固体废弃物的最终处置学

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1、第五章：固体废弃物的最终处置Final Disposal of Solid Wastes 5-1 处置方法概述 一、处置概述1. 处置要求 A. 一般性要求 最大限度地使“废物”远离人们正常生活的时、空环境，以防废物对环境造成污染。 B. 总的目标 达到废物中物质的无害化。 2. 处置方法分类陆地处置 地上：堆放。 地表：工程库、贮存池。 地下：土地填埋。 地层：浅地层填埋。 深井灌注。B. 海洋处置 传统海洋倾倒 远洋焚烧 二、海洋处置海洋倾倒 是将固体废弃物直接投入海洋的一种处置方法。 理论依据 海洋是一个庞大的废物接收库，对污染物具有无限的稀释能力。 2. 海洋焚烧 是利用焚烧船在远海对

2、固体废弃物进行焚烧处理。 理论基础 燃烧产生的H2O、CO2、HCl、氮氧化物等，冷凝溶于水后，由于海水中的卤水（卤素元素F、Cl、Br、I化合物）较多，认为是无影响的。 三、深井灌注1.深井灌注 是指把液状废物注到地下与饮用水层隔开的可渗透层中的方法。2.适合处置的物种 难于破坏，难以转化，不能利用其它方法处置或其它方法处置费用高的固、液、气体废弃物。 四、土地填埋处置Landfilling1.概念 土地填埋是在堆放、填坑处置等基础上发展起来的一种最终处置技术，是一种综合性的土工处置工程。2.土地填埋的特点 A. 工艺简单。 B. 适应种类广。 C. 处理量特大。 D. 成本低。 3. 方法

3、分类 A. 按地形分 山间填埋 峡谷填埋 平地填埋 废弃矿填埋 B. 按填埋场状态分 厌氧填埋 好氧填埋 准好氧填埋C. 按有关法规分 一般性固体废弃物填埋 工业固体废弃物填埋 D. 从管理和控制水平方面分 a.惰性废弃物填埋 把建筑废石等惰性物质简单地埋于地下。 b.卫生土地填埋法Sanitary landfill 以处理城市垃圾为主的土地填埋方法。 c.工业废弃物土地填埋法 适用于一般无害工业固体废弃物的填埋。d.安全土地填埋法Secure landfill 以处理有害废弃物的土地填埋方法（技术参考系数相对要求高）。e.浅地层填埋法 以处理低放射性物质为主的填埋方法。 4.Solid wa

4、stes for disposal（应该进入填埋场的废物）not recycledthat remain after processing at a MRFthat remain after recovery of conversion products and/or energy 5. 有关概念卫生土地填埋 是针对生活垃圾，在传统的堆放基础上，从保护环境免受二次污染和有益人类健康的角度出发，发展起来的一种较好的垃圾处理土工工程。 生 活 垃 圾 填 埋 污 染 物 控 制 标 准 生 活 垃 圾 卫 生 填 埋 技 术 规 范 城 市 生 活 垃 圾 卫 生 填 埋 处 理 工 程 项 目

5、建 设 标 准 B. 填筑单元Cell 以每一天（一个工作日）为计算单位，内容包括垃圾铺散成40-75cm的溥层，压实，上铺15-30cm的土壤盖层再压实。 C.Daily cover（日覆土）: consist of 6 to 12 inches of native soil or alternative materials such as compost that are applied to the working faces of the landfill at the end of each operating period. The cover functions:v contro

6、l blowing debris v prevent vectors v control water seepage D.升层Lift 由填埋场内同一层中的一系列相互衔接的填筑单元组成。E. Bench (terrace)平台 : is commonly used where the height of the landfill will exceed 50 to 75 ft. Benches are used to maintain the slope stability of the landfill, for the placement of surface water drainage

7、 channels, and for the location of landfill gas recovery piping. F. Final cover layer（最终覆土）: is applied to the entire landfill surface after all landfilling operations are complete. It usually consists of multiple layers of soil and/or geomembrane materials designed to enhance surface drainage, inte

