《固体废物处理与处置》课件-10.填埋场污染控制与安全填埋

主要成分？SolidWasteCH4

CO2SolidWaste填埋气的运动填埋气的运动(1)向上迁移填埋场气体可以通过对流和扩散释放到大气中。(2)向下迁移二氧化碳密度是空气的1.5倍，是甲烷的2.8倍，有向填埋场底部运动的趋势，最终可在底部聚集。(3)横向迁移填埋气体通过填埋场周边可渗透地质介质的横向水平迁移，可以使填埋场气体迁移到离填埋场较远的地方释放入大气。也有可能通过地下人造管道的裂缝进入各种建筑物，从而造成危害。填埋气的运动SolidWaste填埋气的收集填埋气的收集SolidWaste被动集气系统SolidWaste主动集气系统被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。填埋气的收集被动集气系统填埋气的收集典型的填埋场排放气体被动集气系统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。填埋气的收集主动集气系统需要配备抽气动力系统，结构相对复杂，投资大，适用于大、中型填埋场气体收集。填埋气的收集SolidWaste内部收集系统SolidWaste边缘收集系统（控制填埋气体横向迁移）内部收集系统一般按三角形布置，影响半径应通过现场实验确定。抽气井通常采用15-20cm直径的PE管连接抽气井与引风机。集气输送管抽风机应安装在房间或集装箱，其标高要略高于收集管网末端标高，以便于冷凝液的下滴。抽风机主动集气系统填埋气的收集常用于填埋深度大于8m的填埋场，其设置通常是在填埋场内沿周边布置一系列的垂直井，并通过共有集气管将各抽气井连接中心抽气站。主动集气系统填埋气的收集边缘收集系统周边抽气井：常用于填埋深度小于8m的填埋场，如填埋场周边为天然土壤，则可使用周边抽气沟渠导排填埋气体。周边抽气沟渠：主动集气系统填埋气的收集边缘收集系统常用于填埋深度大于6m同时又有设施需要防护的填埋场，由一系列垂直井组成，设置在填埋场边界与要防止填埋气入侵的设施之间的土壤中，通过形成的空气屏障来阻止填埋气体向设施迁移扩散。周边注气井系统（空气屏障系统）：SolidWaste填埋气的处理填埋气的处理填埋气的处理填埋气净化净化技术H2OH2SCO2固体物理吸附活性氧化铝活性炭——硅胶————液体物理吸附氯化物水洗水洗乙二醇丙烯酯——化学吸收固体:生石灰、氧化钙固体:水合氧化铁、生石灰、熟石灰固体:生石灰——液体:氢氧化钠、碳酸钠、乙醇氨液体:氢氧化钠、碳酸钠、乙醇氨其他冷凝、压缩和冷凝、膜法、活性炭与分子筛活性炭与分子筛、膜法、微生物氧化膜法、活性炭与分子筛填埋气净化方法填埋气的处理填埋气利用填埋气利用利用方式最小填埋量/106t甲烷最低浓度/%要求直接燃烧——20适用于任何填埋场作为燃气本地使用1035填埋场外用户应在3km之内；场内使用适用于有较大能源需要的填埋场，特别是已经使用天然气的填埋场内燃机发电1.540内适用于有高耗电设备的填埋场；输入电网需要有接受方燃气轮机发电2.040中等值质量燃气1.030～50燃气管道距填埋场较近且有接受气体能力高质量燃气1.095进行严格的净化处理，燃气管道距填埋场较远且有接受气体能力谢谢！SolidWaste概念概念填埋场水平衡示意图流入填埋场流出降雨地表径流地下涌出水废物含水蒸发地表径流地下渗出浸出液概念渗滤液垃圾在堆放和填埋过程中由于压实、发酵等物理、生物、化学作用，同时在降水和其他外部水的渗流作用下产生的含有机或无机成分的液体。