（环境工程专业论文）东营市城市生活垃圾无害化处理场建设研究.pdf

东营市城市生活垃圾无害化处理场建设研究 贾瑞远( 环境工程) 指导教师：赵朝成教授 摘要 随着人民生活水平的提高，城市垃圾的产生量日益增大，成为影 响人类生存环境和社会发展的重大问题之一，许多城市已经陷入垃圾 的包围之中。城市垃圾中含有大量可利用物质，城市垃圾的处理越来 越注重资源化，在能源最大化利用的同时力求尽量降低垃圾处理所带 来的社会和环境负荷。 本文针对东营市城市垃圾的特性，垃圾无害化处理场采取水平防 渗技术；垃圾填埋采取平铺、压实、覆土、绿化的方式。另外，垃圾 综合处理场还考虑了防止垃圾中轻物质飞散、雨污分流、绿化恢复植 被、洒水防尘、喷药防虫杀菌等环保措施。 通过环境空气影响分析，评价区环境空气质量较好，采取污染防 治措施后，项目建设对环境空气质量的不利影响较小。通过分析论证， 项目拟采取的污染防治措施在技术上是可靠的、成熟的，在经济上是 可行的。项目建设具有良好的环境效益、社会效益和一定的经济效益。 关键词：城市垃圾，无害化处理场，防渗，环境效益 t h ec o n s t r u c to fm u n i c i p a ls o l i dw a s t e ( m s w ) l n n o x i o u s l yt r e a t m e n t f i e l di nd o n g y i n g j i ar u i y u a n ( e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rz h a oc h a o c h e n g a b s t r a c t w i t ht h ei m p r o v e m e n to fp e o p l e s l i f e ，t h eq u a n t i f i e so fm u n i c i p a l s o l i dw a s t e ( m s w ) i n c r e a s i n g l yb u i l du p d i s p o s a lo fm s wh a db e c o m ea c r u c i a lp r o b l e mw h i c ha f f e c t e dt h el i v i n ge n v i r o n m e n ta n dh i n d e r e d d e v e l o p m e n to fs o c i e t y m a n yc i t i e sh a db e e ne n c i r c l e db yr e f u s e m s w c o n t a i n e dm a n yr e u s a b l em a t e r i a l s ，s or e c e n t l yt h ea i mo fr e f u s et r e a t m e n t h a dt u r nt or e s o u r c eu t i l i z a t i o ni no r d e rt or e d u c es o c i a la n de n v k o n m e n t a l b u r d e n t h i s p a p e ri n v e s t i g a t e d t h e p r o p e r t i e s o fm s w m s wi n n o x i o u s l y t r e a t m e n tf i e l dt a k e sm a n yt r e a t m e n tm e a s u r e m e n t ss u c ha st h et e c h n o l o g y o f p r e v e n t i n gp e n e t r a t i o nh o r i z o n t a l l y , t h em s w i sc o v e r e du pl e v e l l ya n d t h e np r e s s e dt i g h t l y , a n df i n a l l yt r e e sa n df l o w e r sa n dg l a s sc a nb ep l a n t e d o ni tf u r t h e r m o r et h em s w i n n o x i o u s l yt r e a t m e n tf i e l dt a k e ss o m eo t h e r m e a s u r e m e n t st op r o t e c te n v i r o n m e n ts u c ha si no r d e rt op r e v e n t i n gl i g h t m s w f l y i n gi nt ot h ea i ra n dp r e v e n t i n gt h em s w w a s h e do u tb yr a i na n d w a s t ew a t e r t h em e a s u r e m e n t sa l s oi n c l u d ep l a n t i n gt r e e sa r o u n dt h ef i e l d