固废第九章 固体废物填埋

采用垂直气体收集井的填埋气体回收系统
主动集气系统 抽气井：也叫气体抽吸井、竖向石笼
第八章 固体废物的填埋处置技术
第一节 绪论
• 处置的原则 • 处置方法分类
固体废物的最终处置：
固体废物的最终处置目的是为了使固体 废物最大限度的与生物圈隔离。
固体废物的最终处置解决的是固体废物 的最终归宿问题
固体废物的处置原则：
分类管理和处置原则
最大限度与生物圈相隔离原则 集中处置原则
分类管理和处置原则
对环境无有害影响的惰性固体废物
如 建筑垃圾，相对熔融状态的矿物材料 对环境有轻微、暂时影响的固体废物 如 电厂粉煤灰、钢渣 在一定时间内对环境有较大影响的固体废物 如 城市垃圾 在较长时间内对环境有较大影响的固体废物 如大部分工业固体废物 在很长时间内对环境有严重影响的固体废物 如 危险废物 在很长时间内对环境和人体健康有严重影响 的固体废物 高水平放射性废物
海洋处置
利用海洋具有的巨大稀释能力和净化能力，选择适宜的倾倒 场所（海岸距离，深度等）来消纳废物一种方法。 海洋倾倒
利用船舶、航空器、平台及其
其他
国际协议 美国1972年《海洋
他载运工具，向海洋倾倒废物或 其他有害物质的行为。
保护、研究和保护区法》 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
二、填埋场防渗系统
基本术语：
复合衬层：包括一层人工合成材料衬层和一层天然材 料衬层的防渗层
二、填埋场防渗系统
防渗类型： 填埋场的防渗 人工防渗 防渗材料： 天然防渗
垂直防渗
水平防渗
垂直与水平防渗 相结合
无机天然材料：黏土、亚粘土、膨润土 人工合成有机材料：高密度聚乙烯膜（HDPE）
人工与天然复合材料：聚合物水泥混凝土（PCC）
七、填埋气体的产生与控制：
1、固体废物在填埋场中的降解过程：
适应阶段 过渡阶段 酸化阶段 甲烷发酵阶段 稳定化阶段
1、固体废物在填埋场中的降解过程： 适应阶段
废物中可降解有机物的短期好氧分解过程 气体特征产物：主要是CO2，还有水和氨、氢气
过渡阶段
氧气逐渐耗尽，厌氧条件开始形成并逐步发展
填埋场防渗层结构设计：
P246 图8－8
卫生填埋场的防渗结构要求： 天然防渗
① 压实后粘土防渗衬层的饱和渗透系数应小于 1.0×10-7cm/s， ② 粘土防渗衬层的厚度不应小于2m
人工防渗
防渗结构宜采用单复合衬层防渗结构，当不满足防 渗性能时，应采用双复合衬层防渗结构
铺防渗层时，衬层应覆盖底面及坑壁
CH4 、CO2、N2、O2、H2S、 NH3、 H2、CO等 表8-13（P256）：填埋气体典型组成 填埋气体的温度：43~49℃，为水蒸汽所饱和
微量气体： 挥发性微量有机化合物
表8-15
填埋气体产生量估算（L）：
G 1.866 Cg / C
G—气体产生量（L） Cg—垃圾中可能分解的有机碳量（g） C—有机物中的碳量（g）
LFG地下横向移动
4、填埋气体的收集与控制
被动集气系统
主动集气系统
被动集气系统
通过填埋场内部生成气体的压力和浓度梯 度，将气体导排入大气或控制系统
排气管
被 动 集 气 系 统 典 型 详 图
封顶覆盖层
20cmPVC管
气体收集管
砾石层
填埋的废物
被动集气系统
被动集气系统无需外加动力系统，结构简单， 投资少，适于垃圾填量小、填埋深度浅、产 气量低的小型垃圾填埋场
基本术语：
土工布：又称土工织物，它是由合成纤维通过针刺或编织而成 的透水性土工合成材料。成品为布状， 土工布分为有纺土工布和无纺土工布。土工布具有优秀的过滤、 隔离、加固防护作用、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷 冻、耐老化、耐腐蚀。 无纺土工布：是一种不需要纺纱织布而形成的织物，只是将纺 织短纤维或者长丝进行定向或随机撑列，形成纤网结构，然后 采用机械、热粘或化学等方法加固而成。 土工织物膨润土（GCL）：是在两层土工合成材料之间夹封膨 润土，通过针刺、缝合或粘合而成的一种复合材料。GCL具有 与无缺陷土工膜几乎相当的低渗透性，但是具有土工膜所不具 备的穿透自愈性，因此具有更大的防污染安全性。
