第六章 固體廢物的衛(wèi)生填埋處理

1、Chap. 6 The Landfill Treatment of Municipal Solid Waste第一節(jié)第一節(jié) 固體廢物的填埋方式固體廢物的填埋方式一一. . 衛(wèi)生填埋衛(wèi)生填埋 衛(wèi)生填埋是利用工程手段，采取有效的技術措施，防止垃圾滲濾液及有害填埋氣體對水體、土壤和大氣等造成污染；將固體廢物分層、壓實減容，使填埋占地面積最小化；并且設置土壤或其它適當替代材料的日覆蓋層或周期性蓋層；使整個過程對公共衛(wèi)生安全及環(huán)境均無危害的一種土地處理方法。 圖7-1為固體廢物衛(wèi)生填埋場的剖面示意圖。填埋單元是指一個操作期（通常為1天）內(nèi)填埋的固體廢物，它包括填埋的固體廢物及其周圍的日覆蓋層。日覆蓋層可

2、以采用回填土和其它適當?shù)奈镔|(zhì)，其厚度一般為1530cm。日覆蓋層的作用主要是防止廢物吹揚、老鼠和蒼蠅滋生以及疾病傳播等問題，同時也可以防止在填埋操作期內(nèi)外部的降水、地表水等進入填埋場。當填埋高度超過1525m時，為了保證填埋場邊坡的穩(wěn)定性，需要設置一定寬度的臺階，同時設置地表水排泄通道和氣體收集管道。第一節(jié)第一節(jié) 固體廢物的填埋方式固體廢物的填埋方式最終單元單元單元單元日覆蓋層最終蓋層系統(tǒng)臺階典型坡度：3:1防滲系統(tǒng)圖7-1 固體廢物填埋場剖面示意圖（根據(jù)George Tchobanoglous等，2000） 第一節(jié)第一節(jié) 固體廢物的填埋方式固體廢物的填埋方式二二. . 填埋方式填埋方式 固體

3、廢物的填埋方式和結構與地形、地貌有關，常見的主要方式有溝槽填埋、地上填埋和山谷或洼地填埋。1溝槽填埋方法 溝槽填埋方法又稱坑式填埋法、地下式填埋法或半地下半地上式填埋法（圖7-2），適合于場地有豐富的可供開挖的覆蓋層物質(zhì)，而且地下水水位埋深較大的地區(qū)，也可以利用野外現(xiàn)有的邊坡穩(wěn)定的粘土深坑或低凹地形，作一定程度的適當開挖即可使用，只要地質(zhì)條件滿足填埋要求就可以使用。固體廢物在開挖的單元或溝槽中進行處置，開挖出來的原地土可堆存起來，用于日覆蓋層和最終蓋層。 圖7-2 開挖溝槽單元填埋法 第一節(jié)第一節(jié) 固體廢物的填埋方式固體廢物的填埋方式2地上填埋方法 地上填埋方法(圖7-3)通常適用于不適合開挖

4、地下單元或溝槽的地區(qū)或地下水水位較高的地區(qū)。這種填埋方法是地下水水位較高的平原地區(qū)唯一可采用的方法，填埋場要求建在較厚的粘土層之上，而且最好是處置有害成分較少的惰性廢物。由于表面積/質(zhì)量系數(shù)較高，這就增加了空氣的滲透和表面釋放氣體進入大氣的可能性。另外，填埋堆體的高度和坡度都要適當，避免對景觀產(chǎn)生不利影響。 圖7-3 地上填埋方法第一節(jié)第一節(jié) 固體廢物的填埋方式固體廢物的填埋方式3山谷或洼地填埋方法 山谷、洼地填埋方法類似于溝槽方法，只是本方法不需要開挖（有時需要局部修整原地表面，如圖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。我國大部分填埋場屬于這種類型。這種方法的

5、最大優(yōu)點是填埋庫容較大。建設這種類型的填埋場時，設置地表排水控制系統(tǒng)非常關鍵，嚴格控制地表水進入填埋場。在有些情況下，可能缺乏日覆蓋層和最終頂部蓋層材料。圖7-4 山谷或洼地填埋方法第一節(jié)第一節(jié) 固體廢物的填埋方式固體廢物的填埋方式三.危險廢物的安全填埋 危險廢物安全填埋工程主要包括廢物的預處理（中和、固化和穩(wěn)定化等）、危險廢物填埋場選址、滲濾液的收集與處理、填埋氣體控制、防滲層設計、地下水保護及場地與周圍地表徑流的控制管理等。1危險廢物安全填埋場的選址 安全填埋場的建設，選址是一個關鍵的環(huán)節(jié)，它涉及到人文、地理、地質(zhì)、水文、工程、經(jīng)濟、社會意識等多方面的內(nèi)容，場址的選擇一定要周密考慮各相關因

