固体废物填埋处置课件.ppt

1、固体废物填埋处置环境专业课：固体废物处理与处置1、地表水和地下水控制系统 最终处置技术的核心是防止填埋废物中的有害物质对处置场周围的环境造成污染。其中，最主要的因素是雨水、地下水、地表径流以及废物自身分解产生的水分溶解废物中有害组分所形成的渗滤液 对地下水及地表水造成的污染。地表水控制系统 地下水控制系统环境专业课：固体废物处理与处置 典型流域示意图：1.1 地表水控制系统环境专业课：固体废物处理与处置 地表水控制系统的构成如下图所示：环境专业课：固体废物处理与处置填埋场总容量填埋场总容量（104m3）防洪标准（重现期：年）防洪标准（重现期：年）设计设计校核校核5005010020050020

2、50注：降雨量取值为注：降雨量取值为7d最大降雨量。最大降雨量。环境专业课：固体废物处理与处置1.2 地下水控制系统 必要性：如果填埋场选址处地下水位较高，或在某一季节地下水位升高，就有可能形成涌水，直接危及填埋场的安全，在这种情况下，需要在防渗衬层下修筑地下水集排水系统。地下水导排系统的设计原则是：尽量将未被污染的地下水导出，减少地下水侵入垃圾堆体和对防渗层产生不良的顶托压力，排能力应与地下水产生量相匹配。对地下水进行控制的目的主要有两个：保持地下水水位与废物层有足够的安全距离，以防止地下水受到渗滤液下渗的污染；防止地下水向场内的入渗，减少渗滤液的产生量。环境专业课：固体废物处理与处置环境专

3、业课：固体废物处理与处置2、填埋场防渗系统 2.1 防渗系统的必要性及工程原理 2.2 填埋场防渗技术类型 2.3 国内外填埋场防渗层典型结构 2.4 填埋场防渗层铺装及质量控制环境专业课：固体废物处理与处置城市生活垃圾填埋场城市生活垃圾填埋场-剖面图剖面图渗滤液（渗沥液）渗滤液（渗沥液）污染地下水污染地下水防渗层（防渗衬层、防渗衬里）防渗层（防渗衬层、防渗衬里）废物含水、分解产生水废物含水、分解产生水大气降水大气降水2.1 防渗系统的必要性及工程原理环境专业课：固体废物处理与处置防渗基本原理防渗工程的基本原防渗工程的基本原理：利用低渗透率理：利用低渗透率的粘土或不渗透的的粘土或不渗透的人工合

4、成材料来阻人工合成材料来阻止渗滤液渗入填埋止渗滤液渗入填埋场四周和底部。场四周和底部。环境专业课：固体废物处理与处置环境专业课：固体废物处理与处置环境专业课：固体废物处理与处置环境专业课：固体废物处理与处置 防渗工程是固体废物填埋场最重要的工程之一，其作用在于：将填埋场内外隔离，将填埋场内外隔离，防止渗滤液进入地防止渗滤液进入地下水系统；下水系统；阻止场外地下水进阻止场外地下水进入垃圾填埋物，以入垃圾填埋物，以减少渗滤液产生量；减少渗滤液产生量；有利于填埋气体的有利于填埋气体的收集和利用。收集和利用。环境专业课：固体废物处理与处置 城市生活垃圾卫生填埋技术规范 （CJJ 17-2001）中要求

5、：填埋场水平、垂直两个方向的渗透率均必须小于1.010-7cm/s。防渗方式有多种，一般分为：天然防渗 人工防渗 防渗方式应根据当地天然防渗材料（粘土）的赋存状况来确定。2.2 填埋场防渗技术类型环境专业课：固体废物处理与处置知识回顾：达西定律与渗透率（渗透系数）达西定律：V=KI V-渗透流速（cm/s）I-水力递度（无量纲）K-渗透率（cm/s）渗透率意为，当水力梯度等于1时的渗透流速。渗透率越大，渗透流速就越大。渗透率可定量反映防渗材料的渗透性能。松散矿物松散矿物渗透率（渗透率（cm/s）松散矿物松散矿物渗透率（渗透率（cm/s）软粘土软粘土1.00E-08 1.16E-06中砂中砂5.