SolidWaste来源来源填埋场的浸出液是怎样产生的?思考SolidWaste浸出液的来源降水地表径流地下水垃圾自身水分有机组分分解产生水分来源降水：包括降雨和降水，是浸出液产生的主要来源，确切数量可根据当地的气象资料确定。地表径流：指来自场地表面上坡方向的径流水，对浸出液的产生也有很大程度的影响。来源地下水：如果填埋场地的底部在地下水位以下，地下水就可能渗入填埋场内，浸出液的数量和性质与地下水同垃圾的接触时间及流动方向有关。采取防渗措施可避免。垃圾自身含水：固体废物本身携带的水分。有机组分分解生成水：垃圾中的有机组分经厌氧分解会产生水分，产生量与垃圾组分、PH、温度和菌种因素有关。SolidWaste特征特征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渗滤液的化学组成是随时间变化的：特征垃圾渗透液的性质及变化范围指标变化范围指标变化范围指标变化范围颜色黄-灰黑-紫黑CODcr(mg/L)500～85000SS200～1000嗅觉恶臭TOC(mg/L)1500～22000TP(mg/L)0.8～72总残渣(mg/L)2300～36000BOD5(mg/L)50～19000SO42-10～720电导率(μΩ/cm)10～26000pH5.2～8.5Cl(mg/L)180～3250氧化还原电位(mV)320～800NH3-N(mg/L)20-7400NO2--N(mg/L)0.6～20有机酸(mg/L)50～25000重金属含量多,变化大总硬度3000～10000特征垃圾渗滤液的水质特点1.色味：色度：淡茶色或暗褐色气味：有恶臭特征2.pH:填埋初期：6～7，呈弱酸性，变化波动较大；填埋后期：7～8，趋于平稳，呈弱碱性。特征3.BOD5:在新的垃圾填埋场里，挥发性酸的存在可能会产生高的BOD，BOD5可高达35000mg/L，和城市污水相比，浓度相当高。在填埋初期（0.5-2.5年）BOD5呈上升趋势，直至达到峰值，然后随时间增加逐年下降直至最终稳定。特征4.COD:情况与BOD相似，填埋初期最高可达到80000mg/L，但随着填埋时间的推移，COD值的降低较BOD值缓慢得多，填埋初期BOD/COD值可高达0.5以上，表现出良好的可生化性，随着时间的推移，BOD/COD值逐渐下降。当填埋场完全稳定后，该值终在某一范围内，波动很小。特征5.总溶解性固体（无机盐）：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，此后随时间的推移无机物浓度降低。特征6.氨氮:填埋场渗滤液中重要的水质特征之一是氨氮浓度很高，渗滤液的氨氮浓度随着时间的推移而增加，直至封场后可高达10000mg/L,渗滤液中氨氮的含量常占总氮的70%-90%。特征7.金属离子:垃圾渗滤液中含有十多种金属离子，其中铁和锌在酸性发酵阶段较高，铁的浓度可达2000mg/L左右，锌的浓度可达130mg/L左右，铅的浓度可达12.3mg/L，钙的浓度甚至达到4300mg/L。特征8.磷:垃圾渗滤液的含磷量通常较低，尤其是溶解性的磷酸盐浓度更低，导致渗滤液生物处理时缺磷严重，需额外补充。