项目六危险废物安全填埋技术分析PPT课件.ppt

项目六危险废物安全填埋技术 任务一安全填埋技术分析 1 一 基本知识 1 填埋目的 1 使废物与生态环境尽可能隔离开来 阻断填埋场内废物及其产物与环境的联系通道 2 不使外部环境中水分等物质进入填埋场 引发处置废物产生化学 生物 物理等变化 导致产生渗滤液以及填埋气体 3 避免产生的渗滤液与填埋气体释放到环境中 2 废物屏障系统对危险废物进行预处理如固化 稳定化 降低废物的毒性或减少渗滤液中的有害物质 密封控制系统也称人工屏障系统 是指利用人工措施将废物封闭 使废物渗滤液通过屏障的概率最小化 其效果取决于密封材料的品质 设计水平 施工质量以及运行中的控制 地质屏障系统包括场地的地质基础 外围和区域综合地质技术条件 地质屏障防护作用大小 取决于地质介质对污染物质的阻滞性能和污染物在地质介质中的降解性能 2 三道屏障系统 3 3 填埋场功能 贮留功能 隔水功能 处理功能 基本功能利用自然地形或人工修筑形成一定的空间 将一定量的废物贮留在其中 待空间充满后封闭 恢复该地区的原貌 主要功能一方面防止废物中水分及降水进入后产生的渗滤液进入周围环境 另一方面防止外部降水 地表径流 地下水等进入填埋场 安全填埋场一般不考虑一方面由于安全填埋场本身填埋的主要是无机物 另一方面运行中一般尽量避免填埋层中发生任何反应 尽量避免水 气等二次污染物 4 4 填埋场分类 按构造类型分类衰减型半封闭型封闭型 安全填埋场按填埋方式分类山谷型平地型 地上式 地下式 半地下式 按填埋废物分类 类一般工业固体废物填埋场 类一般工业固体废物填埋场 生活垃圾填埋场 安全填埋场 5 5 填埋场组成 安全填埋场 接收与贮存系统 分析与鉴别系统 防渗系统 渗滤液控制系统 填埋气体控制系统 监测系统 应急系统 公用工程 预处理系统 渗滤液收集与排出系统 渗滤液处理系统 雨水集排水系统 地下水集排水系统 6 6 进场废物要求 1 直接入场填埋的废物 1 根据 固体废物浸出毒性浸出方法 GB5086 和 固体废物浸出毒性测定方法 GB T15555 1 12 测得的废物浸出液中有害成分浓度低于表6 1中的允许进入填埋区控制限值的废物 2 根据 固体废物浸出毒性浸出方法 GB5086 和 固体废物浸出毒性测定方法 GB T15555 1 12 测得的废物浸出液pH值在7 0 12 0之间的废物 7 2 必须预处理后入场填埋的废物 1 根据 固体废物浸出毒性浸出方法 GB5086 和 固体废物浸出毒性测定方法 GB T15555 1 12 测得的废物浸出液中有害成分浓度超过表6 1中的允许进入填埋区控制限值的废物 2 根据 固体废物浸出毒性浸出方法 GB5086 和 固体废物浸出毒性测定方法 GB T15555 1 12 测得的废物浸出液pH值 7 0和 12 0的废物 3 本身具有反应性 易燃性的废物 4 含水率高于85 的废物 5 液体废物3 禁止填埋的废物 1 医疗废物 2 与衬层具有不相容性反应的废物 8 二 安全填埋场选址 危险废物安全填埋污染控制标准 GB18598 2001 危险废物安全填埋处置工程建设技术要求 选址准则 1 服从城市总体规划及国家和地方危险废物管理规划 2 场址应满足一定的库容要求 3 地形 地貌及土壤条件 4 气象条件 5 对地表水体的保护 6 对居民区的影响 7 对场地地质的要求 8 交通方便 运距合理 9 三 衬层系统 1 衬层系统主要功能 1 将渗滤液封闭于填埋场之中 使其进入渗滤液收集系统 防止其渗透流出填埋场之外污染土壤和地下水 2 控制填埋场气体的迁移 使填埋场气体得到有控释放和收集 防止其侧向或者向下迁移到填埋场之外 3 控制地下水 防止其形成过高的上升压 防止地下水进入填埋场导致渗滤液量的大量增加 