固体废物处理与处置：Chapter_6-landfill

1、,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,第六章 固体废物的 最终处置,Chapter 6 Disposal of Solid Waste,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,【概念】渗滤液 填埋气 渗透系数 【理论和方法】 固体废物的最终处置方法; 填埋场选址原则； 填埋场的系统结构; 防渗结构; 渗滤液的特征及处理; 填埋气体产生过程及产生量预测; 填埋气的净化和利用; 填埋场设计相关计算。,本章重点,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of S

2、olid Waste,进行无害化处理与处置,消毒 稳定化 焚烧 固化处理填埋,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,最终处置方法,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,KUST Faculty of Environmental Science and Engineering,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,土地填埋处置方法

3、,根据对象种类控制水平分类,4,2,1,3,安全土地填埋,工业废物土地填埋,惰性废物填埋,卫生土地填埋(Sanitary Landfill),处置一般固体废物 城市生活垃圾 110-7cm/s,最简单方法 惰性废物 建筑废土石,处置工业无害废物,改进的卫生土地填埋 有害固体废物 110-8cm/s,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,Definition of Terms,Landfills are the phisical facilities used for the disposal of residual solid wast

4、es in the surface soils of the earth. Sanitary landfill refers to an engieering facility for the disposal of MSW designed and operated to minimize public health and environmental impacts. Landfills for the disposal of hazadous wastes are called Secure lanfills. Landfilling is the process by which re

5、sidual solid waste is placed in a landfill. It includes monitoring of the incoming waste stream, placement and compaction of the waste, and installation of landfill environmental monitoring and control facilities.,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,卫生填埋场概况,武汉生活垃圾填埋场,固体废物处理与处置 Treatment

6、and Disposal of Solid Waste,填埋场 生 物反应器,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,CO2,CH4,H2S等,渗滤液 （脂肪酸、腐殖质、胶粒、NH3-N等）,降水、 地表渗透水,有机物质分解,无机物、金属迁移转化,填埋场 生 物反应器,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,封场后的大田山填埋场,固体废物处理与处置 Treatment and Dispos

7、al of Solid Waste,云南土地卫生填埋场,广州市兴丰垃圾填埋场鸟瞰图,填,渗滤液填埋气处理区,办公区,入口,埋,区,观景台,广州市兴丰垃圾填埋场,五区,六区,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,广州市兴丰垃圾填埋场全貌,压实作业区,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,防渗及渗滤液处理,填埋场 管理,填埋气 及利用,1,2,3,4,卫生填埋场类型 填埋场选址 容量及年限计划,填埋气的产生 填埋气产量预测 填埋气体收集 填埋气净化 填埋气利用,填埋工艺 填埋场封场,

8、防渗结构 渗滤液产生及性质 渗滤液收集及处理,卫生填埋场进阶,规划设计,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,1,填埋场的规划设计,填埋场的类型 及特点,按场址地形分: 山谷型：深圳下坪、杭州天子岭、柳州立冲沟；对环境影响小、征地费低、水平防渗难 、雨水截流难、地下水易受污染； 平地型：济南市及保定西康庄；厚土层吸污水、覆土多、施工方便、易水平防渗、征地费用高、对周围环境易造成影响； 坡地型：海口颜春岭、北海白水塘；渗滤液易收集和导排、土方量小、征地费低、易水平防渗、易实现雨污分流、污水量小、利于保护地下水 滩涂型：上海老港；不会污染城

9、市污水、污水处理费用低、易水平防渗、易实现雨污分流、不利防止地下水污染、需对地进行加固。,填埋场按废物的降解机理分: 好氧、准好氧和厌氧型填埋场。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,1,填埋场的规划设计,填埋场选址 原则要求,填埋场的总 体设计思路,填埋场的主要构成,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,1,填埋场的规划设计,填埋场设计计算,库区用地面积,覆盖土用量,填埋场库容,填埋场使用年限,规 划 计 算,Q1日处理垃圾量，t/d； R1垃圾平均密度，t/m3； Q2日覆