特征特征特征SolidWaste产生量产生量填埋场渗滤液产生量(m3/d)：《生活垃圾填埋场渗滤液处理工程技术规范》(HJ564-2010)产生量影响固体废物填埋场渗透液产生量的因素获水能力大气降水地表径流地表水浸入灌溉废物出水降雨：数量、持续时间、频率、强度降雪：温度、风速、积雪特征、地表土壤状况地形(场地大小、坡度等)、地表植被，表层土壤渗透系数、温度和湿度，覆盖层类型，降水地表水流向、流速和所在位置流速和流量废物类型及数量、含水率、压实度、持水力、废物降解产生量影响固体废物填埋场渗透液产生量的因素填埋场表面条件蒸发蒸腾地表径流入渗大气温度、风速、湿度及压力，太阳辐射，地表植被、土壤含水率，覆盖层类型及材料地形(场地大小、坡度等)，地表植被，表层土壤渗透系数、温度和湿度，覆盖层类型，降水覆盖材料，地表地形、植被，地表径流，蒸腾，地下排水条件产生量影响固体废物填埋场渗透液产生量的因素废物条件持水性渗透性初始含水率、田间持水力、废物层厚度及均匀性渗透系数、含水率、废物层厚度及均匀性产生量影响固体废物填埋场渗透液产生量的因素填埋场构造横向排水性隔水衬层坡度、排水长度、排水层水平渗透系数、衬层垂直渗透系数排水性持水性渗透性持水性渗透性初始含水率、田间持水力、厚度及均匀性渗透系数、含水率、层厚度及均匀性初始含水率、田间持水力、厚度及均匀性渗透系数、含水率、层厚度及均匀性谢谢！SolidWaste防渗类型防渗类型按防渗设施铺设时间不同SolidWaste场区防渗SolidWaste终场防渗防渗类型按防渗设施铺设方向不同SolidWaste垂直防渗SolidWaste水平防渗防渗类型按防渗设施铺设方向不同垂直防渗指防渗层向竖向布置，防止渗滤液横向渗透迁移，污染周围土壤和地下水。常用方法：帷幕灌浆、防渗墙等。单独应用时能力有限，通常作为辅助防渗措施。垂直防渗墙渗流示意图防渗类型按防渗设施铺设方向不同水平防渗指防渗层向水平方向铺设，防止渗滤液向四周及垂直方向渗透而污染土壤和地下水。SolidWaste防渗衬层防渗衬层防渗衬层：设置于生活垃圾填埋场底部及四周边坡的由天然材料或人工合成材料组成的防止渗漏的垫层。选择防渗材料基本原则：①具备极低的渗透系数②满足延展性和强度的要求③易于安装，保证接缝处的完整性④具有良好的耐久性和耐腐蚀性⑤能够抵抗冻融、干湿、冷热的变化⑥实现经济效益，控制成本天然防渗材料人工合成防渗材料复合防渗材料防渗衬层天然防渗材料如果填埋场天然基础层饱和渗透系数小于1.0×10-7cm/s，且厚度不小于2m，可采用天然防渗衬层。——《生活垃圾填埋场污染控制标准》天然防渗材料主要有黏土、膨润土等。采用天然防渗衬层应满足以下基本条件：①压实后的粘土防渗衬层饱和系数应小于1.0×10-7cm/s②粘土防渗衬层的厚度应不小于2m。防渗衬层天然防渗材料改良土①黏土-膨润土改良型称层②黏土-石灰改良型称层防渗衬层人工合成防渗材料垃圾填埋场防渗系统工程中常用的人工防渗材料包括：高密度聚乙烯（HDPE）膜聚氯乙烯（PVC）膜氯丁橡胶（CDR）膜乙丙橡胶（EPDM）膜防渗衬层高密度聚乙烯（HDPE）膜人工合成防渗材料高密度聚乙烯（HDPE）膜：由聚乙烯树脂聚合而成，是垃圾卫生填埋场防渗工程中运用最广泛的材料，其运用的部位主要有填埋场底部衬垫、填埋场封场覆盖、渗滤液调节池衬垫等。防渗衬层复合防渗材料膨润土防水垫（GCL）：由高膨胀性的钠基膨润土填充在特制的复合土工布和无纺布之间，用针刺法制成的膨润土防渗垫可形成许多小的纤维空间，使膨润土颗粒不能向一个方向流动，遇水时在垫内形成均匀高密度的胶状防水层，有效的防止水的渗漏。防渗衬层SolidWaste防渗结构防渗结构SolidWaste水平防渗系统SolidWaste终场防渗系统水平防渗系统单层衬层系统单复合衬层系统双层衬层系统双复合衬层系统防渗结构水平防渗系统只有一层防渗层（黏土或HDPE膜），其上是渗滤液收集系统和保护层，必要时其下有一个地下水收集系统和保护层。