10 2 衬层系统组成 过滤层 排水层 保护层 防渗层 保护排水层 过滤掉渗滤液中的悬浮物和其他固态和半固态物质 及时将被阻隔的渗滤液排出 减轻对防渗层的压力 减少渗滤液的外渗可能性 对防渗层提供合适的保护 防止防渗层受外侦办影响而被破坏 通过铺设渗透性低的材料来阻隔渗滤液于填埋场中 防止其迁移到填埋场之外的环境中 同时也可以防止外部的地表水进入填埋场中 11 3 衬层系统分类 1 单层衬层防渗系统 垃圾 土工织物保护 分离层 渗滤液收集系统 土工织物保护 分离层 土工织物保护 分离层 人工合成防渗膜 地下水收集系统 地基 单层衬层防渗系统 12 垃圾 土工织物保护 分离层 渗滤液收集系统 土工织物保护 分离层 土工织物保护 分离层 人工合成防渗膜 地下水收集系统 地基 单复合衬层防渗系统 2 单复合衬层防渗系统 压实黏土衬层 13 3 双层衬层防渗系统 垃圾 土工织物保护 分离层 首次渗滤液收集系统 土工织物保护 分离层 土工织物保护 分离层 第一层人工合成防渗膜 地下水收集系统 地基 双层衬层防渗系统 二次渗滤液收集系统 土工织物保护 分离层 土工织物保护 分离层 第二层人工合成防渗膜 14 垃圾 土工织物保护 分离层 首次渗滤液收集系统 土工织物保护 分离层 土工织物保护 分离层 第一层人工合成防渗膜 地下水收集系统 地基 双复合衬层防渗系统 4 双复合衬层防渗系统 第一层压实黏土衬层 二次渗滤液收集系统 土工织物保护 分离层 第二层人工合成防渗膜 第二层压实黏土衬层 土工织物保护 分离层 15 16 4 衬层材料 用于填埋场作防渗衬层的材料可分为人工合成有机材料 无机天然防渗材料 天然与有机复合防渗材料三大类 1 黏土塑性指数Ip大于10的土被称为黏土 黏土衬层应包括两类 自然黏土衬层具有低渗透率 富含黏土的自然形物 其渗透率应小于或等于1 10 6 1 10 7cm s 人工压实黏土衬层基本上是由自然黏土材料经过人工压实而成 压实的目的是将松散不均匀的黏土压实成均匀分布 低透水性的黏土层 广泛应用于衬层与覆盖层系统 17 2 人工合成材料目前已经应用的聚合物防渗膜有很多种 主要有高密度聚乙烯 HDPE 聚氯乙烯 PVC 氯化聚乙烯 CPE 异丁橡胶 EDPM 氯磺化聚乙烯 CSPE 乙烯丙烯橡胶 EPDM 氯丁橡胶 CDR 热塑性合成橡胶 氯醇橡胶等 其中HDPE是目前适应废物范围最广 应用最为广泛的防渗膜 具有良好的防渗性能 对大部分化学物质具有抗腐蚀能力 具有良好的机械和焊接特性 低温下具有良好的工作特性 可制成各种厚度 0 5 3 0mm 不易老化等特点 广泛应用于填埋场衬热地 最终覆盖 污水池衬垫 废物处理设施 沟渠衬垫等 18 1 对HDPE膜的性能要求密度 熔流指数 炭黑含量 HDPE原料 膜厚度 抗穿能力 拉伸强度和渗透系数等 2 对HDPE防渗层的铺设要求3 对HDPE复合衬层下垫层的要求4 单HDPE复合衬层的结构设计5 HDPE双衬层构造设计要求6 HDPE膜的锚固设计 19 3 土工无纺布土工无纺布是相对较薄 有弹性的一种聚合材料 美国材料测试中心对这一专门术语有如下定义 土工无纺布是一种用于土壤 石块 土或其他材料用一定技术聚合而成的平面状产品 作为人造工程结构或系统的一部分 种类1 土工织物材料2 土工织物网格材料3 土工膜材料4 地聚合黏土衬层5 土工管6 地混合材料7 地泡沫材料8 土工膜单元 基本功能1 隔离2 加固作用3 过滤作用4 排水5 水阻挡层或水控制6 保护 20 某填埋场防渗结构 21 调节池防渗结构 22 四 渗滤液控制系统 1 来源 1 降水入渗主要来源 2 外部地表水入渗 3 地下水入渗 4 废物水含水率 5 覆盖材料中的水分 6 有机物分解生成水2 