生活垃圾卫生填埋场

1-3 垃圾填埋场设计
一、场地的容量和面积
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， 填埋后废物的压实密度为500～700kg/m3，场 地的容量至少供使用20年。
每年填埋的废物体积可按下式计算：
多孔收集管：分为主管和支管，位于主沟和支沟中，通 常采用高密度聚乙烯（HDPE），预先制孔，孔径通常 为15—20mm，孔距50—100mm，开孔率2%--5%左右。 集水池：全场的垃圾渗滤液汇集到此，然后通过提升系 统越过垃圾主坝进入调节池。
调节池：主要作用是对渗滤液进行水质和水量的调节， 平衡丰水期和枯水期的差异，为渗滤液系统提供恒定的 水量，同时可对渗滤液水质起到预处理作用。
3、填埋场防渗材料
防渗层是由透水性小的防渗材料铺设而成的，渗透系数 K小，稳定性好，价格便宜是防渗材料选择的依据。目前， 常用的主要有4种:粘土、膨润土、土工膜、土工织物膨润土 垫(GCL )。 (1)普通粘土:一个合格的粘土衬垫其透水率必须很低 (K≤1×10-7cm/s)并有足够的抗剪强度和最小的收缩势，以 防脱水开裂。 有人研究表明，透水率、抗剪强度、最小收缩势分别与 粘土的干密度和含水量有关。通过叠加法可找出同时满足 三个设计标准的区域，因此只要控制合适的填筑含水量和 干密度，就可以将某种粘质土压实成低透水性、又有足够 强度，在干燥时又具有最小收缩势和不开裂的隔离衬垫材 料。
3、渗滤液性质 (a)色味；呈淡茶色或暗褐色，色度在2000～4000之 间，有较浓的腐败臭味。 (b) 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。
(c)BOD5：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。
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4.3 双层衬层防渗层 此种防渗系统有两层防渗层，两层之间是排水层， 以控制和收集防渗层之间的液体和气体。
4.4 双复合衬层防渗层 此系统综合了单复合衬层防渗系统和双层衬层防渗系 统的优点，具有抗损坏能力强、坚固性好、防渗效果好 等优点，但其造价比较高。
渗滤液通过防渗层系统的渗透流量，计算公式：
Q=AKJ=AKH/D
式中 Q—穿过防渗层的渗滤液流量，m3/d A—面积，m2 K—防渗层的渗透系数，m/d J—水力梯度
H—渗滤液深度，m
D—防渗层的厚度，m
1-4 填埋工艺
生活垃圾卫生填埋典型工艺流程图
1-5 渗滤液收集系统
1、渗滤液收集系统组成部分
收集沟
多孔收集管 导流层
系统
调节池 提升系统 潜水泵
集水池
导流层：为了防止渗滤液在填埋库区场底积蓄，填 埋场底应形成一系列坡度的阶地。目的是将全场的 渗滤液顺利的导入收集沟内的渗滤液收集管内。厚 度不小于300mm，上层粒径40—60mm，下层粒径 25—40mm的卵石铺设。 收集沟：设置于导流层的最低标高处，并贯穿全场， 断面通常采用等腰梯形或菱形，铺设于场底中轴线 上为主沟，在主沟上依间距30—50m设置支沟。
4、防渗构造
4.1 单层防渗层
单层防渗透层是指单独使用压实粘土、膨润土或
HDPE膜等铺设而成的防渗层，北京阿苏里和天津双口垃 圾填埋场均采用了这种结构。单层防渗层的主要优点是 造价低廉，施工快捷。
4.2 单复合防渗层 单复合防渗层是多层结构的防渗系统，各层次具
有一定的功能，提高了防渗系统的安全性。复合防渗