6、素并采用適當?shù)姆椒ㄗ罱K確定。場址的選擇通常要遵循兩個原則：一是場址能夠滿足安全性原則，主要從區(qū)域地質(zhì)學、地形學、氣候、土壤和巖土工程等方面來考慮；二是滿足經(jīng)濟合理的原則，主要考慮場地的規(guī)模、容量、征地費用、運輸費、操作運行費和管理費等方面。2. 危險廢物安全填埋場的設計 危險廢物填埋場應是全封閉式的，廢物填埋后可安全保存數(shù)十年甚至上百年時間。全封閉式填埋場的設計主要包括防滲技術、滲濾液收集處理系統(tǒng)、集排氣網(wǎng)絡、封場與復墾工程、預警監(jiān)測系統(tǒng)等。第一節(jié)第一節(jié) 固體廢物的填埋方式固體廢物的填埋方式3高放射性廢物的深部地質(zhì)處理 深部地質(zhì)處理是目前國際上公認的、在安全上可接受的高放射性廢物處置方法，是將

7、高放射性廢物預處理后封裝在堅固耐久的容器內(nèi)并置于深層地質(zhì)構筑物中，再用人工和天然屏障進行多層屏蔽，使之與外界隔離。這種處理方法可以實現(xiàn)高放射性廢物與生物圈的隔絕，減小對生物的危害。 深部地質(zhì)處理的多重防護屏障主要由四部分構成，首先是廢物本身的固化，是將放射性固體廢物固化在相對穩(wěn)定的固化體中；其次是包裝容器，也稱為包裝體，多為金屬制成，可以起到阻止外部水穿透進入的作用；再次是粘土礦物材料，如膨潤土，將粘土礦物材料充填在包裝體與圍巖之間，一方面可以緩沖圍巖的壓力，另一方面還起到限制核素遷出的作用；最后是天然屏障，主要指周圍圍巖的性質(zhì)及地質(zhì)環(huán)境。對圍巖的要求為水滲透系數(shù)較小，巖石孔隙度小，節(jié)理、裂隙

8、不發(fā)育，且有阻止放射性核素遷移的地球化學和礦物學特征，具有良好的導熱、抗輻射性能。第二節(jié)第二節(jié) 城市固體廢物填埋場的選址城市固體廢物填埋場的選址 現(xiàn)代城市固體廢物填埋場的規(guī)劃、設計和運行涉及環(huán)境工程、地質(zhì)學、水文地質(zhì)學、水文水資源、以及社會、經(jīng)濟等多學科的交叉應用。城市固體廢物填埋場從設計、建設到封閉后的管理流程見圖7-5。 填埋場選址場地勘察環(huán)境影響評價填埋場設計填埋場封閉、監(jiān)測填埋場建設、運行圖7-5 城市垃圾填埋場工作流程第二節(jié)第二節(jié) 城市固體廢物填埋場的選址城市固體廢物填埋場的選址一.填埋場的選址原則 衛(wèi)生填埋場場址的選擇，涉及到當?shù)氐慕?jīng)濟、交通、地理地形，氣候、環(huán)境地質(zhì)條件、地表水文

9、條件、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等情況，是一項復雜的工作。一般衛(wèi)生填埋場的選址應遵循以下幾個原則：（一）衛(wèi)生填埋場選址應服從城市總體規(guī)劃 固體廢物填埋場是城市環(huán)衛(wèi)基礎設施的一個重要組成部分，對保護城市環(huán)境衛(wèi)生和生態(tài)平衡，保障人民的身體健康和經(jīng)濟建設的發(fā)展起著重要作用。因此，衛(wèi)生填埋場的選址和建設應服從城市總體規(guī)劃布局，填埋場的規(guī)模應和城市建設規(guī)模、經(jīng)濟發(fā)展水平等相一致。（二）衛(wèi)生填埋場選址滿足的自然地理條件 填埋場場地應選在城市常年主導風向的下風向和城市取水水源地的下游，與城市的距離要適中，交通條件要便利，使運輸成本降到最低；填埋場地應選在人口密度低、周圍800m內(nèi)無居民生活點、無礦藏資源或無開采價值