w a t e r i n gp r e v e n t i n gd i r t y , s p r i n k l i n gp e s t i c i d et ok i l lp e s t a f t e rt h e a n a l y s i so fi m p a r t i n ge n v i r o n m e n ta i r ，t h eq u a l i t yo fa i ri s e x c e l l e n t t h ec o n d u c to fp r o j e c td o e sh a r m l e s s n e s st ot h ee n v i r o n m e n ta i r a f t e rt a k i n gm e a s u r e m e n t i ti sr e l i a b l ea n da d u l tt e c h n i c a l l ya n da v a i l a b l e e c o n o m i c a l l yp r e v e n t i n gp o l l u t i o nm e a s u r e m e n t sa f t e ra n a l y s i sa n dp r o v e t h ec o n d u c to fp r o j e c tw i l lh a v eg o o db e n e f i t so fe n v i r o n m e n ts o c i e t ya n d e c o n o m y k e y w o r d s ：m u n i c i p a l s o l i dw a s t e ；i n n o x i o u s l yt r e a t m e n tf i e l d ； h o r i z o n t a lp e n e t r a t e ：e n v i r o n m e n tb e n e f i t s 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究：【作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 中国石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 签名：琵瑞吐 ，年，o 月a 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅： 学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复 制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名 导师签名 菘魂， 乏翊五 沙1 年7 。月上日 d p 广年扩月占e l 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第一章绪论 第l 章绪论 城市生活垃圾为“在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服 务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为城市生活垃 圾的固体废物”。根据目前我国环卫部门的工作范围，城市生活垃圾还 包括部分小型企业产生的具体废物和少量危险废物( 如废打火机、废油 漆、废日光灯管等1 。 随着社会经济的发展，城市化进程的加快，城市人口的增加，人 民生活水平的提高，城市生活垃圾的生产量也在不断的增加。自1 9 7 9 年以来，中国城市生活垃圾平均以每年近1 0 的速度增长，少数城市 的增长率高达1 5 一2 0 【l 】。1 9 9 8 年，经国务院批准的6 6 8 座城市共产 生生活垃圾1 2 x1 0 8 t ，其处理量仅5 7 ，且大多数为简易堆放。如此 庞大的垃圾量废弃于环境中，既超过了环境自然消纳能力，严重危害 生态环境和人民的健康，又造成了资源的极大浪费。以东营市为例， 自1 9 8 3 年1 0 月成立为省辖地级市以来，随着人民生活水平的提高， 城市人口不断增多，东营市的城市建设突飞猛进，城市面貌日新月异， 城市卫生保洁、垃圾清运工作也取得了很大成绩，但现有的几个垃圾 处理场设施简易，处理能力已近饱和，垃圾面临无处填埋、处理的地 步。为改善城市环境，保护人民身体健康，创造更加良好的生活和投 资环境，新建城市生活垃圾处理工程已是当务之急。 因此，能否正确认识垃圾处理问题，并确实的采取合理的方法处 理和处置垃圾问题己成为世界可持续发展战略的重要内容之一，受到 世界各国的普遍关注，对垃圾处理进行科学的探索，更是引起各国的 广泛重视。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第一章绪论 1 1城市垃圾的危害”_ ” i 1 1侵占土地 城市生活垃圾( m s w ) 的恶性累积，已成为世界性的环境灾难。据 不完全统计，近年来中国城市固体废物堆放量己高达7 0 x1 0 9 t ，侵占土 地面积约6 0 x1 0 8 m 2 。2 0 0 0 年，全国6 6 8 座城市年清运生活垃圾1 5 x 1 0 8 t ，并且城市生活垃圾每年还将以8 1 0 的增长率逐年递增。