第六章固体废物的卫生填埋处理

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1、Chap.6 The Landfill Treatment of Municipal Solid Waste第一节第一节 固体废物的填埋方式固体废物的填埋方式一一.卫生填埋卫生填埋 卫生填埋是利用工程手段，采取有效的技术措施，防止垃圾渗滤液及有害填埋气体对水体、土壤和大气等造成污染；将固体废物分层、压实减容，使填埋占地面积最小化；并且设置土壤或其它适当替代材料的日覆盖层或周期性盖层；使整个过程对公共卫生安全及环境均无危害的一种土地处理方法。图7-1为固体废物卫生填埋场的剖面示意图。填埋单元是指一个操作期（通常为1天）内填埋的固体废物，它包括填埋的固体废物及其周围的日覆盖层。日覆盖层可以采用回填

2、土和其它适当的物质，其厚度一般为1530cm。日覆盖层的作用主要是防止废物吹扬、老鼠和苍蝇滋生以及疾病传播等问题，同时也可以防止在填埋操作期内外部的降水、地表水等进入填埋场。当填埋高度超过1525m时，为了保证填埋场边坡的稳定性，需要设置一定宽度的台阶，同时设置地表水排泄通道和气体收集管道。第一节第一节 固体废物的填埋方式固体废物的填埋方式最终单元单元单元单元日覆盖层最终盖层系统台阶典型坡度：3:1防渗系统图7-1 固体废物填埋场剖面示意图（根据George Tchobanoglous等，2000）第一节第一节 固体废物的填埋方式固体废物的填埋方式二二.填埋方式填埋方式 固体废物的填埋方式和结

3、构与地形、地貌有关，常见的主要方式有沟槽填埋、地上填埋和山谷或洼地填埋。1沟槽填埋方法 沟槽填埋方法又称坑式填埋法、地下式填埋法或半地下半地上式填埋法（图7-2），适合于场地有丰富的可供开挖的覆盖层物质，而且地下水水位埋深较大的地区，也可以利用野外现有的边坡稳定的粘土深坑或低凹地形，作一定程度的适当开挖即可使用，只要地质条件满足填埋要求就可以使用。固体废物在开挖的单元或沟槽中进行处置，开挖出来的原地土可堆存起来，用于日覆盖层和最终盖层。图7-2 开挖沟槽单元填埋法 第一节第一节 固体废物的填埋方式固体废物的填埋方式2地上填埋方法 地上填埋方法(图7-3)通常适用于不适合开挖地下单元或沟槽的地区

4、或地下水水位较高的地区。这种填埋方法是地下水水位较高的平原地区唯一可采用的方法，填埋场要求建在较厚的粘土层之上，而且最好是处置有害成分较少的惰性废物。由于表面积/质量系数较高，这就增加了空气的渗透和表面释放气体进入大气的可能性。另外，填埋堆体的高度和坡度都要适当，避免对景观产生不利影响。图7-3 地上填埋方法第一节第一节 固体废物的填埋方式固体废物的填埋方式3山谷或洼地填埋方法 山谷、洼地填埋方法类似于沟槽方法，只是本方法不需要开挖（有时需要局部修整原地表面，如图7-4所示），充分利用天然的地形和地貌，如山谷、洼地、采石（土）坑等。我国大部分填埋场属于这种类型。这种方法的最大优点是填埋库容较大

5、。建设这种类型的填埋场时，设置地表排水控制系统非常关键，严格控制地表水进入填埋场。在有些情况下，可能缺乏日覆盖层和最终顶部盖层材料。图7-4 山谷或洼地填埋方法第一节第一节 固体废物的填埋方式固体废物的填埋方式三.危险废物的安全填埋 危险废物安全填埋工程主要包括废物的预处理（中和、固化和稳定化等）、危险废物填埋场选址、渗滤液的收集与处理、填埋气体控制、防渗层设计、地下水保护及场地与周围地表径流的控制管理等。1危险废物安全填埋场的选址 安全填埋场的建设，选址是一个关键的环节，它涉及到人文、地理、地质、水文、工程、经济、社会意识等多方面的内容，场址的选择一定要周密考虑各相关因素并采用适当的方法最终

