环境科学课件-固体废物的最终处置

1、第十一章 固体废物的资源化、综合利用与最终处置 第五节第五节 固体废物的最终处置固体废物的最终处置 本节提要： 一、最终处置的涵义与处置途径 二、城市垃圾陆地填埋处置 三、危险废物安全填埋场的结构与安全措施 一、最终处置的涵义与处置途径 涵义涵义 固体废物处置是指将固体废物焚烧或用其他改变固体废物的物理、 化学、生物特性的方法，达到 减少或者清除其危险成分的活动， 或者将固体废物最终置于符合环境保护规定要求的场所或者设施 并不再回收的活动。 是解决固体废物的最终归属问题。 一、最终处置的涵义与处置途径 处置的基本要求 原则：使固体废物最大限度地与生物圈隔离，防止其对环境的扩散污 染，确保现在和

2、将来都不会对人类造成危害或影响甚微。 (1)处置场所要安全可靠，通过天然或人工屏障 使固废被有效隔离，使 污染物质不会对附近生态环境造成危害。更不能对人类活动造成影响。 (2)处置场所要设有必须的环境保护监测设备，要便于管理和维护。 (3)被处置的固体废物中有害组分含量要尽可能少，体积要尽量小，以方 便安全处理，并减少处置成本。 (4)处置方法要尽量简便、经济，既要符合现有的经济水准和环保要求， 也要考虑长远的环境效益。 一、最终处置的涵义与处置途径 处置处置途径途径 1.陆地处置陆地处置：处置场所在陆地的某处，又可分为土地耕作处置、 土地填埋处置等方法。具有方法简单、 操作方便、投入成本低等

3、 优点，但是，处置场所总 是和人类活动及生物圈循环有关，相对 来说其安全 感较低，人们总担心会产生二次污染。 2.海洋处置海洋处置：处置场所在海洋中，又分为海洋倾倒和远洋焚烧， 远离人群，防止了对生态环境可能产生的直接污染，且因海洋面 积大，环境容量也大， 污染组分会被分散或稀释，不会对环境造 成明显污染和影响。 二、城市垃圾陆地填埋处置 土地填埋土地填埋处置含义处置含义 填埋处置就是在陆地上选择合适的天然场所或人工改造出 合适的场所，把固体废物用土层覆盖起来的技术。 卫生填卫生填埋含义埋含义 用于一般城市垃圾与无害化的工业废渣，是基于环境卫生 角度而填埋，其操作与结构形式称为卫生填埋。 二、

4、城市垃圾陆地填埋处置 二、城市垃圾陆地填埋处置 （一）（一）填填埋场地的埋场地的选择选择 1、确定填埋场的面积根据垃圾的来源、种类、性质和数量确定 场地的规模，要有足够的面积，满足1020年的服务区垃圾的填 埋。 2、运输距离其长短对今后处置系统的整体运行有着决定性的意 义，既不能太远又不能对环境造成影响。同时要交通便利。 3、土质与地形条件底层土壤要求有较好的抗渗能力，场区有覆 盖的粘土，以降低运输费用、增加填埋容量 （一）填埋场地的选择（一）填埋场地的选择 二、城市垃圾陆地填埋处置 （一）填（一）填埋场地的埋场地的选择选择 4、气象条件一般应选择蒸发量大于降水量的环境， 要避开高寒山区 选

5、址。选择背风的地点作填埋场， 尽量让风朝着填埋作业的方向吹。 5、地质、水文地质条件应全面掌握填埋区的地质、 水文地质条件， 避免或减少浸出液对该地区地下水源的污染。一般要求地下水位尽量 低，距底层填埋 物至少有1.5m。 6、环境条件填埋场要尽量避开居民区，要适当远 离城市，并尽量选 建在城市的下风向。 7、场地的最后利用填埋场封场以后，要求有相当面积的土地能作他用。 二、城市垃圾陆地填埋处置 （二）卫生填埋场的一般结构形式 场地面积和容量的确定与城市的人口数量、 垃圾的产率、废物填 埋的高度、垃圾与覆盖材料 量之比以及填埋后的压实密度有关。 覆土和垃圾之比为1:4或1:3，填埋后废物的压实