10、盖土，t/d； R2覆土的平均密度，t/m3； H填埋场预计填埋平均高度，m； C垃圾压实沉降系数，C1.01.8； R5堆积系数与作业方式，0.350.70；R6填埋场的土地利用系数，0.750.95。,（8a）,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,防渗与渗滤液处理,渗滤液性质,1）渗滤液的化学成分复杂：有机、无机、重金属 2）渗滤液污染成分浓度很高： COD：104mg/L NH3-N：700mg/L 硬度：7000mg/L 3）有机物含量高，成分复杂： 超过100种，主要是低分子的脂肪酸、腐殖酸类物质。 4）无机污染成分复杂

11、，其种类和浓度在很大程度上受垃圾成分和 淋滤时间的影响，其中氨氮含量较高，在“中老年”填埋场渗滤 液中尤为突出； 5）存在重金属：Cu、Fe、Pb、Zn、Cd、Mn、Mg等 6）渗滤液中的细菌、大肠杆菌含量很高。 细菌：25.6万个/克 大肠杆菌总数：25.8万个/克 7）色度高，以淡茶色、暗褐色或黑色为主，具较浓的腐败臭味；,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,防渗与渗滤液处理,渗滤液水质影响因素,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,防渗与渗滤液处理,渗滤液计算,（

12、1）经验公式法,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,防渗与渗滤液处理,渗滤液计算,实测相邻地区已建填埋场渗滤液的产生量，推算出待测填埋场单位面积渗滤液的产生量。数学表达式如下：,Q = q A10-4,Q 渗滤液产生量，m3/d q 单位面积渗滤液产生量， m3/（had） A 填埋面积，ha，包括作业区和完成区,（2）经验统计法,类比法,卫生土地填埋场,（3）水量平衡法（理论计算法）,Q,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,防渗与渗滤液处理,防渗方式,按铺设时间不同

13、可分为场区防渗和终场防渗。 场区防渗可分为水平防渗和垂直防渗。,垂直防渗：利用填埋场基础下方存在的独立水文地质单元、不透水或弱透水层等，在填埋场一边或周边设置垂直的防渗工程（入防渗墙、防渗板等），将垃圾渗滤液封闭于填埋场中进行有控导出，防止渗滤液向周围渗透污染地下水和填埋气体无控释放，同时也阻止周围地下水流入填埋场。,2,防渗与渗滤液处理,防渗材料,天然防渗：粘土、亚粘土和膨润土等。 改良型衬里防渗：有机、无机人工添加剂，粘土膨润土改 良型衬里；粘土石灰、水泥改良型； 人工合成膜防渗：高密度聚乙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯等。,城市生活垃圾卫生填埋技术规范(CJJl72004)中规定: 天然粘土类

14、防渗衬里，其场底及四壁衬里厚度要大于2m，渗透系 数小于1107 cms； 改良土衬里的防渗性能应达到粘土类防渗性能; 人工合成膜防渗材料膜厚0.5-2.5mm，渗透系数小于10-12 cm/s；,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,水平防渗系统： （从上到下） 过滤层保护排水层，过滤掉渗滤液中的悬浮物和其他故态、半固态物质； 排水层（包括渗滤液收集系统）及时将渗滤液排出，减轻防渗层压力，减少渗滤液外渗的可能性； 保护层保护防渗层，防止其受外界影响而被破坏； 防渗层通过铺设渗透性低的材料（改性黏土、柔性膜等），将渗滤液阻隔于填埋场中，

15、同时也防止外部的地下水和地表水进入填埋场中。,2,防渗结构,防渗与渗滤液处理,复合衬层防渗结构示意图,400mm砂层,施工形成的地基,400mm沙层（其中铺设地下水收集管道,高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜，该膜上下分别铺上白色土工布保护,500mm粘土层（其中铺设渗滤液收集管道）,保护层,防渗层,过滤层,排水层,保护层,排水层,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,水平防渗系统类型： 单层衬里系统：粘土或HDPE膜构成，只能用在抗损 坏性低的条件下； 单复合衬里系统：典型结构为柔性膜（上层）黏 土矿物层（下层），防渗效果优于双层衬层；

16、双层衬里系统：施工和衬里的坚固性及防渗效果不 如单复合衬里； 双复合衬里系统：其上衬里采用的是单复合衬里， 用于危险废物安全填埋场。,2,防渗结构,防渗与渗滤液处理,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,广州市兴丰生活垃圾填埋场底部防渗系统,保护HDPE膜的白色土工布,关键防渗材料HDPE膜,渗滤液收集管道,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,防渗与渗滤液处理,渗滤液的 收排,目的：保证在填埋场预设寿命期限内正常运行，收集并将渗滤液排至场外指定地点，避免渗滤液在填埋场底部蓄