8、rcept percolating water, and support surface vegetation. G. Landfill liners（衬里）: usually consist of layers of compacted clay and/or geomembrane material designed to prevent migration of landfill leachate and landfill gas.H.卫生土地填埋场 由达到填埋最终设计高度的一个或多个升层及上覆90-120 cm的土壤压实后构成。 Sectional view through a san

9、itary landfill Development and completion of landfill:(a) Excavation and installation of landfill liner(b)placement of solid waste in landfill(c)cutaway through completed landfill 填埋操作 Apply Foam as Daily Cover Material Compaction of Placed Waste Compaction of Daily Cover Environmental monitoring（环境

10、监测系统） involves the activities, associated with collection and analysis of water and air samples, that are used to monitor the movement of landfill gases and leachate at landfill site. Landfill closure（封场）: is the term used to describe the steps that must be taken to close and secure a landfill site

11、once the filling operation has been completed.Post closure care（封场后管理）: refers to the activities associated with the long-term monitoring and maintenance of the completed landfill (typically 30 to 50 years). Final Cover 6. 卫生填埋的具体方法好氧法 可产生高温（达60），能灭菌，减少浸出液，但需要不断通风加氧。B. 准好氧法 类同好氧法，只是结构简单，费用相对低。C. 厌氧法

12、 结构简单（就是一层层地埋），操作方便，施工费用低，有条件可回收甲烷。最常用，应用广。 7.Concerns with the Landfilling of Sold Waste（填埋场的环境问题） landfill gases cause odorlandfill gases cause greenhouse effectleachate pollute the groundwater or surface waterbreeding of disease vectorshealth and environmental impacts associated with the trace ga

13、ses 8、填埋方法（1）沟槽法Excavated Cell/Trench Method 采用在预先挖掘的沟槽内填埋。 一般，长：30-40 m 深：0.9-1.8 m 宽：4.5-25 m （2）. 地面法 Area Method(Above ground method) 一般利用平地筑坝方式。一定注意周边地形不要积水。 （3） 峡谷法Canyon/depression method 直接利用天然斜坡，利用采石场、露天矿、峡谷、盆地或其它类型洼地 9、填埋操作（填埋结构） （1） 平坦地区 A. 水平填埋 B. 垂直填埋 （2） 丘陵、峡谷地区 A. 顺流填埋 B. 逆流填埋 C. 垂直填埋

14、 5-2 卫生填埋场的选址 一、填埋场的选址 1. 原则 A.能够满足防止环境污染的基本要求。 B. 经济合理。 2. 步骤 预选 初选 定点 3. 具体影响因素 A.垃圾属性 依据垃圾的来源、种类、性质、数量等确定场地的规模。B.距离与方位 应位于城市的下风向，距住宅建筑500 m，距公路500 m 。C.使用年限 一般为15-20年D.交通 要求全天候公路 E.土地征用 比较经济，易征得。F.地形 减少土方量，泄水能力强（不要洼地），易施工。G.土壤 要用大量层间土，取土要方便。H.水文条件 地下水位要尽量低，一般要求最下层垃圾要位于地下水面的上方1.5 m以上。 二、场地的设计 1. 场

15、地的容量计算CDPWV 365 V一年填埋的体积；W垃圾产率 kg/人.天；P服务人口数（人）；D填埋后废弃物的压实密度；C覆土体积 m3。 注：a. 考虑周围土地的使用。 b. 保留适当的缓冲区保险系数。 5-3 渗滤液的收集与处理 1. 地下水保护系统Water Balance Water entering as precipitation Water entering in solid waste - typically MSW is 20% moisture Water entering in cover material. Field Capacity(FC): 6-12% for

16、sands, 23-31 for clay loams. Water consumed in the formation of gas. water leaving from below(leachate) water lost as water vapor 2.浸出液（渗滤液）概述 A. 浸出液Leachate 是一种高浓度的有机废水。 B. 浸出液成分 a. 低分子量的脂肪酸 b. 腐殖质类、高分子量的碳水化合物类 c. 中分子量的灰黄酸类 C. 浸出液的性质a.色、味 茶色、暗褐色，有较浓的腐败臭味。b.pH 填埋初期6-7，逐步变为7-8。c.BOD5 逐步上升，一般6个月2.5年可达