10、，對工農(nóng)業(yè)以及旅游、文物、考古等使用價值不大地區(qū)；填埋場地遠離飛機場、軍事試驗場和易燃易爆等危險品倉庫；填埋場的垂向標高應不低于城市防排洪標準；盡可能利用天然地形。 第二節(jié)第二節(jié) 城市固體廢物填埋場的選址城市固體廢物填埋場的選址（三）衛(wèi)生填埋場選址滿足的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件 衛(wèi)生填埋場應選擇在巖性均勻、分布面積廣、厚度大、滲透性小、地震烈度低、斷裂和裂隙不太發(fā)育以及地層長期穩(wěn)定的地區(qū)，如各種礦物成分的粘土層、基巖山區(qū)的粘土巖和頁巖等；不能有滑坡、泥石流、地面塌陷等環(huán)境問題發(fā)生；隔水層、粘土厚度越大越好；場地應滿足一定的地基承載力要求；場地的水文地質(zhì)條件比較簡單，地下水資源不豐富，地下水位埋深

11、大；專用水源地區(qū)、低洼濕地、河畔等地段不能建場。第二節(jié)第二節(jié) 城市固體廢物填埋場的選址城市固體廢物填埋場的選址二. 填埋場選址程序、方法及適宜性評價 （一）填埋場選址程序1 收集資料 選址首先要充分收集掌握當?shù)氐牡匦巍⒌孛?、土壤條件、區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及氣象等方面的資料。2 野外踏勘 通過野外踏勘可以直觀地掌握預選場地的土地利用情況、交通條件、周圍居民點分布情況、水文網(wǎng)分布情況和場地的地質(zhì)、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件等相關的信息資料。根據(jù)野外踏勘所獲得的資料對所選地點進行對比分析，分別列出每個可選地點的優(yōu)點和弊端。3 預選場地的社會、經(jīng)濟和法律條件調(diào)查 對預選場址周圍的社會、經(jīng)濟條件，

12、以及公眾對填埋場的反應和社會影響等進行進一步調(diào)查，確定其是否有礙于城市整體或工農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，是否影響城市景觀。根據(jù)有關的法律、法規(guī)和政策，特別是環(huán)境保護法、水域和水資源保護法等，排除跟法律、法規(guī)相沖突、相抵觸的預選地點。第二節(jié)第二節(jié) 城市固體廢物填埋場的選址城市固體廢物填埋場的選址4.預選場地可行性研究報告 提交預選場地的可行性研究報告，充分利用調(diào)查資料來說明場地的可選性和可行性，以報告的形式提交給主管部門，使工程項目從可行性研究階段進入正式計劃內(nèi)的工程項目審批、建設階段。5.預選場地初勘 在征得管理部門的同意后，需要對場地的綜合地質(zhì)條件能否滿足工程的要求進行初步勘察，查明場地的地質(zhì)結構、水文

13、地質(zhì)和工程地質(zhì)特征。初步的地質(zhì)勘測工作和勘測結果是場址可選的最終依據(jù)。6.預選場地的綜合地質(zhì)條件評價技術報告 場地的初步地質(zhì)勘測工作結束后，應由鉆探施工單位提出場地地質(zhì)勘察技術報告，再根據(jù)報告提供的技術資料和數(shù)據(jù)，由項目主管單位編寫場地綜合地質(zhì)條件評價技術報告。報告內(nèi)容應包括場地的綜合地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，場地的利弊，場地可選性結論，并對下一步場地的詳細勘察和工程施工提出建議。7.工程詳勘和施工 確定場地的可選性后，立即進入工程實施階段。依據(jù)場地綜合地質(zhì)條件評價技術報告進行場地的詳細勘察設計和施工。 第二節(jié)第二節(jié) 城市固體廢物填埋場的選址城市固體廢物填埋場的選址(二）場址選擇方法 在充分收集資料

14、和野外勘察的工作基礎上，采用多種模型方法進行填埋場地的定量對比和選擇，如灰色系統(tǒng)理論、模糊綜合評判、專家系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和層次分析等。影響填埋場場址選擇的因素很多，它們相互影響，相互制約，又相互聯(lián)系，具有層次性。（三）場址適宜性綜合評價數(shù)學模型 對于填埋場適宜性評價子系統(tǒng)，擬采用多目標決策線性加權法描述，首先建立一個廣義目標函數(shù)，即：式中，Z為填埋場適宜性總分； i為第一層制約因素的第i項影響因素，i=1,2,n； n為填埋場第一層制約因素的個數(shù)； Zi為第一層制約因素的第i項影響因素的總分。 niiZZ1 固體廢物填埋場場地勘察工作主要包括前期資料收集、野外現(xiàn)場調(diào)查、取樣分析和必要的勘探工

