固废第九章-固体废物填埋.ppt

第八章固体废物的填埋处置技术 第一节绪论 处置的原则处置方法分类 固体废物的最终处置 固体废物的最终处置目的是为了使固体废物最大限度的与生物圈隔离 固体废物的最终处置解决的是固体废物的最终归宿问题 固体废物的处置原则 分类管理和处置原则 最大限度与生物圈相隔离原则 集中处置原则 分类管理和处置原则 对环境无有害影响的惰性固体废物 对环境有轻微 暂时影响的固体废物 在一定时间内对环境有较大影响的固体废物 在较长时间内对环境有较大影响的固体废物 在很长时间内对环境有严重影响的固体废物 在很长时间内对环境和人体健康有严重影响的固体废物 如建筑垃圾 相对熔融状态的矿物材料 如城市垃圾 如大部分工业固体废物 如危险废物 高水平放射性废物 如电厂粉煤灰 钢渣 固体废物的处置原则 分类管理和处置原则 最大限度与生物圈相隔离原则 集中处置原则 需记住 固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWaste 最终处置方法 固体废物的处置方法分类 海洋处置 陆地处置 海洋倾倒 远洋焚烧 土地耕作 工程库或贮留池 土地填埋 深井灌注 固体废物处置的基本方法是通过多重屏障实现有害物质与生物圈的有效隔离 海洋处置 利用海洋具有的巨大稀释能力和净化能力 选择适宜的倾倒场所 海岸距离 深度等 来消纳废物一种方法 禁止 特许 普通许可 海洋倾倒 倾倒的主要是疏浚物 2013年全国疏浚物倾倒情况 大亚湾倾倒区作业的航浚10号 发展1967年德国1972火神号焚烧含氯废物4200吨 年处理费用50 80美元 吨远洋焚烧与陆地焚烧的区别 焚烧系统温度不低于1250摄氏度 燃烧效率不低于99 95 炉台上不应有黑烟或火焰延露 焚烧过程随时对无线电呼叫做出反应 远洋焚烧操作的基本要求 固体废物的处置方法分类 海洋处置 陆地处置 海洋倾倒 远洋焚烧 土地耕作 土地填埋 深井灌注 固体废物处置的基本方法是通过多重屏障实现有害物质与生物圈的有效隔离 把废物注入到地下水与饮用水和矿脉层隔开的可渗透性的岩层中 深井灌注 灌注深度至少在1200米以下 第二节土地填埋 本节主要内容 填埋工艺分类填埋场防渗系统填埋的基本工艺流程 厌氧填埋 好氧填埋 准好氧填埋 目前应用最多的 最有普及前景的 一 填埋工艺的分类 1 按填埋状态分类 一 填埋工艺的分类 惰性填埋 卫生填埋 安全填埋 将本质属稳定的废物 如玻璃 陶瓷 建筑废料等 置于填埋场 表面覆以土壤的处理方法 将一般废物填埋于不透水材质或低渗水性土壤内 并设有渗滤液 填埋气体收集或处理设施及地下水监测装置的填埋场的处理方法 将危险废物填埋于抗压及双层不透水材质所构筑并设有阻止污染物外泄及地下水监测装置场所的处理方法 2 若按处置对象分类 城市垃圾及一般固体废物 危险废物 发展简易填埋 20世纪前半期腊芙河谷事件卫生土地填埋 20世纪后半期 卫生土地填埋 填埋场的库容和规模 一般情况下 城市生活垃圾填埋场的使用年限以10 20年为宜 特殊情况下不应低于8年 填埋场选址 P240 1 填埋总容量Vt m3 Vn 第n年垃圾填埋容量 m3 a n 规划填埋场使用年数 a f 体积减少率 0 15 0 25 W 每日计划填埋废物量 Kg d 填埋时覆土体积占废物的比率 约0 15 0 25 废物的平均体密度 kg m3 2 填埋场的规模 