第八章固体废物的最终处置

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1、2021/8/61环境工程环境工程本科课程本科课程武汉理工大学资源与环境工程学院武汉理工大学资源与环境工程学院 WHUT Faculty of Environmental Science and Engineering2021/8/622021/8/63【概念概念】渗滤液渗滤液 填埋气填埋气 渗透系数渗透系数 【理论和方法理论和方法】固体废物的最终处置方法固体废物的最终处置方法;填埋场选址原则；填埋场选址原则；填埋场的系统结构填埋场的系统结构;防渗结构防渗结构;渗滤液的特征及处理渗滤液的特征及处理;填埋气体产生过程及产生量预测填埋气体产生过程及产生量预测;填埋气的净化和利用填埋气的净化和利用;

2、填埋场设计相关计算。填埋场设计相关计算。本章重点本章重点2021/8/64进行进行无害无害化处化处理与理与处置处置进行进行综合综合利用利用或回或回收利收利用用少产生或不产生少产生或不产生Point of directional change,it is decided by Technological,economical and cultural condition 固固 废废准入、消费观念结构准入、消费观念结构 改进设计、环评、采用改进设计、环评、采用 精料、延长使用寿命精料、延长使用寿命消毒消毒 稳定化稳定化 焚烧焚烧 固化处理固化处理填埋填埋循环利用循环利用 翻新翻新 逆向物流逆向物流

3、 综合利用综合利用”3R”原则原则2021/8/65处理处置预处理物化处理生物处理热处理陆地处置海洋处置固体废物收集、压实、破碎、分选、脱水等收集、运输、压实、破碎、分选、脱水浮选、氧化、化学中和、固化等好氧堆肥、厌氧消化、微生物浸出等干燥、焚烧、热解、焙烧等土地耕作、土地填埋、深井灌注 等海洋倾倒、远洋焚烧 等2021/8/66海洋倾倒海洋倾倒利用船舶、航空器、平台及其利用船舶、航空器、平台及其他载运工具，向海洋倾倒废物或他载运工具，向海洋倾倒废物或其他有害物质的行为。其他有害物质的行为。特点特点处置成本低，用于处置多种废处置成本低，用于处置多种废物物(禁止、特许、普通许可禁止、特许、普通许

4、可)存在争议存在争议其他其他国际协议国际协议 美国美国1972年年海洋海洋保护、研究和保护区法保护、研究和保护区法 我国我国中华人民共和国海洋倾中华人民共和国海洋倾废管理条例废管理条例处置申请程序、地处置申请程序、地点选择、废物种类、处置区封闭点选择、废物种类、处置区封闭以高温破坏为目的而在海洋焚以高温破坏为目的而在海洋焚烧设施上有意焚烧废物或其他物烧设施上有意焚烧废物或其他物质的行为。质的行为。含氯有机物含氯有机物远洋焚烧远洋焚烧2021/8/67危害特性危害特性的废物的废物人工屏障人工屏障天然屏障天然屏障生物圈生物圈地质构造和地质环境;处置场到生物圈各种路径的阻滞转化为具有低浸出和稳定化学

5、形态;废物容器;辅助性工程屏障和设施2021/8/68根据对象种类根据对象种类控制水平分类控制水平分类4213安全土地填埋安全土地填埋工业废物工业废物土地填埋土地填埋惰性废物填埋惰性废物填埋卫生土地填埋卫生土地填埋处置一般固体废物处置一般固体废物 城市生活垃圾城市生活垃圾 110-7cm/s最简单方法最简单方法 惰性废物惰性废物 建筑废土石建筑废土石处置工业无害废物处置工业无害废物改进的卫生土地填埋改进的卫生土地填埋 有害固体废物有害固体废物 110-8cm/s2021/8/692021/8/610CO2,CH4,H2S等等渗滤液渗滤液（脂肪酸、腐殖质、（脂肪酸、腐殖质、胶粒、胶粒、NH3-N