15、作?？辈斓闹饕獌?nèi)容有： 1.擬建填埋場地區(qū)的一般情況，如人口、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃等； 2.氣象、水文和自然災害情況；地形、地貌條件；地質(zhì)、水文地質(zhì)條件； 3.固體廢物基本情況，如固體廢物的特性、產(chǎn)量、場地的容量和使用年限等； 4.擬建填埋場地區(qū)生態(tài)環(huán)境方面的情況，包括生態(tài)脆弱性、污染防護能力、穩(wěn)定性等方面。 第三節(jié)第三節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場場地勘察填埋場場地勘察一. 滲濾液滲漏對環(huán)境污染預測（一）滲濾液滲漏對地下水的污染預測1數(shù)量統(tǒng)計分析法 數(shù)量統(tǒng)計分析法包括一元回歸法和多元回歸法，但常用的是一元回歸法。2地下水流速估算法 可以通過監(jiān)測填埋場地區(qū)地下水水位進行區(qū)域地下水流場分析，計算

16、地下水的水力梯度，利用達西定律計算地下水的滲透流速，以此來預測滲濾液污染暈的遷移速度。3地下水污染的數(shù)值模擬方法 應用地下水滲流理論和溶質(zhì)運移彌散理論建立污染物在地下環(huán)境中的遷移模型。模型中可以包括對流、彌散和各種反應。如果填埋場的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件比較簡單，可用解析方法求解，預報地下水的污染情況。但在實際應用中，地質(zhì)、水文地質(zhì)條件通常十分復雜，并且地下介質(zhì)是非均質(zhì)、各向異性的，所以常用數(shù)值方法求解地下水污染的定解問題，從而達到在空間和時間上對污染質(zhì)的分布、變化進行模擬預報的目的。 第四節(jié)第四節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場環(huán)境影響評價填埋場環(huán)境影響評價（二）滲濾液滲漏對土壤的污染預測 滲濾液與土壤

17、的作用包括：物理過濾、物理吸附、化學反應和化學沉淀和微生物代謝等。 1.滲濾液污染組分截留容量 污染物質(zhì)i在土壤中的累積殘留量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：單位重量土壤每年接納該污染物的量，mg/kga；Ki：污染物i在土壤中的年殘留率,可以通過實驗獲得；n：污染年限。Xi可用下面的公式計算： 式中，Q：滲濾液滲漏水量（m3/a）M：土壤重量（kg）Ci：污染質(zhì)i的濃度（mg/L）第四節(jié)第四節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場環(huán)境影響評價填埋場環(huán)境影響評價iniiiiiKKKXW11iiCMQX2.土壤環(huán)境容量的計算 重金屬和難降解污染物（如C

18、d、Pb、苯并芘等）在土壤環(huán)境中的固定容量可用如下公式計算： 式中，Qi：土壤中某污染物質(zhì)的固定環(huán)境容量（g/m2）；Ci：土壤中某污染物的允許含量g/t（土壤）；Bi：土壤中某污染物質(zhì)的環(huán)境背景值g/t（土壤）0.225：每平方米表土的計算重量（t/m2） 上式表明，在填埋場的特定區(qū)域，當環(huán)境背景值確定以后，土壤環(huán)境容量的大小和土壤的臨界含量（污染物允許含量）密切相關。因此，制定適宜的土壤環(huán)境臨界含量非常重要。根據(jù)土壤污染程度，可以計算土壤達到嚴重污染的時間。 第四節(jié)第四節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場環(huán)境影響評價填埋場環(huán)境影響評價225. 0)(iiiBCQ二. 大氣環(huán)境影響預測與評價1、CH4

19、產(chǎn)生量模型 目前，填埋場甲烷氣體的產(chǎn)量的理論計算模型有：基于質(zhì)量平衡理論的模型、理論動力學模型和生物降解最大產(chǎn)氣量模型。 2、填埋場氣體排放強度預測 在預測出每年的CH4產(chǎn)生量后，換算出每小時的排放強度。利用填埋氣體中各組分占總填埋氣體產(chǎn)量的相對比例，計算出其余各組分的相對排放強度。3、氣體惡臭影響范圍預測 估算填埋場下風向某處惡臭氣體的濃度時，可以認為填埋場是一個有限線源。當風向與線源的方向垂直時，取與風向平行的方向為x軸，線源的中點為坐標原點。線源的范圍為y1y2，且y1y2，則下風向某處污染物的濃度估算模型為： 式中，H：排放源的高度，m； C：下風向某處的污染物濃度，mg/m3； QL