城市 生活垃圾大量堆放，不仅侵占了大量的农田、滩涂、河道和山沟，甚 至有的地区城乡交界处的道路两侧和自然风景区也随处可见大量生活 垃圾。近年来，全国6 6 8 座城市中约有2 0 0 座城市处于垃圾污染重围 之中。 1 1 2污染水体 城市生活垃圾中含有病原微生物，在堆放腐败过程中会产生大量 的酸性和碱性有机污染物，并会将垃圾中的重金属溶解出来，形成有 机物、重金属和病原微生物三位一体的污染源。任意堆放的垃圾或简 易填埋的垃圾，其所含水份和淋入垃圾中的降水产生的渗滤液流八其 周围的地面水体和渗入土壤，会造成地面水体和地下水体的污染。 i 1 _ 3污染大气 城市生活垃圾在适宜的温度和湿度下被微生物分解，能释放出有 害气体，危害周围大气环境，即使是垃圾填埋场也会产生大量的填埋 气体( l f g ) 造成大气污染。通常有机固体垃圾降解的产气量为 0 0 1 3 0 0 4 7 m 3 k g 。l f g 的主要成分是c h 4 和c 0 2 ， c h 4 的含量一般 在5 0 一6 5 。c 0 2 的含量一般在4 0 ，两者均为温室气体。垃圾堆放 场和垃圾填埋场产生的c h a 约占人类c h 4 排放总量的1 0 一2 0 ，c h 4 的密度为o7 2 ，存正常情况卜会很快升空并造成臭氧层的耗损，其对 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第一章绪论 臭氧层的破坏是c 0 2 的2 0 倍。 1 1 4污染土壤危害农业生态 堆放在城市近郊的垃圾，不仅侵占了大量农田，而且未经处理或 未经严格处理的垃圾直接用于农田，其后果严重一一污染土壤和危害 农业生态。主要表现在：一是对土壤理化性状产生不良影响。由于生活 垃圾的颗粒大，且含有大量玻璃、金属、碎砖瓦等杂质，破坏了土壤 的团粒结构和理化性质，使土壤的保水保肥能力下降。二是垃圾长期 堆放将导致农田中重金属含量积累。三是日益增多的有机合成材料和 塑料及其制品，大部分未经回收利用随垃圾进入农业环境，形成“白 色污染”。破碎的塑料薄膜残体埋入土中，阻碍了土壤水分输送和植物 根系的生长，不利于作物的生长发育。 1 1 5影响环境卫生传播疾病 目前，随着城市人口的增加，城市生活垃圾的排放量亦在增加。 据全国3 0 0 个城市的统计，城市垃圾的清运量仅占产生量的4 0 - 5 0 ， 无害化处理率平均只有1 6 ，5 0 的垃圾都堆放在城市的一些死角。 9 8 的垃圾和粪便未经无害处理就直接进入环境，这样既严重影响环境 卫生，又对人民健康构成潜在的威胁。 垃圾堆放场是大量蚊蝇、老鼠、病原体的滋生传播源。另外，有 些地方将生活垃圾筛分后直接施于农田，由于寄生虫卵等未经杀灭， 会通过作物、蔬菜返回人体传播疾病。 1 1 6 引起爆炸事故 随着城市垃圾中有机物含量的提高和由露天分散堆放变为集中堆 存，只采用简单覆盖易造成产生甲烷气体的厌氧环境，使垃圾产生的 沼气量增加，危害日益突出，事故不断，造成重大损失。尽管垃圾填 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第章结论 埋场构筑了放置垃圾污染环境的一道坚固屏障，但也并非万无一失。 中国国内关于垃圾填埋场发牛火灾、爆炸、伤亡等事故的报道常见报 端。国外垃圾填埋场事故电不断发生。例如，1 9 9 4 年1 月81 3 ，湖南 省岳阳市羊角山垃圾填埋场发生了垃圾大爆炸。美国酋发生过由甲烷 引起的爆炸和火灾2 0 起。 1 17 产生社会问题影响城市发展 目前，城市垃圾问题伴随城市化进程日趋尖锐，己成为一个人民 关心、旅游观光者留心、新闻媒体关注、对政府部门压力较大的一个 社会问题。不仅对城市环境造成了巨大的压力，而且也限制了城市的 发展。 首先，南于城市垃圾收运设施不能适应城市迅速发展的需要，监 督管理环节薄弱，乱扔乱倒垃圾现象还比较严重，实际清扫面积低于 应清扫面积，河道、公路、铁路两侧，城乡接合部的空当地带成了堆 放垃圾的地方，严重影响环境卫生，公众和新闻媒体反应强烈【”。 其次，由于缺乏无害化处理处置设施，大量的城市垃圾只能运往 郊区农村直接堆放或进行简单填埋处理，对环境污染严重，引起周围 居民的强烈不满。这种“清洁了城市，污染了农村”的污染转嫁做、法 开始遇阻，郊区农民拒收垃圾和反对在当地建垃圾填埋场引发事什已 屡见不鲜，有时候甚至演化为激烈的社会问题，一些城市已经很难找 到处置城市垃圾的地方，造成清运成本急剧上升，对政府压力越来越 大。 12 城市生活垃圾的特性 l2l城市生活垃圾的产生量刚 城市生活垃圾的产生量是卣接影响到从垃圾清运到其最终处理处 城市生活垃圾的产生量是直接影响到从垃圾清运到其最终处理处 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第一章绪论 置整个过程决策的关键性参数之一，其数值的变化主要与城市地理环 境、城市规模、人口密度、人1 2 1 增长、城市工业发展、经济发展水平、 居民生活水平、城市能源结构及季节变化等诸多因素有关，但直接影 响因素是城市人口和垃圾人均日产生量。 中国城市垃圾人均日产生量的特点是： 城市垃圾人均日产生量逐年上升的趋势比较明显，年增长率为 8 一1 0 ；南北差异比较突出，中国南方地区城市垃圾的人均日产生量 比北方要低；大城市的垃圾人均日产生量的变化与发达国家的发展趋 势大致相同，即在某一阶段以前呈上升势头，到了这一阶段以后逐渐 稳定，并稍有下降的趋势出现。 