（环境工程专业论文）北方小城镇垃圾填埋场设计与优化.pdf

学位论文作者签名： 苓勤习 指导教师签名： ， 葬从、 ) 力f d 年，月f 矿日2 夕，o 年j 月夕日 河北科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 口保密，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 留不保密。 ( 请在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名： 噬由习 形剑i 列 y ，。年r 月扩同 指导教师签名： 、 易刍矾、 ， 沙厂。年，月gr 摘要 随着经济快速发展，城市化扩大，居民消费水平日益提高，我国城市垃圾处置 及污染防治已成为环境保护的突出问题。由于长期缺乏科学管理和合理处置，全国 每年都有上百起垃圾污染事故发生。一个不合格的垃圾填埋场就是一个大的再生污 染源，其污染延续时间可以长达数十年甚至上百年。一旦地下水源和周围土壤被污 染，想用人工方法实施在净化，技术上将十分困难，其费用也极其昂贵。 卫生填埋场的总体设计是一个非常复杂的问题，相关的影响因素很多。只有通 过详细、认真的调查、分析，获取第一手资料，并结合工程实际和相应的经济条件， 才能制定出合理的设计方案。由于经济能力的原因，我们不可能一开始就制定出与 欧美发达国家一样的标准和要求，设计“完美”的卫生填埋场。但在我们力所能及 的范围内，若充分考虑填埋场的各项影响因素和有针对性地加强填埋场的安全，是 可以有效地提高卫生填埋场的设计水准，这也是我们的主要目的。 城市生活垃圾处理是城市环境治理项目，应在城市总体规划的指导下，合理选 择场址和处理工艺，确保工程建设不对环境产生不良影响。本文结合了一个平原型 垃圾卫生填埋场工程设计，介绍了垃圾卫生填埋场工程设计中的几个技术问题，主 要对生活垃圾卫生填埋场场址的选择、工艺规模的确定、防渗设计、渗滤液处理、 封场和生态恢复方面作了较为详细的设计，充分考虑填埋场的各项影响因素和有针 对性地加强填埋场的安全，完全可以有效的提高卫生填埋场的设计水准。 通过对平原型垃圾卫生填埋场工程的设计。使我们对先进的垃圾卫生填埋工艺 技术和发展水平有了一个较为全面的了解，为垃圾卫生填埋工艺技术在我国的应用 推广奠定了一个良好的基础。 关键词填埋场；设计；填埋工艺；防渗；渗滤液处理 河北科技大学硕士学位论文 l _ _ t _ - l _ _ 目l _ - - 目目_ iq l i l | _ l _ 目_ _ _ _ _ 目目i - _ i i _ a b s t r a c t w i t ht h er a p i d l yd e v e l o p m e n to fe c o n o m i c ，t h ee x p a n t i o no fu r b a n i z a t i o n ，a n dt h e i m p r o v e m e n to ft h ec o n s u m e r sl i v i n gl e v e l ，t h ed i s p o s a la n dp o l l u t i o no fc h i n a su r b a n g a r b a g eh a sb e c a m ea ni m p o r t a n ti s s u eo fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n b e c a u s eo fl a c k i n g o fs c i e n t i f i cm a n a g e m e n ta n dr a t i o n a ld i s p o s a lf o ral o n gt i m e ，t h e r ea r eh u n d r e d so f g a r b a g ep o l l u t i o na c c i d e n t s a nu n q u a l i f i e dl a n d f i l li sal a r g er e n e w a b l es o u r c e so f p o l l u t i o n ，t h ep o l l u t i o nd u r a t i o nc a nb es e v e r a ld e c a d e so re v e nc e n t u r i e s o n c et h e g r o u n d w a t e rs o u r c e sa n dt h es u r r o u n d i n gs o i lh a sb e e np o l l u t e d p e o p l ew o u