6、等）等）降水、降水、地表渗透水地表渗透水有机物质分解有机物质分解无机物、金属迁移转化无机物、金属迁移转化填填埋埋场场 生生 物物反反应应器器2021/8/6112021/8/6122021/8/6132021/8/6142021/8/6152021/8/6162021/8/6171、防渗系统；、防渗系统；2、渗滤液收集系统；、渗滤液收集系统；3、渗滤液处理系统；、渗滤液处理系统；4、填埋气体收集系统：、填埋气体收集系统：5、填埋气体利用系统：、填埋气体利用系统：6、封场系统：、封场系统：7、生态修复系统：、生态修复系统：8、垃圾坝：、垃圾坝：9、道路系统：、道路系统：10、截洪、导洪系统：、截

7、洪、导洪系统：11、其它辅助工程：供水、排水、供电等。、其它辅助工程：供水、排水、供电等。2021/8/618防渗及渗防渗及渗滤液处理滤液处理填埋场填埋场 管理管理填埋气填埋气 及利用及利用卫生填埋场类型卫生填埋场类型 填埋场选址填埋场选址 容量及年限计划容量及年限计划填埋气的产生填埋气的产生 填埋气产量预测填埋气产量预测 填埋气体收集填埋气体收集 填埋气净化填埋气净化 填埋气利用填埋气利用 填埋工艺填埋工艺 防渗结构防渗结构 渗滤液产生及性质渗滤液产生及性质 渗滤液收集及处理渗滤液收集及处理 规划设计规划设计2021/8/619 按场址地形分:山谷型山谷型：深圳下坪、杭州天子岭、柳州立冲沟；

8、对环境影响小、征地费低、水平防渗难、雨水截流难、地下水易受污染染 平地型：济南市及保定西康庄，厚土层吸污水、覆土多、施工方便、易水平防渗、征地费用高、对周围环境易造成影响。坡地型坡地型：上海老港、海口颜春岭、北海白水塘；渗滤液易收集和导排、土方量小、征地费低、易水平防渗、易实现雨污分流、污水量小、有利于保护地下水。滩涂型滩涂型：不会污染城市污水、污水处理费用低、易水平防渗、易实现雨污分流、不利防止地下水污染、需对地进行加固填埋场中废物的降解机理分:好氧、准好氧和厌氧型填埋场。2021/8/6201、必须符合城市用地规划、区域环境规划，城市总体规划以及环境卫生专项规划；2、符合国家以及当地的有关

9、法律、法规；3、注意公众舆论和社会影响；4、尽量符合城市给水排水设施规划法律及社会支持原则1、尽量利用荒地、山谷；2、尽量提高单位面积上的填埋量，即填埋场的空间利用系数E；3、尽量减少工程量；4、运行管理经济合理；5、封场后综合开发利用；经济原则1、库容足够、使用年限宜10年以上，特殊不低于8年；2、运距合理，交通方便；3、防渗处理容易；4、有较丰富的土源；5、尽可能利用天然地形条件，减少土方工程量工程学及安全生产原则1、填埋场防洪标准应符合：大型填埋场（库容大于500万m3）按50年一遇设计，100年一遇校核；其余按20年一遇设计，50年一遇校核；2、离居民住宅区50m以外；3、不应设在国家

10、自然保护区、风景区、文物古迹区、国防设施用低区；4、水源保护区下游，夏季主导风向下风向环境保护原则基 本 要 求原 则2021/8/621库区用地面积：覆盖土用量：6522111)(365RRCHRQRQYS622365RhSRQYV填埋场库容：填埋场使用年限：HRSQ611365)(QCRVQYHSQ1或 2021/8/6221）有机污染物浓度高，尤以有机污染物浓度高，尤以5年内的年内的“年轻年轻”填埋场的渗滤液为最填埋场的渗滤液为最;2）氨氮含量较高，在）氨氮含量较高，在“中老年中老年”填埋场渗滤液中尤为突出；填埋场渗滤液中尤为突出；3）磷含量普遍偏低，尤其是溶解性的磷酸盐含量更低；）磷含

11、量普遍偏低，尤其是溶解性的磷酸盐含量更低；4）金属离子含量较高，其含量与所填埋的废物组分及时间密切相关；）金属离子含量较高，其含量与所填埋的废物组分及时间密切相关；5）溶解性固体含量较高，在填埋初期（）溶解性固体含量较高，在填埋初期（0.52.5年）呈上升趋势，直至达年）呈上升趋势，直至达到峰值，然后随填埋时间增加逐年下降直至最终稳定；到峰值，然后随填埋时间增加逐年下降直至最终稳定；6）色度高，以淡茶色、暗褐色或黑色为主，具较浓的腐败臭味；）色度高，以淡茶色、暗褐色或黑色为主，具较浓的腐败臭味；7）水质历时变化大，废物填埋初期，其渗滤液的）水质历时变化大，废物填埋初期，其渗滤液的pH值较低，而