近几年来，中国城市垃圾的产生总量在大幅度增加，其主要原因 为： 由于城市规模、数量和城市人口的增加所造成的。目前中国城市 人均年产生活垃圾4 4 0 k g ，超过2 0 世纪8 0 年代中期亚洲最发达国家日 本的水平f 人均4 0 0 k g ) 由于人e l 的密集，直辖市和省会等城市在垃圾 产生量方面占有重要比例。生活垃圾产生量的6 0 集中在全国5 0 万以 上人口的5 2 座重点城市。其中以北京、上海和沈阳所占比例最大，分 别为4 1 2 ，3 4 9 和2 1 8 。三个城市的垃圾产生总量之和约占全国垃 圾产生总量的1 0 ；中小城市垃圾产生量的比例呈增加趋势，特别是 经济水平发展较快的中小城市。 1 2 2城市垃圾的组成成分 城市生活垃圾的组成成分是一个直接影响到垃圾处理方法选择和 处理设施设计规划的关键性参数之一，是一个受地理环境、能源结构、 经济发展程度、居民生活习惯、生产水平、2 气候特点和废品回收等许 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第章绪论 多因素影响而变化的因变量。 根据我国有关标准，城市垃圾的构成成分为有机物、无机物、可 回收物和其它垃圾四大类。有机物分为植物垃圾和动物垃圾两类，对 居民生活垃圾而言，主要是蔬菜、肉食和水产品等厨余废物。无机物 包括灰土、砖瓦和陶瓷等回收利用价值较低，而又不会对自然环境造 成严重危害的废弃物。可回收物的分类主要考虑回收后材料利用和资 源再生过程中的工艺要求，将其分为纸类、塑料、纺织物、木竹、玻 璃、金属等类型，以便于废品的综合利用。 由于城市生活垃圾是一种非均质的混合物，不像单一物质那样具 有自己特定的内部结构和外部特征，故其就不存在特定的物理性质。 它的物理性质常随其构成物的性质和比例的改变而变化。在城市垃圾 的管理和处理过程中，常涉及到的物理特性有客重、空隙率和含水率 三个物理量。 城市垃圾在自然状态下，单位体积的质量称为垃圾的容重。垃圾 容重随着垃圾的不同构成，压实程度和生化降解的不同过程，以及清 运方式的不同而变化。因此垃圾容重又分为自然容重、垃圾车装载容 重和填埋容重。 空隙率是垃圾中物料之间空隙的容积占垃圾堆积容积的比例，它 是垃圾通风能力的表征参数，并与垃圾的容重相互关联。水分是垃圾 处理过程中所关心的一个重要参数，其值的高低直接影响着垃圾填埋、 垃圾堆肥和垃圾焚烧过程的正常进行，且在垃圾分选过程中垃圾中的 水分也将影响到垃圾的筛分、空气分选及物料的运输等。当垃圾中动 植物含量高、无机物含量低时，垃圾含水率就高，反之含水率低。即 垃圾含水率与有机含量成正比。 中国石油大学( 华东) - i 。程硕十学位论文第一章绪论 城市生活垃圾是多种物质的混合物，其化学特性与垃圾的各构成 组分的化学性质有着密切的关系。一般根据垃圾处理技术的要求，而 确定的表示城市生活垃圾化学性质的特征参数有水分、灰分、元素组 成、有机质、固定碳和发热值。中国部分城市垃圾的组成成分见表1 一l 。 表卜1 中国部分城市垃圾的组成成分” 动态统计结果表明，中国城市垃圾在产量迅速增加的同时，垃圾 的构成也发生了很大的变化。尽管各地区的经济发展不平衡，使得垃 圾的构成和特性有很大的不均匀性，但无论南方、北方，大小城市， 其城市垃圾的成分都呈现出一致的变化趋势，即无机成分随着时间的 推移明显减少，易腐物和可回收物品却普遍增加，可燃物的比例也在 增大，这将会对今后城市垃圾处理处置技术的发展产生较大的影响。 其特点可概括为： 大城市与中小城市的垃圾构成有明显的差别。大城市生活垃圾构 成中有机物成分占总量的3 0 3 6 ，无机成分约占6 0 、废品约p l 中国石油大学( 华东) 【程硕士学位论文第一章绪论 4 一6 ：中小城市生活中有机物成分约占总量的2 0 ，无机物成分约占 7 5 ： 在地理环境影响方面，南方城市垃圾中有机物与可燃物比例高于 北方城市。主要原因有：气候差异导致北方城市生活能源中燃煤比例及 使用期均高于或长于南方城市，因而垃圾中灰渣增加，有机物比例相 对减少：饮食结构差异导致南方城市居民的瓜果、蔬菜的食用期大于 或长于北方城市，因而其垃圾中有机物成分的比例相对较大；就整体经 济水平而言，南方城市高于北方城市，因此，其垃圾中的纸张、塑利 橡胶等可燃物，可回收物的比例相对较大； 有关分析表明，中小城市的垃圾构成与地理环境的关系较为密切， 北方城市中有机成分约占1 6 2 4 ，南方城市中有机物成分明显高于北 方城市为2 8 5 4 。但相对于大城市而言，虽然其地理环境等基础条件 有所不同，但由于城市居民的消费水平都比较高，所以城市垃圾中的 有机物的含量差距相对较小。因此，随着经济的发展，城市这一人工 环境的发展将愈加完善，城市居民生活受自然环境的影响也将越来越 小，城市垃圾的构成受自然环境的影响也将随之减弱； 无论南方还是北方，经济发达区域或城市的垃圾中可燃物的比例 较大。如经济发达的大城市垃圾中的厨余、纸张、塑料、橡胶的含量 均较高。以厨余垃圾为例：上海7 0 ，广州6 3 ，深圳5 8 ，南京5 2 ， 天津5 0 。而居民消费水平及能源气化率都较低的中小城市，其生滔 垃圾中的有机物成分仅占垃圾总量的2 2 4 8 ，无机物成分约占6 5 ， 可回收物占的比例较小； 燃料结构对垃圾的产生量和构成有明显的影响。