6、密度为 500700kg/m3，场地的容量至少供使用20年。 注意：实际占地面 积确定之后，还要考虑场地周围土地的使用，要注意保留适当的缓 冲区，并注 意根据有关标准确定场地的边界。填埋场地的容 量也 要根据当地的发展规划，留有充分的余地。 （二）卫生填埋场的一般结构形式 二、城市垃圾陆地填埋处置 （三）干燥地区填埋场操作方法 1地面堆埋法： 这种方法主要应用于地形、地质条件不宜开挖沟槽的平原区，操作 方式见图3所示。填埋场起始端先建土坝作为外屏障。在坝内沿坝 长方向 堆卸废物，使其形成每层厚约0.4-0.8米连续叠堆 的条形堆， 并逐层压实。每天完成条堆高度1.83.0米之间，最后用15-3

7、0厘米土 覆盖，形成地面 堆埋单元。覆盖土由邻近地区与坑底采集。一个 单元的长度视场地条件与操作规模而定，宽度一般为2.4-6.0米不等。 如此堆埋操作直至完成填埋 场的最终高度封场为止。 （三）干燥地区填埋场操作方法 二、城市垃圾陆地填埋处置 （三）干燥地区填埋场操作方法 1地面堆埋法： 若处置场地内有部分土壤可以利用，按地面 堆埋法适当改变条堆 边坡，日覆盖土部分或全部由坡下地面上挖采，封场覆盖土由邻近 地区运入。 操作方式见图4。 （三）干燥地区填埋场操作方法 二、城市垃圾陆地填埋处置 （三）干燥地区填埋场操作方法 2开槽填埋法开槽填埋法： 这种方法适用于地面有足够深度的可采土壤， 且地

8、下水位较深的地区。其操作方式与结构特点见图5所示。填 埋初期，先挖掘一段足够一日填 埋且的条形槽，将开挖土于槽上 筑成条形土堤作 为储备覆盖土。于槽中卸人固体废物，展成薄层 压实，连续操作至预期的高度。每日开挖的槽长 需满足日填埋量。 日覆盖土由相邻沟槽开挖的土 方获得。典型填埋场沟槽开挖长度 为30-120米， 深度为1-2米，宽为4.5-7.5米。 （三）干燥地区填埋场操作方法 二、城市垃圾陆地填埋处置 （三）干燥地区填埋场操作方法 3谷地谷地(沟壑沟壑)填埋法填埋法： 有天然或人为谷地与沟壑可利用的地区， 可 以采用此填埋法。固体废物的卸料位置与压实方 式视地形、 覆盖土性质、水文地质条

9、件与通路而 定。图6为一典型峡谷填埋 场的操作示意图。若 谷底较为平整时，第一层填埋可采用开槽式 操作， 上面各层则用地面堆埋法操作。填埋场完成时， 封场高 度应稍高于谷口上沿，以免积水。 （三）干燥地区填埋场操作方法 二、城市垃圾陆地填埋处置 （四）潮湿地区卫生填埋场结构与操作特点 沼泽与潮汐洼地、水塘与采土、采石场，都可作为湿地卫生填埋 场。这类填埋场在设计时应特别注意防止地下水的污染及填埋结 构的稳定性等问题，因此，需要设置地下水抽提、排泄系统与气 体收集系统。湿地 填埋场通常分隔成若干单元或储留槽，每一单 元或储留槽满足一年的填埋量。在高地下水位区，常将固体废物 直接卸人水中，水下底层

10、先填充较为清洁的废物， 直至高出水面， 再填埋垃圾。为使填埋结构有足够的 稳定性，通常这类填埋单元 或储留槽用木条、石块或 城市废建筑砌块衬砌，再用清洁填料填 充。为防止污 染的渗沥液与臭气扩散，常用粘土类铺衬底部。 二、城市垃圾陆地填埋处置 （五）卫生填埋场中气体的产生与迁移 1卫生填埋场中固体废物的分解与气体的产生，当城市垃圾一 旦填埋人场后，其中的可生物降解的有机组 分即开始微生物的分 解作用。初始阶段由于废物中吸 收与夹带的空气，在短时间内处 于好气分解条件。当 内部空气耗尽，将长时间的处于空气条件下 的分解。 可生物降解的有机物主要包括纤维素、蛋白质、碳水 化合物与脂肪类，这些物质厌