12、值较低，而COD、BOD5、TOC、SS、硬度、金属离子含量较高；而后期，上述组分浓度则、硬度、金属离子含量较高；而后期，上述组分浓度则明显下降。明显下降。2021/8/623 2021/8/6242021/8/625水量平衡法：水量平衡法：)()(1000/)(0WWiRCWGSSAEIQ简化的计算模型：简化的计算模型：310AICQIACACQ)(2211126.0CC一般2021/8/626按铺设时间不同可分为场区防渗和终场防渗。场区防渗可分为水按铺设时间不同可分为场区防渗和终场防渗。场区防渗可分为水平防渗和垂直防渗。平防渗和垂直防渗。天然防渗：粘土、亚粘土和膨润土等。天然防渗：粘土、亚

13、粘土和膨润土等。改良型衬里防渗：有机、无机人工添加剂，粘土改良型衬里防渗：有机、无机人工添加剂，粘土膨润土改良膨润土改良型衬里；粘土型衬里；粘土石灰、水泥改良型；石灰、水泥改良型；人工合成膜防渗：高密度人工合成膜防渗：高密度聚乙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、异丁橡胶、氯磺化聚乙烯、乙聚乙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、异丁橡胶、氯磺化聚乙烯、乙丙橡胶、氯丁橡胶、热塑性合成橡胶、氯醇橡胶。丙橡胶、氯丁橡胶、热塑性合成橡胶、氯醇橡胶。城市生活垃圾卫生填埋技术规范城市生活垃圾卫生填埋技术规范(CJJl72004)中规定，天中规定，天然粘土类防渗衬里，其场底及四壁衬里厚度要大于然粘土类防渗衬里，其场底及四壁衬里

14、厚度要大于2m，渗透系，渗透系数小于数小于1107 cms；改良土衬里的防渗性能应达到粘土类防；改良土衬里的防渗性能应达到粘土类防渗性能。渗性能。2021/8/627水平防渗系统：水平防渗系统：单层衬里系统单层衬里系统：粘土或：粘土或HDPE膜构成，其上是保护层膜构成，其上是保护层 和渗滤液收集系统，其下是保护层和地下水保和渗滤液收集系统，其下是保护层和地下水保 护层；护层；单复合衬里系统单复合衬里系统：典型的上为柔性膜，下为低渗透：典型的上为柔性膜，下为低渗透 性的粘土矿物；性的粘土矿物；双层衬里系统双层衬里系统：施工和衬里的坚固性及防渗效果不：施工和衬里的坚固性及防渗效果不 如单复合衬里；

15、如单复合衬里；双复合衬里系统双复合衬里系统：其上衬里采用的是单复合衬里。：其上衬里采用的是单复合衬里。终场防渗系统：终场防渗系统：表土层、保护层、排水层、防渗层、表土层、保护层、排水层、防渗层、调整层调整层2021/8/6282021/8/6292021/8/630非系统的基本层，非系统的基本层，可在废物产生大量可在废物产生大量填埋气体时才考虑填埋气体时才考虑 粗粒物质等粗粒物质等 控制控制LFG体将其导入收集体将其导入收集设施进行处理或利用，同设施进行处理或利用，同时可作支撑面。时可作支撑面。调调整整层层 系统必须的基本层系统必须的基本层 压实粘土、柔性膜、压实粘土、柔性膜、人工改性防渗材料

16、人工改性防渗材料和复合材料和复合材料 阻止下渗水进入填埋废物阻止下渗水进入填埋废物中，防止填埋气体逸出中，防止填埋气体逸出 防防渗渗层层 非系统的基本层，非系统的基本层，可当下渗水量多、可当下渗水量多、渗透压力大时才考渗透压力大时才考虑虑 砂砾石、土工网格、砂砾石、土工网格、土工合成材料、土土工合成材料、土工布等工布等 疏排下渗水，减小其对下疏排下渗水，减小其对下部防渗层的水压力部防渗层的水压力 排排水水层层 系统的基本层系统的基本层 细粒土等细粒土等 防止上部植物根系及挖洞防止上部植物根系及挖洞动物对下层的破坏，减小动物对下层的破坏，减小或避免排水层的阻塞，维或避免排水层的阻塞，维持稳定持稳

