固体废物处理与资源化-第八章 固体废物的填埋处置.ppt

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1、第八章 固体废物的填埋处理,浮选、氧化、化学中和、固化,第一节 填埋场的规划和设计,一、场址选择 两项原则：（1）安全；（2）经济。场址选择主要分预选、初选和定点三个步骤来完成，一般要考虑以下诸方面的因素。,1.垃圾特性 垃圾的来源、种类、性质、数量和组成等，以及这些特性随时间可能的变化等。它们是确定填埋场规模的主要依据。2.地形土壤条件应具有较强的泄水能力，有利于填埋场施工和其它配套建筑设施的布置；尽量避开地形坡度起伏变化大的地方和低洼汇水处；场地内有利地形范围应有足够的可填埋作业的容积，可处置至少1015年填埋的垃圾量；覆盖土壤容易取得并易于压实，具有较强的防渗能力。,3 水文地质条件应选

2、在渗透性弱的松散岩层或坚硬岩层的基础上，天然地层的渗透性系数最好能达到10-8cm/s以下，并具有一定厚度；场地基础岩应对有害物质的迁移、扩散有一定的阻滞能力，最好为黏性土以及页、黏土岩或致密的火成岩；场址选择应确保存地下水的安全，场地基础应位于地下水最高丰水位标高至少1.5m 以上，并位于地下水主要补给区范围以外。,4 气候条件填埋场选址应考虑当地的气候条件，如高寒地区冬天将会影响进出填埋的道路条件；潮湿气候地区，可能使我们必须分隔使用填埋场区等等。因此，选址进应尽可能避开高寒区和潮湿区。5 交通条件应具备便利的条件，具有能在各种气候条件下发挥运输功能的全天候道路，且运输距离要尽可能短，以减

3、少运输费用。,6 环保要求1、应位于城市工农业发展规划区、风景规划区、自然保护区以及城市供水水源保护区和供水远景规划区之外，以避免填埋场可能导致的污染；2、要尽可以远离居民区。到邻近居民点距离必须在500m以上，距高速公路300m、机场3000m以上，以避免运输或作业期间垃圾气噪声等对居民生活的影响，并保证、航空运输的安全。,7 经济因素土地要容易征得，便于填埋场土地和垃圾的后期开发利用。此外，要尽可能充分利用场地天然地形条件，减少挖掘土方量，降低场地施工造成价。,二、环境影响评价,1、环境影响评价的程序环境影响评价是卫生填填埋场场地全面规划设计的重要组成部分，只有进行全面细致的环境评价之后，

4、才能合理选址，制定技术可行的填埋方案。环境影响评价的一般程序见图8-3。从图可以看出，进行环境影响评价时，首先要结合场地的选择进行广泛深入的调查，然后根据场地的初步规划找出环境要素及土地填埋场施工及操作时的影响，最后根据环保标准进行个别和综合评价。,垃圾处理基本计划（卫生填埋场地概貌）,场址选择报告书,环境现状调查,场地基本计划,确定影响因素，找出环境要素，进行影响预测,环保目标、评价基准,个别评价,综合评价,最终报告,审查,公布周知图8-3环境影响评价程序,2、环境影响评价的内容（1）根据环境影响评价程序，首先要确定场地施工建造期间、填埋操作过程中、封场后场地维护期间各阶段的环境影响因素，以

5、及它们可能对哪些环境要素发生影响，然后根据二者之间的关系进行分析比较，确定环境影响评价的主要内容。（2）卫生填埋场地的环境影响评价，除包括基本建设项目环境保护设计规定所规定的项目外，还应包括：场地选择是否合理；渗滤液的来源、数量及影响；噪声及振动问题；恶臭及释气问题等。,三、设计规模与填埋场容量的确定（1）设计规模垃圾卫生填埋场的设计应根据城市的规模与特点，结合城市环境卫生规划及处理规划，在综合考虑当地自然条地形地貌特征要求、服务年限和技术经济合理性等因素的前提下，合理确定规模。具体来说，在确定设计规模时，需要考虑的因素有垃圾日产量和年产量、填埋场规划服务年限、服务年限内预计和垃圾产量变化和城

6、市目前的垃圾处理能力等。,（2）填埋场容量填埋场容量以往多用质量表示，现在一般用容积表示，定义为垃圾填埋量与垃圾压实密度之比，即：垃圾填埋容量（m3/d）=垃圾填埋量（Kg/d）/垃圾压实密度（Kg/m3）埋场容量除与填埋场面积和填埋高度有关以外，还与垃圾的可压缩性、日覆盖层厚度、垃圾分解特性与及负荷高度有关。其估算方法是：,首先，根据填埋场面积和高度确定填埋场的理论容量；然后，考虑垃圾的初始密度和在上覆压力作用下而导致的最终压实密度，以及生物降解作用造成的体积减少量：最后，确定填埋场能够容纳垃圾的实际质量和体积,填埋体积和高度在填埋场结构确定之后，将各填埋层的体积，即填埋层的平均面积与填埋高