20、：線源的強度，g/(ms)；第四節(jié)第四節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場環(huán)境影響評價填埋場環(huán)境影響評價dppHQHyxCPPZZL)2exp(21)(21exp22),0,(2212yyP11yyP22三. 噪聲環(huán)境影響預測與評價1、公路沿線噪聲的預測與評價 線聲源隨傳播距離增加，噪聲強度逐漸降低，引起的衰減值可用下式計算：式中，L1：距離衰減值，Db； r：線聲源到受聲點的距離，m； l：線聲源的長度，m。 公路沿線的噪聲隨距離的變化可用下面的模型進行預測：式中，Leq：公路基底噪聲聲壓級，由當?shù)氐沫h(huán)境資料獲得。2、填埋場場地周圍噪聲影響預測 填埋場施工場地的噪聲對周圍的影響可用下面的模型進行預測：

21、 式中，x：離場地邊界的距離。第四節(jié)第四節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場環(huán)境影響評價填埋場環(huán)境影響評價214lg20rlL2)(4lg20rlLLeqxeq48)250328.0lg(20)(xLLeqxeq四. 環(huán)境經(jīng)濟損益影響評價 1.填埋場費用效益分析方法 固體廢物填埋場的建設運行費用主要包括填埋場的總投資，固體廢物處理設備運行費用，滲濾液處理、除塵除噪等外部處理設備費用，環(huán)境損失補償費等；收益主要包括直接收益和環(huán)境收益。填埋場建設力求使環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益均達到最大化。2.成本與費用分析 固體廢物的處理從產(chǎn)生源的收集工作開始，一直到填埋場封閉后的最終管理，這個過程中每一個環(huán)節(jié)的成本都

22、包括固定成本和運營成本。所謂固定成本主要是指土地成本、填埋場的建設成本及機動車成本等。一般來說它在填埋運行期間就已經(jīng)確定和固定。運營成本是指維護所需要的勞動費用和填埋場運營期間發(fā)生的費用。運營成本是可變的，總是隨著廢物處理速度和總量的增加而增加。 第四節(jié)第四節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場環(huán)境影響評價填埋場環(huán)境影響評價 地地表表逕逕流流 地地表表逕逕流流 蒸蒸發(fā)發(fā)蒸蒸騰騰 地地下下水水入入滲滲 填填埋埋廢廢物物 植植被被 排排水水溝溝 地地下下滲滲透透 防防滲滲層層 疏疏水水層層 覆覆蓋蓋層層 排排水水管管 大氣降雨大氣降雨(I)第五節(jié)第五節(jié) 衛(wèi)生衛(wèi)生填埋場的基本結構和功能填埋場的基本結構和功能防滲

23、防滲與檢漏與檢漏氣體收集氣體收集與利用與利用滲濾液滲濾液循環(huán)循環(huán)覆蓋覆蓋材料材料滲濾液滲濾液處理處理封場封場技術技術第五節(jié)第五節(jié) 衛(wèi)生衛(wèi)生填埋場的基本結構和功能填埋場的基本結構和功能二.衛(wèi)生填埋場的基本結構和功能 一個完整的衛(wèi)生填埋場必須具有防滲系統(tǒng)、滲濾液收排系統(tǒng)、填埋氣體（LFG）控制系統(tǒng)、環(huán)境影響監(jiān)測系統(tǒng)等幾個部分。1填埋場防滲系統(tǒng) 填埋場的防滲系統(tǒng)一般包括三部分:最終頂部蓋層、側部防滲層和底部防滲層。 最終頂部蓋層的主要功能是防滲和排泄，減少地表水、雨水等的入滲，防止填埋氣體的散發(fā)。另外頂部蓋層還為上部植被和其他防滲控制措施提供支撐； 側部防滲層主要是防止?jié)B濾液的側漏和外部水的滲入，并

24、對滲濾液進行排泄； 底部防滲層主要用于防止?jié)B濾液泄漏、阻止填埋氣體進入地下環(huán)境、為固體廢物提供支撐等，并通過設置過濾系統(tǒng)，收集系統(tǒng)和排泄系統(tǒng)防止?jié)B濾液在衛(wèi)生填埋場中的積累。 第五節(jié)第五節(jié) 衛(wèi)生衛(wèi)生填埋場的基本結構和功能填埋場的基本結構和功能2滲濾液收排和處理系統(tǒng) 滲濾液的收排系統(tǒng)由收集系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)組成。收集系統(tǒng)主要部分是由位于底部防滲層上面的砂或礫石構成的排水層，排水層內(nèi)設有穿孔管網(wǎng)，以及防止堵塞鋪設在排水層表面和包在管外的無紡布。滲濾液的輸送系統(tǒng)主要由滲濾液貯存罐、泵和輸送管道組成。3填埋氣體控制系統(tǒng) 填埋場氣體控制系統(tǒng)的作用是減少填埋氣體向大氣的排放量和在地下的橫向遷移，并回收利用甲烷氣