随着城市集中供 热和煤气化的普及，民用燃料结构发生了重人变化，同时带来了城a 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第一章绪论 垃圾组成的变化。主要表现在对垃圾中无机物成分，即煤灰渣量的影 响。对于燃煤区，其垃圾中煤灰渣比例可高达7 0 - 8 0 ：对于燃气区， 煤灰渣比例理论上趋于零，但由于灰渣土的存在，其无机物成分在3 0 左右： 有关资料表明，燃料结构在一定程度上影响有机物人均日产生量， 这样也会影响垃圾的构成； 季节的变化对易腐垃圾的比例有一定影响，由于蔬菜、水果季节 性上市导致垃圾中易腐垃圾的比例增加。 1 3城市垃圾主要处理技术”“川 城市生活垃圾处理的目的是控制、减少垃圾造成的危害，改变垃 圾特有的肮脏面貌，减少垃圾占地数量，控制垃圾对环境的污染，防 止疾病的传播，开展综合利用，最终实现无害化、减量化、资源化的 目标。即消除垃圾的污染危害，又为社会创造财富，在环境、社会、 经济三方面的效益兼而得之。 城市生活垃圾处理方法按性质不同分为物理方法、化学方法及生 物化学方法三种。就处理的对象而言，可分为混合垃圾处理、单一成 分垃圾处理、垃圾与粪便处理、垃圾与城市下水污泥混合处理等方法。 卫生填埋法、好氧堆肥法和焚烧法是目前世界上应用最为广泛的三种 方法。 13 1卫生填埋 4 】 现代卫生填埋工程是有控制地处理城市固体废物的一种方法。城 市固体废物一般包括生产垃圾、商业垃圾及生活垃圾。一个现代化城 市的固体废物每天可高达数十吨以上，经过分选以后，大部分均要集 中堆放到菜一场地。个敞开的、没有严格控制措施的垃圾堆，将是 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第一章绪论 一个巨大的污染源，其淋滤液会污染地下水或附近的水源：排出的气体 会污染空气，还会孽生蚊蝇，引来昆虫、鼠类和鸟：如果采用焚烧，则 产生的烟和臭气会严重污染空气，有时还有毒：丑陋的外形也大大影响 城市美好的形象。所有这些在一个规划、设计、运行和维护均科学合 理的现代卫生填埋工程中都是不存在的。现代卫生填埋工程简称卫生 填埋场或填埋场，就是在铺设有良好防渗性能衬垫的场地上，将固体 废物铺成一定厚度的薄层，加以压实，并加土覆盖。其场地必须具有 合适的水文、地质和环境条件，并要进行专门的规划、设计，严格施 工和加强管理。为严格防止周围环境被污染，必须设有一个淋滤液收 集和处理系统，还要提供气体( 主要为c h 4 和c 0 2 ) 的排除或回收通道， 并对填埋过程中产生的水、气和附近的地下水进行监测，还需要能抵 御百年一遇以上洪水的设计标准。 在填埋工程中，选择合适的场地往往是一个最重要的环节，决定 性的关键是它对民众健康的影响程度，尽管为此可能会使工程变得比 较复杂或需要较高的费用。同时，选择合适的场地不但可以降低工程 造价，也可以使运行、监测、维护及回收淋滤液等长期费用大大降低。 选址以后第二个重要环节就是设计和施工。环境土工研究领域的一个 重要课题就是对卫生填埋场提出科学合理的设计原理和施工程序，以 保证填埋单元长期的稳定性阻及它的运行性能。特别重要的是要保证 衬垫系统的强度、稳定性以及耐久性。合适的设计方法应能保证填埋 场和废物在整个施工、运行( 堆填废物) 和封闭阶段都是稳定的。根据设 计要求选择合适的施工材料和进行施工质量控制同样十分重要。在场 地调查时收集充分可靠的资料，采用已被证明了的科学设计方法可大 大减少填埋场对周围环境可能带来的危害。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第一章绪论 1 3 2 好氧堆肥 将城市生活垃圾收集成堆、保温储存、发酵，在人工控制条件下， 利用微生物的生化作用，将垃圾中的有机物降解转化为稳定的腐殖质 的生物化学过程称为垃圾的堆肥处理一堆肥化。其产品( 堆肥) 可以成为 施于农田、果园、苗圃的土壤改良剂，改良贫瘠土地的土质，给作物 提供生长所需的营养元素。 在堆肥化过程中起重要作用的微生物是细菌和真菌。这些微生物 以废物中的有机物为养料，通过生物化学作用，使之分解为简单的无 机物，并释放出微生物生长所需要的能量。其中一部分有机物转化为 新的细胞物质，即微生物的繁殖，另一部分则作为能量释放出来【。2 1 。 堆肥化过程中发生的生物化学反应极其复杂，目前还难以对所有 细节进行精确的描述。在实际的设计和操作过程中，通常根据温度的 变化情况分为以下几个阶段： 潜伏阶段：这一阶段是指堆肥化开始时微生物适应新环境的过程， 即驯化阶段； 中温增长阶段：这阶段嗜温性微生物最为活跃，主要利用物料 中的溶解性有机物大量繁殖，并释放出热量，使温度不断上升； 高温阶段：当温度上升至4 5 以上时称为高温阶段。这时，嗜热 性微生物大量繁殖，嗜温性微生物则受到抑制或死亡。高温阶段对有 机物的分解最有效，除了溶解性有机物继续得到分解外，固体有机物( 如 纤维素、半纤维素、木质素等) 也开始被强烈的分解。当温度达到5 0 * c 左右时，各类嗜热性细菌和真菌都很活跃，6 0 时，真菌不再适应生 存，只有细菌仍在活动，7 0 7 c 以上时，大多数微生物均不适应，其代 谢活动受到抑制并大量死亡。