7、度之积加起来，便可得到填埋场的理论容量。填埋高度有时也称作填埋效率，被作为衡量填埋场的一个经济指标来考虑。这是因为，填埋面积大小决定着填埋场的设施，与建设费用密切相关，因而不可能无限制扩展。而在填埋场面积相同的条件下，填埋高度越高，可能的填埋容量就越大，经济性也就越好。,垃圾的可压缩性常用垃圾的压实密度来表征。垃圾压实密度指垃圾经压实机械挤压成紧固状态后的密度。通常，垃圾经过压实处理后，密度会增大。,覆盖物的体积在填埋场容量计算时，必须考虑覆盖物的体积。因为，在填埋日常操作、填埋单元完成和封场时，都需在覆盖土壤。通常，日覆盖层层厚为2030cm，中间覆盖层要厚些，封场时的最终覆盖层厚度一般在1

8、2m。覆盖物的用量常以填埋垃圾/覆盖土壤比来表示，一般情况下，填埋场覆盖物用量约占填埋场总容量的1/61/5，覆盖要求严格时，可达1/3左右。,垃圾降解和负重高度的作用生物降解作用使填埋后的垃圾质量和体积逐渐减少，有得于增加垃圾的填埋量。在填埋场的初步设计阶段，可以只考虑由于负重而导致的压缩量，在填埋场设计的下一阶段，再考虑因生物降解造成的减容量。确定填埋场容量大小时，应考虑到设计规模和当地发展规划，并留有充分的余地。通常，填埋场容量应至少可供使用1015年。,第二节 填埋场的防渗,土工布,二、防渗材料,一、防渗方式 水平、垂直,（1）衬层系统的组成与结构衬层系统的作用是使填埋场内的垃圾与外界

9、隔绝，以控制渗滤液进入地下水和阻止地下水渗至垃圾层中，同理，还具有防止填埋气扩散和逃逸的作用。它通常包括渗滤液集排系统（在没有渗滤液收集管道等设施时，可简单地称排水层）、防渗系统（有进也称防渗导层）和保护层、过滤层等。,（2）防渗材料及其选择卫生填埋场衬层系统选用的防渗材料通常可分为三大类：无机天然防渗材料，如黏土、亚黏土、膨润土等；天然和有机复合防渗材料，如聚合物水泥混凝土（PCC）等；人工合成有机材料，如沥青涂层、橡胶、塑料卷材等。影响防渗材料选择的因素有很多，如待处置垃圾的性质、场地的水文地质条件、场地的运营期限、材料的来源以及建造费用等。在初步选定防渗材料之后，还必须做材料与垃圾的相容

10、性试验、抗压强度试验及密度试验等。,天然黏土材料黏土曾被认为是卫生填埋场唯一的防渗材料，至今仍在填埋场中被广泛采用。黏土单独作为防渗材料必须符合一定的标准。渗透性高低是黏土选择的主要依据，适于做填埋场防渗材料的黏土应具有低的渗透性，其渗透系数通常为10-7cm/s或更小。黏土作为防渗材料作用时还应满足有关的土壤标准。例如，要求30%的土壤颗粒能够通过200号筛子，液限在25%30%之间，塑限在10%15%之间，pH7等。,人工改性防渗材料在填埋场区及其附近没有合适的黏土资源，或者黏土的性能无法达到防渗要求的情况下，可将亚黏土、亚砂土等进行人工改性，使其达到防渗性要求。防渗材料的改性主要通过加入

11、添加剂来实现。常用的添加剂分为无机和有机两大类。有机添加剂包括一些有机单体，如甲基脲等的聚合物；无机添加剂包括石灰、水泥、粉煤灰和膨润土等。相对而言，无机添加剂费用低、效果好，适合于在我国推广应用。,人工合成有机材料天然黏土和人工改性黏土是建筑填埋场防渗结构的理想材料。但是，严格说来，黏土只能延缓而不制止渗滤液的渗漏，除非黏土的渗透性极低且具有较大的厚度。为了更为有效密封渗滤液于填埋场中，现代填埋场经常采用人工合成有机材料与黏土材料结合作为填埋场的防渗措施。这类人工合成有机材料通常也称作为柔性膜，主要包括以下几种：高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、聚氯乙烯（PVC）、氯化聚乙