6、确定。场址的选择通常要遵循两个原则：一是场址能够满足安全性原则，主要从区域地质学、地形学、气候、土壤和岩土工程等方面来考虑；二是满足经济合理的原则，主要考虑场地的规模、容量、征地费用、运输费、操作运行费和管理费等方面。2.危险废物安全填埋场的设计 危险废物填埋场应是全封闭式的，废物填埋后可安全保存数十年甚至上百年时间。全封闭式填埋场的设计主要包括防渗技术、渗滤液收集处理系统、集排气网络、封场与复垦工程、预警监测系统等。第一节第一节 固体废物的填埋方式固体废物的填埋方式3高放射性废物的深部地质处理 深部地质处理是目前国际上公认的、在安全上可接受的高放射性废物处置方法，是将高放射性废物预处理后封装

7、在坚固耐久的容器内并置于深层地质构筑物中，再用人工和天然屏障进行多层屏蔽，使之与外界隔离。这种处理方法可以实现高放射性废物与生物圈的隔绝，减小对生物的危害。深部地质处理的多重防护屏障主要由四部分构成，首先是废物本身的固化，是将放射性固体废物固化在相对稳定的固化体中；其次是包装容器，也称为包装体，多为金属制成，可以起到阻止外部水穿透进入的作用；再次是粘土矿物材料，如膨润土，将粘土矿物材料充填在包装体与围岩之间，一方面可以缓冲围岩的压力，另一方面还起到限制核素迁出的作用；最后是天然屏障，主要指周围围岩的性质及地质环境。对围岩的要求为水渗透系数较小，岩石孔隙度小，节理、裂隙不发育，且有阻止放射性核素

8、迁移的地球化学和矿物学特征，具有良好的导热、抗辐射性能。第二节第二节 城市固体废物填埋场的选址城市固体废物填埋场的选址 现代城市固体废物填埋场的规划、设计和运行涉及环境工程、地质学、水文地质学、水文水资源、以及社会、经济等多学科的交叉应用。城市固体废物填埋场从设计、建设到封闭后的管理流程见图7-5。填埋场选址场地勘察环境影响评价填埋场设计填埋场封闭、监测填埋场建设、运行图7-5 城市垃圾填埋场工作流程第二节第二节 城市固体废物填埋场的选址城市固体废物填埋场的选址一.填埋场的选址原则 卫生填埋场场址的选择，涉及到当地的经济、交通、地理地形，气候、环境地质条件、地表水文条件、水文地质、工程地质等情

9、况，是一项复杂的工作。一般卫生填埋场的选址应遵循以下几个原则：（一）卫生填埋场选址应服从城市总体规划 固体废物填埋场是城市环卫基础设施的一个重要组成部分，对保护城市环境卫生和生态平衡，保障人民的身体健康和经济建设的发展起着重要作用。因此，卫生填埋场的选址和建设应服从城市总体规划布局，填埋场的规模应和城市建设规模、经济发展水平等相一致。（二）卫生填埋场选址满足的自然地理条件 填埋场场地应选在城市常年主导风向的下风向和城市取水水源地的下游，与城市的距离要适中，交通条件要便利，使运输成本降到最低；填埋场地应选在人口密度低、周围800m内无居民生活点、无矿藏资源或无开采价值，对工农业以及旅游、文物、考

10、古等使用价值不大地区；填埋场地远离飞机场、军事试验场和易燃易爆等危险品仓库；填埋场的垂向标高应不低于城市防排洪标准；尽可能利用天然地形。第二节第二节 城市固体废物填埋场的选址城市固体废物填埋场的选址（三）卫生填埋场选址满足的水文地质、工程地质条件 卫生填埋场应选择在岩性均匀、分布面积广、厚度大、渗透性小、地震烈度低、断裂和裂隙不太发育以及地层长期稳定的地区，如各种矿物成分的粘土层、基岩山区的粘土岩和页岩等；不能有滑坡、泥石流、地面塌陷等环境问题发生；隔水层、粘土厚度越大越好；场地应满足一定的地基承载力要求；场地的水文地质条件比较简单，地下水资源不丰富，地下水位埋深大；专用水源地区、低洼湿地、河

11、畔等地段不能建场。第二节第二节 城市固体废物填埋场的选址城市固体废物填埋场的选址二.填埋场选址程序、方法及适宜性评价（一）填埋场选址程序1 收集资料 选址首先要充分收集掌握当地的地形、地貌、土壤条件、区域地质、水文地质、工程地质以及气象等方面的资料。2 野外踏勘 通过野外踏勘可以直观地掌握预选场地的土地利用情况、交通条件、周围居民点分布情况、水文网分布情况和场地的地质、水文地质和工程地质条件等相关的信息资料。根据野外踏勘所获得的资料对所选地点进行对比分析，分别列出每个可选地点的优点和弊端。3 预选场地的社会、经济和法律条件调查 对预选场址周围的社会、经济条件，以及公众对填埋场的反应和社会影响等