在该阶段的后期，由于可降解有机物己 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第j 音绪论 大部分耗尽，微生物的内源呼吸起主要作用； 熟化阶段：在这一阶段温度逐渐降至中温，并最终过渡到环境温 度。由于有机物大部分为难降解物质，腐殖质大量形成。在温度下降 的过程中，一些嗜温性微生物重新开始活动，对残余有机物作进一步 的分解，腐殖质更趋于稳定化。生物分解过程中产生的氨在这一阶段 通过硝化细菌转变成硝酸盐，其反应式可表示为： 2 2 n h + + 3 7 0 2 + 4 c 0 2 + h c 0 3 - 一2 1 n 0 3 _ + c 5 h t n 0 2 + 2 0 h 2 0 + 4 2 h + ( 1 1 ) 由于硝化细菌生长缓慢，且只有4 0 。c 以下才活动，所以硝化反应 通常是在有机物分解完成后才开始进行。氨在转化为硝酸盐以后才容 易被植物吸收，因此熟化阶段对于生产优质堆肥是一个很重要的过程。 合成 靴也砒吨二 氧化 细胞物质( 微生物生长) + 腐殖物质 ! l ! h q 二! i ! ! 垒! ：! ! 坠之+ 能量 排入环境i 释放能量 转移为热 图卜1 堆肥的好氧发酵过程 1 3 3焚烧处理 1 3 3 1焚烧原理 垃圾焚烧处理是使垃圾中分捡出来的可燃成分在高温条件下与空 气中的氧进行燃烧反应，最终成为稳定的惰性残渣的过程。可燃性固 体物质的燃烧是一个复杂的过程，它通常由传热、传质、热分解、蒸 发、气相化学反应和多相化学反应等组成。一般认为，固体物质的燃 烧可以有以下几种形式： 蒸发燃烧： 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第j 章绪论 指类似石蜡的固体物质，受热后先熔化为液体，进一步受热产生 燃料蒸气，再与空气混合燃烧。这种燃烧的速度受物料的蒸发速度和 空气中的氧与燃料蒸气之间的扩散速度控制。 分解燃烧： 指木材、纸张等纤维索类物质，受热后分解为挥发性组分和固定 碳，挥发性组分中可燃气体进行扩散燃烧，而碳则进行表面燃烧。在 分解燃烧过程中，需要一定的热量和温度，物料中的传热速度是影响 这种燃烧速度的主要因素。 表面燃烧： 指类似木炭、焦炭的固体物料，受热后不经熔化、蒸发、分解等 过程，而直接燃烧。这种方式的燃烧速度受燃料表面的扩散速度和化 学反应速度控制。表面燃烧又称为多相燃烧或置换燃烧。 固体废物的焚烧与以加热为目的的燃料的燃烧有所不同。为了保 持良好的燃烧状况，尽量实现完全燃烧，一般要求燃料与空气以适当 的比例混合，并迅速点火燃烧。 1 3 3 2焚烧技术优缺点 减容效果好，焚烧处理可使城市生活垃圾的体积减少8 0 9 0 。消 毒彻底，可以使废物中的有害成分得到完全的分解，并能彻底杀灭细 菌。可以减轻或消除后续处置过程对环境的影响。可回收资源和能量。 存在的问题：投资和运行费用高。操作运行复杂，尤其是当废物成分 变化较大时，对设备和运行条件要求严格，往往导致稳定性差等后果。 存在二次污染的问题，经常会引起附近居民的关注、担心甚至反对。 这些问题随着技术的提高、设备的改进和管理的严格化将逐渐得到解 决。但是，无论在设计或使用这些技术时，都应对上述问题给与足够 中国石油大学( 华东) 工程硕上学位论文第一章绪论 的重视，才能保证该技术的作用在固体废物处理中的有效发挥。 1 4城市垃圾无害化处理场的建设 根据垃圾综合处理场的特点和项目所在地的环境特征，抓住本项 目危害环境的主要因素( 主要是垃圾渗滤液及恶臭气体) ，有针对性地 深入分析，为工程设计提供依据。贯彻国家各项环保方针，提出切实 可行的环保对策和措施。以科学性和公正性为原则，指导于评价工作 的全过程。 1 5本文构想 通过评价查清综合处理场污染因素的产生环节、产生量，提出减 轻和防治污染的措施，并结合拟建地区的环境现状和水文地质情况， 分析项目建成后对当地环境可能造成影响的范围和程度，得出项目建 设在环保方面是否可行的明确结论，为有关部门的环保决策、工程设 计和环境管理提供科学依据。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第二章东营市城市垃圾无害处理研究 第2 章东营市城市垃圾无害化处理场建设研究 2 1 垃圾来源 拟建垃圾处理厂主要处理城市生活垃圾，包括居民生活垃圾、商 业垃圾、街道与公共场所垃圾和机关单位的生活垃圾，严禁工业固废、 爆炸性、易燃性、浸出毒性、腐蚀性、传染性、放射性等有毒有害废 弃物进入生活垃圾处理厂。 建筑垃圾可以作为生活垃圾卫生填埋的覆盖料，少量进入生活垃 圾卫生填埋场 2 1 1收集范围 按照东营市规划，市区包括东城区、西城区，新建垃圾处理厂能 容纳、处理全市东、西两城区的全部城市生活垃圾。 2 1 2垃圾产量及组成 垃圾产量和地区的经济发展水平、燃料构成、生活习惯、气候等 多种因素有关。东营市缺乏对垃圾产量的系统调查和统计资料，可行 性研究参照国内类似地区情况，进行类比分析确定。 据粗略统计，山东省人均生活垃圾产量为1 1 3 公斤人天，潍 坊市城市的气化率和热化率均较高，其人均垃圾产量据统计低于全省 平均值，当前按全市区人口及垃圾日产量计算，每人每日垃圾产量不 足1 0 公斤，下面以此数为基数，按人口与垃圾增长率前1 0 年为3 ， 后l o 年为2 4 ，粗略计算未来2 0 年垃圾产量与累积量。东营市东、 西两城区目前总人口3 4 1 3 万人，预测至2 0 】0 年总人口可达到5 0 万人。 