12、烯（CPE）、氯磺化聚乙烯（CSPE）、塑化聚烯烃（ELPO）、异丁烯橡胶（EDPM）、氯丁橡胶（CBR）、丁烯橡胶（PBR）、热塑性合成橡胶、氯醇橡胶。,选择柔性膜作为防渗材料时，应满足以下标准；低渗透性，渗透系数10-12cm/s；具有适宜厚度，一般不小于0.5，能抵抗臭氧、紫外线、土壤细菌和真菌的侵蚀；具有适当的耐候性，经得起急剧的冷热变化；具有足够的机械强度，能经得起整个设施的压力和填埋机械与设备的压力；,具有足够的韧性，能经受垃圾中各种物质的刺破、划破和磨损；厚度均匀，无薄点、裂缝、磨损、气泡和外来颗粒；便于施工和维护，可铺设在稳定的基础之上；价廉易得。,聚合物水泥混凝土（PCC）材

13、料聚合物水泥混凝土是由水泥、聚合物胶结料与骨料结合而成的新型填埋场防渗材料。在水泥混凝土搅拌阶段，掺入聚合物分散体或聚合物单体，然后进行浇铸和养护，即可制成。,PCC材料具有优良的抗渗和抗碳化性能。与普通砂浆相比，抗渗性能提高2-3个数量级，抗碳化性能提高3-6倍。而且，由于聚合物的网络与成膜作用，使PCC具有较为密实的微孔隙结构，因而具有较高的耐磨性和耐久性。此外，可以通过改变配方来改善PCC材料的力学特性，如抗拉强度、抗折强度、伸缩性、耐磨性等，使其达到防渗材料的要求。,（3）黏土层设计衬层的厚度 黏土衬层的厚度越大，其防渗能力越强。,黏土衬层渗透系数与厚度设计推荐值,黏土衬层既可作单层衬

14、层系统，也可同其它材料混合形成复合、双层或多层衬层系统。对于单层衬层系统而言，黏土衬层的厚度不应小于1m。对于复合、双层或多层衬层系统，如果黏土材料供应不足，在允许的条件下，厚度可以适当减小，但黏土衬层的厚度不得低于0.6m。,渗透性黏土衬层的渗透性常用其渗透系数的大小来衡量。严格来说，不同温度条件下，不同成分的渗滤液在相同性质的黏土中的渗透能力是不同的。因此，渗滤液在黏土中的渗透性要根据渗滤液实际成分，在填埋场可能的温度范围内，运用设计的黏土材料性质和厚度进行实验才能加以确定。,含水率与密实度土壤要有一定的含水率和密实度，才能达到渗透性低和强度高的目的。研究表明，当土壤含水率高于土的最佳含水

15、率时，通常可以获得最佳渗透性。在具体工程设计前，应进行密度、湿度和渗透性的试验，建立三者之间的关系曲线，从而确定最佳含水率的值。,土块大小与级配 土块的大小将影响土的渗透性和施工质量。通常，土块越小，其中水分分布就越均匀，压实效果越好。尤其当土壤含水率小于拟定的压实最佳含水率时，土块的大小将更为重要。设计中一般推荐土块的最大尺寸为2。,坡度与排水层设计推荐黏土衬层的设计坡度为2%4%。推荐衬层系统中的排水层厚度为30120，集水管最小直径为15，管道间距为1530。,基础设计黏土衬层的基础设计应考虑并符合下述要求。a限制不均匀沉降：b控制地下水：c防渗要求：通常可采取的措施包括：增大基础底部的

16、水压力，保证基底顶的渗滤液水头不超过50；增加基础的承载力等。d坡度要求：基础应按照渗液导排的要求形成一定的纵横坡度，一般应大于2%。,基础层底标高距地下水位距离（H）的推荐值,(4)高密度聚乙烯(HDPE)衬层设计,HDPE防渗材料主要用于复合衬层系统、双层衬层系统和多层衬层系统的防渗层设计，而极少单独使用。1)、铺设设计要求防渗膜的铺设必须平坦、无褶皱；膜的搭接必须考虑使其焊缝尽量减少；在斜坡上铺设防渗膜，其接缝应从上到下,斜坡上有水平方向接缝的情况，以避免斜坡上由于滑动力可能在焊缝处出现应力集中；基础底部的防渗膜应尽量避免埋设垂直穿孔的管道或其它构筑物；边坡必须锚固，推荐采用矩形槽覆土锚

17、固法；边坡与底面交界处不能设焊缝，焊缝不在跨过交界处之内。,2）HDPE衬层下垫层的设计,HDPE防渗膜不能铺设在一般的天然地基上，必须铺设在平整、稳定的支撑层上，即在HDPE膜之下，必须提供一个科学的下垫层基础，一般是以天然黏土或改性黏土材料为主的人工防渗层。设计内容及要求与黏土衬层的情况类似。底层压实黏土层厚度：一般取0.61m。,3）HDPE衬层的结构设计,以复合衬层的结构设计为例，具体设计技术要求如下：底层压实黏土层厚度：一般取0.61m；边坡压实黏土层厚度：由于边坡下垫层与其上的HDPE膜之间容易产生滑动，使下层或上层膜受到破坏。因此，边坡压实黏土层厚度通常不小于底层的厚度，一般大1