25、體?？刂葡到y(tǒng)主要有被動控制和主動控制兩種。被動控制是在主要氣體大量產(chǎn)生時，為其提供高滲透性的通道，使氣體在自身的壓力下沿設計的方向運動；主動控制是采用抽真空的方法控制氣體的運動。4環(huán)境影響監(jiān)測系統(tǒng) 對填埋場監(jiān)測主要是檢查填埋場是否按設計要求正常運行，確保填埋場符合所有管理標準。主要包括填埋場滲濾液水位、排水系統(tǒng)內(nèi)水位、滲濾液滲漏情況、填埋場周圍地下水水質(zhì)、填埋場周圍土壤和大氣中填埋氣體的濃度、滲濾液收集池中的滲濾液水位和水質(zhì)、最終覆蓋層的穩(wěn)定性等。第五節(jié)第五節(jié) 衛(wèi)生衛(wèi)生填埋場的基本結構和功能填埋場的基本結構和功能圖7-6 填埋場結構示意圖第五節(jié)第五節(jié) 衛(wèi)生衛(wèi)生填埋場的基本結構和功能填埋場的基本

26、結構和功能最終覆蓋層排水管滲濾液收集井第一防滲層第二防滲層滲濾液收集層廢物滲濾液檢測與收集層基礎土層第五節(jié)第五節(jié) 衛(wèi)生衛(wèi)生填埋場的基本結構和功能填埋場的基本結構和功能第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計圖7-6 填埋場結構示意圖北京安定垃圾衛(wèi)生填埋場北京北神樹垃圾衛(wèi)生填埋場深圳下坪垃圾衛(wèi)生填埋場全封閉型填埋場(closed system landfill)半封閉型填埋場第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計三滲濾液收排系統(tǒng)設計(一）滲濾液收排系統(tǒng)的結構滲濾液收排系統(tǒng)主要由橫型集水系統(tǒng)、豎型集水系統(tǒng)、防滲層、排水系統(tǒng)層和調(diào)節(jié)池等組成。（1）橫型集水系統(tǒng)，設置在底

27、部和中間層，便于滲濾液收集。（2）豎型集水系統(tǒng)，具有豎向收集滲濾液和排除填埋場氣體兩個功能。（3）防滲層，通常由具有一定的厚度粘土或人工合成材料構成，能阻止?jié)B濾液下滲，而且具有一定坡度（通常25），便于滲濾液流向排水管。（4）排水系統(tǒng)，使?jié)B濾液快速流出填埋場，降低防滲層上滲濾液的水位。（5）調(diào)節(jié)池，供貯蓄、調(diào)節(jié)排出的滲濾液之用。 第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計垂直排泄井示意圖 典型底部排泄層剖面圖 第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計（二）滲濾液收排系統(tǒng)的構造和配置形式 衛(wèi)生填埋場滲濾液收排系統(tǒng)的構造可分為管暗渠式、盲溝式和組合式三種，其配置方式有直線

28、型、樹枝型和階梯型三種。 滲濾液收排系統(tǒng)構造滲濾液收排系統(tǒng)配置形式 第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計（三）防滲層-排水層系統(tǒng)最大積水深度計算 防滲層排水層系統(tǒng)最大積水深度為： )1(22maxCtgCtgCtgCLh式中，hmax：最大積水深度，cm；e：進入填埋場廢物層的水通量，cm/s；Ce/Ks，其中Ks為橫向排水層（砂礫石層）水平方向的滲透系數(shù)，cm/s。hmax：e/Ks的函數(shù)。 滲濾液收排模型圖解滲水通量：運移速度：穿透時間： 第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計（四）滲濾液通過底部防滲層的運移速度和穿透時間計算 dhdKqsdhdKqves

29、e)()(2hdKdvdTseh：滲濾液在襯層上的積水高度，cm；d：防滲層的厚度，cm；Ks：防滲層的滲透系數(shù)，cm/s； ： 有效空隙度。 e（五）滲濾液泄漏量計算通過單層粘土層滲濾液泄漏量為：dhdAKQS式中，A：填埋場底部襯層面積。第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計（六）滲濾液收集管和收集溝設計 滲濾液收集溝第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計四、填埋場氣體控制系統(tǒng) （一）被動控制系統(tǒng) 典型被動氣體控制系統(tǒng)1、排放孔/燃燒器2、周邊攔截渠3、周邊屏障溝渠或泥漿墻4、填埋場內(nèi)的不可滲透屏障第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計（二）