l dl i k et ou s e a r t i f i c i a lm e a n st oi m p l e m e n ti i lt h ep u r i f i c a t i o n i tw i l lb ev e r yd i f f i c u l tt e c h n i c a l l y ，a n d t h ec o s t sa r ee x t r e m e l ye x p e n s i v e t h eo v e r a l ld e s i g no fs a n i t a r yl a n d f i l li sav e r yc o m p l e xi s s u ew i t hm a n yr e l a t e d f a c t o r st ot h ei m p a c t i ti so n l yt h r o u g hd e t a i l e da n dc a r e f u li n v e s t i g a t i o n ，a n a l y s i s ，a c c e s s t of i r s t h a n di n f o r m a t i o n , c o m b i n e d 、 r i 也e n g i n e e r i n gp r a c t i c ea n dt h ec o r r e s p o n d i n g e c o n o m i cc o n d i t i o n s t h e r ew o u l db ear e a s o n a b l ed e s i g n f o rt h ee c o n o m i ca b i l i t y ，w e c a l ln o te n a c tt h es a m es t a n d a r d sa n dr e q u i r e m e n ta sa m e r i c a na n de u r o p e a nc o u n t r i e si 1 1 t h eb e g i n n i n g ，i n c l u d i n gt h ep e r f e c td e s i g no f s a n i t a r yl a n d f i l l h o w e v e r ，w i t h i no u rr e a c h ， i ft h e f u l l yc o n s i d e rt h ei m p a c to fl a n d f i l lf a c t o r sa n ds t r e n g t h e nt h es e c u r i t yo ft h e l a n d f i l l ，i tc a ne f f e c t i v e l yi m p r o v et h es t a n d a r d so fs a n i t a r yl a n d f i l ld e s i g n o f c o u r s e ，t h i si so u rm a i no b j e c t i v e i ts h o u l db eu n d e rt h eg u i d a n c eo fu r b a nc o m p r e h e n s i v ep l a n n i n gt od i s p o s et h e u r b a nl i v i n gg a r b a g ei i lu r b a ne n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n t w h a t sm o r e ，t oe n s u r et h a t c o n s t r u c t i o nd o e s n ta d v e r s e l ya f f e c tt h ee n v i r o n m e n t ，s i t ea n dt r e a t m e n tp r o c e s ss h o u l d b es e l e c t e dr e a s o n a b l y c o m b i n e dw i t had e s i g no fap l a i ng a r b a g el a n d f i l l ，t h ep a p e r d e s c r i b e ss e v e r a lt e c h n i c a lp r o b l e m s 证t h ea i mo ft h ed e s i g no fs a n i t a r yl a n d f i l l ，t h es i t e s e l e c t i