该系统适用于抗损性低、场址区地质条件良好、渗透性差、地下水较频发的填埋场。单层衬层系统防渗结构水平防渗系统由两种防渗材料相互贴合而成，较典型的结构是上层为柔性膜，下层为低渗透性黏土矿物，其余部分与单层衬层系统相同。该系统适用于抗损性高、地下水位高、水量较丰富的填埋场。单复合衬层系统防渗结构水平防渗系统有两层防渗衬层，上层衬层之上为渗滤液收集系统，下层衬层之下为地下水收集系统两层衬层之间设有二级渗滤液收集系统。该系统在防渗的可靠性上优于单衬层系统，但在施工和衬层的坚固性及防渗效果等方面不如单复合衬层系统，其适用条件类同于单复合衬层系统。双层衬层系统防渗结构水平防渗系统有两层防渗衬层，上下衬层分别采用的是单复合衬层。该系统综合了单复合衬层系统和双层衬层系统的优点，具有损抗害能力强、坚固性好、防渗可靠性高等特点，但其造价很高，适用于危险性大、对环境质量要求高的填埋场。双复合衬层系统防渗结构终场防渗系统终场防渗系统的作用主要是：①减少地表水进入填埋场；

②控制填埋场气体从填埋场上部的释放；

③抑制病原菌的繁殖；

④避免有害物质污染地表径流；

⑤避免危险废物的扩散；

⑥提供一个可以进行景观美化的表面；

⑦便于填埋土地的再利用。防渗结构终场防渗系统终场防渗系统结构：表土层：能够生长植物并保证植物根系不破坏保护层和排水层；保护层：防止上部植物根系及挖洞动物对下层的破坏；减小或避免排水层的阻塞，维持稳定；排水层：疏排下渗水，减小其对防渗层的水压力；防渗层：阻止下渗水进入填埋废物中，防止填埋气体逸出；调整层：将填埋气导入收集系统，同时可支撑上面四层。防渗结构终场防渗系统表土层保护层排水层防渗层调节层防渗结构某填埋场一般固体废物填埋区的场底衬层结构如下：200g/m2织质土工布一层300mm厚卵石一层（粒径为20~40mm）600g/m2的无纺土工布一层2.0mm厚HDPE土工膜（光面）一层5000g/m2的膨润土垫（GCL）一层500mm厚压实土壤保护层（压实土壤渗透系数不得大于1×10-7m/s）压实基础防渗结构例一般固体废物填埋区的边坡衬层结构如下：袋装砂土保护层600g/m2的无纺土工布一层2.0mm厚HDPE土工膜（单糙面）一层5000g/m2的膨润土垫（GCL）一层压实基础防渗结构例固化飞灰填埋区的场底衬层结构如下:200g/m2织质土工布一层300mm厚卵石一层（粒径为20～40mm）600g/m2的无纺土工布一层2.0mm厚HDPE土工膜一层（光面）5mm土工复合排水网1.5mm厚HDPE土工膜一层（光面）5000g/m2的膨润土垫（GCL）一层压实土壤基础层防渗结构例固化飞灰填埋区的边坡衬层结构如下:袋装砂土保护层600g/m2的无纺土工布一层2.0mm厚HDPE土工膜一层（双糙面）5mm土工复合排水网1.5mm厚HDPE土工膜一层（双糙面）5000g/m2的膨润土垫（GCL）一层压实土壤基础层防渗结构例防渗结构例谢谢！SolidWaste渗滤液的收集渗滤液的收集渗滤液在填埋场称层上的蓄积可能会引起哪些问题？渗滤液的收集①场内水位升高会使更多废物浸在水中，导致有害物质浸出，从而增加渗滤液处理的难度；②水压增大，增大水平防渗系统失效及渗滤液下渗污染土壤和地下水的风险；③场内废物含水过量，影响填埋场的稳定。渗滤液在填埋场称层上的蓄积可能会引起哪些问题？