种以上的作业法，包括沟壑法、地面推埋法 及斜坡法
填埋应实行单元、分层作业。每一单元及作
业平台的大小应按设计及现场设备、垃圾 量、运输等实际条件而定。
填埋作业应定点倾卸、推铺、压实。应以一
日为一小单元或每班为一小单元，宜每日一 覆盖。
填埋方法
• 沟壑法 • 地面推埋法 • 斜坡法
沟壑法
• 把废物铺撒在预先挖掘好的沟槽内
• 发展 • 1967年德国 • 1972 火神号焚烧含氯废物 4200吨/年 • 处理费用50-80美元/吨
• 远洋焚烧与陆地焚烧的区别？
远洋焚烧操作的基本要求
• 焚烧系统温度不低于1250摄氏度； • 燃烧效率不低于99.95%； • 炉台上不应有黑烟或火焰延露；
• 焚烧过程随时对无线电呼叫做出反应。
高密度聚乙烯土工膜厚度不应小于1.5mm，并应具有 较大延展性。膜的焊接（粘）出应通过试验和检验
三、填埋的基本工艺流程
进场垃圾 计量称重
运至填埋场
填埋作业 卸料 填埋气体的 收集利用 推铺 压实 撒药 覆盖 封场
终场利用
垃圾渗滤 液的收集 处理
填埋操作：
• 垃圾填埋场作业面
填埋工艺设计：
填埋作业应按地形、地质情况采用一种或两
3、填埋气体的迁移转化 LFG向上移动 LFG向下移动
二氧化碳的密度是空气的1.5倍，甲烷的2.8倍，有向 填埋场底部运动的趋势，最终可能在场埋场的底部聚 集。对于采用天然土壤衬层的填埋场．二氧化碳可能 通过扩散作用通过衬层，从填埋场底部向下运动，并 通过下伏地层最终扩散进入并溶于地下水，与水反应 生成碳酸结果使地下水pH值降低，并通过溶解作用增 加地下水的硬度和矿化度
地面推埋法
• 把废物铺撒在天然土地表面上，按设计 的厚度分层压实，并用薄层黏土覆盖， 然后再整体压实。 • 主要应用于平原区
斜坡法
填埋工艺设计：
填埋作业应采用分层压实法，每层厚度
0.8~1m，垃圾压实后密度不少于600kg/m3， 单元层厚2.5~3m
每日填埋作业结束时应进行每日覆盖，
覆盖层厚度15~30cm
被动集气系统相比于主动集气系统来说，收 集效率低，只解决了部分环境问题，尚不能 满足对气体充分回收和利用的要求
主动集气系统
气体收集支管和干管构成覆盖全场地下的 气体导排网络，收集总管和抽风机的负压 管接口相连，使填埋区域的气体收集系统 全部处于负压状态，从而能将气体收集井 所控制的填埋气体不断沿总管抽吸，并输 往指定处
2、填埋场的规模
通常以填埋场的总面积为准
Vt A (1.05 ~ 1.20) ( ) H
A—场址总面积，m2 H—场址最大深度，m 1.05～1.20—修正系数，取决于填埋场下的方形度 和周边设施占地大小
P235填埋场结构图
天津市双口生活垃圾卫生填埋场垃圾 填埋作业区面积为42万平方米
二、填埋场防渗系统
地下水位 填埋场防渗层
1）地下水导排系统设计目的：
排水管
保持地下水位与废物层有足够的安全距离， 以防止地下水受到渗滤液下渗的污染 防止地下水向场内的入渗，减少渗滤液的产生量
六、填埋场地表水和地下水控制系统：
2、地下水控制系统：
2）地下水导排系统设计原则： 尽量将未被污染地下水导出 减少地下水浸入垃圾堆体和对防渗层产生不良 的顶托压力 排水能力应与地下水产生量相匹配
干燥、焚烧、热解、焙烧等
土地耕作、土地填埋、深井灌注 等 海洋倾倒、远洋焚烧 等
处置
海洋处置
固体废物的处置方法分类：
固体废物处置的基本方法是通过多重屏障
实现有害物质与生物圈的有效隔离。
海洋处置
海 洋 倾 倒 远 洋 焚 烧
土 地 耕 作
陆Βιβλιοθήκη Baidu处置
工 程 库 或 贮 留 池 深 井 灌 注 土 地 填 埋
稳定化阶段
气体特征产物：主要是CH4 、 CO2 渗滤液含腐植酸、富里酸，难生化
1、固体废物在填埋场中的降解过程：
图8－18（P255）：在填埋场不同阶段产生的填埋 气体组分变化规律 注意：各阶段主要气体成分，大致百分含量