o no fl a n d f i l l ，t h ed e t e r m i n a t i o no ft e c h n i c a ls i z e ，i m p e r v i o u sd e s i g n ，l e a c h a t e t r e a t m e n ta n dt h ec l o s u r ea n de c o l o g i c a lr e h a b i l i t a t i o ni i lt h em a r k e ti nd e t a i l f u l l y c o n s i d e r i n gt h e f a c t o r so ft h el a n d f i l li m p a c ta n ds t r e n g t h e n i n gt h es e c u r i t yo fl a n d f i l l s i t e si nt a r g e t ，w ec a ne f f e c t i v e l yi m p r o v et h eh e a l t hs t a n d a r d so fl a n d f i l ld e s i g n t h r o u g ht h ed e s i g n o ft h e p l a i ng a r b a g el a n d f i l l ，i tg i v e u sac o m p r e h e n s i v e u n d e r s t a n d i n go ft h ea d v a n c e ds a n i t a r yl a n d f i l lt e c h n o l o g ya n dt h el e v e lo fs a n i t a r y l a n d f i l l t e c h n o l o g ya p p l i c a t i o n sd e v e l o p m e n t s i m u l t a n e o u s l y ，i th a sl a i dap r o f o u n d f o u n d a t i o nf o rt h ep r o m o t i o no ft h es a n i t a r yl a n d f i l lt e c h n o l o g y n i i l 河北科技大学硕士学位论文 目录 摘要 a b s t r a c t 第1 章绪 论“ 1 1生活垃圾的特点”l 1 2现代卫生填埋工程1 1 3卫生填埋场的分类3 1 3 l平原型填埋场3 1 3 2山谷型填埋场3 1 4北方小城镇垃圾处理现状分析3 1 5设计原则与内容3 1 5 1设计原则4 1 5 2 设计优化内容一4 第2 章沙河市垃圾处理现状分析一5 2 1垃圾处理现状分析5 2 1 1垃圾产生及收运处理现状5 2 2 2存在的问题”5 2 2工程建设的必要性6 第3 章国内外垃圾处理技术现状7 3 1 垃圾处理方法概述7 3 1 1填埋处理7 3 1 2堆肥处理8 3 1 3焚烧处理8 3 2现有城市垃圾处理方法的局限性l0 3 2 1填埋处理的局限性10 3 2 2堆肥处理的局限性“ 3 2 3焚烧处理的局限性i 1 1 3 3垃圾处理方案比较1 1 第4 章垃圾处理场处理方案选择1 4 4 1方案选择原则14 4 2工程处理方案的确定1 4 4 2 1垃圾成分分析”1 4 目录 4 2 2处理方案的确定1 4 第5 章垃圾卫生填埋场工程设计一1 6 5 1填埋场场址的选定”16 5 1 1 资料收集? 16 5 1 2填埋场场址的选定标准18 5 2 垃圾卫生填埋场场址比选1 9 5 3 垃圾处理厂设计规模2 0 5 3 1生活垃圾产量2 0 5 4垃圾卫生填埋场总平面设计2 1 5 5垃圾填埋作业流程2 2 5 6填埋区划分与覆盖”2 2 5 6 1 分单元作业2 2 5 6 2覆盖作业2 2 5 7 填埋工艺设计内容一2 3 5 7 1场地平整及基底处理2 3 5 7 2 填埋场防渗系统”2 4 5 7 3渗滤液收集系统2 5 5 7 4 填埋气导排系统2 5 5 7 5防洪与排水2 7 5 7 6 封场和土地再利用2 7 5 7 7 填埋作业设备2 8 5 7 8渗滤液处理系统“3 0 5 7 9附属设施3 9 结论4 1 参考文献- 4 2 攻读硕士学位期间所发表的论文4 5 致 射4 6 个人简历“4 7 v 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 生活垃圾的特点 ( 1 ) 量大面广生活垃圾伴随着人类生活而产生，无处不在；同时，人人又是 生活垃圾的制造者。因此，生活垃圾是“无人不有、无处不有、无时不有 。