洋细情况见表2 - 1 。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第二章东营市城市垃圾无害处理研究 根据东营市有关部门提供的资料及中国市政工程东北设计研究院 对同等性质城市垃圾组份调查，东营市垃圾组成大致可分为三大类， 即有机物、无机物和废品，见表2 2 。 表2 - 2 东营市城市生活垃圾组成表 根据以上预测，确定东营市城市生活垃圾无害化处理场建成后日 处理垃圾量近期为3 0 0 t d ，远期为5 0 0 t d 。 随着经济的发展和人民生活水平的提高，城市生活垃圾中各类商 品包装物将会增加，厨余物将大幅度提高，生活垃圾中可燃物及其相 对应的低位热值必将大幅度提高。另外，随着城市居民燃气化的普及， 生活垃圾中的煤灰渣土的含量将大幅度下降。在未来2 0 年内东营市城 市生活垃圾中有机物将达到5 0 以l ，无机物将下降至3 0 左右。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第二章东营市城市垃圾无害处理研究 2 2 建设的必要性及场址方案比选 2 2 1必要性 目前东营市中心城区( 东、西两城) 各自有垃圾堆放场地，这些 垃圾处理场的贮存容量均不大，防渗问题也未很好解决，垃圾渗滤液 也未处理，实际上是选择一个坑、沟堆贮垃圾，垃圾也多是半裸露堆 放。严格说东营市目前尚无供长期使用、环保措施完善的垃圾无害化 处理场，从生活垃圾的目前处置情况来看，建设城市生活垃圾综合处 理场是十分必要的。 2 2 2场址方案选取 2 2 2 1垃圾填埋场选址基本要求 交通方便、运距较短；征地费用少，施工方便；充分利用天然的 洼地、沟壑、峡谷、废坑等；人口密度低，土地利用价值低，地下水 利用的可能性低；不会引起群众不满，不会造成不良社会影响；在当 地夏季主导风向下风向，距人畜居栖地8 0 0 m ( 至少5 0 0 r e ) 以外；远 离水源，一般设在地下水流向的下游地区。 2 2 2 2 场址选取 根据垃圾处理场选址要求及我市的实际情况，经过论证，较合乎 要求的建设地点为东城辛沙路东侧、胜利石油管理局海洋钻井公司东 南2 k m 处，厂址周围人员稀少，属于地下水流向的下游，也符合东营 市总体规划，满足规范要求。具体如下： 该场址位于市区东部，距离中心城区及最近人群密集区较远，其 优点为：符合城市建设规划；属于盐碱地，不是基本农田，征地费用 低；人口、村庄密度低，距人畜居栖地8 0 0 m 咀外；所处地区地下水为 城市地下水的f 游区，且为盐碱水，难于利t l ；处在城市夏季主导风 中国石油大学( 华东) 工程硕上学位论文第二章东营市城市垃圾无害处理研究 向的下方向；交通便利，有高等级公路在附近通过，运输距离较短， 能保证填埋场正常运行；附近工业电可供使用；周围5 0 0 m 内无地表水 体。 但该场址也具有以下缺点：填埋场周围天然基础层条件较差，天 然基础层全部为粘土，土壤饱和渗透系数较大，约为1 0 c m s ，填埋场 建设必须提高防渗设计标准，增加建设投资；地下水位较高，约为2 - 3 m ， 防渗措施不足很容易污染地下水环境。 综合考虑场址优缺点，在提高防渗设计标准和采取足够的防渗措 施后，可以将此厂址作为推荐场址。 2 3 建设规模及内容 2 3 1建设规模 根据目前城市垃圾产生统计情况及发展预测，确定项目建设规模 为近期( 2 0 0 5 年) 垃圾处理量3 0 0 t d ，远期( 2 0 1 0 年) 垃圾处理量5 0 0 t d 。 使用年限按2 0 年考虑。 项目总投资2 4 9 8 4 1 万元，通过国家财政拔款、国内贷款、地方自 筹解决。 2 3 2建设内容 预处理设施：包括临时堆放、称重、分拣破碎、稳定措施等：生 活垃圾卫生填埋工程：包括填埋作业区、底层和边坡防渗设施、渗滤 液导排系统、沼气导排系统、防洪设施、渗滤液处理系统、顶部覆盖 层系统、地下水和大气监测系统。 中国石油大学( 华东) j i 程硕士学位论文第二章东营市城市垃圾无害处理研究 2 4处理工艺 2 4 1处理方案选择 常用生活垃圾处理方法的比较详见下表2 3 。 通过以上对不同处理方案的技术、经济、以及环境影响方面的对 比分析，卫生填埋、堆肥和焚烧三种垃圾处理方法各有优缺点，对其 使用的比例、取舍，取决于填埋场地的可供程度、堆肥产品市场情况、 资金能力等条件。对于像东营市这样的城市，由于具有大量的可供填 埋的荒地滩涂，因此近期应以卫生填埋处理生活垃圾为主。结合中国 的国情，针对东营市的实际情况，本工程决定采取以卫生填埋方法处 理生活垃圾的方案。 表2 3 常用生活垃圾处理方法比较表 9 中国石油大学( 华东) 2 l i 程硕士学位论文第二章尔营市城市垃圾无害处理研究 2 4 2处理工艺说明 卫生填埋工艺流程见图2 1 ，填埋作业流程见图2 - 2 。 图21 卫生填埋 ：艺流程幽 图2 - 2 填埋作业流栏圈 本项目进场垃圾全部以卫生填埋法处理，总占地面地2 0 公顷，近 期征地1 0 公顷。 