18、0%；,排水层渗透性与厚度：为了提高排水层的排水效率，要提高排水材料的渗透性，降低毛细管张力。推荐使用清洁砾石或者砂，厚度通常在30以上；边坡坡度：边坡坡度的选择应考虑地形条件、土层条件、填埋场容量、施工难易程度、工程造价等因素。推荐的边坡坡度为1：3；提示:边坡就是操作面一边有坡度的地方。坡度就是高度H除以水平长度L的比值。,底部坡度：底部坡度的选择既要满足集水排水的需要，也要考虑场地条件和施工难易条件。例如，当填埋单元较大时，底部坡度太大将造成两端高差增大、开挖深度增加、填埋垃圾容易滑动等问题；坡度太小不利于渗滤液的集排。一般情况下，推荐底部坡度为2%。特殊情况下，底部坡度可达到3%4%。

19、,4）HDPE膜的锚固设计,HDPE膜应与下垫层构成一个整体，其外缘要拉出，在护道外加以锚固，以防止HDPE膜被拉出或被撕裂。锚固的基本方法是在护道上开挖锚固槽，将膜置于槽中，然后用土壤填槽，并盖上覆土。通常的锚固方法有:水平覆土锚固、“V”型槽土锚固、混凝土锚固和矩形覆土锚固等。设计时，应根据膜的最大允许拉力，计算确定槽深、槽宽、水平覆土距离及覆土厚度等参数。,终场防渗,第三节 渗滤液的收集与处理,3.1 渗滤液的组成及性质3.1.1 渗滤液的主要成分 填埋场渗滤液的主要组成成分有如下四类：（1）有机物：常以COD、TOC、BOD5来计量。一些含量低但危害大的有机组分如酚等常单独计量；（2）

20、常见无机金属元素和离子：如Cd、Mg、Fe、Na、NH3、CO32-、SO42-、和Cl-等。（3）微量金属元素：如Mn、Cr、Ni、Pb等；（4）微生物。,典型城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液的组成（单位：mg/L）,3.1.2 渗滤液的性质（1）色味：呈淡茶色或暗褐色，色度在20004000之间，有较浓的腐臭味。（2）pH值：填埋初期pH值为67，呈弱酸性；随着时间的推移，pH值可提高到78呈弱碱性。（3）生化需氧量（BOD5）：随着时间和微生物活动的增加，渗滤液中的BOD5也逐渐增加。一般填埋6个月到2.5年时，渗滤液中的BOD5达到峰值，且多以溶解性的为主。此后，BOD5开始逐渐下降，到6

21、15年填埋场稳定时为止。,（4）化学需氧量（COD）：填埋初期COD略低于BOD5，但随着时间的推移，BOD5急速下降，而COD下降缓慢，使得COD变得略高于BOD5。BOD5/COD比值可用来反应渗滤液的可生物降解性。当BOD5/COD0.5时，则认为渗滤液较易生物降解；当BOD5/COD0.1时，则认为渗滤液难于生物降解。最初，这一比值一般维持在0.5或稍大一点；当介于0.40.6时，表明渗滤液中的有机物已开始被微生物降解；对于成熟的卫生填埋场，渗滤液的此项比值通常为0.050.2，其中常含有难以被微生物降解的腐殖酸和富里酸。,（5）总有机碳（TOC）：浓度一般为2652800mg/L。B

22、OD5/TOC可反映渗滤液中有机碳氧化状态。填埋初期，BOD5/TOC值高；随着时间的推移，填埋场趋于稳定化，渗滤液中的有机碳主要以氧化态存在，BOD5/TOC值降低。（6）总溶解固体（TDS）：渗滤液中溶解固体总量随填埋时间推移而变化。填埋初期，溶解性盐的浓度可达10000mg/L，同时含有相当量的钠、钙、氯化物、硫酸盐和铁等。填埋624个月达到峰值，此后随时间的推移，无机物浓度逐渐降低。,（7）悬浮固体（SS）：一般多在每升几百毫克。（8）氮化物：渗滤液中氮化物浓度较高，以氨氮为主，一般为400 mg/L左右，有时可高达1700 mg/L。凯氏氮占总氮的10%左右。（9）重金属：生活垃圾单