根据1 9 9 8 年中国环境状况公报和中国统计年鉴，在全国设市的6 6 8 个城市中，1 9 9 8 年城市 生活垃圾产生量为1 4 亿吨。全国有三分之二的城市陷于垃圾包围之中。垃圾围城现 象严重，白色污染问题突出。全国城市生活垃圾的存量约为6 0 亿吨【l 吲。由此可见， 历史积累成如此庞大的生活垃圾基数，处理和控制不当必将成为巨大的面源污染。 而且世界各国垃圾年产量一般都逐年上升，全球增长率大致维持在1 3 。美国垃 圾的增长率是人口的3 倍，每年约5 ，发展中国家一般为6 8 。 ( 2 ) 成分多变生活垃圾的成分本来就很复杂，由于各地的气候、季节、生活 水平与习惯及能源结构的不同，造成了生活垃圾成分和产量的多样化，而且变化幅 度非常大。例如，近年来我国家庭燃料构成的变化导致垃圾中无机炉灰比重大大降 低；食品冷冻及成品半成品的普及，导致食品垃圾废物有所减少；包装技术的进步 与材料的改革，导致纸晶等其他废品的增加。 ( 3 ) 产量的不均一性生活垃圾会随季节的变化而变化，并具有一定的规律。 以北京市为例，第一季度产量最多，第二季度有明显的减少，第三季度出现最低点， 然后随着天气变冷，第四季度逐渐增多，迅速到达最高峰。 ( 4 ) 危害严重大量生活垃圾集中露天堆放在城郊，直接侵占了农田和土地，破 坏了土壤的结构和性质，严重影响了土壤生产力，还可引起土壤污染，直接或间接地 对环境造成严重污染。污染和爆炸事故时有发生，隐患潜在。1 9 8 3 年夏季，贵阳市 哈马井和望城坡地区同时流行痢疾，因其地下水被垃圾堆放场渗滤液污染，大肠杆 菌严重超标所致。1 9 9 5 年，因垃圾堆放产生的沼气所致，北京昌平连续发生3 次垃 圾爆炸事故。此外，垃圾自燃现象也有报道，不仅造成财产损失的威胁，还可产生有毒气 体，导致不可忽视的环境污染。我国有许多垃圾集中堆放场，处理设施和防护措施 不力，安全隐患众多。 1 2 现代卫生填埋工程 现代卫生填埋工程是有控制地处理城市固体废弃物的一种方法【4 】。城市固体废弃 物一般包括生产垃圾、商业垃圾和生活垃圾。一个现代化城市的固体废弃物每天可 高达数十吨以上，经过分选以后，大部分均要集中堆放到某一场地。一个开敞的、 没有严格控制措施的垃圾堆，将是一个巨大的污染源，其渗滤液会污染地下水或附 河北科技大学硕士学位论文 近的水源；排出的气体会污染空气，还会孳生蚊蝇，引来昆虫、鼠类和鸟；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、运行和维护均很科 学合理的现代卫生填埋工程中都是不存在的。现代卫生填埋工程就是在铺设有良好 防渗性能衬垫的场地上，将固体废弃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，必须设有一个渗滤液收集和处 理系统，还要提供气体( 主要为甲烷和二氧化碳) 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，还需能达到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，也可以便运行、监测、维护及回收 渗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， 以保证填埋单元短期和长期的稳定性以及它的运行性能。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弃物在整个 施工、运行( 堆填废弃物) 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。在场地调查时搜集充分可靠的资料，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。 目前，卫生填埋方法在各发达国家应用非常广泛，例如英国在1 9 7 8 , - - 1 9 7 9 年占 废物处置量的8 9 ，前西德1 9 7 9 年占6 2 ，日本是以谋求废物能源化为目标的国家， 但填埋处理量在1 9 7 9 年仍占5 2 。在美国，每年填埋处置的废弃物占8 0 ，美国 联邦环保局( u s e p a ) 和很多州都已详细制定了关于填埋场选址、设计、施工、运行、 水气监测、环境美化、封闭性监测以及3 0 年内维护的有关法规。现代填埋场无论在 设计概念、原则、标准和方法上和所采用的防渗、排水材料都与传统填埋场有本质 区别。目前，工业发达国家在设计填埋场时，大多采用多重屏障的概念，利用天然 和人工屏障，尽量使所处置的废物与生态环境相隔离。不但注意渗滤液的末端处理， 更强调首端控制，力求减少渗滤液产出量，提高废物的稳定性和填埋场的长期安全 性，尽量降低填埋场操作和封闭后的费用。 