12、进行进一步调查，确定其是否有碍于城市整体或工农业发展规划，是否影响城市景观。根据有关的法律、法规和政策，特别是环境保护法、水域和水资源保护法等，排除跟法律、法规相冲突、相抵触的预选地点。第二节第二节 城市固体废物填埋场的选址城市固体废物填埋场的选址4.预选场地可行性研究报告 提交预选场地的可行性研究报告，充分利用调查资料来说明场地的可选性和可行性，以报告的形式提交给主管部门，使工程项目从可行性研究阶段进入正式计划内的工程项目审批、建设阶段。5.预选场地初勘 在征得管理部门的同意后，需要对场地的综合地质条件能否满足工程的要求进行初步勘察，查明场地的地质结构、水文地质和工程地质特征。初步的地质勘测

13、工作和勘测结果是场址可选的最终依据。6.预选场地的综合地质条件评价技术报告 场地的初步地质勘测工作结束后，应由钻探施工单位提出场地地质勘察技术报告，再根据报告提供的技术资料和数据，由项目主管单位编写场地综合地质条件评价技术报告。报告内容应包括场地的综合地质、水文地质条件，场地的利弊，场地可选性结论，并对下一步场地的详细勘察和工程施工提出建议。7.工程详勘和施工 确定场地的可选性后，立即进入工程实施阶段。依据场地综合地质条件评价技术报告进行场地的详细勘察设计和施工。第二节第二节 城市固体废物填埋场的选址城市固体废物填埋场的选址(二）场址选择方法 在充分收集资料和野外勘察的工作基础上，采用多种模型

14、方法进行填埋场地的定量对比和选择，如灰色系统理论、模糊综合评判、专家系统、地理信息系统和层次分析等。影响填埋场场址选择的因素很多，它们相互影响，相互制约，又相互联系，具有层次性。（三）场址适宜性综合评价数学模型 对于填埋场适宜性评价子系统，拟采用多目标决策线性加权法描述，首先建立一个广义目标函数，即：式中，Z为填埋场适宜性总分；i为第一层制约因素的第i项影响因素，i=1,2,n；n为填埋场第一层制约因素的个数；Zi为第一层制约因素的第i项影响因素的总分。niiZZ1 固体废物填埋场场地勘察工作主要包括前期资料收集、野外现场调查、取样分析和必要的勘探工作。勘察的主要内容有：1.拟建填埋场地区的一

15、般情况，如人口、工农业生产、经济发展规划等；2.气象、水文和自然灾害情况；地形、地貌条件；地质、水文地质条件；3.固体废物基本情况，如固体废物的特性、产量、场地的容量和使用年限等；4.拟建填埋场地区生态环境方面的情况，包括生态脆弱性、污染防护能力、稳定性等方面。第三节第三节 固体废物固体废物填埋场场地勘察填埋场场地勘察一.渗滤液渗漏对环境污染预测（一）渗滤液渗漏对地下水的污染预测1数量统计分析法 数量统计分析法包括一元回归法和多元回归法，但常用的是一元回归法。2地下水流速估算法 可以通过监测填埋场地区地下水水位进行区域地下水流场分析，计算地下水的水力梯度，利用达西定律计算地下水的渗透流速，以此

16、来预测渗滤液污染晕的迁移速度。3地下水污染的数值模拟方法 应用地下水渗流理论和溶质运移弥散理论建立污染物在地下环境中的迁移模型。模型中可以包括对流、弥散和各种反应。如果填埋场的地质、水文地质条件比较简单，可用解析方法求解，预报地下水的污染情况。但在实际应用中，地质、水文地质条件通常十分复杂，并且地下介质是非均质、各向异性的，所以常用数值方法求解地下水污染的定解问题，从而达到在空间和时间上对污染质的分布、变化进行模拟预报的目的。第四节第四节 固体废物固体废物填埋场环境影响评价填埋场环境影响评价（二）渗滤液渗漏对土壤的污染预测 渗滤液与土壤的作用包括：物理过滤、物理吸附、化学反应和化学沉淀和微生物