2、填埋气体组成
主要气体 填埋气体 （LFG） 微量气体
主要气体：
酸化阶段
产生大量有机酸和氢气 CO2浓度升高 渗滤液pH降至5以下 渗滤液中BOD、COD、电导率（含盐量）显著上升 渗滤液中重金属含量较高 气体特征产物： 主要是CO2、少量H2、CH4
1、固体废物在填埋场中的降解过程：
甲烷发酵阶段
CO2生成量逐渐降低 CH4生成量逐渐增加 pH升高到6.8~8 BOD、COD、电导率（含盐量）下降 渗滤液中重金属含量降低 气体特征产物：主要是 CH4 （50~70%）、 CO2（30~50%）
• 垃圾渗滤液的产生及控制
六、填埋场地表水和地下水控制系统：
1、地表水控制系统：
地 表 水 控 制 系 统
排水系统
周边排水系统 未填埋区排水系统 场内排水系统 填埋区排水系统
填埋场 洪水调节池
封场区排水系统
洪水调节池
上游流域 地表水排 洪管路
六、填埋场地表水和地下水控制系统：
2、地下水控制系统：
一般单元层坡面的坡度以1:3为宜
主要作业设备选型： 常用的垃圾填埋操作设备： 铲运和挖掘类机械设备 压实机械和设备
装载、运送机械和设备
铲运和挖掘类机械设备
推土机
铲运机
挖掘机
松土器
压实机械和设备
滚动式压实机
装载、运送机械和设备
装载机
下节课主要内容
• 填埋场地表水和地下水控制系统
• 填埋气体的产生与控制
固体废物的处置方法分类：
固体废物处置的基本方法是通过多重屏障
实现有害物质与生物圈的有效隔离。
海洋处置
海 洋 倾 倒 远 洋 焚 烧
土 地 耕 作
陆地处置
深 井 灌 注 土 地 填 埋
深井灌注
把废物注入到地下水与饮用水和矿脉层隔开的可渗透性的岩层中
灌注深度至少 在1200米以下
第二节 土 地 填 埋
填埋场选址
P240
填埋场的库容和规模
一般情况下，城市生活垃圾填埋场的使用 年限以10～20年为宜，特殊情况下不应低 于8 年
1、填埋总容量Vt（m3）
Vt Vn
n 1
N
365W (1 ) Vn (1 f )
Vn—第n年垃圾填埋容量，m3/a n—规划填埋场使用年数，a f—体积减少率，0.15－0.25 W—每日计划填埋废物量，Kg/d φ—填埋时覆土体积占废物的比率，约0.15－0.25 ρ—废物的平均体密度，kg/m3
固体废物的处置原则：
分类管理和处置原则
最大限度与生物圈相隔离原则 集中处置原则
需记住
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
最终处置方法
固体废物
预处理
收集、压实、破碎、分选、脱水等
物化处理 收集、运输、压实、破碎、分选、脱水 浮选、氧化、化学中和、固化等 处理 生物处理 热处理 陆地处置 好氧堆肥、厌氧消化、微生物浸出等
本节主要内容
• 填埋工艺分类 • 填埋场防渗系统 • 填埋的基本工艺流程
一、填埋工艺的分类 1、按填埋状态分类： 厌氧填埋 好氧填埋 准好氧填埋 最有普及前景的 目前应用最多的
一、填埋工艺的分类
2、若按处置对象分类：
惰性填埋
将本质属稳定的废物（如玻璃、陶瓷、建筑废料 等），置于填埋场，表面覆以土壤的处理方法
卫生填埋： 城市垃圾及一般固体废物
将一般废物填埋于不透水材质或低渗水性土壤内，并 设有渗滤液、填埋气体收集或处理设施及地下水监测 装置的填埋场的处理方法
安全填埋：
危险废物
将危险废物填埋于抗压及双层不透水材质所构筑并设有 阻止污染物外泄及地下水监测装置场所的处理方法
卫生土地填埋 • 发展
• 简易填埋 --20世纪前半期 • 腊芙河谷事件 • 卫生土地填埋 --20世纪后半期
特点
处置成本低，用于处置多种废
物
存在争议 早期盲目倾倒，1972伦敦公
禁止、特许、普通许可
约明确控制准则
海洋倾倒
倾倒的主要是疏浚物
2013年全国疏浚物倾倒情况
大亚湾倾倒区作业的航浚10号
远洋焚烧
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。 含卤素有机物，如多氯联苯。 我国禁止在海上焚烧废弃物