汇流系统渗滤液的收集收集系统构成导流层导流沟导流管输送系统渗滤液的收集收集系统构成集水池提升系统输送管道调节池汇流系统——导流层渗滤液的收集收集系统构成位于底部防渗层上面，由砾卵石或碎渣（石）构成。厚度应＞30cm；纵横坡度＞2%；与固体废物之间应设土工布，以免细粒物质堵塞导流层。汇流系统——导流沟渗滤液的收集收集系统构成导流沟设置于导流层的最低标高处，并贯穿整个场底，断面通常采用等腰梯形或菱形，铺设于场底中轴线上的为主沟，在主沟上依间距30～50m设置支沟，主沟和支沟夹角多采用15的倍数（一般采用60°为宜）。汇流系统——导流管渗滤液的收集收集系统构成导流管按照铺设位置，分别埋设在导流沟的主沟和支沟中；主管管径不应小于250mm，支管管径不应小于200mm；孔径15-20mm；开孔率为2%-5%。汇流系统——导流管渗滤液的收集收集系统构成渗滤液的收集收集系统构成输送系统——集水池渗滤液的收集收集系统构成渗滤液集水池位于垃圾主坝前的最低洼处，以砾石堆填，全场的渗滤液汇集于此并通过提升系统越过垃圾主坝进入调节池。输送系统——提升系统渗滤液的收集收集系统构成提升系统：提升管+潜水泵提升管通常采用HDPE斜管提升；潜水泵安放在贴近池底部位。输送系统——提升系统渗滤液的收集收集系统构成输送系统——调节池渗滤液的收集收集系统构成调节池是渗滤液收集系统的最后一个环节，它既可作为渗滤液的初步处理设施，又起到了渗滤液水质和水量调节的作用，从而保渗滤液后续处理设施的稳定运行和减小暴雨期间渗滤液外泄污染环境的风险。输送系统——调节池渗滤液的收集收集系统构成输送系统——调节池渗滤液的收集收集系统构成SolidWaste渗滤液的处理渗滤液的处理渗滤液的处理《生活垃圾填埋场污染控制标准》渗滤液的处理SolidWaste土地处理SolidWaste生物处理SolidWaste物化处理渗滤液的处理渗滤液的处理利用土壤中的微生物降解作用使渗滤液中的有机物和氨氮发生转化，通过土壤中的有机物和无机胶体的吸附、络合、离子交换吸附和沉淀等作用去除渗滤液中悬浮固体和溶解成分，通过蒸发作用减少渗滤液量。填埋场回灌处理系统土壤植物处理系统土地处理渗滤液的处理生物处理好氧生物处理活性污泥法、生物膜法等厌氧生物处理上流式厌氧污泥床、厌氧生物滤池、厌氧消化池好氧+厌氧生物处理厌氧氧化沟-兼性塘工艺、UASB-氧化沟-稳定塘工艺渗滤液的处理物理处理随着填埋场场龄的增加，垃圾渗滤液的可生化性会降低，抑制生物法的处理效果，因此中老龄垃圾渗滤液不宜直接采用生物法处理。而物化法对可生化性差、氨氮含量高的垃圾渗滤液具有较好的去除效果，且不受水质水量变化的影响，出水水质相对稳定，被广泛用于预处理和深度处理垃圾渗滤液。主要的物化处理法包括吸附法混凝沉淀法化学沉淀法化学氧化法电化学法光催化氧化法反渗透和纳滤法渗滤液的处理物理处理渗滤液的处理土地法生物法物化法处理效果能适应水质、水量的变化，可实现对渗滤液的净化和减量化。可在后续处理中结合生化处理工艺由于渗滤液水质、水量变化大，不稳定，需要进行预处理和后续处理可适应渗滤液水质和水量变化特点，BOD/COD较低而难以生物处理的垃圾渗滤液有较好的处理效果技术水平技术、工艺在国内尚处于研究探索阶段技术应用较广泛且成熟有些新技术尚处于理论探索阶段，更多用于预处理和深度处理成本投资省，运行费用低经济性好费用昂贵，其投资及运行费用比生物处理要多5-20倍和3-10倍。渗滤液的处理渗滤液处理工艺流程填埋场渗滤液渗滤液调节池提升泵房污泥浓缩池膜过滤混合液回流回流污泥排放剩余污泥剩余污泥上清液污泥至填埋场UASBA/O反应池例渗滤液的处理例谢谢！