通常以填埋场的总面积为准 A 场址总面积 m2 H 场址最大深度 m 1 05 1 20 修正系数 取决于填埋场下的方形度和周边设施占地大小 天津市双口生活垃圾卫生填埋场垃圾填埋作业区面积为42万平方米 P235填埋场结构图 基本术语 土工布 又称土工织物 它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料 成品为布状 土工布分为有纺土工布和无纺土工布 土工布具有优秀的过滤 隔离 加固防护作用 抗拉强度高 渗透性好 耐高温 抗冷冻 耐老化 耐腐蚀 无纺土工布 是一种不需要纺纱织布而形成的织物 只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机撑列 形成纤网结构 然后采用机械 热粘或化学等方法加固而成 土工织物膨润土 GCL 是在两层土工合成材料之间夹封膨润土 通过针刺 缝合或粘合而成的一种复合材料 GCL具有与无缺陷土工膜几乎相当的低渗透性 但是具有土工膜所不具备的穿透自愈性 因此具有更大的防污染安全性 二 填埋场防渗系统 复合衬层 包括一层人工合成材料衬层和一层天然材料衬层的防渗层 基本术语 二 填埋场防渗系统 二 填埋场防渗系统 天然防渗 填埋场的防渗 防渗材料 无机天然材料 黏土 亚粘土 膨润土 人工合成有机材料 高密度聚乙烯膜 HDPE 人工与天然复合材料 聚合物水泥混凝土 PCC 防渗类型 填埋场防渗层结构设计 P246图8 8 天然防渗 压实后粘土防渗衬层的饱和渗透系数应小于1 0 10 7cm s 粘土防渗衬层的厚度不应小于2m 人工防渗 防渗结构宜采用单复合衬层防渗结构 当不满足防渗性能时 应采用双复合衬层防渗结构 铺防渗层时 衬层应覆盖底面及坑壁 卫生填埋场的防渗结构要求 高密度聚乙烯土工膜厚度不应小于1 5mm 并应具有较大延展性 膜的焊接 粘 出应通过试验和检验 三 填埋的基本工艺流程 终场利用 计量称重 运至填埋场 进场垃圾 垃圾渗滤液的收集处理 填埋气体的收集利用 填埋操作 垃圾填埋场作业面 填埋工艺设计 填埋作业应按地形 地质情况采用一种或两种以上的作业法 包括沟壑法 地面推埋法及斜坡法 填埋应实行单元 分层作业 每一单元及作业平台的大小应按设计及现场设备 垃圾量 运输等实际条件而定 填埋作业应定点倾卸 推铺 压实 应以一日为一小单元或每班为一小单元 宜每日一覆盖 填埋方法 沟壑法地面推埋法斜坡法 把废物铺撒在预先挖掘好的沟槽内 沟壑法 把废物铺撒在天然土地表面上 按设计的厚度分层压实 并用薄层黏土覆盖 然后再整体压实 主要应用于平原区 地面推埋法 斜坡法 填埋工艺设计 填埋作业应采用分层压实法 每层厚度0 8 1m 垃圾压实后密度不少于600kg m3 单元层厚2 5 3m 每日填埋作业结束时应进行每日覆盖 覆盖层厚度15 30cm 一般单元层坡面的坡度以1 3为宜 主要作业设备选型 常用的垃圾填埋操作设备 铲运和挖掘类机械设备 压实机械和设备 装载 运送机械和设备 推土机 挖掘机 松土器 铲运机 铲运和挖掘类机械设备 压实机械和设备 滚动式压实机 装载 运送机械和设备 装载机 下节课主要内容 填埋场地表水和地下水控制系统填埋气体的产生与控制垃圾渗滤液的产生及控制 六 填埋场地表水和地下水控制系统 1 地表水控制系统 地表水控制系统 排水系统 洪水调节池 周边排水系统 场内排水系统 