垃圾处理区为一平地垃圾填埋场，垃圾白场区开始填埋，逐步分 层按单元填埋，经计算该垃圾填埋场近期有效库容约为1 5 0 万1 3 1 3 ( 堆 高以15 m 计，场区填埋面积l o 万m 2 ) ，按卫生填埋垃圾3 0 0 t d 计算， 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第二章东营市城市垃圾无害处理研究 年卫生填埋垃圾为：3 0 0 + 0 7 5 3 6 0 + 0 2 ( 3 0 0 + 0 7 5 3 6 0 ) = 1 7 2 8 万 m 3 ，填埋场近期实际使用年限约为9 年；该垃圾填埋场远期再征地1 0 公顷，则远期有效库容约为1 8 0 万m 3 ( 堆高以1 8 m 计，场区填埋面积 1 0 万m 2 ) ，按卫生填埋垃圾5 0 0 t d 计算，年卫生填埋垃圾为：5 0 0 + 0 7 5 x 3 6 0 + o 2 x ( 5 0 0 + 0 7 5 x3 6 0 ) = 2 8 8 0 万m 3 ，填埋场近期实际使用年限 约为7 年，则该填埋场实际使用年限约为1 6 年，满足卫生填埋场设计 最小使用年限6 年的规定。场内设有调节水池、截洪沟、库底排渗导 气用的纵横盲沟和石笼。 垃圾卫生填埋的步骤是：垃圾堆放、铺平、碾压、覆土、再碾压 的填埋过程。垃圾运进场后，按预先计划卸下，用推土机摊铺均匀， 每块垃圾层厚度为0 5 0 8 m ，再用垃圾压实机械或履带式推土机反复压 实，压实密度要求不小于o 7 5 t m 3 ，然后再倒垃圾再碾压，在垃圾填埋 层厚度达到2 5 m 厚，立即覆土o 2 m 厚并压实，为尽量减少裸露垃圾 对环境的污染，夏季当天垃圾必须当天覆土压实，冬季可根据实限情 况定期覆土，覆土材料一部分就地取材，不足部分采用建筑垃圾、炉 灰渣。 卫生填埋场不是简单的堆置垃圾，是按照中华人民共和国建设部 标准城市生活垃圾卫生填埋技术标准( c j j 一1 7 8 8 ) ，采取了适当的填 埋工艺和相应的工程措施，充分考虑了其环境保护要求，实现了垃圾 的卫生填埋。 垃圾卫生填埋场主体工程有：排水沟、渗滤收集系统、防渗设施、 导气系统、调节水池、公路系统等，辅助工程有滤液监测孔、计量站、 洗车台、供水、供电与照明系统等。 排水沟：在填埋场区四周布置排水沟，使地表水不能进入填埋场 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第二章东营市城市垃圾无害处理研究 区，减少渗滤液的产生量。排水沟断面为梯形，上底宽3 0 m ，下底宽 1 0 m ，深1 0 m ，排水沟总长1 0 5 0 m 。 调节水池：由于不同季节所产生的垃圾渗滤液的量变化很大，拟 在垃圾坝下游建一调节水池，用来调节垃圾卫生填埋场所产生的渗滤 液。调节水池尺寸为2 0 m 2 0 m 4 m ，有效容积为1 6 0 0 m 3 。 渗滤液收集系统及导气系统：大气降水进入垃圾填埋场以及垃圾 自身分解的降解水产生了渗滤液。设计中采用在整个沟底铺设3 0 0n l n l 厚的卵石导流层，在导流层内纵向设置两条主导流管、横向设置十一 条支导流官收集渗滤液。主、支导流管均为h d p e 管，表面轴向开孔 间距为1 0 0 m m ，应避免在同一端面上开孔。主导流管管径为4 0 0 m m ， 长6 8 9 i n ；支导流管管径为2 0 0 m m ，长1 0 6 5 m 。导流层内充填卵石。导 流管的距离和坡度随地形而变化，横向导流管中的渗滤液流入纵向导 流管一并流向垃圾坝，穿过坝底顺畅流入调节水池。在纵、横导流管 上间距8 0 m 设置导气石笼，导气石笼中设导气管( h d p e ) ，导气石笼 数量1 9 个，石笼底部与纵横导流管相接，石笼随垃圾填埋高度上升建 造。当垃圾填埋至垂直高度1 0 m 后，在其上面再建造一组导流管并与 随垃圾填埋高度而升高的石笼相接，形成一个纵横相连、上下相接的 排渗导气网。用来收集垃圾降解所产生的甲烷气体，近期考虑直接排 放，中、远期考虑综合利用。 防止地下水污染采取的措施：设置环场排水沟，使场内的雨水和 垃圾浸泡水分流，未受污染的大气降水不进入调节水池，直接排到场 外，以减少污水量；垃圾库底的防渗层卜l 方铺设导水层，用以导排地 下水；用垃圾分层压实、覆土后，渗入垃圾内部的降水量大大减少， 减少雨水对垃圾的浸泡时间和浸泡面积；垃圾渗滤液通过库底石笼、 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第二章东营市城市垃圾无害处理研究 导流管有效的导入调节水池。 采取上述措施后，填埋区垃圾渗滤液经过各种措施导入调节水池， 进入场区污水处理站处理后排放。但是填埋区内，特别是调节水池内 的垃圾渗滤液有可能渗入地下，造成对下游地下水的污染。根据国外 垃圾卫生填埋场的运行及封场后跟踪监测，由于场地防渗出现问题， 导致垃圾渗滤液对地下水造成污染，为此投入二次治理所花费的财力 非常巨大，经验教训很值得在工程设计中引起足够的重视。 在本工程中决定采取专门的防渗措施。对场地及四周进行水平和 垂直防渗。防渗材料采用1 5 m m 厚的高密聚乙烯( h d p e ) 防渗膜，防 渗膜上、下均用涤纶长丝( 3 0 0 9 m 2 ) 无纺布作为保护层。场地压实粘 土2 0 c m 厚，其上铺防渗材料和保护层，再铺设3 0 c m 厚的粘土夯实。 防火：最近几年时常看到垃圾填埋场发生爆炸的报道，究其原因， 多数都是明火引燃垃圾，引起甲烷气爆炸，故卫生填埋场要严加管理， 除在工程上将垃圾所产生甲烷气收集排放外，严禁在垃圾场范围内明 火作业，严禁吸烟。此外在厂区附近设置1 5 0 m 3 消防水池，以防万一， 并配有消防车。 垃圾卫生填埋场的封场：