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（4）土工织物膨润土垫(GCL ):是由两层或多层土工织物 (或土工膜)中间夹一层膨润土粉末以针刺(缝合或粘接)而成 的一种复合材料，可以替代一般粘土密封层。国外大量用 于垃圾卫生填埋场的防渗结构，它可单独使用，也可与 土工膜组合使用。 GCL的主要组成部分是膨润土粉末层，它具有高膨胀 性和高吸水能力，湿润时透水率很低，裹在膨润土外面的 土工合成材料一般为无纺土工织物，也有采用机织土工织 物或土工膜的，主要起保护和加固作用，使GCL具有一定 的整体抗剪强度。
卫生填埋场地设计规划程序主要包括：场地的
选择与勘察、环境影响评价、场地的设计、场地的
建造与施工、土地填埋操作、封场，场地的维护及
监测等 。
1-2 填埋场选址
场地的选择是卫生土地填埋场全面规划 的第一步
防止污染原则 遵循两个原则
经济合理原则
填埋场选址 原则要求
原则 环境保护原则 基本要求 1、填埋场防洪标准应符合：大型填埋场（库容大于500万 m3）按50年一遇设计，100年一遇校核；其余按20年一 遇设计，50年一遇校核；2、离居民住宅区500m以外；3、 不应设在国家自然保护区、风景区、文物古迹区、国防 设施用低区；4、水源保护区下游，夏季主导风向下风 向 1、库容足够、使用年限宜10年以上，特殊不低于8年；2、 运距合理，交通方便；3、防渗处理容易；4、有较丰富 的土源；5、尽可能利用天然地形条件，减少土方工程 量 1、尽量利用荒地、山谷；2、尽量提高单位面积上的填埋量， 即填埋场的空间利用系数E；3、尽量减少工程量；4、 运行管理经济合理；5、封场后综合开发利用
解：垃圾的年填埋体积为：
Va =365WP/D+C=365×1×100000/600×(1+0.25)=76041m3
20年的总填埋容量为： V20=76041×20=1520820m3 所需的垃圾填埋面积为： A=V20/H=1520820/7.5=202776m2
二、防渗系统设计
垃圾卫生填埋场防渗系统示意图
1、场地处理
为避免填埋场库区地基在垃圾堆积后产生不均匀沉降， 保护复合防渗层中的防渗膜，在铺设防渗膜前必须对场
底、上坡等区域进行处理，包括场地平整和石块等坚硬
物体的清除等。
2、场底防渗系统
一个完整的复合防渗系统应包含以下几个层次： 过滤层 渗滤液排水层 保护层 防渗层
地下水排水层
地基 边坡上的防渗层 锚固沟
WP V 365 C D
A＝源自文库/H
V：垃圾的年填埋的体积，m3；
W : 垃圾产率，kg/人· 天；
P: 城市人口数量，人； D: 填埋后废物压实密度，Kg/m3； C: 覆土体积，m3; A: 每年需要的填埋面积，m2;
H：填埋高度，m
设计实例
一个10万人口的城市，平均每人每天产生垃圾1kg， 采用卫生土地填埋法处置，覆土与垃圾之比为1：4，填 埋后废物压实密度为600 kg/m3， 填埋高度为7.5m，填埋 场设计运营20年。
(3)土工膜:是一种薄的、柔韧的、连续的、不透水的合 成材料，具有长期化学稳定性及良好的机械性能，多 用于填埋场之底及边坡防渗透系统中，也可用于填埋 场封场系统。最常用的是高密度聚乙烯(HDPE)膜。聚 乙烯是聚合物中分子结构最简单的一种，它的比重为 0.92，耐酸碱，抗化学腐蚀能力强，吸湿性低，低湿 时仍是柔性，电绝缘极好。高密度聚乙烯材料，比重 可达到0.94，其机械强度、熔点和硬度等都比低密度 的为优。
氧化态存在，则BOD5/TOC值降低。
(f)溶解总固体：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。 (g) SS：一般多在800mg/L以下。 (h)氮化物：氨氨浓度较高，以氨态为主，一般为0.4mg/L 左右，有时高达lmg/L，有机氨占总氮的10%。
5、防渗系统选择
