán)境隔離；
調(diào)節(jié)場地表面地表排水；
減少場地的表面侵蝕。
（2）頂部覆蓋系統(tǒng)（Top enclosure system）
頂部覆蓋系統(tǒng)要與填埋場的底部及四周的防滲襯里配套設計建造。頂部防滲覆蓋層材料的選擇及設計施工要與防滲襯里相一致。
典型的頂部覆蓋系統(tǒng)結構見圖1-13和圖11-4。
頂部覆蓋系統(tǒng)的特點。

圖11-3  典型的頂部覆蓋系統(tǒng)結構示意圖(a)
圖11-14 典型的頂部覆蓋系統(tǒng)結構示意圖（b）依次為：2英尺的表土；土工織物；1英尺沙或者沙礫排水區(qū)；土工膜；2英尺的壓實粘土層；1英尺壓實的土壤層；垃圾
特點
	此覆蓋系統(tǒng)建造費用高，可根據(jù)填埋場地的特點簡化設計要求，但至少應采取以下封場措施：
在填埋的廢物之上覆蓋一層滲透系數(shù)≤lO-7 cm／s；厚15cm的土壤防滲覆蓋層；
在頂部防滲覆蓋層之上覆蓋一層45 cm厚的天然土壤；
若種植植被，則需在兩層土壤覆蓋層之上再鋪一層15～lOOcm厚的表面土壤
表面覆土層要有一定的坡度，一般不小于30％；
在坡度>10％的地方要建造水平臺階，坡度<20％時，標高每升高3m建  造一個臺階，坡度>20％標高每升高2m建造一個臺階；
臺階要有足夠的寬度和高度，要能經(jīng)受暴雨的沖刷。
	封場用植被可以減少降水的滲入，防止土壤的侵蝕，美化場地。
	植被的種類可根據(jù)覆蓋土壤的厚度確定，一般場地宜于種草。
	對于安全土地填埋，封場后20年內(nèi)要保持土地填埋場地的設計標準。對于處置放射性廢物及有害廢物的場地，封場后不得開發(fā)建造公共設施。
推薦文獻與思考題
推薦文獻
 馮亞斌等. 關于我國垃圾填埋場目前存在問題的探討. 環(huán)境保護：2000（10）
 劉富強等. 城市生活垃圾填埋場氣體的產(chǎn)生、控制與利用綜述，重慶環(huán)境科學：2000.22（6）
鄭育毅. 城市垃圾衛(wèi)生填埋場理論容積計算方法. 重慶環(huán)境科學。2001.23（4） 
思考題
什么是最終處置？處置的基本要求和主要方法有哪些？
土地填埋處置主要有哪些方法，各適用哪些固體廢物？
衛(wèi)生土地填埋和安全土地填埋有什么區(qū)別？
衛(wèi)生土地填埋一般采用哪幾種方式，各有什么特點？
衛(wèi)生土地填埋和安全土地填埋中怎樣進行地下水保護和氣體的控制？
計算：P416第4題
考試時間：12月23日（第17周周五）下午14：30-16：30
考試地點：2204（2號教學樓）

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