SolidWaste概述概述安全填埋是危险废物的最终处置方式，从填埋场结构上更强调了对地下水的保护、渗滤液的处理和填埋场的安全监测。适用于不能回收利用其组分和能量的危险废物，包括焚烧过程产生的残渣和飞灰等。概述填埋物入场要求下列废物可以直接入场填埋：根据GB5086和GB/T15555.1-11测得的废物浸出液中有一种或一种以上有害成分浓度超过GB5085.3中的标准值并低于下表中的允许进入填埋区控制限值的废物；根据GB5086和GB/T15555.12测得的废物浸出液pH值在7.0～12.0之间的废物。GB18598-2001《危险废物填埋污染控制标准》下列废物可以直接入场填埋：根据GB5086和GB/T15555.1-11测得的废物浸出液中有一种或一种以上有害成分浓度超过GB5085.3中的标准值并低于下表中的允许进入填埋区控制限值的废物；根据GB5086和GB/T15555.12测得的废物浸出液pH值在7.0～12.0之间的废物。概述填埋物入场要求危险废物允许进入填埋区的控制限值下列废物需经预处理后方能入场填埋：根据GB5086和GB/T15555.1-11测得废物浸出液中任何一种有害成分浓度超过下表中允许进入填埋区的控制限值的废物；根据GB5086和GB/T15555.12测得的废物浸出液pH值小于7.0和大于12.0的废物；本身具有反应性、易燃性的废物；含水率高于85%的废物；液体废物。概述填埋物入场要求下列废物需经预处理后方能入场填埋：根据GB5086和GB/T15555.1-11测得废物浸出液中任何一种有害成分浓度超过下表中允许进入填埋区的控制限值的废物；根据GB5086和GB/T15555.12测得的废物浸出液pH值小于7.0和大于12.0的废物；本身具有反应性、易燃性的废物；含水率高于85%的废物；液体废物。GB18598-2001《危险废物填埋污染控制标准》危险废物允许进入填埋区的控制限值概述填埋物入场要求概述填埋物入场要求下列废物禁止填埋：医疗废物与衬层具有不相容性反应的废物GB18598-2001《危险废物填埋污染控制标准》SolidWaste总体设计总体设计设计原则处置场的容量应足够大，至少能容纳一个工厂（或地区）产生的全部废物，并应考虑到将来场地的发展和利用；要有适应工厂生产和工艺变化所造成的废物性质及数量变化而可能影响填埋操作的相应措施。系统要满足全天候操作要求；处置场地所在地区的地质结构合理，环境适宜，可以长期使用；处置系统符合现行法律和制度上的规定，满足有害废物土地填埋处置标准。总体设计设施构成安全土地填埋场填埋场辅助设施未利用空地贮存设施浸出液导排设施雨水导排设施隔断水设施集排气设施附属设施进出道路废水处理设施转运设施预处理设施填埋机械库附属设施管理设施总体设计安全土地填埋场示意图总体设计危险废物接收与贮存系统分析与鉴别系统预处理系统防渗系统渗滤液控制系统监测系统应急系统总体设计预处理系统焚烧飞灰——重金属稳定剂、水泥固化重金属类废物——重金属稳定剂、硫代硫酸钠稳定化、硫化钠稳定、水泥固化酸碱污泥——中和法散落的石棉废物——水泥固化有包装的石棉废物——聚合物包裹总体设计防渗系统如果天然基础层饱和渗透系数小于1.0×10-7cm/s，且厚度大于5m，可以选用天然材料衬层。天然材料衬层示意图总体设计防渗系统如果天然基础层饱和渗透系数小于1.0×10-6cm/s，可以选用复合衬层。复合衬层示意图总体设计防渗系统如果天然基础层饱和渗透系数大于1.0