中国自6 0 年代以后，特别是近年来，固体废弃物填埋技术有了很大发展，固体 废弃物的处置方法从简单的倾倒、分散的堆放向集中处置、卫生填埋方向发展。部 分城市建成了卫生和安全的填埋场，如杭州天子岭垃圾填埋场，北京阿苏卫、北神 树、安定三个垃圾填埋场，深圳下坪废物填埋场，上海的老港填埋场和江镇堆场， 佛山市五蜂山卫生填埋场等，它们大多均设有防渗的压实粘土衬垫和渗滤液及气体 收集系统，还有气、水污染的检测设备。但总的看来，国内大部分已建的填埋场在 2 第1 章绪论 设计理论和方法，高性能防渗材料和排水材料的开发等方面与国外尚有较大差距， 设计人员对填埋场设计还缺乏足够的知识和经验，所设计的填埋场不仅耗资大，而 且其安全性也不十分理想。 1 3 卫生填埋场的分类 按填埋区所利用自然地形条件的不同，填埋场可大致分为平原型填埋场、山谷 型填埋场两种类型p j 。 1 3 1平原型填埋场 这一类型通常适用于地形比较平坦且地下水埋藏较浅的地区。一般采用高层埋 放垃圾的方式，确定高于地平面的填埋高度时，必须充分考虑到作业的边坡比，通 常为1 ：3 。填埋场顶部的面积能保证垃圾车和推铺压实机械设备在上面进行安全作 业。由于覆盖材料紧缺目前已成为填埋场作业一个比较突出的问题，因此在填埋场 的底部开挖基坑是保证提供填埋场覆盖材料的一个有效方法。北京的阿苏卫填埋场、 深圳的下坪填埋场等就是属这一类型刚。 ，o 1 3 2山谷型填埋场 山谷型填埋场通常地处重丘山地。垃圾填埋场一般为三面环山，一面开口，地 势较为开阔的良好的山谷地形，山谷比降大约在1 0 以下。此类填埋场填埋区库容 量大，单位用地处理垃圾量最多，经济效益、环境效益较好，资源化建设明显，符 合国家卫生填埋场建设的总目标要求。典型山谷型填埋场包括杭州市天子岭垃圾卫 生填埋场、深圳市下坪垃圾卫生填埋场等。山谷型填埋场的填埋区工程设施由垃圾 坝、库区防渗系统、渗滤液收集系统、防排洪系统、覆土备料场、活动房和分层作 业道路支线等组成。垃圾填埋采用斜坡作业法，由低往高按单元进行垃圾填埋、分 层压实、单元覆土、中间覆土和终场覆土【7 j 。 1 4 北方小城镇垃圾处理现状分析 随着城市化进程和经济的发展，北方小城镇对垃圾的管理和处理现状已经不能 适应社会发展的需要，也不能满足人民群众对生活环境日益提高的要求，更不能满 足社会经济环境可持续发展的要求。 目前北方小城镇的各个城市生活垃圾大多运至现有垃圾填埋场进行简易填埋处 理，由于现有填埋场垃圾处理方式为简易填埋，垃圾对周边环境造成了严重的二次 污染，对地表水及地下水的污染将直接对人民的生命健康造成威胁。诸多相关因素 决定了北方各个小城镇垃圾填埋场的建设是必要的。 1 5 设计原则与内容 3 河北科技大学硕士学位论文 1 5 1设计原则 城市生活垃圾处理是城市环境治理项目，应在城市总体规划的指导下，合理选 择场址和处理工艺，确保工程建设不对环境产生不良影响。同时还需依据以下原则： 严格遵守国家有关环境保护的法律、法规及有关的方针、政策，以城市总体规 划为指导，从现状出发，近远期相结合，合理论证城市生活垃圾产量，确定拟建的 沙河市城市生活垃圾处理场场址和工程规模；科学安排建设周期和工程内容，实现城 市生活垃圾无害化、减量化和资源化的处理原则；根据当地实际情况，选择适合于当 地垃圾处理的方法，坚持科学的态度，积极采用工艺技术成熟、经济合理、工程投 资较少及管理、运行费用低的技术方案，降低垃圾处理成本，改善劳动环境，提高 技术水平，并充分考虑安全生产措施。力求取得较好经济效益、社会效益和环境效 益：在征地范围内，合理设计、节约用地，提高土地利用率，扩大绿化面积，使场区 环境与周围环境协调一致；认真贯彻节能方针，积极采取节能措施和选用高效节能 设备；按照环境影响评价的要求及环境保护政策，做好处理过程中各种污染控制， 避免产生二次污染。填埋场采取合理的填埋工艺、防渗措施，防止渗滤液污染地下 水和地表水【8 】。 1 5 2 设计优化内容 垃圾处理方案的确定： 生活垃圾卫生填埋场场址的选择；工艺规模的确定；填埋工艺及配套设施等工 程设计 设计主要内容： 由于垃圾填埋场的规模种类众多，本设计仅以河北省沙河市垃圾填埋场的设计 为例，对北方小城镇垃圾填埋场的设计和优化进行论述。本工程内容主要设计内容 包括以下几个部分：1 、垃圾卫生填埋场场址比选：2 、填埋场规模及使用年限；3 、 垃圾卫生填埋场总平面设计；4 、垃圾填埋作业流程；5 、垃圾填埋方式；6 、填埋区 划分；7 、场地平整及基底处理；8 、地下水导排；9 、防渗工程；1 0 、渗滤液收集系 统；l l 、垃圾气导排系统( 导气系统和排气系统) ；1 2 、防洪与排水；1 3 、终场覆盖 与封场规划；1 4 、填埋机械。 4 处理现状分析 第2 章沙河市垃圾处理现状分析 2 1 垃圾处理现状分析 2 1 1 垃圾产生及收运处理现状 目前，由沙河市环卫部门清运的生活垃圾量约2 0 1 3 2 吨日。