23、独填埋时，重金属含量很低，一般不会超过环保标准，但与工业废物或污泥混合填埋时，重金属含量会增加，并可能超标。,新老填埋场渗滤液成分比较（单位：mg/L）,3.2 渗滤液的产生渗滤液的来源（1）降水：（2）地表径流：（3）地下水：（4）垃圾含水：（5）有机物分解生成水：（6）覆盖材料中的水分：,8.5.2.2 渗滤液产生量估算方法（1）简单水量衡算法,运行中的卫生填埋，若忽略地表径流和地下渗出量，则渗滤液年产生量可通过如下水量平衡式计算得到：Lo=T E+W式中，Lo为填埋场渗滤液年产生量，m3/a；T为进入场内的总水量（=降雨量+地表水流入量+地下水流入量），m3/a；E为腾发损失总量（蒸发量

24、+蒸腾量），m3/a；为单位质量填埋垃圾压实后产生的沥滤水量，m3/t；W为年填埋垃圾总量，t/a。,对已封场的填埋场，可采取工程措施使场内地表径流（R）流出，并可认为所填垃圾贮水能力保持不变，则水量平衡式为：LT=T R E式中，LT为封场后填埋场渗滤液年产生量，m3/a；,（2）经验公式法估算渗滤液产生量的经验公式有很多，比较简单适用的是年平均日降水量法。该法是根据多年的气象观测资料，将年平均日降水量作为填埋场平均日渗滤液产生量的计算依据，来预测渗滤液产生量的一种近似方法，计算公式为：Q=1/1000 CPA 式中，Q为渗滤液平均日产生量，m3/d；P为年平均日降水量，mm/d；A为填埋场

25、面积，；C为流出系数，即填埋场内降雨量中成为渗滤液的分数，其值随填埋场覆盖土性质、坡度不同而变化，一般在0.20.8之间，封顶的填埋场则在0.30.4之间。例：8-3,（3）经验统计法德国对许多填埋场的渗滤液产生量作出统计后得出，单位面积产生量平均为0.27m3/（a），个别填埋场可达1.1 m3/（a）。另一份统计表明，对疏松的表面，产生量平均为0.37m3/（a），最高达0.91m3/（a）；对压实的表面，产生量为0.18m3/（a），最高达0.37m3/（a）。,在前苏联地区，由于降水较少，大部分地区的填埋场渗滤液产生量变化范围为0-0.30m3/（a）。在我国上海地区，由于降水较多，中

26、间覆盖后的填埋区域的平均渗滤液产生量大约为1.8m3/（a），在一年中降水较多的月份，产生量可高达2.6m3/（a）。,3.2.3 渗滤液产生量的控制（1）控制入场垃圾的含水率 必须控制入场垃圾的含水率，一般要求在30%（质量分数）以下。（2）控制地表水的入渗量 地表水入渗量是渗滤液的主要来源之一，对包括降雨、暴雨、地表径流、间歇河和上升泉等到的所有地表水进行有效控制，可有效减少填埋场渗滤液的产生量。,降雨量：设计使用年限应以能控制25-50年内所发生的24小时最大降雨量为准。此外，增加中间覆盖层和最终覆盖层的贮排水作用，也是一种控制地表水的有效措施。（3）控制地下水的入渗量,3.3.2 集排

27、系统的设计（1）排水层作为渗滤液集排系统的主要组成部分，排水层设计对渗滤液集排系统至关重要。排水层常用材料包括砂粒、砾石、卵石等，设计时应尽量选用水平渗透系数大、大小均匀的粒状材料，且0.074mm或更小粒度的颗粒不应多于5%。,排水层应具有较大的渗透性，所用材料的渗透系数应大于0.1cm/s。考虑到在长期使用过程中渗透系数会降低，设计时选用介质的渗透系数应比理论值至少大一个数量级。排水层厚度应不小于30cm，并具有2%以上的坡度。（2）收集管道系统渗滤液收集管一般采用有孔钢筋混凝土管或有孔合成树脂管等。选用时，根据填埋场地形、填埋垃圾的性质和填埋厚度来确定。管径根据产生的渗滤液总量来确定。,

28、一般而言，即使填埋场面积小，考虑空气流量、结垢生成等因素的影响，干线收集管管径最少应达到400，支线收集管管径达到200。收集管一般安放在渗滤液收集沟中，管间距620m。（3）衬层系统衬层系统的主要作用是控制渗滤液进入地下水和阻止地下水渗到垃圾层中。,（4）渗滤液收集泵和提升站,（5）渗滤液容留罐如渗滤液产生量超过向污水处理厂的最大许可排放量、向污水处理厂的输送管道出现故障等，应设置具有足够容积的容留罐，将渗滤液留一段时间（一般为13d）。,（6）系统布置,3.4 渗滤液的处置 由于渗滤液中污染物成分复杂，有机物和氨氮含量高，色度深，并含有致病菌群和重金属，如直接排放，势必对人群健康和生态环境