6、79E-03 2.31E-02亚粘土亚粘土1.16E-06 1.16E-04粗砂粗砂2.31E-02 5.79E-02亚砂土亚砂土1.16E-04 5.79E-04砾石砾石5.79E-02 1.74E-01粉砂粉砂5.79E-04 1.16E-03卵石卵石1.16E-01 5.79E-01细砂细砂1.16E-03 5.79E-03环境专业课：固体废物处理与处置2.3 国内外填埋场防渗层典型结构 我国填埋场防渗层典型设计 国外填埋场防渗层典型设计环境专业课：固体废物处理与处置防渗层结构组成基本要素图膜上保护：膜上保护：土工布土工布 或或 土土防渗膜防渗膜(HDPE)或或 防渗粘土防渗粘土渗滤液收

7、集导流层渗滤液收集导流层膜下保护：土膜下保护：土生活垃圾生活垃圾基础层基础层基础层基础层环境专业课：固体废物处理与处置名词查阅：高密度聚乙烯塑料膜（HDPE）防渗膜 高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，简称为“HDPE”），是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。HDPE膜必须具有相当的承载能力，并有抗压性、抗拉性、抗刺性、抗蚀性、耐久性，且不因负荷而发生沉陷、变形、破损等特性。通常而言，填埋高度不大时，可采用厚度为1.5mm厚的HDPE膜；填埋高度较大时，宜选用厚度为2.02.5mm厚的HDPE膜；顶部封场时可采用厚度为0.5mm厚的HDPE膜。环境专业课：固体废物

8、处理与处置环境专业课：固体废物处理与处置名词查阅：土工布 土工布又称土工织物，它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。成品为布状，一般宽度为4-6米，长度为50-100米。土工布分为有纺土工布和无纺土工布。土工布具有优秀的过滤、隔离、加固防护作用、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀。环境专业课：固体废物处理与处置环境专业课：固体废物处理与处置（1）我国填埋场防渗层典型设计 我国填埋场防渗层设计应参照生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范（CJJ 13-2007）执行。技术规范给出的防渗层结构有：天然粘土防渗衬层 人工合成材料防渗衬层 单层人工合成材料防渗衬层：H

9、DPE膜 A型：HDPE膜+天然粘土（单-复合防渗）B型：HDPE膜+GCL（钠基膨润土防水毯）（单-复合防渗）双层人工合成材料防渗衬层：HDPE膜+HDPE膜 注：、因同时使用了两种以上的材料来构建防渗层，故又叫做“复合防渗”环境专业课：固体废物处理与处置天然粘土防渗衬层 天然防渗是指在填埋场填埋库区，具有天然防渗层，其隔水性能完全达到填埋场防渗要求，不需要采用人工合成材料进行防渗。采用天然防渗的填埋场场地一般位于粘土蕴藏丰富的地区。环境专业课：固体废物处理与处置渗透系数渗透系数1.010-7cm/s场底及四壁衬里厚度场底及四壁衬里厚度2m土工布土工布-分隔层分隔层垃圾层垃圾层保护层保护层环

10、境专业课：固体废物处理与处置 单层人工合成材料防渗衬层：HDPE膜 适用条件：填埋场不具备粘土类衬里或改良土衬里防渗要求；填埋场位于地下水贫乏地区。环境专业课：固体废物处理与处置渗沥液导流层渗沥液导流层厚度厚度 30cm厚度厚度30cm主要起保护膜作用主要起保护膜作用粘土厚度粘土厚度75cm渗透系数渗透系数 1.010-5cm/sHDPE土工膜土工膜1.5mm 环境专业课：固体废物处理与处置单层人工合成材料防渗衬层：HDPE膜+天然粘土（单-复合防渗（A型）适用条件：填埋场不具备粘土类衬里或改良土衬里防渗要求；填埋场位于工程地质条件较差，环境要求较高的地区。环境专业课：固体废物处理与处置渗沥液

11、导流层渗沥液导流层厚度厚度 30cm厚度厚度30cm辅助防渗作用、辅助防渗作用、保护膜作用保护膜作用粘土厚度粘土厚度75cm渗透系数渗透系数 1.010-7cm/sHDPE土工膜土工膜 1.5mm 环境专业课：固体废物处理与处置单层人工合成材料防渗衬层：HDPE膜+GCL（钠基膨润土防水毯）（单-复合防渗（B型）适用条件：填埋场不具备粘土类衬里或改良土衬里防渗要求；填埋场位于工程地质条件较差，环境要求较高的地区。天然粘土匮乏（与A型适用条件差别）环境专业课：固体废物处理与处置渗沥液导流层渗沥液导流层厚度厚度 30cm厚度厚度30cm保护膜作用保护膜作用粘土厚度粘土厚度无要求无要求渗透系数渗透系

12、数 1.010-5cm/s厚度厚度 1.5mm 钠基膨润土防水毯钠基膨润土防水毯型号型号 4800g/m2渗透系数渗透系数 1.010-9cm/s环境专业课：固体废物处理与处置双层人工合成材料防渗衬层：HDPE膜+HDPE膜（双-复合防渗）适用条件：填埋场不具备粘土类衬里或改良土衬里防渗要求；填埋场位于工程地质条件恶劣，环境要求非常高的地区。环境专业课：固体废物处理与处置渗沥液导流层渗沥液导流层厚度厚度 30cm厚度厚度30cm厚度厚度 1.5mm 保护膜作用保护膜作用粘土厚度粘土厚度75cm渗透系数渗透系数 1.010-5cm/s厚度厚度 1.5mm 环境专业课：固体废物处理与处置防渗结构类