17、定 保保护护层层 系统必须的基本层系统必须的基本层可能需要地表排水可能需要地表排水设施设施可生长植物的土壤可生长植物的土壤以及其他天然土壤以及其他天然土壤 生长植物并保证植物根系生长植物并保证植物根系不破坏下伏保护层和排水不破坏下伏保护层和排水层，层，具抗侵蚀能力。具抗侵蚀能力。表表土土层层 备注备注 常用材料常用材料 主要功能主要功能 层层 2021/8/631单独处理：回灌法；好氧生物处理；厌氧和好氧处理结合的方法；单独处理：回灌法；好氧生物处理；厌氧和好氧处理结合的方法；物化法；土地处理法；氨吹脱法；物化法；土地处理法；氨吹脱法；渗滤液收集系统主要由汇流系统和输送系统两部分组成。渗滤液收

18、集系统主要由汇流系统和输送系统两部分组成。汇流系统：砾卵石或碎（渣）石导流层，导流沟、穿孔收集管等汇流系统：砾卵石或碎（渣）石导流层，导流沟、穿孔收集管等构成的。构成的。输送系统：集水槽（池）、提升多孔管、潜水泵、输送管道和调输送系统：集水槽（池）、提升多孔管、潜水泵、输送管道和调节池构成。节池构成。合并处理：渗滤液与城市污水合并；合并处理：渗滤液与城市污水合并；2021/8/6322021/8/6332021/8/6340.010.6 微量化合物 00.2 CO 00.2 H2 0.11.0 NH3 01 硫化物 02 O2 010 N2 4050 CO2 4560 CH4 浓 度(V%)组

19、 分 ECH4=MSW HDOCr（16/12）0.5 IPCC统计模型：生物降解理论最大产气量模型：Marticorena模型：理论计算法：实测法实测法粗估法粗估法模型法模型法Scholl Canyon模型2021/8/635 被动收集系统被动收集系统适用于垃圾填埋量不大、填埋深度浅、产气量较低适用于垃圾填埋量不大、填埋深度浅、产气量较低的小型城市垃圾填埋场（的小型城市垃圾填埋场（40000m3），被动收集系统包括被动排），被动收集系统包括被动排放井和管道、水泥墙和截留管等。放井和管道、水泥墙和截留管等。主动收集系统主动收集系统适用于大型填埋场系统包括抽气井、集气适用于大型填埋场系统包括抽气

20、井、集气/输送管道、输送管道、抽风机、冷凝液收集装置、气体净化设备及填埋气利用系统（如发抽风机、冷凝液收集装置、气体净化设备及填埋气利用系统（如发电系统）。电系统）。竖井集气竖井集气和和水平集气水平集气两种。两种。2021/8/6362021/8/6372021/8/6382021/8/6392021/8/6402021/8/641卫生填埋需要科学选址、建设符合环保要求的工程措施、需按技术规范填埋作业并进行封场和封场后的维护管理。卫生填埋需要科学选址、建设符合环保要求的工程措施、需按卫生填埋需要科学选址、建设符合环保要求的工程措施、需按技术规范填埋作业并进行封场和封场后的维护管理。技术规范填埋

21、作业并进行封场和封场后的维护管理。国外：国外：生态填埋技术；对原有填埋场改造封场和重复利用技术；加速生态填埋技术；对原有填埋场改造封场和重复利用技术；加速稳定化技术。稳定化技术。国内：国内：土地高效利用；合理规划，发展规模化填埋技术；防渗系数安土地高效利用；合理规划，发展规模化填埋技术；防渗系数安全化；部分实现资源化；全方位环保；运行管理现代化、市场全化；部分实现资源化；全方位环保；运行管理现代化、市场化。生态填埋技术；综合处理技术；对老填埋场的改造和封场化。生态填埋技术；综合处理技术；对老填埋场的改造和封场技术。技术。2021/8/642谢谢谢谢2021/8/643第八章 固体废物的最终处置