17、到高峰期；6-15年可转入安定期。 d.COD 初期低于BOD5，随后由于BOD5下降的快，所以COD大于BOD5。一般认为 BOD5/COD=0.5，浸出液易被生物降解。 BOD5/COD0.3，浸出液难被生物降解。e.TOC 一般认为265-2800 mg/l；初期BOD5/TOC值高，随后下降而趋于稳定。f.溶解总固体 初期可达10000 mg/l，一般6-24个月可达高峰，随后趋于平稳。 3. 浸出液的控制 a. 分离分隔措施 人工衬垫法 Single-composite liner Double- composite liner 衬里材料1.无机材料 天然粘土、水泥等2.有机材料 沥

18、青、橡胶、聚乙稀、聚氯乙稀等3.衬里施工设计 垃圾过滤层主衬里辅助衬里粘土天然土壤。 Welding Sheets of H DPE G eomembrane for Landfill Liner b. 浸出液的收集汇流系统（导流层、导流沟和收集管）输送系统（集水池、提升管、潜水泵、输送管、调节池） 导流层由粗沙砾、卵石组成坡度大于2%导流层与废物之间设土工布，避免细颗粒堵塞导流层 导流沟与收集管导流沟分主沟和支沟，主沟位于场底中轴线上相应地导流管分干管(250mm)和支管(200mm) ，开孔率25%集水池及提升系统集水池位于坝前最低洼处，用沙砾、卵石堆填支撑废物荷载提升系统包括提升管和潜水

19、泵，提升管采用斜管，潜水泵安放在贴近池底部位 调节池既起到对渗滤液初步处理作用，又起到调节渗滤液水质、水量作用多采用地下式、半地下式 4. 渗 出 液 的 处 理 处 置属于水处理范畴。 合并处理将渗滤液直接或预处理后引入城市污水处理厂处理前提条件：距离、渗滤液量单独处理土地法、生物法、物化法 单独处理土地处理主要是利用土壤中微生物的降解作用使渗滤液中的有机物和氨氮转化，通过土壤中有机物和无机胶体的吸附、络合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、土壤植物处理系统生物处理好氧生物处理、厌氧生物处理、厌氧与好氧相结合物化处理用于处理老龄渗滤液 混凝沉淀、

20、化学氧化、吸附、膜分离、氨氮吹脱、过滤 Management Options（渗滤液的处理）Leachate RecyclingLeachate Evaporating Leachate TreatmentvBiological: Anaerobic, Aerobic, Activated SludgevChemical: Coagulation, OxidationDischarge to wastewater treatment plant Vertical Wells for Leachate Introduction 5-4 气体的收集与处理 1. 气体的生成 初期（数天后）就会产生：

21、CO2、H2O、NH3；稍晚就会产生CH4等。其中后期CH4占30-70，CO2占15-30。产气公式为： CCG g 866.1 G气体产生量（L）；Cg可能分解（气化）的有机炭量（g）；C有机物中的炭量（g）。 Composition （填埋气组成）typical constituents found in landfill gas Generation of Principal Gases（填埋的五个阶段）Phase I - Initial Adjustment（初始期） - aerobic phasePhase II Transition（过渡期）- going anaerobic,

22、pH of leachate will drop.Phase III Acid（酸化期）vhydrolysis vacidogenesis Phase IV - Methane Fermentation（甲烷发酵期）Phase V Maturation（熟化期） 被动集气系统 2. 气体的收集及利用特点：无需外加动力系统，结构简单，投资少；适于垃圾填埋量小、填埋深度浅、产气量低的小型垃圾填埋场。被动集气系统包括排气井、水平管道等设施。排气井水平集气管 主动集气系统 特点：需要配备抽气动力系统，结构相对复杂，投资较大；适于大、中型垃圾填埋场气体的收集。主动集气系统包括抽气井、集气输送管道、抽风机