13、型防渗结构类型选用条件选用条件天然粘土防渗衬层天然粘土防渗衬层粘土赋存非常丰富的地区粘土赋存非常丰富的地区 单层人工合成材料防渗衬层：单层人工合成材料防渗衬层：HDPE膜膜填埋场位于地下水贫乏地区填埋场位于地下水贫乏地区单层人工合成材料防渗衬层：单层人工合成材料防渗衬层：HDPE膜膜+天然粘土天然粘土（单（单-复合防渗（复合防渗（A型）型）填埋场位于工程地质条件较差，环填埋场位于工程地质条件较差，环境要求较高，且境要求较高，且天然粘土赋存较丰天然粘土赋存较丰富的富的地区地区 单层人工合成材料防渗衬层：单层人工合成材料防渗衬层：HDPE膜膜+GCL（钠基膨润土防水毯）（钠基膨润土防水毯）（单（单

14、-复合防渗（复合防渗（B型）型）填埋场位于工程地质条件较差，环填埋场位于工程地质条件较差，环境要求较高，且境要求较高，且天然粘土匮乏天然粘土匮乏的地的地区区双层人工合成材料防渗衬层：双层人工合成材料防渗衬层：HDPE膜膜+HDPE膜（双膜（双-复合防渗）复合防渗）填埋场位于工程地质条件恶劣，环填埋场位于工程地质条件恶劣，环境要求非常高的地区境要求非常高的地区环境专业课：固体废物处理与处置2）国外填埋场防渗层的结构设计环境专业课：固体废物处理与处置注：注：1 ft(英尺英尺)=0.3048 m=304.8mm；1 in(英寸英寸)=25.4 mm；1 mil(密耳密耳)=1/1000 in=0.

15、025 mm环境专业课：固体废物处理与处置注：注：1 ft(英尺英尺)=0.3048 m=304.8mm；1 in(英寸英寸)=25.4 mm；1 mil(密耳密耳)=1/1000 in=0.025 mm复合防渗（复合防渗（A型）：型）：HDPE膜膜+天然粘土天然粘土厚度厚度 30cm辅助防渗作用、辅助防渗作用、保护膜作用保护膜作用粘土厚度粘土厚度100cm渗透系数渗透系数 1.010-7cm/sHDPE土工膜土工膜 1.5mm 土工布土工布保护层保护层垃圾层垃圾层环境专业课：固体废物处理与处置注：注：1 ft(英尺英尺)=0.3048 m=304.8mm；1 in(英寸英寸)=25.4 mm

16、；1 mil(密耳密耳)=1/1000 in=0.025 mm环境专业课：固体废物处理与处置环境专业课：固体废物处理与处置2.4 填埋场防渗层铺装及质量控制环境专业课：固体废物处理与处置填埋场地基应符合下列规定 1、场底地基应是具有承载能力的自然土层或经过碾压、夯实的平稳层，且不应因填埋垃圾的沉陷而使场底变形、断裂；2、场底应有纵、横向坡度；纵横坡度宜在2以上，以利于渗沥液的导流；3、粘土表面经碾压后，方可在其上贴铺人工衬里；4、铺设人工衬里材料应焊接牢固，达到强度要求，局部不应产生下沉拉断现象。在大坡度斜面铺设时，应设锚定平台。环境专业课：固体废物处理与处置填埋场防渗层铺装及质量控制 防渗膜

17、（主要为HDPE）是人工水平防渗技术采用的关键性材料，其铺装程序和要求如下：（1）施工前的检查（2）底层土工布的铺设环境专业课：固体废物处理与处置（3）防渗膜的铺设（焊接）热压熔焊接 挤压平焊 挤压角焊 双轨热熔焊接（热楔焊）环境专业课：固体废物处理与处置（4）防渗膜焊接的质量检查（5）防渗膜的锚固 沟槽锚固 射钉锚固 膨胀螺栓锚固环境专业课：固体废物处理与处置补充：填埋工艺 1、填埋场道路应能全天候通行，并应符合现行国家标准厂矿道路设计规范（GBJ 22）的规定。填埋作业区道路宜有防民、防陷设施；2、填埋作业应按地形、地质情况采用一种或两种以上的作业法，包括平面作业法、斜坡作业法、沟填法等；

