環(huán)境科學(xué)課件-固體廢物的最終處置

1、第十一章 固體廢物的資源化、綜合利用與最終處置第五節(jié) 固體廢物的最終處置,本節(jié)提要：一、最終處置的涵義與處置途徑二、城市垃圾陸地填埋處置三、危險(xiǎn)廢物安全填埋場(chǎng)的結(jié)構(gòu)與安全措施,一、最終處置的涵義與處置途徑,涵義固體廢物處置是指將固體廢物焚燒或用其他改變固體廢物的物理、化學(xué)、生物特性的方法，達(dá)到 減少或者清除其危險(xiǎn)成分的活動(dòng)，或者將固體廢物最終置于符合環(huán)境保護(hù)規(guī)定要求的場(chǎng)所或者設(shè)施并不再回收的活動(dòng)。 是解決固體廢物的最終歸屬

2、問題。,一、最終處置的涵義與處置途徑,處置的基本要求 原則：使固體廢物最大限度地與生物圈隔離，防止其對(duì)環(huán)境的擴(kuò)散污染，確?，F(xiàn)在和將來都不會(huì)對(duì)人類造成危害或影響甚微。(1)處置場(chǎng)所要安全可靠，通過天然或人工屏障 使固廢被有效隔離，使污染物質(zhì)不會(huì)對(duì)附近生態(tài)環(huán)境造成危害。更不能對(duì)人類活動(dòng)造成影響。(2)處置場(chǎng)所要設(shè)有必須的環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)設(shè)備，要便于管理和維護(hù)。(3)被處置的固體廢物中有害組分含量要盡可能少，體積要盡量小，以方便安全處理

3、，并減少處置成本。(4)處置方法要盡量簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)，既要符合現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)水準(zhǔn)和環(huán)保要求，也要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)的環(huán)境效益。,一、最終處置的涵義與處置途徑,處置途徑1.陸地處置：處置場(chǎng)所在陸地的某處，又可分為土地耕作處置、土地填埋處置等方法。具有方法簡(jiǎn)單、 操作方便、投入成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是，處置場(chǎng)所總 是和人類活動(dòng)及生物圈循環(huán)有關(guān)，相對(duì)來說其安全 感較低，人們總擔(dān)心會(huì)產(chǎn)生二次污染。 2.海洋處置：處置場(chǎng)所在海洋中，又分為海洋傾倒和遠(yuǎn)洋焚燒，遠(yuǎn)離人

4、群，防止了對(duì)生態(tài)環(huán)境可能產(chǎn)生的直接污染，且因海洋面積大，環(huán)境容量也大， 污染組分會(huì)被分散或稀釋，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成明顯污染和影響。,二、城市垃圾陸地填埋處置,土地填埋處置含義填埋處置就是在陸地上選擇合適的天然場(chǎng)所或人工改造出合適的場(chǎng)所，把固體廢物用土層覆蓋起來的技術(shù)。衛(wèi)生填埋含義用于一般城市垃圾與無(wú)害化的工業(yè)廢渣，是基于環(huán)境衛(wèi)生角度而填埋，其操作與結(jié)構(gòu)形式稱為衛(wèi)生填埋。,二、城市垃圾陸地填埋處置,二、城市垃圾陸地填埋處置,（一）填埋

5、場(chǎng)地的選擇1、確定填埋場(chǎng)的面積根據(jù)垃圾的來源、種類、性質(zhì)和數(shù)量確定場(chǎng)地的規(guī)模，要有足夠的面積，滿足10~20年的服務(wù)區(qū)垃圾的填埋。2、運(yùn)輸距離其長(zhǎng)短對(duì)今后處置系統(tǒng)的整體運(yùn)行有著決定性的意義，既不能太遠(yuǎn)又不能對(duì)環(huán)境造成影響。同時(shí)要交通便利。 3、土質(zhì)與地形條件底層土壤要求有較好的抗?jié)B能力，場(chǎng)區(qū)有覆蓋的粘土，以降低運(yùn)輸費(fèi)用、增加填埋容量,（一）填埋場(chǎng)地的選擇,二、城市垃圾陸地填埋處置,（一）填埋場(chǎng)地的選擇4、氣象條件一般應(yīng)選擇蒸發(fā)量

6、大于降水量的環(huán)境， 要避開高寒山區(qū)選址。選擇背風(fēng)的地點(diǎn)作填埋場(chǎng)， 盡量讓風(fēng)朝著填埋作業(yè)的方向吹。 5、地質(zhì)、水文地質(zhì)條件應(yīng)全面掌握填埋區(qū)的地質(zhì)、 水文地質(zhì)條件，避免或減少浸出液對(duì)該地區(qū)地下水源的污染。一般要求地下水位盡量低，距底層填埋 物至少有1.5m。 6、環(huán)境條件填埋場(chǎng)要盡量避開居民區(qū)，要適當(dāng)遠(yuǎn) 離城市，并盡量選建在城市的下風(fēng)向。 7、場(chǎng)地的最后利用填埋場(chǎng)封場(chǎng)以后，要求有相當(dāng)面積的土地能作他用。,二、城市垃圾陸地填埋處置,（二