23、、冷凝液收集装置组成。 抽气井集气输送管道抽风机及冷凝液收集装置 2、主动集气系统 3.填埋气体净化技术填埋气体收集系统计量阀加压缓冲罐脱水器脱硫器脱水器储气罐稳压罐计量阀安全阀回收利用气体燃烧器 Flare system Flare system 5-5 封场后的管理 1. Closure and Postclosure care（封场及封场后的管理 Closure（封场）Development of Long-Term Closure PlanCover and landscape designControl of landfill gasesCollection and treatmen

24、t of leachateEnvironmental monitoring systems Postclosure Care （封场后的管理）Routine inspectionsIntra-structure maintenanceEnvironmental monitoring systems 2、Environmental Quality Monitoring（环境监测） 1. Vadose Zone(渗流区) Monitoring liquid monitoring-detect any leakage of leachate from the bottom of a landfill

25、 gas monitoring-detect the lateral movement of gas.2. Ground water Monitoring NH3-N, COD, Cl-, SO4-2, HM(Cu, Pb), pH 3. Air Quality Monitoring Ambient Air Quality - gases leaking from the landfill into the surrounding air. Extracted Landfill Gases - looking for trace constituents Off Gases from Trea

26、tment and Processing Facilities 1、填埋场 贮存设施 渗滤液导排设施 雨水导排设施 集排气设施 其它附属设施摊平压实机械 2、辅助设施进出道路 渗滤液处理设施 渗滤液处理设施 填埋气体处理设施 5-6 危险废物的安全处置 一、安全填埋场的基本要求 1、根据估算的废物处理量，构筑适当大小的填埋空间，并筑挡土墙2、在入口处竖立标示牌，标示废物种类、使用年限及管理人3、在填埋场周围设障碍物4、填埋场需构筑防止地层下陷的设施5、需根据场址地下水流向在填埋场上下游设置监测井6、除填埋物属不可燃者外，需设置消防设施 7、填埋场应有抗压和抗震设施8、填埋场应铺设进场道路9、应

27、有防止地表水流入和雨水渗入设施10、应根据危险废物种类、特性及填埋场土壤性质，采取防腐、防渗漏措施11、应有收集或者处理渗滤液的设施12、当填埋场充满时，应按危险废物封场设计实行填埋封场 二、放射性固体废物的来源1、开矿、矿石加工、制备核燃料等过程产生的放射性废物2、核燃料辐射后产生的裂变产物（高放废物）3、反应堆内非核燃料物质经辐射后产生的活化产物以及放射性同位素应用单位放射性污染产物 3、废物处置系统应能提供足够长的安全隔离期。中、低放废物的隔离期不应少于 300年；高放废物和超铀废物的隔离期不应少于 10 000年三、放射性废物安全处置重要原则1、废物处置设施的设计应贯彻多重屏障原则（由

28、两道或两道以上独立屏障组成的系统，将废物与人类环境相隔离。它包括废物体、容器、其他工程屏障、安放介质及其环境。）。2、分类处置原则。 高放废物（包括不经后处理而直接处置的乏燃料）和超铀废物，应在地下深处合适的地质体中建库处置。全国的高放废物应集中处置。 中、低放废物可采用浅埋的方式或在岩洞中进行处置。中、低放废物应采取区域处置方针，即根据废物的来源和数量，在考虑经济和社会因素的条件下设置若干处置场，使中、低放废物得到相对集中的处置。如城市放射性废物库 深地质处置，即把高放废物埋在距离地表深约500-1000m的地质体中，通过工程屏障和天然屏障使高放废物永久与人类的生存环境隔离。四、深地质处置高放废物处置库采用的是“多重屏障系统”设计。即把废物（乏燃料或玻璃固化块）贮存在废物罐中、外面包裹缓冲材料，再向外为围岩(花岗岩、凝灰岩、岩盐等)。一般把废物体、废物罐和缓冲回填材料称为工程屏障，把周围的地质体称为天然屏障。 思考题与习题见作业