30、主動控制系統(tǒng)1、內(nèi)部填埋氣體回收系統(tǒng)典型填埋場氣體主動排氣系統(tǒng)2、邊緣填埋氣體回收系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計（二）主動控制系統(tǒng)1、內(nèi)部填埋氣體回收系統(tǒng)典型填埋場氣體主動排氣系統(tǒng)2、邊緣填埋氣體回收系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計五、防滲系統(tǒng)衛(wèi)生填埋場中重要的幾種防滲系統(tǒng)結構：（1）由天然的低滲透性材料組成的單層防滲層，見圖(a)。（2）由單一合成材料，如合成膜等，組成的單一防滲層，見圖(b)。（3）單一組合防滲層（粘性土+合成膜），見圖(c)。（4）雙層防滲系統(tǒng)，見圖 (d)。 （5）天然材料雙層防滲層，見圖(e)。（6）合成材料雙層防

31、滲層，見圖 (f)。（7）雙層半組合防滲層，即上部雙層合成材料防滲層+單一天然材料防滲層，見圖(g)。（8）雙層組合防滲層具有極好的防滲性能和完善排泄系統(tǒng)，見圖(h)。 衛(wèi)生填埋場中最重要的幾種襯里 第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計六.防滲層常用材料 （一）天然防滲材料1.粘土 粘土是最常用的天然防滲材料。影響天然粘土防滲層性能的主要因素有壓實程度、水分含量、粘土組成、場地鋪設技術和防滲層厚度等。2、膨潤土 一般將能夠膨脹的粘土礦物籠統(tǒng)地稱為膨潤土。這種土在濕潤之后體積可膨脹至干重體積的15至18倍。膨潤土和砂土的混合物可以構成低滲透性防滲層。3.細砂土 細砂土被廣泛地用

32、于保護人工防滲層和增加過濾的穩(wěn)定性。4.礫石 礫石是過濾層和排泄層的主要材料。底部礫石層的有效性主要取決于孔隙度、礫石的形狀、強度、巖性（抗風蝕的能力）、過濾層的穩(wěn)定性、排泄層的厚度以及系統(tǒng)的整體工程質(zhì)量等。 第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計（二）合成材料 與天然材料相比，合成材料的主要優(yōu)勢在于不受場地的限制，可隨時購買使用，體積小，消耗小，而且性能也好。常用的地質(zhì)合成材料有地質(zhì)合成膜（geomembranes）、地質(zhì)合成纖維（geotextile）、地質(zhì)合成濾網(wǎng)(geonets)、組合體（Geocomposites）等，它們分別具有不同防護功能，如防滲、隔離作用、排泄、

33、過濾和加固等。表7-1 各種防護人工材料的性能對比材材 料料防滲防滲滲透滲透排放排放土層加固土層加固隔離隔離侵蝕控制侵蝕控制過濾過濾氣體控制氣體控制天天然然材材料料粘性土粘性土H H混合膨潤土混合膨潤土H H砂砂M ML LL LH HH H礫礫 石石H HH HL LL LL LH H人人工工材材料料地質(zhì)隔膜地質(zhì)隔膜H H合成纖維合成纖維L LM MH HL LH HL L排泄網(wǎng)排泄網(wǎng)H HM MM MM ML L塑料網(wǎng)狀結構塑料網(wǎng)狀結構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-強， M-中等，L-低。GB和GD表示

34、采用組合體方法，GB表示：合成纖維+膨潤土+合成纖維；GD表示：合成纖維+排泄網(wǎng)+合成纖維。第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計圖78 主要發(fā)達國家的底部防滲層結構第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計 干燥空氣中 在水中 Ca 基膨潤土 Na 基膨潤土 Na2CO3活化 Ca2+離子 水分子 Ca2+離子 水分子 d001:1.5nm 低膨脹 仍保持“三明治”結構 高膨脹 “三明治”結構被破壞形成絮狀物 水合陽離子 d001:1.5nm d001:2.0nm d001:1.2nm d001: 圖 8-13 膨潤土變化圖 （a） （b） 七、防滲材料的改性第五

35、節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計改性的目的主要有以下幾點：（1）降低防滲材料的膨脹性和絮凝化程度，加強微粒的聚沉和沉淀；（2）增強防滲材料的強度、抗剪切性能和工程穩(wěn)定性；（3）增大防滲材料的吸附容量、離子交換能力等對污染物的攔截和去除能力；（4）增強防滲材料的自修、自封能力。 （一）石灰改性（1）親和、固結作用（2）硬凝作用（二）粉煤灰改性（三）高溫焙燒活化（四）酸溶液活化（五）鹽溶液活化改性 （六）聚合陽離子改性（七）有機陽離子改性第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計八.固體廢物填埋場基本結構設計 (一)防滲系統(tǒng)設計1.底部防滲層的設計 （1）傳統(tǒng)底部防滲