17、代谢等。1.渗滤液污染组分截留容量 污染物质i在土壤中的累积残留量Wi(mg/kg)可以用下式估算：其中，i：污染物在土壤中的背景值，mg/kg；Xi：单位重量土壤每年接纳该污染物的量，mg/kga；Ki：污染物i在土壤中的年残留率,可以通过实验获得；n：污染年限。Xi可用下面的公式计算：式中，Q：渗滤液渗漏水量（m3/a）M：土壤重量（kg）Ci：污染质i的浓度（mg/L）第四节第四节 固体废物固体废物填埋场环境影响评价填埋场环境影响评价iniiiiiKKKXW11iiCMQX2.土壤环境容量的计算 重金属和难降解污染物（如Cd、Pb、苯并芘等）在土壤环境中的固定容量可用如下公式计算：式中，

18、Qi：土壤中某污染物质的固定环境容量（g/m2）；Ci：土壤中某污染物的允许含量g/t（土壤）；Bi：土壤中某污染物质的环境背景值g/t（土壤）0.225：每平方米表土的计算重量（t/m2）上式表明，在填埋场的特定区域，当环境背景值确定以后，土壤环境容量的大小和土壤的临界含量（污染物允许含量）密切相关。因此，制定适宜的土壤环境临界含量非常重要。根据土壤污染程度，可以计算土壤达到严重污染的时间。第四节第四节 固体废物固体废物填埋场环境影响评价填埋场环境影响评价225.0)(iiiBCQ二.大气环境影响预测与评价1、CH4产生量模型 目前，填埋场甲烷气体的产量的理论计算模型有：基于质量平衡理论的模

19、型、理论动力学模型和生物降解最大产气量模型。2、填埋场气体排放强度预测 在预测出每年的CH4产生量后，换算出每小时的排放强度。利用填埋气体中各组分占总填埋气体产量的相对比例，计算出其余各组分的相对排放强度。3、气体恶臭影响范围预测 估算填埋场下风向某处恶臭气体的浓度时，可以认为填埋场是一个有限线源。当风向与线源的方向垂直时，取与风向平行的方向为x轴，线源的中点为坐标原点。线源的范围为y1y2，且y1y2，则下风向某处污染物的浓度估算模型为：式中，H：排放源的高度，m；C：下风向某处的污染物浓度，mg/m3；QL：线源的强度，g/(ms)；第四节第四节 固体废物固体废物填埋场环境影响评价填埋场环

20、境影响评价dppHQHyxCPPZZL)2exp(21)(21exp22),0,(2212yyP11yyP22三.噪声环境影响预测与评价1、公路沿线噪声的预测与评价 线声源随传播距离增加，噪声强度逐渐降低，引起的衰减值可用下式计算：式中，L1：距离衰减值，Db；r：线声源到受声点的距离，m；l：线声源的长度，m。公路沿线的噪声随距离的变化可用下面的模型进行预测：式中，Leq：公路基底噪声声压级，由当地的环境资料获得。2、填埋场场地周围噪声影响预测 填埋场施工场地的噪声对周围的影响可用下面的模型进行预测：式中，x：离场地边界的距离。第四节第四节 固体废物固体废物填埋场环境影响评价填埋场环境影响评

21、价214lg20rlL2)(4lg20rlLLeqxeq48)250328.0lg(20)(xLLeqxeq四.环境经济损益影响评价 1.填埋场费用效益分析方法 固体废物填埋场的建设运行费用主要包括填埋场的总投资，固体废物处理设备运行费用，渗滤液处理、除尘除噪等外部处理设备费用，环境损失补偿费等；收益主要包括直接收益和环境收益。填埋场建设力求使环境效益、经济效益和社会效益均达到最大化。2.成本与费用分析 固体废物的处理从产生源的收集工作开始，一直到填埋场封闭后的最终管理，这个过程中每一个环节的成本都包括固定成本和运营成本。所谓固定成本主要是指土地成本、填埋场的建设成本及机动车成本等。一般来说它

22、在填埋运行期间就已经确定和固定。运营成本是指维护所需要的劳动费用和填埋场运营期间发生的费用。运营成本是可变的，总是随着废物处理速度和总量的增加而增加。第四节第四节 固体废物固体废物填埋场环境影响评价填埋场环境影响评价 地地表表迳迳流流 地地表表迳迳流流 蒸蒸发发蒸蒸腾腾 地地下下水水入入渗渗 填填埋埋废废物物 植植被被 排排水水沟沟 地地下下渗渗透透 防防渗渗层层 疏疏水水层层 覆覆盖盖层层 排排水水管管 大气降雨大气降雨(I)第五节第五节 卫生卫生填埋场的基本结构和功能填埋场的基本结构和功能防渗防渗与检漏与检漏气体收集气体收集与利用与利用渗滤液渗滤液循环循环覆盖覆盖材料材料渗滤液渗滤液处理处