29、造成危害。（1）渗滤液循环渗滤液循环是指将收集到的渗滤液再回灌到填埋场的垃圾中，它是渗滤液管理的有效方法之一。渗滤液循环具有双重功效。一方面，它可利用填埋场覆盖层的土壤、垃圾层的降解净化作用和终场后表面植物的吸收作用来净化渗滤液。,例如，Robert KHam等在研究填埋场内垃圾降解时，将新鲜垃圾加到填埋5年的垃圾上面后发现，上层垃圾的渗滤液在经过下层垃圾后，COD去除率达75%，这表明垃圾滤层具有处理渗滤液的功能。另外一些研究也表明，在填埋场初期阶段产生的渗滤液中往往含有相当量的TDS、COD、BOD、氮和重金属，通过循环，由于填埋场内存在的生物作用和其它物理化学反应，这些组分会得到稀释。,

30、另一方面，渗滤液回灌循环会增加填埋层中厌氧微生物的数量，起到接种的作用，因而可加速垃圾的消化速度，缩短垃圾稳定化时间，增加垃圾的消化量。渗滤液循环可采用表面回灌和地下回灌两种方式。表面回灌可促进渗滤液的蒸发作用，已有的运行实例表明，表面喷洒可减少75%的渗滤液量，但同时也带来了渗滤液臭味对周围环境的影响问题。地下回灌可采用铺设地下布水管网、建造布水浅井和利用导气竖井进行回灌。其中前两者效果最好，但成本较大；利用导气竖气井的投资较低，但水从管中落下易造成短流。,采用渗滤液循环处理渗滤液时，要注意渗滤液水质特性。一方面，如果渗滤液中带有大量悬浮物，在回灌过程中会堵塞土壤孔隙，使其透气性下降，进而影

31、响微生物的生长，使处理效果下降。另一方面，如果渗滤液呈酸性，直接回灌会造成垃圾层中酸性物质积累，pH值下降，使得产甲烷菌的生长受到抑制，产甲烷菌活动的减少又使得有机酸积累增多。如此恶性循环，会造成渗滤液中有机酸浓度很高，因此，呈酸性的渗滤液不宜直接回灌。,（2）渗滤液蒸发蒸发是渗滤液管理的最简单方法，具体做法是：修建一个底部密封的渗滤液容纳池，在冬季将产生的渗滤液收集贮存起来，在夏季，依靠高温进行渗滤液的自然蒸发。蒸发后剩余的渗滤液喷洒在填埋场已完工的区域。（3）排往城市污水处理厂如果填埋场建造在污水收集系统附近，或者可以将渗滤液收集系统连接到城市污水收集系统上时，通常是将渗滤液排往城市污水处

32、理系统中。直接排放渗滤液时要考虑到城市污水处理厂的容量。通常情况下，进入污水厂的渗滤液的量不能超过其处理量的4%5%。,（4）渗滤处理处理方法在处理技术和手段上，渗滤液处理与一般的生活污水处理或工业废水处理没有本质上的差异，但由于垃圾渗滤液特性的不同，其具体处理方法和工艺选择是不同的。垃圾渗滤液的特点是，有机物和氨氮含量高，组成成分复杂，可生化性不同。并且，其成分组成和可生化性随填埋场年限的延长而变化，这就大大增加了渗滤液处理的难度。,新建填埋场产生的垃圾渗滤液具有较好的可生化性，适宜采用生物处理方法。由于厌氧处理方法的运行费用较低、能耗少、污泥量少，比较适用于高浓度的渗滤液的处理，目前应用较

33、为广泛。常用的厌氧消化反应器有上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧生物滤池（ABF）、厌氧序批式反应器（ASBR）等。常用的好氧处理方法有氧化沟、生物转盘、生物接触氧化、序批式反式器等。常用物化处理方法包括中和、化学沉淀、氧化还原、过滤、气浮、汽提、吸附、离子交换、超滤、反渗透等。,处理流程选择渗滤液的处理往往是由各种处理方法组合成在一起共同完成的。目前常用的渗滤液处理工艺有：生物处理混凝沉淀、生物处理化学氧化生物后处理、生物处理活性炭吸附、生物处理反渗透蒸发/干化等。,第四节 填埋气体的收集与利用1 填埋气体的组成及其特征填埋场气体（Landfill Gas，简称LFG）又称填埋气或沼气，它是