17、积。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,防渗与渗滤液处理,渗滤液的 收排,渗滤液收排系统主要由汇流系统和输送系统两部分组成。 汇流系统：砾卵石或碎（渣）石导流层，导流沟、穿孔收集管等。 输送系统：集水槽（池）、提升多孔管、潜水泵、输送管道和调节池构成。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,防渗与渗滤液处理,渗滤液的 收排,（1） 导流层 指填埋场底一系列坡度的阶地，厚度不小于300mm，由卵石（无，用碎石）铺设而成。目的是将全场的渗滤液顺利地导入收集沟内的渗滤液收集

18、管内。 （2）收集沟 （导流沟） 设置于导流层的最低标高处，并贯穿于整个场底，尽量设置成直管，中间不出现弯折点。位于场底中轴线上的为主沟，在主沟上依间距3050m设置支沟。收集沟中填充卵石或碎石 。,（3）多孔收集管,分为主管和支管，分别埋设在收集沟的主沟和支沟中，管材选择HDPE，开孔率25，公称直径不小于100mm，管的周围以卵石/碎石填充。具备足够的刚度和强度，不允许在集水管上直接停放机械（第一次铺放垃圾）。,渗滤液收集管分为垂直水平两部分，形成垂直水平立体收集系统。,水平收集管：只在填埋场底层铺设，坡度应不小于2； 垂直收集管：一般按50m间距梅花形交错布置，收集管随着垃圾层的增加而逐

19、段增高。,（卫生填埋场一般分层填埋，各层垃圾压实后，覆盖一定厚度的黏土层，可减少固废污染和雨水下渗，但也造成上部渗滤液不能流到底部导流层，因此需要布设垂直渗滤液收集系统。）,立管（垂直收集管）同时也用于导出填埋气体，称为排渗导气管,（4）集水池和提升系统 渗滤液集水池位于垃圾主坝前的最低洼处，以砾石堆填，全场的渗滤液汇集于此并通过提升系统越过垃圾主坝进入调节池。 若渗滤液收集主管直接穿过垃圾主坝（穿坝管不开孔） ，渗滤液利用重力流从垃圾堆体内导出，进入导流层的渗滤液通过穿坝管导出。 提升系统：通常采用HDPE斜管提升。,（5）调节池 对渗滤液进行水质和水量的调节。,兴丰垃圾填埋场结构图,固体废

20、物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,防渗与渗滤液处理,渗滤液的 处理,单独处理：回灌法；好氧生物处理；厌氧和好氧处理 结合的方法；物化法；土地处理法；氨吹脱法； 合并处理：渗滤液与城市污水合并；,兴丰垃圾填埋场的渗滤液处理工艺流程图,兴丰填埋场的污水处理,污水处理的反渗微滤系统,微滤装置CMF,反渗透装置RO,垃圾渗漏液处理前后的变化 广州市兴丰垃圾填埋场,处理前,处理后,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,防渗与渗滤液处理,渗滤液产生量的 控制,1）入场垃圾含水率的控制

21、垃圾含水率30，降低垃圾中有机物含量（分离作堆肥）,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,填埋场的管理,填 埋 工 艺,称量,倾倒垃圾,压实、覆土,填埋场,封场、复育,防渗系统,浸出液,污水处理系统,达标排放,污泥,气体,气体处理系统,沼气发电,卫生土地填埋流程图,城市生活垃圾源,收集运输,终场覆盖系统,（1）沟槽法：把废物铺撒在预先挖掘的沟槽内，压实，再用挖出 的土作为覆盖材料铺在废物上并压实，即得填筑单元。,3,填埋场的管理,填 埋 方 法,(升层Lift）,（平地）,一日一层作业量为一单元(cell)，分单元/区填埋。每层垃圾

22、厚度约4075cm，当天作业完毕，覆土约1530cm，废物层和土壤覆盖层共同构成一个填筑单元，相同高度、相互衔接的填筑单元构成升层，填埋场由一或多个升层组成。终封场覆土层厚约90120cm。,（2）地面法：把废物直接铺撒在地面上，压实后用薄层土壤覆盖， 再压实。该法最佳选址：采石场、露天矿、盆地、峡谷等洼地。,3,填埋场的管理,填 埋 方 法,（3）混合法（斜坡法）：沟槽法和地面法的结合,3,填埋场的管理,填 埋 方 法,3,填埋场的管理,填 埋 操 作,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,4,填埋气的产生及利用,填埋气的产生过程,填