23、理封场封场技术技术第五节第五节 卫生卫生填埋场的基本结构和功能填埋场的基本结构和功能二.卫生填埋场的基本结构和功能 一个完整的卫生填埋场必须具有防渗系统、渗滤液收排系统、填埋气体（LFG）控制系统、环境影响监测系统等几个部分。1填埋场防渗系统 填埋场的防渗系统一般包括三部分:最终顶部盖层、侧部防渗层和底部防渗层。最终顶部盖层的主要功能是防渗和排泄，减少地表水、雨水等的入渗，防止填埋气体的散发。另外顶部盖层还为上部植被和其他防渗控制措施提供支撑；侧部防渗层主要是防止渗滤液的侧漏和外部水的渗入，并对渗滤液进行排泄；底部防渗层主要用于防止渗滤液泄漏、阻止填埋气体进入地下环境、为固体废物提供支撑等，并

24、通过设置过滤系统，收集系统和排泄系统防止渗滤液在卫生填埋场中的积累。第五节第五节 卫生卫生填埋场的基本结构和功能填埋场的基本结构和功能2渗滤液收排和处理系统 渗滤液的收排系统由收集系统和输送系统组成。收集系统主要部分是由位于底部防渗层上面的砂或砾石构成的排水层，排水层内设有穿孔管网，以及防止堵塞铺设在排水层表面和包在管外的无纺布。渗滤液的输送系统主要由渗滤液贮存罐、泵和输送管道组成。3填埋气体控制系统 填埋场气体控制系统的作用是减少填埋气体向大气的排放量和在地下的横向迁移，并回收利用甲烷气体。控制系统主要有被动控制和主动控制两种。被动控制是在主要气体大量产生时，为其提供高渗透性的通道，使气体在

25、自身的压力下沿设计的方向运动；主动控制是采用抽真空的方法控制气体的运动。4环境影响监测系统 对填埋场监测主要是检查填埋场是否按设计要求正常运行，确保填埋场符合所有管理标准。主要包括填埋场渗滤液水位、排水系统内水位、渗滤液渗漏情况、填埋场周围地下水水质、填埋场周围土壤和大气中填埋气体的浓度、渗滤液收集池中的渗滤液水位和水质、最终覆盖层的稳定性等。第五节第五节 卫生卫生填埋场的基本结构和功能填埋场的基本结构和功能图7-6 填埋场结构示意图第五节第五节 卫生卫生填埋场的基本结构和功能填埋场的基本结构和功能最终覆盖层排水管渗滤液收集井第一防渗层第二防渗层渗滤液收集层废物渗滤液检测与收集层基础土层第五节

26、第五节 卫生卫生填埋场的基本结构和功能填埋场的基本结构和功能第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计图7-6 填埋场结构示意图北京安定垃圾卫生填埋场北京北神树垃圾卫生填埋场深圳下坪垃圾卫生填埋场全封闭型填埋场(closed system landfill)半封闭型填埋场第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计三渗滤液收排系统设计(一）渗滤液收排系统的结构渗滤液收排系统主要由横型集水系统、竖型集水系统、防渗层、排水系统层和调节池等组成。（1）横型集水系统，设置在底部和中间层，便于渗滤液收集。（2）竖型集水系统，具有竖向收集渗滤液和排除填埋场气体两个功能。（3）防渗层，

27、通常由具有一定的厚度粘土或人工合成材料构成，能阻止渗滤液下渗，而且具有一定坡度（通常25），便于渗滤液流向排水管。（4）排水系统，使渗滤液快速流出填埋场，降低防渗层上渗滤液的水位。（5）调节池，供贮蓄、调节排出的渗滤液之用。第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计垂直排泄井示意图 典型底部排泄层剖面图 第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计（二）渗滤液收排系统的构造和配置形式 卫生填埋场渗滤液收排系统的构造可分为管暗渠式、盲沟式和组合式三种，其配置方式有直线型、树枝型和阶梯型三种。渗滤液收排系统构造渗滤液收排系统配置形式 第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计