产生量影响因素区域降水及气候状况 场地地形地貌及水文地质条件 填埋废物性质与组分 填埋场构造 操作条件等 23 3 水质特性 1 受废物组成 性质影响大 2 总溶解固体含量高 特别是含盐量高 3 重金属离子浓度高4 影响因素 1 废物组成 2 填埋场结构 3 废物预处理 4 入渗水量的影响 24 5 渗滤液产生量计算 1 水量平衡法Q P W D G EQ 年产量 m3 年 W 垃圾分解产生的渗滤液量 m3 年 由垃圾量 垃圾成分确定 P 降雨产生的渗滤液量 m3 年 由集雨面积和日降雨量确定 D 地表水渗入量 m3 年 根据覆盖材料 地面地形来确定 G 地下水浸入量 通过地质勘探确定 E 蒸发蒸腾量 可通过植物水分消耗量确定 25 2 经验公式法Q 1 1000 C I AC 浸出系数 一般在0 2 0 8之间 A 填埋面积 I 降雨量 mm d 26 2019 12 31 27 6 渗滤液控制系统 达西定律q K H L Aq 渗透量 K 渗透系数 H 水头损失 L 水力流程 A 渗透面积 降低q的三种方法 选用渗透系数低的衬垫 降低K值 减少水头 降低H值 增加衬层厚度 加大L值 通过低渗透性材料 如HDPE PVC等高分子聚合材料和压实黏土 和一定厚度的组合来完成这一作用 通过渗滤液控制系统的适当设计 施工和维护来控制水量与水头 方法有两个 一是防止雨水 地下水进入填埋场 雨水 地下水集排水系统 二是及时顺畅地排出场内渗滤液 渗滤液集排水系统 28 渗滤液控制系统包括 渗滤液集排水系统 即渗滤液收集系统 通常由导流层 收集沟 多孔收集管 集水池 提升多孔管 潜水泵和调节池等组成 雨水集排水系统 地下水集排水系统 渗滤液处理系统 1 导流层导流层的目的就是将全场的渗滤液顺利地导入收集沟内的渗滤液收集管内 包括主管和支管 导流层铺设在经过清理后的场基上 厚度不小于300mm 由粒径40 60mm的卵石铺设而成 卵石也可用碎石代替 29 2 收集沟和多孔收集管收集沟设置于导流层的最低标高处 并贯穿整个场底 断面通常采用梯形 铺设于场轴线上的为主沟 在主沟上依间距30 50m设置支沟 支沟与主沟的夹角宜采用15的倍数 多孔收集管按照埋设位置分为主管和支管 分别埋设在收集主沟和支沟中 管道需要进行水力和静力作用测定或计算来确定管径和材质 其公称直径不小于100mm 最小超度应不小于2 材质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 安装时 管道开孔部分应朝下 多孔收集管还包括垂直收集部分 在填埋区按一定间距设立贯穿危险废物块体的垂直立管 管底部通入导流层或通过短横管与水平收集管相接 以形成垂直 水平立体收集系统 通常这种立管同时也用于导出填埋气体 称为排渗导气管 30 31 3 集水池及提升系统集水池位于垃圾主坝前的最低洼处 以砾石堆填以支撑上覆废物荷载 全场的垃圾渗滤液汇集到此并通过提升系统越过垃圾主坝进入调节池 提升系统包括提升多孔管和提升泵 提升管多采用高密度聚乙烯 HDPE 管 典型尺寸是DN800mm 通常使用斜管提升方式 4 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 为渗滤液处理系统提供恒定的水量 同时也可对渗滤液水质起到预处理作用 调节池通常采用地下式或半地下式 如条件允许体积应尽可能大 一般情况下应可贮存3个月以上的渗滤液 32 33 5 雨水集排系统雨水集排水系统应从场内场外两个角考虑 主要有以下措施 山谷型填埋场上游应设置雨水排水沟 且应根据地形设立 绕过填埋场排入下游 周边雨水集排水沟渠可设在填埋场四周 道路外侧 四周斜壁或与上游雨水沟建在一起 根据清污分流的原则 