23、埋气体（LFG）的典型特征：温度4349度，相对密度约为1.021.06，为水蒸气所饱和，高位热值1563019537kJ/m3。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,4,填埋气的产生及利用,填埋气产量预测,粗略，适用大规模产气量的估算,IPCC统计模型,生物降解理论最大产气量模型,Marticorena模型,理论计算法（生化反应式）,模型法,估算法,较准确（略偏高），需进行生化试验,假设垃圾按年份分层填埋,已知垃圾中的元素组成及含量,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,4,

24、填埋气的产生及利用,（1）经验公式法,原理：气体产生量与有机物中可能分解的有机碳成比例,G = 1.866 Cg/C,式中：G气体产生量，L Cg可能分解（气化）的有机碳量，g C有机物中的碳量，g,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,4,填埋气的产生及利用,（2）理论计算法,有机物厌氧分解的总反应式：,若转化为生物量的部分忽略不计，则总反应式变为：,有机降解物的经验化学式,微生物的化学组成,若已知有机废物的元素组成，通过此公式就可计算产生的气体质量（kg）和数量（m3）。,固体废物处理与处置 Treatment and Dispos

25、al of Solid Waste,4,填埋气的产生及利用,（3）COD估算法,原理：质量守恒，并假设垃圾中COD值等于产气中甲烷燃烧的耗氧量。其数学表达式为：,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,4,填埋气的产生及利用,填埋气产量的影响因素,1）垃圾特性 垃圾中可降解的有机物的含量以及这些有机物中纤维素、蛋白质、脂肪的构成比例。 2）垃圾堆体中的水分 3）温度 甲烷菌的适宜温度：3065。 4）pH值 甲烷菌最适宜的pH值：6.87.2 5）场地特性 厌氧环境（填埋厚度5m）,固体废物处理与处置 Treatment and Disp

26、osal of Solid Waste,4,填埋气的产生及利用,填埋气的收集,（1）被动型控制：通过填埋场内部产生气体的压力和浓度梯度，将气体导排入大气或控制系统。,适合于废物填埋场量不大、填埋深度浅、产气量小的小型城市垃圾填埋场（小于40000m3）和非城市垃圾型填埋场。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,4,填埋气的产生及利用,填埋气的收集,（2）主动型控制,填埋气集排系统,垂直导气井：在填埋场内部或周边用直径1m的匀钻钻至填埋场底部以上3米以内或碰到渗滤液液面（取高者）。管径150mm，PVC，上部1/3无孔，下部2/3有孔，

27、周边回填2550mm的砾石，钻孔口用细黏土和彭润土封闭。竖井应先在填埋场中打孔。,水平盲沟：沿填埋场纵向逐层横向布置水平收集管，直至两端设立的导气井将气体引出场面。沟宽0.60.9m，深1.2m。水平暗沟须与填埋场的垃圾层一样成层布置（垃圾铺放同步）。该法工程量大、材料用量多、投资高。适用于小面积、窄形、平地建造的填埋场（量小）。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,4,填埋气的产生及利用,填埋气利用,1）就地利用,2）沼气发电 沼气 净化装置 贮气罐 内燃发动机 发电机 供电,3）并入城市燃气网,4）净化提纯作为化工原料,目前，中国

28、已成为国际CDM市场上最大卖家。截至2011年9月20日，国家发展改革委批准的CDM项目共有3283个，包括新能源和可再生能源项目、节能和提高能效项目、甲烷回收利用项目等。,广州市兴丰垃圾填埋场5MCDM项目于2009年正式并网发电，年发电量0.5亿度，可供3万人用电，年节约标煤1.5万吨，全国最大。,兴丰垃圾填埋场沼气发电,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,5,填埋场的封场,填埋场封场要求,封场：对达到寿命的填埋场进行表面覆盖处理。 封场后至少3年内（即不稳定期）不得进行任何方式的使用，并进行封场监测，注意防火防爆。 有资料表明，沼气的产生期可长达50年，后期产量较少。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,5,填埋场的封场,终场覆盖系统结构,排水层：只有当