根据沙河市生活垃 圾资料分析，目前人均垃圾日产量约为1 4 蚝。随着城市化水平及城市人民消费水平 韵提高，垃圾中食品垃圾( 果皮等) 、废品及一些大件垃圾等将有所增加，所以生活垃 圾中无机物( 如煤灰等) 的含量将减少，有机物含量将有所增加。 沙河市垃圾的收集、运输和处理由沙河市环卫局统一负责。居民及城区主要街 道产生的生活垃圾主要采用垃圾箱( 点) 的收集方式( 全市垃圾中转站2 个，简易垃圾 中转站5 5 个，单臂吊箱1 1 个) ，再由垃圾运输车辆( 载重6 吨车6 辆，载重4 吨 车4 辆，载重3 吨车1 辆) 运至城市垃圾消纳场，进行简易倾倒式自然堆置，除定 期用土覆盖外，即无防渗保护措施，也无任何垃圾回收措施。且垃圾清运率较低， 未清理的垃圾大多就近堆放在小沟或道路两旁。 2 2 2 存在的问题 从目前沙河市垃圾处理设施情况看，为解决城市环境污染，改善城市景观，建 立了一套具有一定规模的处理设施，在一定时期内取得了显著效果，但是现状设施 很难适应城市的建设和发展，其主要表现为： ( 1 ) 垃圾处理设施不完善目前，沙河市垃圾消纳场，因历史、观念和资金的 因素，该垃圾消纳场没有做防渗处理，对周围环境产生了严重的污染，已远远不能 满足城市生产、生活的需要。 ( 2 ) 垃圾处理工艺落后生活垃圾基本上没有分类和分拣，绝大部分只是简单 的收集清运至近郊简易填埋，在一定意义上只是垃圾的“搬家 。 ( 3 ) 严重影响了城市环境及居民健康由于垃圾裸露堆放，致使煤灰、废纸、 塑料袋等垃圾随风飘飞，造成环境污染；同时垃圾中的致病微生物、蚊、蝇、鼠等 大量孳生，严重威胁到人民身体健康。 ( 4 ) 对地下水构成潜在的威胁现有垃圾消纳场不符合垃圾处理的有关标准要 求，垃圾堆放点没有进行防渗处理。垃圾形成有机物质、重金属和病原微生物三为 一体的污染源，致使雨水淋入产生的垃圾渗滤液向地层深处渗透，严重污染地下水 r 9 l o 】 0 ( 5 ) 严重污染大气，甚至会导致垃圾爆炸事故的发生垃圾简易填埋，大量的 5 一 河北科技大学硕士学位论文 氨、硫化物等有害气体被释放，严重污染了大气。并且随着垃圾中有机物含量的提 高和由露天分散堆放变成集中堆存，极易造成产生甲烷气体的厌氧环境，易燃易爆， 存在不安全隐患。 2 2 工程建设的必要性 沙河市近几年经济发展较快，但城区环境卫生基础设施建设落后于经济发展， 一直没有形成完善的处理系统，仅有一座简易式垃圾堆放场，严重影响了周围环境 和地下水，威胁到人民身体健康。不仅严重污染了环境，破坏了生态平衡，而且影 响了投资环境的改善。 随着城市的建设和经济的快速发展，城市生活垃圾量将会继续增加、成份也将 发生变化，如果不及时进行综合处理，对城市环境将造成更严重的污染，破坏城市 的生态环境和生态平衡。工程的建设不但可以充实城市的基础设施，改善投资环境， 而且能提高居民的生活水平和健康水平，更是该城市物质文明和精神文明程度的重 要体现。因此，工程的建设具有显著的社会、经济和环境效益，是功在当代、利在 千秋的宏伟事业，具有非常重要的意义。 本章小结：对沙河市生活垃圾处理现状及存在问题进行分析，包括垃圾产生及 收运处理现状；存在问题包括：( 1 ) 垃圾处理设施不完善，( 2 ) 垃圾处理工艺落后， ( 3 ) 严重影响了城市环境及居民健康，( 4 ) 对地下水构成潜在的威胁，( 5 ) 严重污染大 气，甚至会导致垃圾爆炸事故的发生。该工程的建设具有显著的社会、经济和环境 效益，是功在当代、利在千秋的宏伟事业，具有非常重要的意义。 6 第3 章国内外垃圾处理技术现状 3 1 垃圾处理方法概述 随着经济的发展、城市化进程的加快和人民生活水平的提高，垃圾的排放量迅 速增加。每年新增垃圾1 0 0 亿吨。对垃圾泛滥成灾的现实，世界各国的视线已不再 仅仅停留在如何控制和消毁垃圾这一老问题上，而是采取积极的态度和有力的措施， 着手科学地处理、利用垃圾，将垃圾列为维持经济持续发展的“第二资源”，向垃圾 要资源、要能源、要效益。 2 0 世纪5 0 年代到6 0 年代中期，是垃圾污染矛盾激化的年代。6 0 年代中期以后， 大体形成了填埋、焚化、堆肥等一系列处置方法。如在美国，垃圾用填埋法处理的 占8 5 ，焚化法处理的仅占1 0 1 1 】。日本国土不大，填埋法处理的只占2 6 9 ，而 焚化法处理占的6 1 。瑞士也是以焚化法为主，占5 3 【1 2 1 。西欧几个国家以填埋法 为主，并多为有控制的填埋法。2 0 世纪7 0 年代以来，日、美、英、法等国，由于受 资源和能源危机的影响，对废物采取了“资源化”的方针，垃圾、粪便的处理不断向“资 源化”的方向发展。