34、垃圾中有机成分生化分解的产物。填埋气的成分随垃圾的稳定进程、垃圾组成，填埋场所在区域水文地质条件、填埋方式等的不同而变化。填埋气分为主要气体和微量气体两个部分。,1.1 填埋气主要气体组成填埋气中主要气体包括甲烷、二氧化碳、氨、一氧化碳、氢、硫化氢、氮和氧等，其中最主要的是甲烷和二氧化碳气体。,表 城市生活垃圾卫生填埋场LFG的典型组成,1.2 填埋气微量气体组成英国从三个不同填埋场采集的气体样品中检测到了116种有机化合物，且其中大部分为挥发性有机化合物。,2 填埋气体的产生2.1填埋气的产生过程（1）第一阶段好氧分解阶段此阶段的生化分解是在好氧条件下进行的，原因是有一定数量的空气随垃圾夹带

35、进入填埋场内。,（2）第二阶段好氧至厌氧的过渡阶段此阶段氧气逐渐被消耗，厌氧条件开始形成并发展，厌氧微生物逐步占据主导地位。在此阶段，硝酸盐和硫酸盐被还原为氮气和硫化氢气体。（3）第三阶段酸发酵阶段垃圾堆体转变为纯的厌氧环境，厌氧微生物群落的活动明显加快。复杂有机物水解至基本结构单位，并进一步转化成挥发性脂肪酸和醇（4）第四阶段产甲烷阶段挥发性脂肪酸转化甲烷和二氧化碳。,（5）第五阶段稳定化阶段此阶段产生大部分可降解有机物转化成甲烷和二氧化碳。填埋场释放气体的速率显著减少。填埋场各产气阶段的持续时间是不同的，它受填埋垃圾的可生物降解性、温度、湿度、初始压实程度以及是否可以得到营养物质等因素的影

36、响。,2.2填埋气的产生量（1）经验估算法典型垃圾填埋场（含水率为25%，填埋以后保持不变）每年的产气量近似为0.06m3/kg或更高；如果是干旱或半干旱的气候条件，又没有添加水分，填埋垃圾含水率较低，则产气量在0.030.045m3/kg；当垃圾填埋后，湿度条件非常合适时，产气量可达0.15m3/kg或更高。,（2）IPCC的统计模型法政府间气候变化专门委员会推荐经验模型：VCH4=MSWHDOCr16/120.5 VCH4为甲烷排放量；MSW为城市固体废物量；H为城市垃圾填埋率；DOC为垃圾中可降解有机碳的质量分数（发展中国家15%，发达国家22%）；r为垃圾中可降解有机碳的分解率（77%

37、），16/12为甲烷与C之间的转换系数；0.5为甲烷中碳与总碳的比率。,（3）化学计算法城市生活垃圾中有机组分厌氧分解的一般化学反应为：有机物质（垃圾）H2O不可生物降解的有机物质CH4CO2其它气体对填埋场气有贡献的是垃圾中可生物降解的有机组分，假设垃圾中所有生物降解有机组分可用分子式CxHyOzNm表示，并且它们完全转化为CO2和CH4，则可用下式计算填埋场理论产气总量：CxHyOzNm（4xy2z3m）/4 H2O（4xy-2z-3m）/8 CH4+（4xy 2z3m）/4 CO2mNH3,（4）理论需氧量法如果知道单元质量垃圾中有机组分的TOD以及填埋垃圾总量，就可以计算出填埋场理论产

38、气量（L0）：L0=W（1-）有机物CTODVTOD 式中，W为垃圾的质量，kg；CTOD为单位质量垃圾中有机组分的TOD，kg/kg，我国城市生活垃圾中的有机组分主要为植物性厨房废物，典型CTOD=1.2 kg/kg；VTOD为单位TOD相当的填埋场产气量，m3/kg；为垃圾的含水率（质量分数），%；有机物为垃圾中有机组分的含量（质量分数），%（干重）。,考虑到有机组分中可生物降解部分的比例和在填埋场内的损失，实际可能的产气量为：L实际=有机物（1有机物）L0 式中，有机物为有机组分中可生物降解部分所占比例；有机物为在填埋场内因随渗滤液等而损失的可溶性有机组分所占比例。,填埋场产生的填埋气不

39、一定都能被收集起来，因此，计算实际可收集到的填埋气产量时，还需考虑填埋气收集系统的集气效率。故最终实际可收集到的填埋气量L收集为：L收集=LFG L实际式中，LFG为填埋场气体收集系统的集气效率，其值在30%80%之间。一般堆放场较低，最高为30%，而密封较好的现代化卫生填埋场可达到80%。,在通常条件下，填埋气产生速率在前2年达到高峰，然后开始缓慢下降，在多数情况下可以延续25年或更长的时间。确定填埋气产生速率的方法有试验井法、经验估算法和SchollCanyon模型等。,利用试验井抽气测量填埋气的流量和质量，是估计填埋气产生速率的最可行的方法。但只有设置在有代表性位置处的试验井，其测定结果