18、3、填埋应实行单元、分层作业，每一单元及作业平台的大小应按设计及现场设备、垃圾量、运输等实际条件而定。填埋作业应定点倾卸、摊铺、压实。应以一日为一小单元或每班次为一小单元，宜每日一覆盖；4、作业单元应采用分层压实方法，垃圾压实密度应大于600kg/m3；5、单元每层垃圾厚度依填埋作业设备的压实性能及垃圾的可压缩性确定，宜为23m，最厚不得超过6m；6、每层垃圾压实后，应采用粘土或人工衬层材料进行覆盖，粘土覆盖层厚度应为2030cm。环境专业课：固体废物处理与处置3、填埋场渗滤液的产生及控制 渗滤液产生量的计算 渗滤液特性 渗滤液调节池 渗滤液处理技术环境专业课：固体废物处理与处置3.1 渗滤液

19、产生量的计算 影响渗滤液产生量的主要因素有：降水 场址类型 地下水渗入量 废物成分和含水量 废物预处理方式（压实、破碎等）覆盖方式 废物填埋深度 气候条件 蒸发量 填埋气体产生量 废物密度环境专业课：固体废物处理与处置 渗滤液产生量计算模型常用：填埋场水量平衡 渗滤液产生量计算模型环境专业课：固体废物处理与处置填埋场水量平衡模型环境专业课：固体废物处理与处置环境专业课：固体废物处理与处置环境专业课：固体废物处理与处置渗滤液产生量计算模型环境专业课：固体废物处理与处置环境专业课：固体废物处理与处置环境专业课：固体废物处理与处置环境专业课：固体废物处理与处置 通过推导，渗滤液水量计算公式为：Q=Q

20、1+Q2=1/1000 I（C1A1+C2A2）Q=Q1+Q2=1/1000 I（C1A1+0.6C1A2）Q=Q1+Q2=1/1000 IC1（A1+0.6A2）Q=Q1+Q2=1/1000 I（1 E1/I）（A1+0.6A2）即：Q=1/1000 I（1 E1/I）（A1+0.6A2）环境专业课：固体废物处理与处置3.2 渗滤液特性 填埋场渗滤液产生的主要来自三部分：降水入渗（贡献最大）废物含水量 废物分解产生的水量 与城市污水和工业废水相比，垃圾填埋场渗滤液具有更为明显的水质水量变化大且变化呈非周期性的特点。环境专业课：固体废物处理与处置 渗滤液的特性：水量变化大、且呈非周期性变化：受

21、气候和季节变化的影响明显 需设置容积足够的调节池，以满足最大渗滤液量的贮存调节之需 调节池功能表现为补充不足、贮存盈余、均化水质 水质变化大、水质复杂：属于高浓度有机废水，同时含有多种有机、无机及有毒有害成分 污染物浓度存在短期波动和长期变化的复杂性 不同地区、不同垃圾成分、不同填埋方所产生的渗滤液的污染特性不同环境专业课：固体废物处理与处置 水质变化趋 势图：环境专业课：固体废物处理与处置 水质变化大、水质复杂（续）：BOD5/COD比值的变化：运行初期，BOD5/COD比值较高，适宜生物方法处理；运行后期，BOD5/COD比值降低，须考虑采用物化或物化与生物并用的水处理工艺进行处理。NH+

22、4-N浓度问题：填埋场渗滤液中的NH+4-N浓度不断上升；由于NH+4-N浓度过高，需要进行脱氮处理，而不断降低的C/N比则对常规的生物处理有抑制作用，而且有机碳源缺乏，难以进行有效的反硝化。金属离子问题：微生物对有机物的水解酸化使渗滤液的pH值下降，导于金属离子可溶性增加而溶解。环境专业课：固体废物处理与处置环境专业课：固体废物处理与处置环境专业课：固体废物处理与处置环境专业课：固体废物处理与处置环境专业课：固体废物处理与处置3.3 渗滤液调节池 调节池容积 以能够贮存该填埋场13个月的渗滤液量为宜；湿润地区的填埋场的调节池，单位场区面积的调节容积必须大于700m3/hm2。调节池类型 钢制

23、高位调节池 混凝土调节池 地下式调节池 具有补层的池塘环境专业课：固体废物处理与处置3.4 渗滤液处理技术 常用处理技术 渗滤液回灌处理 渗滤液生物处理 渗滤液物化处理环境专业课：固体废物处理与处置（1）渗滤液回灌处理 优点：提高垃圾层的含水率，增加垃圾湿度，提高微生物的活性，加快产甲熔的速度、污染物的溶出、有机物的分解；降低渗滤液的污染浓度，通过水分挥发减少渗滤液产量，稳定水质、水量，有利于处理系统的运行。着重考量回灌量和回灌方式：产酸阶段回灌量宜少不宜多，产气阶段可逐渐增加；采用新填埋区与老填埋区交叉回灌方式。环境专业课：固体废物处理与处置（2）渗滤液的生物处理 可采用的技术包括：活性污泥法 氧化塘 氧化沟 生物转盘 接触氧化环境专业课：固体废物处理与处置（3）渗滤液的物化处理 化学氧化法 化学沉淀法 吸附 混凝 膜分离 吹脱