22、-习题与思考1.填理场选址总的原则是什么，选址时主要考虑哪些因素；2.现代填埋场的建造及运行包括哪些具体步骤；3.简述填埋场的类型与基本构造；4.绘出生活垃圾卫生填埋场的典型工艺流程；5.简述填埋场水平防渗系统的类型及其特点；6.简述填埋场终场防渗系统结构的组成及各层的作用；7.填埋场库容的确定需要考虑哪些因素？8.渗滤液水质特征主要受哪些因素影响？9.控制渗滤液产生的工程措施有哪些，其作用如何？10.处理渗滤液的基本方法有哪些，各自的特点是什么？11.试述卫生填埋法在我国城市垃圾处理处置中的应用前景；12.试述现代填埋场的处理功能及其机理；13.试析填埋场渗滤液收集系统的主要功能及其控制因素

23、；14.试述厌氧生物填埋场的不足及其发展方向；15.根据达西公式并结合图示，说明单复合防渗系统与双层防渗系统的异同点；16.试述固体废物管理“三化”原则对城市生活垃圾处置技术发展的影响2021/8/64417 一个100000人口的城市,平均每人每天产生垃圾2.0kg，如果采用卫生土地填埋处置，覆土与垃圾之比为1:4填埋后废物压实密度为600kg/m3，试求1年填埋废物的体积。如果填埋高度为7.5m,一个服务期为20年的填埋场占地面积为多少？总容量为多少？18.一个10万人口的城市，平均每人每天生产垃圾0.9kg，若采用卫生填埋法处置，覆土与垃圾之比取1:5，填埋后垃圾压实密度取700kg/m

24、3，试求：1）填埋体的体积;2）埋场总容量（假定填埋场运营12年）；3）填埋场总容量一定（填埋面积及高度不变），要扩大垃圾的填埋量，可采取哪些措施?19.某填埋场总面积为3.0 hm2，分三个区进行填埋。目前已有两个区填埋完毕，其面积为A2=2.0 hm2，浸出系数C2=0.2。另有一个区正在进行填埋施工，填埋面积为A1=1.0hm2，浸出系数C1=0.5。当地的年平均降雨量为3.3mm/d，最大月降雨量的日换算值为6.5mm/d。求污水处理设施的处理能力。20.某卫生填埋场设置有功能完善的排水设施。填埋场总面积为3105m2，其中已封顶的填埋区面积2.0105m2，填埋操作区面积为5.010

25、4m2。假定填埋场所在地的年平均降雨量为1200mm，降雨量成为渗滤液的份额在已封顶填埋区和填埋操作区分别占30%和50%，问（1）该填埋场渗滤液的产生量有多少；（2）可能的渗滤液处理方案有哪些？你认为何种方案最佳，为什么？21.对人口为5万人的某服务区的垃圾进行可燃垃圾和不可燃垃圾分类收集，可燃垃圾用60t/d的焚烧设施焚烧，不可燃垃圾用20t/d的破碎设施处理；焚烧残渣(可燃垃圾的10)和破碎不可燃垃圾(不可燃垃圾的40)填埋；用破碎分选出30的可燃垃圾和30%的资源垃圾。(已知每人每天的平均排出量为800 g/(人.d)，其中可燃垃圾600 g/(人.d)，不可燃垃圾200 g/(人.d)；直接运入垃圾量为4t/d，其中的可燃垃圾3t/d，不可燃垃圾1t/d。求使用15年的垃圾填埋场的容量。)22 某填埋场底部黏土衬层厚度为1.0m，Ks=110-7cm/s。计算渗滤液穿透防渗层所需的时间。若采用膨润土改性黏土防渗，设防渗层的有空隙率he=6%，防渗层上渗滤液积水厚度不超过1m，膨润土改性黏土Ks=510-9cm/s。23.一填埋场中污染物的COD为l0000mg/L，该污染物的迁移速度为310-2cm/s，降解速度常数为6.4l0-4s-1。试求当污染物的浓度降到1000 mg/L时，地质层介质的厚度应为多少？污染物通过该介质层所需的时间为多少?