40、才有实际意义。对于填埋垃圾压实不好的填埋场，由于存在填埋气迁移问题，可持续回收的填埋气产量一般是试验井测定值的一半。,3 填埋气的迁移 填埋场内部存在着填埋气的浓度梯度和压力梯度，填埋场内部的填埋气可能存着如下三种不同类型的迁移运动。（1）向上迁移：指填埋气中的二氧化碳和甲烷通过对流和扩散作用释放到大气圈中。（2）向下迁移：指填埋气中相对密度较大的二氧化碳向填埋场底部运动，并最终在填埋场底部聚集的现象。,（3）横向迁移：包括两种情况。第一种情况是填埋气通过周边可渗透地质介质迁移到远离填埋场的地方后，释放进入大气。第二种情况是填埋气通过树根造成的裂痕、人造或风化侵蚀造成的洞穴、疏松层、旧通风道和

41、公共线路组成的人造管道、地下公共管道以及地表径流造成的地表裂缝等途径，迁移释放到环境中或进入到填埋场附近的建筑物或封闭空间中。,影响填埋气迁移的主要因素：覆盖和垫层材料。低渗透性的覆盖层可阻止填埋气向大气释放，但如果覆盖物渗透性低并且垃圾未垫封或垫层材料是可渗透性的，将主要产生横向迁移；地质条件。周围的地质条件会影响横向迁移，填埋气可绕过非渗透性障碍物（如黏土层）进行迁移，也可以通过疏松层或砂砾层进行迁移；水文条件。地下水水位可以影响填埋气的迁移和释放，通常地下水水位上升，将增大填埋气横向迁移的机会；大气压。,4.4 填埋气控制系统填埋气控制系统的作用是控制填埋气的迁移和释放，以减少填埋气向大

42、气的排放量和向地下的迁移，并回收利用甲烷气体。控制系统有主动和被动之分。在被动控制系统中，填埋气依靠填埋场内气体自身产生的压力进行迁移；主动控制系统则常采用抽真空的方法来控制气体的运动；,填埋气收集器（1）垂直抽气井 井深：为避免渗滤液污染地下水，井孔绝对不能穿透填埋场底部。常见的井深为填埋场深度的50%90%，具体井深由现场条件确定。如美国环保局规定，井深为填埋场深度的75%，或低于填埋场内的液面高度。,影响半径及井间距：影响半径是一个假想的概念，指气体能被抽吸到抽气井的距离，即在此半径范围内的所有填埋场气体都能被抽吸到这个抽气井里来。影响半径与填埋垃圾类型、压实程度、填埋深度和覆盖层类型等

43、因素有关，应通过现场试验确定。在缺少试验数据的情况下，影响半径通常采用45m。井间距一般根据抽气井的影响半径按相互重叠原则来选定，即各抽气井间的距离要使其影响区相互交叠。一般来说，对于深度大并有人工薄膜的混合覆盖层的填埋场，常用的井间距为4560m；对于使用黏土和天然土壤作为覆盖层材料的填埋场，则应使用小一些的间距，如30m，以防将大气中的空气抽入填埋气回收系统中。,井槽：正常情况下，槽位置在井筒底部的1/32/3处。例如，18m深的井建议从底部的1/32/3处开槽；而12m深的井，则在底部1/3处槽。（2）水平抽气管（道）常用于仍处于填埋阶段的填埋场，通常，水平间距范围为30120m，垂直间

44、距范围是2.418m或12层垃圾的高度。,4.4.2 填埋气被动控制系统（1）内部填埋气被动收集系统,（2）周边填埋气被动收集系统,4.4.3 填埋气主动控制系统,（1）采用垂直井的填埋气主动收集系统,（2）边缘填埋气主动收集系统,4.5 填埋气处理与利用焚烧处理,填埋气的回收利用（1）能源回收在输送给使用者前，填埋气必须过干燥和（或）过滤处理，去除冷凝液和粉尘，成为具有一定清洁度、甲烷浓度为35%50%的气体。（2）发电用填埋气发电常用内燃机或汽轮机。内燃机是可靠、高效的发电机械。但是由于填埋气中含有H2S气体，会加速内燃机的腐蚀，而且硫化物容易在润滑油中富集，使润滑油需要经常更换。因此，使用内燃机发电时，填埋气需进行严格的脱硫处理。,汽轮机可以使用中等质量的气体发电，所需的气流速度比内燃机快，因此适用于大型填埋场。（3）回收有用组分填埋气中的二氧化碳和甲烷是常用的化工原料，可通过物理、化学吸附方法和膜分离方法把它们分离出来，作为化工或其它工业的原材料使用。,