28、填埋场的设计（三）防渗层-排水层系统最大积水深度计算 防渗层排水层系统最大积水深度为：)1(22maxCtgCtgCtgCLh式中，hmax：最大积水深度，cm；e：进入填埋场废物层的水通量，cm/s；Ce/Ks，其中Ks为横向排水层（砂砾石层）水平方向的渗透系数，cm/s。hmax：e/Ks的函数。渗滤液收排模型图解渗水通量：运移速度：穿透时间：第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计（四）渗滤液通过底部防渗层的运移速度和穿透时间计算 dhdKqsdhdKqvese)()(2hdKdvdTseh：渗滤液在衬层上的积水高度，cm；d：防渗层的厚度，cm；Ks：防渗层的渗透系数，c

29、m/s；：有效空隙度。e（五）渗滤液泄漏量计算通过单层粘土层渗滤液泄漏量为：dhdAKQS式中，A：填埋场底部衬层面积。第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计（六）渗滤液收集管和收集沟设计 渗滤液收集沟第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计四、填埋场气体控制系统（一）被动控制系统 典型被动气体控制系统1、排放孔/燃烧器2、周边拦截渠3、周边屏障沟渠或泥浆墙4、填埋场内的不可渗透屏障第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计（二）主动控制系统1、内部填埋气体回收系统典型填埋场气体主动排气系统2、边缘填埋气体回收系统第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的

30、设计填埋场的设计（二）主动控制系统1、内部填埋气体回收系统典型填埋场气体主动排气系统2、边缘填埋气体回收系统第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计五、防渗系统卫生填埋场中重要的几种防渗系统结构：（1）由天然的低渗透性材料组成的单层防渗层，见图(a)。（2）由单一合成材料，如合成膜等，组成的单一防渗层，见图(b)。（3）单一组合防渗层（粘性土+合成膜），见图(c)。（4）双层防渗系统，见图(d)。（5）天然材料双层防渗层，见图(e)。（6）合成材料双层防渗层，见图(f)。（7）双层半组合防渗层，即上部双层合成材料防渗层+单一天然材料防渗层，见图(g)。（8）双层组合防渗层具有极好

31、的防渗性能和完善排泄系统，见图(h)。卫生填埋场中最重要的几种衬里 第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计六.防渗层常用材料（一）天然防渗材料1.粘土 粘土是最常用的天然防渗材料。影响天然粘土防渗层性能的主要因素有压实程度、水分含量、粘土组成、场地铺设技术和防渗层厚度等。2、膨润土 一般将能够膨胀的粘土矿物笼统地称为膨润土。这种土在湿润之后体积可膨胀至干重体积的15至18倍。膨润土和砂土的混合物可以构成低渗透性防渗层。3.细砂土 细砂土被广泛地用于保护人工防渗层和增加过滤的稳定性。4.砾石 砾石是过滤层和排泄层的主要材料。底部砾石层的有效性主要取决于孔隙度、砾石的形状、强度、岩

32、性（抗风蚀的能力）、过滤层的稳定性、排泄层的厚度以及系统的整体工程质量等。第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计（二）合成材料 与天然材料相比，合成材料的主要优势在于不受场地的限制，可随时购买使用，体积小，消耗小，而且性能也好。常用的地质合成材料有地质合成膜（geomembranes）、地质合成纤维（geotextile）、地质合成滤网(geonets)、组合体（Geocomposites）等，它们分别具有不同防护功能，如防渗、隔离作用、排泄、过滤和加固等。表7-1 各种防护人工材料的性能对比材材 料料防渗防渗渗透渗透排放排放土层加固土层加固隔离隔离侵蚀控制侵蚀控制过滤过滤气体

33、控制气体控制天天然然材材料料粘性土粘性土H H混合膨润土混合膨润土H H砂砂M ML LL LH HH H砾砾 石石H HH HL LL LL LH H人人工工材材料料地质隔膜地质隔膜H H合成纤维合成纤维L LM MH HL LH HL L排泄网排泄网H HM MM MM ML L塑料网状结构塑料网状结构H HH HGBGBH HH HL LGDGDL LM ML LM MM MH H注：表中H、M、L表示材料性能：H-强，M-中等，L-低。GB和GD表示采用组合体方法，GB表示：合成纤维+膨润土+合成纤维；GD表示：合成纤维+排泄网+合成纤维。第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋

34、场的设计图78 主要发达国家的底部防渗层结构第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计 干燥空气中 在水中 Ca 基膨润土 Na 基膨润土 Na2CO3活化 Ca2+离子 水分子 Ca2+离子 水分子 d001:1.5nm 低膨胀 仍保持“三明治”结构 高膨胀“三明治”结构被破坏形成絮状物 水合阳离子 d001:1.5nm d001:2.0nm d001:1.2nm d001:图 8-13 膨润土变化图（a）（b）七、防渗材料的改性第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计改性的目的主要有以下几点：（1）降低防渗材料的膨胀性和絮凝化程度，加强微粒的聚沉和沉淀；（2）增强

35、防渗材料的强度、抗剪切性能和工程稳定性；（3）增大防渗材料的吸附容量、离子交换能力等对污染物的拦截和去除能力；（4）增强防渗材料的自修、自封能力。（一）石灰改性（1）亲和、固结作用（2）硬凝作用（二）粉煤灰改性（三）高温焙烧活化（四）酸溶液活化（五）盐溶液活化改性（六）聚合阳离子改性（七）有机阳离子改性第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计八.固体废物填埋场基本结构设计(一)防渗系统设计1.底部防渗层的设计 （1）传统底部防渗层 根据美国环保局颁布的城市固体废物卫生填埋技术标准手册（MSWLF Criteria），卫生填埋场必须具有一层组合防渗层，由至少61cm厚的粘土及上覆的

36、合成膜防渗层和渗滤液收集系统组成，其渗透系数小于110-7cm/s。底部矿物性防渗层的厚度不得小于0.75m，渗透系数K510-8cm/s。（2）防渗层设计新理念 A.双层基底矿物防渗层 这种双层矿物基底衬里由两层分开的矿物层组成。上部基层具有高度反应性，主要由具有较大的比表面积、吸附和离子交换容量的富含绿松石和方解石的天然粘土矿物组成，其目的是从渗滤液中尽可能多的去除污染质；下部是“惰性”层，将渗滤液尽可能的阻滞在填埋场内，一般由空隙极小的矿物组成，如天然高岭石粘土或用高岭石提纯的粘土。双层矿物基底衬里一方面能确保尽可能多的去除有害物质，另一方面又能确保对渗滤液长期的稳定的低渗透性。第五节第

37、五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计B.“反应型”防渗层在防渗层中添加能与污染物发生反应的物质来去除渗滤液中的污染物C.自封/自修型防渗层2.侧部防渗 对于侧向防渗层，双层合成材料就是一种理想的结构，但这种结构的有效性受铺设质量和合成膜的耐久性的影响较大。因此，在铺设时，边坡坡度的设计应充分考虑地形条件、土层条件、填埋场容量和施工难易程度等因素。如果边坡坡度太大，一方面施工难度较大，另一方面防渗层也容易破损，一般边坡坡度1：3为宜。图7-7 自封/自修型防渗层示意图第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计3.顶部盖层（1）传统顶部盖层 顶部盖层一般由植被层、侵蚀控制系统

38、、植被支持层、分隔层、表面排泄层、防渗衬里、分隔层和气体排放层组成(图7-8)。对于坡度较大的顶部盖层，必须建造侵蚀控制系统、植被支持层和地表径流渠道排泄系统。顶部盖层系统要求矿物性防渗层的厚度不得小于0.5m，渗透系数K510-7cm/s；过滤层至少18英寸(约45cm)厚，由渗透系数小于或等于底部防渗层的土层组成；植被土层的最小厚度应为6080cm，如须种埴树木，植被土层应大于150cm；另外，还应铺设地下排泄层，从而可以迅速地排泄地表入渗的水，该层可采用砾石，粗砂，合成滤网等建造，若用天然材料，最小厚度为30cm；另外，还需要一层下伏的排泄层来收集和转移填埋气体。（2）毛细盖层 “毛细盖

39、层”是基于在两种粗细不同颗粒介质的交界面上存在着毛细作用这一科学事实而产生的。也就是说在非饱和介质中，细小颗粒的材料和粗大颗粒材料的交界面就是一种“毛细盖层”，当其毛细作用力大于重力时，液体无法从上部的细颗粒物质中进入下部的粗颗粒介质中。因此，水分在初始阶段就被阻滞在上部细颗粒介质中，只要界面上的毛细吸引力足够大，就可以阻滞上部水的渗漏。为了保持这种作用，对细颗粒介质一定要及时、充分排水，所以一般的毛细盖层都建成5o10o左右的斜坡（图79）。盖层的上部一般由30cm40cm厚、粒径小于0.25mm压实的细砂组成，其渗透系数为10-5m/s；下部由粒径为28mm、厚度为30cm的圆砾构成，另外