尤其对于废物，日本已有2 5 3 的城市开展了从垃圾中分选回收 物品的活动，1 9 7 6 年回收废物达39 0 0 万吨，占当年废物排量的4 9 5 1 3 o 近年来， 有些国家还发展了无机垃圾堆山法，并在垃圾山的表面上种植树木、花草，发展街 心公园，起到美化城市的作用u 4 j 。 解决垃圾问题的目标是将垃圾减容、减量、资源化、能源化及无害化处理。目 前主要有填埋、堆肥及焚烧处理三种方法。 3 1 1 填埋处理 垃圾填埋历史久远，是普遍采用的处理方法。因为该方法简单、省投资，可以 处理所有种类的垃圾，所以世界各国广泛沿用这一方法。从无控制的填埋，发展到 卫生填埋，包括滤沥循环填埋、压缩垃圾填埋、破碎垃圾填埋等。 采用填埋处理法，首先要防止从废物中挤压出的液体滤沥及雨水径流对地下水 的污染。一般规范要求回填地最低处的标高要高出地下水位3 3m 以上，并且回填地 的下部应有不透水的岩石或粘土层。否则需另设粘土、沥青、塑料薄膜等不透水层f l 纠。 其次，填埋场应设置排气口，使厌氧微生物分解过程中释放出的甲烷等气体能及时 逸出，避免发生爆炸【1 “17 1 。回填后的场地，一般在2 0 年内不宜在其上修建房屋，避 免由于回填场不均匀下沉造成的结构破坏，但可作绿地、农田、牧场等使用。 填埋处理用地，尽量选用天然的或人工挖出的洼地，开发资源后的废粘土坑、 7 堆肥处理是利用微生物分解垃圾有机成分的生物化学过程。在生物化学反应过 程中，有机物、氧气和细菌相互作用，析出二氧化碳、水和热，同时生成腐殖质。 堆肥的关键，在于提供一种使微生物活跃生长的环境，以加速其致菌分解过程， 8 第3 章国内外垃圾处理技术现状 使之达到稳定。堆肥主要受废物中的养分、温度、湿度、p h 等因素的控制。 根据堆肥原理，可分为厌氧分解与好氧分解两种。厌氧分解需在严格缺氧条件 下进行，厌氧微生物分解生长较慢，故不多用。好氧分解过程可同时产生高温，可 以杀灭病虫卵、细菌等，我国主要采用好氧分解法。， 堆肥技术的工艺比较简单，适合于易腐有机质含量较高的垃圾处理，可对垃圾 中的部分组分进行资源利用，且处理相同质量垃圾的投资比单纯的焚烧处理大大降 低。堆肥技术在欧美国家起步较早，目前已经达到工业化应用的水平l l 州。 3 1 3 焚烧处理 焚烧是指垃圾中的可燃物在焚烧炉中与氧进行燃烧过程。实质是碳、氢、硫等 元素与氧的化学反应。垃圾焚烧后，释放出热能，同时产生烟气和固体残渣。热能 要回收，烟气要净化，残渣要消化，这是焚烧处理必不可少的工艺过程。 焚烧处理技术的特点是处理量大，减容性好，无害化彻底，焚烧过程产生的热 量用来发电可以实现垃圾的能源化，因此是世界各发达国家普遍采用的一种垃圾处 理技术。 通过焚烧可以使可燃性固体废物氧化分解，达到去除毒性、回收能量及获得副 产品的目的。几乎所有的有机性废物都可以用焚烧法处理。对于无机有机混合性固 体废物，如果有机物是有毒有害物质，一般也最好采用焚烧法处理。焚烧法适用于 处理可燃物较多的垃圾。采用焚烧法，必须注意不造成空气的二次污染。日本以及 欧洲的瑞士、瑞典等国在一般焚烧法基础上，还发展了高温与中温分解，使垃圾在1 6 5 0 以上的高温下基本或完全燃烧，并回收释放的能量作为能源。 焚烧是销毁垃圾利用热能的一种垃圾处理技术。但是，只有对那些不能回收有 价物，只能回收热能的垃圾，垃圾焚烧处理才是科学、合理的。 9 f i g 3 2 g a r b a g ei n c i n e r a t i o np r o c e s sf l o wd i a g r a m 3 2 现有城市垃圾处理方法的局限性 3 2 1 填埋处理的局限性 填埋处理埋掉了可利用物，填埋场地的选择越来越困难，运输、填埋、管理等 1 0 状 费用也不断提高。填埋场占地面积大，同时存在严重的二次污染，例如垃圾渗出液 会污染地下水及土壤，垃圾堆放产生的臭气严重影响场地周边的空气质量，另外， 垃圾发酵产生的甲烷气体既是火灾及爆炸隐患，排放到大气中又会产生温室效应。 而且填埋场处理能力有限，服务期满后仍需投资建设新的填埋场，进一步占用土地 资源。以北京为例，如果采用现在的技术，将北京市1 20 0 0t d 。的垃圾进行卫生填 埋处理，单是建设投资就高达7 2 亿元人民币( 不含征地费用) ，而且填埋场的寿命 也只有1 2a 。基于以上原因，国外从8 0 年代以来，卫生填埋设施有逐渐减少的趋势， 成为其他处理工艺的辅助方法，用来处理不能再利用的物质1 2 0 j 。 3 2 2 堆肥处理的局限性 堆肥处理不能处理不可腐烂的有机物和无机物，垃圾中的石块、金属、玻璃、 塑料等废弃物不能被微生物分解，这些废弃物必须分捡出来，另行处理，因此减容、 减量及无害化程度低；堆肥周期长，占地面积大，卫生条件差；堆肥处理后产生的 肥料肥效低、成本高，与化肥比销售困难，经济效益差。引进国外技术投资巨大， 不适合我国国情。发达国家由于生活垃圾中的易腐有机物含量大大低于我国的一般 水平，因此靠堆肥只能处理1 5 左右的垃圾组分，这在一定程度上阻碍了堆肥技术 的推广。