36、層 根據(jù)美國環(huán)保局頒布的城市固體廢物衛(wèi)生填埋技術標準手冊（MSWLF Criteria），衛(wèi)生填埋場必須具有一層組合防滲層，由至少61cm厚的粘土及上覆的合成膜防滲層和滲濾液收集系統(tǒng)組成，其滲透系數(shù)小于110-7cm/s。底部礦物性防滲層的厚度不得小于0.75m，滲透系數(shù)K510-8cm/s。 （2）防滲層設計新理念 A.雙層基底礦物防滲層 這種雙層礦物基底襯里由兩層分開的礦物層組成。上部基層具有高度反應性，主要由具有較大的比表面積、吸附和離子交換容量的富含綠松石和方解石的天然粘土礦物組成，其目的是從滲濾液中盡可能多的去除污染質(zhì)；下部是“惰性”層，將滲濾液盡可能的阻滯在填埋場內(nèi)，一般由空隙極小

37、的礦物組成，如天然高嶺石粘土或用高嶺石提純的粘土。雙層礦物基底襯里一方面能確保盡可能多的去除有害物質(zhì)，另一方面又能確保對滲濾液長期的穩(wěn)定的低滲透性。第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計B.“反應型”防滲層在防滲層中添加能與污染物發(fā)生反應的物質(zhì)來去除滲濾液中的污染物C.自封/自修型防滲層2.側部防滲 對于側向防滲層，雙層合成材料就是一種理想的結構，但這種結構的有效性受鋪設質(zhì)量和合成膜的耐久性的影響較大。因此，在鋪設時，邊坡坡度的設計應充分考慮地形條件、土層條件、填埋場容量和施工難易程度等因素。如果邊坡坡度太大，一方面施工難度較大，另一方面防滲層也容易破損，一般邊坡坡度1：3為宜

38、。圖7-7 自封/自修型防滲層示意圖第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計3.頂部蓋層（1）傳統(tǒng)頂部蓋層 頂部蓋層一般由植被層、侵蝕控制系統(tǒng)、植被支持層、分隔層、表面排泄層、防滲襯里、分隔層和氣體排放層組成(圖7-8)。對于坡度較大的頂部蓋層，必須建造侵蝕控制系統(tǒng)、植被支持層和地表徑流渠道排泄系統(tǒng)。頂部蓋層系統(tǒng)要求礦物性防滲層的厚度不得小于0.5m，滲透系數(shù)K510-7cm/s；過濾層至少18英寸(約45cm)厚，由滲透系數(shù)小于或等于底部防滲層的土層組成；植被土層的最小厚度應為6080cm，如須種埴樹木，植被土層應大于150cm；另外，還應鋪設地下排泄層，從而可以迅速地排泄地表

39、入滲的水，該層可采用礫石，粗砂，合成濾網(wǎng)等建造，若用天然材料，最小厚度為30cm；另外，還需要一層下伏的排泄層來收集和轉移填埋氣體。 （2）毛細蓋層 “毛細蓋層”是基于在兩種粗細不同顆粒介質(zhì)的交界面上存在著毛細作用這一科學事實而產(chǎn)生的。也就是說在非飽和介質(zhì)中，細小顆粒的材料和粗大顆粒材料的交界面就是一種“毛細蓋層”，當其毛細作用力大于重力時，液體無法從上部的細顆粒物質(zhì)中進入下部的粗顆粒介質(zhì)中。因此，水分在初始階段就被阻滯在上部細顆粒介質(zhì)中，只要界面上的毛細吸引力足夠大，就可以阻滯上部水的滲漏。為了保持這種作用，對細顆粒介質(zhì)一定要及時、充分排水，所以一般的毛細蓋層都建成5o10o左右的斜坡（圖79）。蓋層的上部一般由30cm40cm厚、粒徑小于0.25mm壓實的細砂組成，其滲透系數(shù)為10-5m/s；下部由粒徑為28mm、厚度為30cm的圓礫構成，另外，為了防止上部細砂進入下部粗砂中，中間用一層地質(zhì)合成纖維隔開。 第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計圖79 傳統(tǒng)頂部蓋層示意圖圖710 毛細蓋層示意圖第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物固體廢物填埋場的設計填埋場的設計7-11 德國固體廢物填埋場頂部蓋層示意圖第六節(jié)第六節(jié)填垃圾滲濾液及其性質(zhì)填垃圾滲濾液及其性質(zhì) （一）滲濾液的來源（二）垃圾滲濾液的主要成分1溶解性