填埋场场底防渗系统的选择应根据环境标准要求，场 区地质，水文、工程地质条件，衬层系统材料来源，废物 性质及衬层材料的兼容性，施工条件，经济可行性等因素 进行综合考虑。 一般来说，垂直防渗系统的造价比水平防渗系统要低，
自然防渗系统的造价比人工防渗系统要低，单层衬层防渗
系统、单复合衬层防渗系统、双层衬层防渗系统和双复合 衬层防渗系统的造价依次增大。
2、渗滤液产生 卫生土地填埋场内会产生一定数量的浸出液，其数量 和性质与许多因素有关。渗滤液的主要来源如下： (a)降水 (b)地表径流 (c)地下水 (d)垃圾含水
渗滤液产生量计算公式
Q=C×I×A/1000 式中 Q—渗滤液水量，m3/d C—浸出系数，填埋区0.4—0.6，封场区0.2—0.4 I—降雨量，mm/d A—填埋面积，m2
层在国外应用相当广泛，但由于各国国情不同，目前
复合防渗层的结构还没有统一的标准，即使同一国家 不同地区的填埋场由于垃圾性质、场地地形地质的不
同，防渗透层结构也不尽相同。
常见复合防渗层构造
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(d) COD：填埋初期COD略低于BOD5，随着时间的推移， BOD5急速下降，而COD下降缓慢，从而COD略高于 BOD5。浸出液中生化反应的能力可用BOD5/COD之比来 反映。当BOD5/COD=0.5时，则认为浸出液较易生物降解； 当BOD5/COD<0.1时，则认为浸出液难于降解。 (e) TOC：浓度一般为265～2800mg/L。BOD5/TOC可反映 浸出液中有机物氧化状态。填埋初期，BOD5/TOC值高； 随着时间推移，填埋场趟于稳定化，浸出液中的有机碳以
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。
卫生填埋优点
•垃圾处理最为经济的方法
•一次性投资额较低
•一种完全的，最终的处理方法
•不需要对其进行垃圾分类收集
•对垃圾变化适应性强 •填埋场垃圾若干年后即可形成矿化垃圾，可 以开采和利用。
(2)膨润土:是一种优良的天然粘土，其主要成份是蒙脱 石矿物，膨润土的渗透系数K < 10-7cm/s，具有极强的 防水性，这主要是由于该土壤吸水后，体积会迅速膨胀， 形成一层连续不透水柔性隔离层，而且可以自动修补土 层中的缝隙，阻止水分子通过。随时间的推移，膨润土 还会吸收周围环境的细小颗粒，特别是重金属，吸收后 抗渗性能还会增加，膨润土这种优良特性已被广泛应用 于国内外各种卫生填埋场的防渗结构中。
工程学及安全生 产原则
经济原则
法律及社会支持 原则
1、必须符合城市用地规划、区域环境规划，城市总体规划 以及环境卫生专项规划；2、符合国家以及当地的有关 法律、法规；3、注意公众舆论和社会影响；4、尽量符 合城市给水排水设施规划
需要考虑的因素 废物：依据废物的来源、种类、性质和数量确定场地的规模； 地形：要便于施工操作，避开洼地，泄水能力强，可处置至 少20年填埋的废物量； 土壤：要容易取得覆盖土壤，土壤容易压实，防溶能力强； 水文：地下水位应尽量低，距最下层填埋物至少1.5m； 气候：要蒸发量大于降雨量，避开高寒区； 噪声：要使运输及操作设备噪声不影响附近居民的工作和休 息； 交通：要方便，具有能够在各种气候下运输的全天候公路； 土地征用：要容易征得，且比较经济； 开发：要便于开发利用。
第 八章 生活垃圾卫生填埋场
概念 填埋场选址
垃圾填埋场设计
填埋工艺
渗滤液收集系统 填埋场气体收集系统
终场覆盖、封场与土地利用
可持续生活垃圾填埋技术
1-1 概念
一、生活垃圾
一般指城市生活垃圾，是指在城市 居民日常生活中或为城市日常生活提供
服务的活动中产生的固体废物 。
二、卫生填埋技术