堆肥技术必须是将新鲜的垃圾首先进行分类后再将易腐有机组分进行发酵， 才能有效地防止重金属的渗入，从而保证有机肥产品达到国家标准，真正实现无害 化和资源化【2 。 3 2 3 焚烧处理的局限性 焚烧处理对垃圾低位热值有一定要求，不是任何垃圾都可以焚烧的。垃圾中可 利用资源被销毁，是一种浪费资源的处理方法，即使回收热能也只能做到废物一次 性再生的目的，无法实现资源的多次循环利用。焚烧产生的大量烟气，带走的热能 又是一种很大的损失。产生的烟气必须净化，净化技术难度大、运行成本高。焚烧 产生的残渣还必须消化。还有，焚烧设备一次性投资大，运行成本高。 3 3 垃圾处理方案比较 由于城市垃圾成份复杂，并受经济发展水平、能源结构、自然条件及传统习惯 因素的影响，很难有统一的模式。目前，城市生活垃圾处理方法主要有：简单堆放 法、围海造地法、堆肥处置法、焚烧处置法、卫生填埋法、垃圾生物处理生产有机 复合肥法以及综合利用法【2 2 1 。另外，还有利用垃圾饲养蚯蚓、制砖、制石油、制糖、 制纤维等，但这娄左洼处堡焦拯趣搽笾型! ! 丕堂墨旦! 堡堡垫吏篁煎望塑垂童丝： 资源化、减量化的处理原则，以及沙河市的实际情况，拟选择垃圾卫生填埋法、垃 圾高温堆肥法、垃圾焚烧处置法、综合利用法进行技术经济比较，详见下表。 1 2 1 3 河北科技大学硕士学位论文 第4 章垃圾处理场处理方案选择 4 1 方案选择原则 沙河市生活垃圾处理方案的选择原则以技术成熟，设备可靠，能适应沙河市的 垃圾特性，满足环境保护的要求为根本。同时在选择过程中还应着重考虑下列因素 的影响： 沙河市生活垃圾物理和化学组成及变化趋势；沙河市目前的经济现状及投资能 力；投入产出比；对资源再利用的潜力和程度。 4 2 工程处理方案的确定 4 2 1 垃圾成份分析 影响生活垃圾组成和特性的变化因素很多，例如人口结构、人民生活水平、居 民生活习惯、燃料结构、气候条件、地理环境等等。根据统计，近年来沙河市生活 垃圾物理组成成份见下表。 表4 - 1沙河市生活垃圾物理组成成份表 t a b 4 - 1t h ec o m p o n e n to f l i f er u b b i s hi nt h ec i t yo fs h ah e 厨房垃圾、纸类、塑料、皮革橡胶、 有机物含量 3 8 木材、纤维织物 物理成分 含量( ) 渣土、玻璃、陶瓷、 无机物含量5 8 金属、砖瓦石块 其他废品含量 4 含水率( ) 1 0 今后垃圾的成份将有较大变化，其主要特点是：成份复杂化，有机物所占比例 增加，无机物所占比例下降，而且有害物质的含量也会增加，能回收再利用的物质 越来越多。 4 2 2 处理方案的确定 根据沙河市生活垃圾中有机物成份含量相对较低，且工程的实施既要有较好的 环境和社会效益又要有较好的经济效益，同时兼顾沙河市的目前经济水平、自然地 理、地质等条件特点，在当前沙河市生活垃圾组分以无机类为主、垃圾处理还十分 1 4 落后的状态下，卫生填埋法还是投资紧张及用地许可条件下最经济的处理方式。所 以选取卫生填埋法作为本工程的处理方法。 由于卫生填埋处理单位投资和运行费用较低，因此，在目前及以后相当一段时 间内仍是最主要的垃圾处理方式。但是，随着城市的发展，适宜的填埋场地将越来 越少，环境标准的不断提高，也会逐步加大填埋场的单位投资和运行费用。因此， 实行垃圾分类收集处置，充分利用垃圾中一些可以利用的成份，减少有机垃圾填埋 量，以减少填埋场产生的污染，延长垃圾填埋场使用年限，是实现可持续发展的有 效途径。 本章小结：介绍了方案选择原则；工程处理方案的确定，包括垃圾成份分析、 处理方案的确定。通过对沙河市的经济现状以及生活垃圾成分的分析，确定最适合 现阶段沙河市的垃圾处理方法为卫生填埋法。 1 5 河北科技大学硕士学位论文 第5 章垃圾卫生填埋场工程设计 5 1 填埋场场址的选定 填埋场场址应符合有关占地与岩土技术设计的法规，并为民众所接受。为列出 满足这些法规的场地名单，可以废弃物产出地为中心，以拖运废弃物的最大距离为 半径，在所在地区的道路图上画一个圆，这个半径称作搜索半径田】。然后在这个圆 所在区域范围内寻找合适的场址。若在此区域内找不到合适场址，则可适当加大搜 索半径。如果一个地区内存在一个以上的废物产出地，则需要选择一个各产地均满 意的折衷地点作为搜索区域的中心，在选址开始前要组织关心搜索半径和搜索中心 的各废物产地进行充分讨论【2 4 】。一个合适的填埋场址应能为当地居民、各企事业单 位和市政当局所接受。由于取得民众的同意是填埋场选址过程中的决定因素，场地 的选定过程应尽早通知受影响的民众。对有关部门制定的占地法规也应仔细研究， 特别是法规中一些可变通的条文有时会对选址有很大帮助。总之，填埋场选址是一 个十分复杂的过程，需要认真对待【2 5 1 。 5 1 1 资料收集 需