填埋区宜设立分区独立排水系统 将填埋区的渗滤液和未填埋区的未污染雨水分别排出 在较深的填埋场中 可在坡面上设置排水渠 填埋场作业单元应设置临时防雨设施 6 地下水集排系统地下水集排水系统的设计应从以下几个方面考虑 系统应由砂石过滤材料包裹穿孔管构成的暗沟组成 在管沟下部应铺设混凝土管基 管道四周应用砾石覆盖 沿水流方向布置干管 在横向上布置支管 排水能力设计应有一定富余 管道直径应不小于200mm 系统应进行永久维护 34 7 渗滤液处理渗滤液是盐类和有机物质合成的混合体 由于垃圾多元 成分多变 渗滤液不能在标准的污水处理厂净化 生物法 厌氧生物处理 UASB及其改进工艺 厌氧生物滤池等 好氧生物处理 SBR 稳定塘 生物转盘等 通常情况下 对含有机物浓度较高的渗滤液 采用厌氧 好氧的处理工艺来处理 化学处理法混凝沉淀 化学氧化等 吸附 物理处理法反渗透法 超滤 氨吹脱 热处理脱水蒸发 焚烧 35 六 填埋气体的产生与导排 1 填埋气体有机物在厌氧微生物分解作用下产生了以甲烷和二氧化碳为主 含少量氮气 硫化氢 氨 挥发性有机化合物 VOCs 氯氟烃 乙醛 甲苯 苯甲吲哚类 硫醇 硫醚 硫化甲酯的气体 统称为填埋气体 LFG 2 影响填埋场气体产量的因素 1 填埋垃圾的总量和垃圾中可生物降解有机物的含量 2 垃圾中含水率 营养成分 pH值 温度等环境条件 36 3 填埋气体危害安全填埋场产生的填埋气体量虽然不大 但如果直接排放到大气中也是有害的 填埋气体中的挥发性有机物会对空气造成毒性 而且影响周围居民的生存 增加温室效应 此外 填埋气体容易聚集迁移 引起垃圾填埋场以及附近地区发生沼气爆炸事故 还会影响地下水水质 溶于水中的二氧化碳 增加了地下水的硬度和矿物质的成分 37 4 填埋气体的导排方式及系统组成 1 主动导排 2 被动导排 在填埋场内铺设一些垂直导气井或水平盲沟 用管道将这些导气井或盲沟接至抽气设备 将填埋场内的气体抽出来 特点 气体导排效果好 抽出的气体可直接利用 具有经济效益 运行成本较大 系统组成 抽气井 集气管 冷凝水收集井和泵站 真空源 气体处理站以及检测设备等 38 2 被动导排不用机械抽气设备 填埋气体依靠自身的压力沿导排井和盲沟排向填埋场外 特点 无运行费用 排气效率低 对环境污染较大 系统组成 集气井或沟 集气管 39 5 填埋气体收集方式 1 横向水平收集方式 2 竖向收集方式竖井向上收集根据经验 集气井的影响半径在40 50m左右 布设间距为100m 井深为填埋场深度的75 80 不能超过90 竖井向下横斜向收集方式6 填埋气体处理气体净化和回收 废气燃烧 发电 40 六 填埋工艺 1 区域法2 壕沟法3 综合法4 填埋工艺原则 1 减少裸露填埋作业面 2 分层压实 3 控制污染源头 4 提前规划填埋工艺 41 七 最终覆盖层 1 最终覆盖层作用控制水进入填埋场 使渗滤液产生量最小化 控制动物或病媒 防止将疾病传入生态系统 避免公众与废物的直接接触 控制空气释出避免造成火灾以及对填埋场组成系统的破坏 控制气体流动避免降低大气环境质量 控制填埋废物进入环境 控制地表径流 抵御侵蚀作用 控制废物飞扬 减少有毒臭味 改善当地景观 42 2 最终覆盖系统的组成 1 植被层作用 减少侵蚀 降低雨水入侵 强化蒸腾作用 使顶层吸收的水分进入大气 2 生物阻隔层防止洞穴动物和植物根系破坏防渗层 通常采用粗粒材料如卵石和粗砾石 3 排水层由多孔 砾石材料 土工网或土工复合材料组成 收集和排出入渗降水 43 4 防渗层由土工膜 土工合成黏土衬垫 压实黏土或混合材料组成 是对入渗降水的最后阻抗 5 气体收集层由多孔砂石和砾石以及气体收集管组成 收集填埋场迁移出的填埋气体 在主动气体收集系统存在的情况下 覆盖层中气体收集