封场区排水系统 未填埋区排水系统 填埋区排水系统 2 地下水控制系统 1 地下水导排系统设计目的 六 填埋场地表水和地下水控制系统 保持地下水位与废物层有足够的安全距离 以防止地下水受到渗滤液下渗的污染 防止地下水向场内的入渗 减少渗滤液的产生量 六 填埋场地表水和地下水控制系统 2 地下水控制系统 2 地下水导排系统设计原则 尽量将未被污染地下水导出 减少地下水浸入垃圾堆体和对防渗层产生不良的顶托压力 排水能力应与地下水产生量相匹配 七 填埋气体的产生与控制 1 固体废物在填埋场中的降解过程 适应阶段 过渡阶段 酸化阶段 甲烷发酵阶段 稳定化阶段 1 固体废物在填埋场中的降解过程 适应阶段 废物中可降解有机物的短期好氧分解过程 过渡阶段 氧气逐渐耗尽 厌氧条件开始形成并逐步发展 酸化阶段 产生大量有机酸和氢气CO2浓度升高渗滤液pH降至5以下渗滤液中BOD COD 电导率 含盐量 显著上升渗滤液中重金属含量较高气体特征产物 主要是CO2 少量H2 CH4 气体特征产物 主要是CO2 还有水和氨 氢气 1 固体废物在填埋场中的降解过程 CO2生成量逐渐降低CH4生成量逐渐增加pH升高到6 8 8BOD COD 电导率 含盐量 下降渗滤液中重金属含量降低气体特征产物 主要是CH4 50 70 CO2 30 50 甲烷发酵阶段 稳定化阶段 气体特征产物 主要是CH4 CO2渗滤液含腐植酸 富里酸 难生化 1 固体废物在填埋场中的降解过程 图8 18 P255 在填埋场不同阶段产生的填埋气体组分变化规律注意 各阶段主要气体成分 大致百分含量 2 填埋气体组成 主要气体 CH4 CO2 N2 O2 H2S NH3 H2 CO等 微量气体 挥发性微量有机化合物 表8 13 P256 填埋气体典型组成填埋气体的温度 43 49 为水蒸汽所饱和 表8 15 填埋气体产生量估算 L G 气体产生量 L Cg 垃圾中可能分解的有机碳量 g C 有机物中的碳量 g 3 填埋气体的迁移转化 LFG向上移动 LFG向下移动 二氧化碳的密度是空气的1 5倍 甲烷的2 8倍 有向填埋场底部运动的趋势 最终可能在场埋场的底部聚集 对于采用天然土壤衬层的填埋场 二氧化碳可能通过扩散作用通过衬层 从填埋场底部向下运动 并通过下伏地层最终扩散进入并溶于地下水 与水反应生成碳酸结果使地下水pH值降低 并通过溶解作用增加地下水的硬度和矿化度 LFG地下横向移动 4 填埋气体的收集与控制 被动集气系统 主动集气系统 通过填埋场内部生成气体的压力和浓度梯度 将气体导排入大气或控制系统 被动集气系统 被动集气系统典型详图 被动集气系统 被动集气系统无需外加动力系统 结构简单 投资少 适于垃圾填量小 填埋深度浅 产气量低的小型垃圾填埋场 被动集气系统相比于主动集气系统来说 收集效率低 只解决了部分环境问题 尚不能满足对气体充分回收和利用的要求 主动集气系统 气体收集支管和干管构成覆盖全场地下的气体导排网络 收集总管和抽风机的负压管接口相连 使填埋区域的气体收集系统全部处于负压状态 从而能将气体收集井所控制的填埋气体不断沿总管抽吸 并输往指定处 采用垂直气体收集井的填埋气体回收系统 主动集气系统 抽气井 也叫气体抽吸井 竖向石笼一般按三角形 最常用 或正六角形布置 集气输送管 通常采用直径15 25cm的PVC或HDPE 抽风机 标高略高于收集管网末端 以便于冷凝液回滴 