11、气分解的最终产物是比 较稳定的有 机物，可挥发性有机酸与由甲烷、二氧化 碳、一氧化碳、氨、硫 化氢与氮所组成的气体。上述 分解反应的速率取决子有机物的性 质与含水率，一般 情况下，以气体产率为指标的反应速率在封场 后的两 年内达到峰值，之后逐渐减慢，可持续25年之久。 二、城市垃圾陆地填埋处置 （五）卫生填埋场中气体的产生与迁移 2卫生填埋场中气体的迁移与控制： 填埋场中产生的气体随时 日的延续不断增加，并沿土壤向各个方向扩散。据美国对一典型 填埋场测定之结果， 距边沿120米的侧向土壤中，CO2 与CH4 占 孔隙气体含量 的40%。由于CH4 密度小于空气，易向大气逸散； 而CO2 密度大

12、于空气，易向下部土壤扩散。直达地下水位，并 溶 于地下水，导致水PH值下降，硬度与矿化度升高。其反应方程为： 对于上述气体的迁移，甲烷易于控制，而二氧化碳比较困难。 二、城市垃圾陆地填埋处置 （五）卫生填埋场中气体的产生与迁移 控制填埋场气体迁移扩散的几种方法 (1)透气通道控制法，用透气性良好的材料在填埋场不同部位设排 气通道，其结构有三种形式； 见图79。图7为单元型排气通道， 根据填埋单元宽度设置可透性气体通道。采用砂砾为透气 材料， 宽度一般为18-60米，厚度建议为0.30.45米。通道在不均匀沉降的 条件下保持上下 贯通。图8为栅栏型排气通道，透气通道设于填 埋场之四周。图9为井点

13、型排气通道，这种排气井点常与埋人坡 下的砂砾沟道联合使用。 一般情况下，排出的气体在井口燃烧，若有回收价值时，则各井 点管口用水平管连接，由抽气加压机将气体输入净化装置，收集 后的气体 可作为发电燃料。集气系统见图11所示。集气 系统同 时将填埋场内的浸沥液抽提出来，通过 装于排液槽中的孔管回注 填埋场内。向底部迁 移气体的控制，一般采取底部设砂砾层与水 平 孔管气体收集系统。 二、城市垃圾陆地填埋处置 （五）卫生填埋场中气体的产生与迁移 (2)密封法控制气体迁移：利用不进气性材料在填埋场四周铺村全 封闭型防渗层，控制气体的 迁移，其结构形式如图1213。图12 适用于无 气体回收系统，图13

14、适于建有气体气回收系统 的填埋 场。防渗材料多采用压实粘土，厚度在 0.15-1.20米内选择。也可 以采用其他种类不透 性材料衬层，如聚氯乙烯、丁醋橡胶、氢硫 酰 化乙烯橡胶等薄膜材料，适用有气体回收系统 的填埋场防渗 层。改良性沥青或沥青混凝土以 及压实土喷射混凝土等都可以作 为防渗层材料。 二、城市垃圾陆地填埋处置 （六）卫生填埋场中浸沥液的产生与 迁移控制 1浸沥液的产生与性质：卫生填埋场浸沥液是通过填埋的固体 废物层，携带废物可中溶性 与悬浮性污染物而下渗的液体，这些 液体来源 于固体废物生物降解的产物与外部的地面径流 水和地 下水。浸沥液的性质十分复杂且有些污 染成分浓度甚高，如不

15、加 以控创，势必严重污 染地下水。浸沥液成分列于表2中。 二、城市垃圾陆地填埋处置 （六）卫生填埋场中浸沥液的产生与 迁移控制 2浸沥液的迁移与控制，一般情况，浸沥液在填埋场底部集聚， 由此透过底部迁移，侧向扩散有可能发生。 纵向迁移是污染地下 水的主要途径。浸沥液纵向迁移 的渗透率可用达西(Darcys)定律 估算： 二、城市垃圾陆地填埋处置 （六）卫生填埋场中浸沥液的产生与 迁移控制 （六）卫生填埋场中浸沥液的产生与 迁移控制 由上式可知，单位面积的渗透率沥液对地下水的污染，底部与侧 向防渗层采用渗透系数小的 粘土或胶质粘土为宜 (渗透系数分别 为910-5 与910-7m/d)。 三、危险废物安全填埋场的结构与安全措施 有毒有害固体废物安全填埋场的结构与安全措施比卫生填埋场更 为严格。其选