40、，为了防止上部细砂进入下部粗砂中，中间用一层地质合成纤维隔开。第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计图79 传统顶部盖层示意图图710 毛细盖层示意图第五节第五节 固体废物固体废物填埋场的设计填埋场的设计7-11 德国固体废物填埋场顶部盖层示意图第六节第六节填垃圾渗滤液及其性质填垃圾渗滤液及其性质（一）渗滤液的来源（二）垃圾渗滤液的主要成分1溶解性有机物2无机宏观组分3重金属 4有机物5微生物一、渗滤液第六节第六节填垃圾渗滤液及其性质填垃圾渗滤液及其性质 一、渗滤液及其变化特征（一）渗滤液特点1.渗滤液的色度较高，多呈浅茶色、暗褐色或黑色，有较浓的废物腐败臭味。2.渗滤液中有机

41、污染物的种类繁多、而且浓度高、成分极为复杂。3.氨氮含量高 4.渗滤液的水质随填埋时间的变化也较大 5.当生活废物单独填埋时，渗滤液中的重金属含量较低 6渗滤液中含有上百种微生物，其中有大量的致病菌和病原微生物。（二）渗滤液组分变化特征 在废物填埋初期，填埋场很快进入产酸阶段，渗滤液中的有机酸浓度较高，pH较低，而BOD5、TOC、COD、各种营养物和重金属的含量均较高；在产甲烷阶段，渗滤液的pH介于6.57.5之间，而BOD5、TOC、COD、各种营养物等的含量则明显降低，而且重金属的含量也明显的降低。另外，渗滤液的pH不仅取决于渗滤液的酸度，还与渗滤液中填埋气体CO2的分压有关。第七节第七

42、节 填埋场气体填埋场气体 一、填埋场气体的组成和产生 1、填埋场主要气体的组成及特点 填埋场的主要气体是由固体废物中的有机组分通过生物化学分解产生的，其中主要包括甲烷、二氧化碳、氮、氨、硫化氢、氢、一氧化碳和氧等。它的典型特征是：温度为3850，相对密度约为1.021.06g/L，为水蒸气所饱和，高位热值为1563019537kJ/m3。其中甲烷和二氧化碳是填埋场气体中含量最多的气体。甲烷在空气中的含量在515之间时，容易发生爆炸，但是在产甲烷阶段，填埋场中的氧气含量十分有限，所以填埋场本身不会存在爆炸的危险。但如果甲烷气体扩散出来，与空气混合，则有爆炸的可能。二氧化碳气体密度较大，为空气的1

43、.5倍、甲烷的2.8倍，因此，会向填埋场地的下部迁移，在防护比较薄弱的地带释放出来；或与渗滤液、地下水作用，使pH降低，引发一系列的水质变化问题。第七节第七节 填埋场气体填埋场气体 一、填埋场气体的组成2、填埋场微量气体的组成和特点 填埋场的微量气体主要包括：VOCs（挥发性有机化合物）、CFCS(氯氟烃)、乙醛、甲苯、苯甲吲哚类、硫醇、硫醚、硫化甲酯气体等。英国学者在从三个不同填埋场采集来的气体样品中发现了116种有机化合物，其中大多数是VOCs。一般在接受含有挥发性有机物的工业废物的老填埋场中VOCs的浓度较高，而新填埋场中浓度则较低。这些填埋场微量气体虽然含量很小，但其毒性很大，对公众的

44、健康危害较大。第七节第七节 填埋场气体填埋场气体 思考题(一）名词解释卫生填埋卫生填埋 垃圾渗滤液垃圾渗滤液 填埋场气体填埋场气体（二）简答题1 1、简述垃圾填埋场的选址原则、简述垃圾填埋场的选址原则2 2、垃圾填埋场场地勘察的主要内容、垃圾填埋场场地勘察的主要内容3 3、简述垃圾卫生填埋场的基本结构和功能、简述垃圾卫生填埋场的基本结构和功能4 4、简述防渗系统设计的新理念。、简述防渗系统设计的新理念。5 5、简述垃圾渗滤液的主要组成及特点、简述垃圾渗滤液的主要组成及特点6 6、简述垃圾渗滤液的变化特征、简述垃圾渗滤液的变化特征7 7、简述填埋场气体的主要组成及特点、简述填埋场气体的主要组成及特点