填埋气体边缘收集系统 回收填埋气体 控制填埋气体横向迁移周边抽气井 常用于深度大于8m 并与附近开发区相对较近的填埋场周边抽气沟渠 常用于深度小于8m 周边为天然土壤周边注气井系统 适于深度大于6m 需有防护措施的地方 填埋气体收集井 垂直抽气井 最普遍 图8 22P265 水平集气管 抽气井影响半径 应现场实验确定 在缺少实验的情况下 影响半径通常采用45m 抽气井间距 按抽气井影响半径相互重叠原则选定深度大 有人工膜覆盖层的填埋场 45 60m粘土或天然土壤为覆盖层的填埋场 间距小于前者 抽气井深度 抽气井应穿过80 90 的垃圾厚度至少48h抽气一次 水平集气管 焚烧处理 直接做燃料 回收有用组分 5 填埋气体的处理与利用 回收利用 发电 1 垃圾渗滤液的产生 填埋场水平衡示意图 填埋场 降水 地表径流 地下水渗入 废物含水或分解产生水 蒸发蒸腾 地表径流 地下渗出 渗滤液 八 垃圾渗滤液的产生及控制 1 垃圾渗滤液的产生 主要来源 降水入渗 废物含水量 废物分解产生的水量 影响最大 2 垃圾渗滤液的特性 影响渗滤液成分的因素 废物种类 降水量 填埋时间 填埋构造 2 垃圾渗滤液的特性 垃圾渗滤液的水量特点 垃圾渗滤液的水质特点 水量变化大且呈非周期性 渗滤液的化学组成是随时间变化的 随填埋场使用年限的增加 渗滤液中各成分的浓度会发生变化 即使新建的填埋场在不同的时间段 渗滤液的成分也是变化的 水质水量呈现 短期波动 长期变化的复杂性 垃圾渗滤液的水质变化特点 图8 27p270 色味 淡茶色或暗褐色有较浓的腐败臭味 pH 填埋初期 6 7 后期 7 8 BOD5 COD BOD5 COD 0 5时 较易生物降解BOD5 COD 0 1时 难于降解 垃圾渗滤液的水质特点 总溶解性固体 无机盐 氮化物 金属离子 含多种重金属离子 特别在厌氧产酸阶段含量往往较高 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 主要以氨态形式存在进入产甲烷阶段后 氨氮浓度持续升高 直至最后封场 垃圾渗滤液的水质特点 低磷 磷含量很低 生物处理时需额外补充 高碱度 由于进入酸化阶段后会有大量CO2生成 在弱酸性或弱碱性环境中CO2会溶于渗滤液中以HCO3 形式存在 导致碱度升高 图8 27 不同阶段各指标变化趋势及原因由此图知道不同降解过程产生的渗滤液组成变化 表8 17 了解渗滤液中哪些是主要成分及其大致浓度 填埋场渗滤液产生量 m3 d I 降水量 mm dC1 填埋区浸出系数C2 封场区浸出系数A1 填埋区面积A2 封场区面积 3 垃圾渗滤液的处理技术 渗滤液回灌处理技术 渗滤液的生物处理 渗滤液的物化处理 3 2渗滤液回灌工艺 渗滤液回灌工艺流程图 渗滤液回灌处理技术 优点 有比其他处理方案更为节省的经济效益 加速垃圾的稳定化进程 减少渗滤液的场外处理量 降低渗滤液的污染物浓度 对水质水量有稳定化作用 利于废水处理系统的运行 渗滤液回灌处理技术 缺点 不能完全消除渗滤液 仍有大部分渗滤液需外排处理 回灌后的渗滤液仍需进行处理后方能排放 特别是氨氮浓度 远高于非循环渗滤液中的浓度 渗滤液回灌处理技术 回灌处理技术关键 回灌方式 回灌量 渗滤液的物化处理 化学氧化法 化学沉淀法 吸附 混凝 吹脱 膜分离 渗滤液处理方法之比较 九 填埋场终场覆盖与场址修复 一般封闭性垃圾填埋场在