7、）衛(wèi)生填埋場(chǎng)的一般結(jié)構(gòu)形式場(chǎng)地面積和容量的確定與城市的人口數(shù)量、 垃圾的產(chǎn)率、廢物填埋的高度、垃圾與覆蓋材料 量之比以及填埋后的壓實(shí)密度有關(guān)。 覆土和垃圾之比為1:4或1:3，填埋后廢物的壓實(shí)密度為500~700kg/m3，場(chǎng)地的容量至少供使用20年。 注意：實(shí)際占地面積確定之后，還要考慮場(chǎng)地周圍土地的使用，要注意保留適當(dāng)?shù)木彌_區(qū)，并注 意根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定場(chǎng)地的邊界。填埋場(chǎng)地的容 量也要根據(jù)當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展規(guī)劃，留有充分的余地。,（二）衛(wèi)生

8、填埋場(chǎng)的一般結(jié)構(gòu)形式,二、城市垃圾陸地填埋處置,（三）干燥地區(qū)填埋場(chǎng)操作方法1．地面堆埋法：這種方法主要應(yīng)用于地形、地質(zhì)條件不宜開挖溝槽的平原區(qū)，操作方式見圖3所示。填埋場(chǎng)起始端先建土壩作為外屏障。在壩內(nèi)沿壩長(zhǎng)方向 堆卸廢物，使其形成每層厚約0.4-0.8米連續(xù)疊堆 的條形堆，并逐層壓實(shí)。每天完成條堆高度1.83.0米之間，最后用15-30厘米土覆蓋，形成地面 堆埋單元。覆蓋土由鄰近地區(qū)與坑底采集。一個(gè)單元的長(zhǎng)度視場(chǎng)地條件與操作規(guī)模

9、而定，寬度一般為2.4-6.0米不等。如此堆埋操作直至完成填埋 場(chǎng)的最終高度封場(chǎng)為止。,（三）干燥地區(qū)填埋場(chǎng)操作方法,二、城市垃圾陸地填埋處置,（三）干燥地區(qū)填埋場(chǎng)操作方法1．地面堆埋法：若處置場(chǎng)地內(nèi)有部分土壤可以利用，按地面 堆埋法適當(dāng)改變條堆邊坡，日覆蓋土部分或全部由坡下地面上挖采，封場(chǎng)覆蓋土由鄰近地區(qū)運(yùn)入。 操作方式見圖4。,（三）干燥地區(qū)填埋場(chǎng)操作方法,二、城市垃圾陸地填埋處置,（三）干燥地區(qū)填埋場(chǎng)操作方法2．開槽填埋法：

10、 這種方法適用于地面有足夠深度的可采土壤， 且地下水位較深的地區(qū)。其操作方式與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)見圖5所示。填埋初期，先挖掘一段足夠一日填 埋且的條形槽，將開挖土于槽上筑成條形土堤作 為儲(chǔ)備覆蓋土。于槽中卸人固體廢物，展成薄層 壓實(shí)，連續(xù)操作至預(yù)期的高度。每日開挖的槽長(zhǎng) 需滿足日填埋量。日覆蓋土由相鄰溝槽開挖的土 方獲得。典型填埋場(chǎng)溝槽開挖長(zhǎng)度為30-120米， 深度為1-2米，寬為4.5-7.5米。,（三）干燥地區(qū)填埋場(chǎng)操作方法,二、城市垃圾陸

11、地填埋處置,（三）干燥地區(qū)填埋場(chǎng)操作方法3．谷地(溝壑)填埋法： 有天然或人為谷地與溝壑可利用的地區(qū)，可 以采用此填埋法。固體廢物的卸料位置與壓實(shí)方 式視地形、覆蓋土性質(zhì)、水文地質(zhì)條件與通路而 定。圖6為一典型峽谷填埋場(chǎng)的操作示意圖。若 谷底較為平整時(shí)，第一層填埋可采用開槽式操作， 上面各層則用地面堆埋法操作。填埋場(chǎng)完成時(shí)， 封場(chǎng)高度應(yīng)稍高于谷口上沿，以免積水。,（三）干燥地區(qū)填埋場(chǎng)操作方法,二、城市垃圾陸地填埋處置,（四）潮濕地區(qū)衛(wèi)

12、生填埋場(chǎng)結(jié)構(gòu)與操作特點(diǎn) 沼澤與潮汐洼地、水塘與采土、采石場(chǎng)，都可作為濕地衛(wèi)生填埋場(chǎng)。這類填埋場(chǎng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意防止地下水的污染及填埋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等問題，因此，需要設(shè)置地下水抽提、排泄系統(tǒng)與氣體收集系統(tǒng)。濕地 填埋場(chǎng)通常分隔成若干單元或儲(chǔ)留槽，每一單元或儲(chǔ)留槽滿足一年的填埋量。在高地下水位區(qū)，常將固體廢物直接卸人水中，水下底層先填充較為清潔的廢物， 直至高出水面，再填埋垃圾。為使填埋結(jié)構(gòu)有足夠的 穩(wěn)定性，通常這類填埋單元或儲(chǔ)

13、留槽用木條、石塊或 城市廢建筑砌塊襯砌，再用清潔填料填充。為防止污 染的滲瀝液與臭氣擴(kuò)散，常用粘土類鋪襯底部。,二、城市垃圾陸地填埋處置,（五）衛(wèi)生填埋場(chǎng)中氣體的產(chǎn)生與遷移 1．衛(wèi)生填埋場(chǎng)中固體廢物的分解與氣體的產(chǎn)生，當(dāng)城市垃圾一旦填埋人場(chǎng)后，其中的可生物降解的有機(jī)組 分即開始微生物的分解作用。初始階段由于廢物中吸 收與夾帶的空氣，在短時(shí)間內(nèi)處于好氣分解條件。當(dāng) 內(nèi)部空氣耗盡，將長(zhǎng)時(shí)間的處于空氣條件下的分解。 可生物降解的有

14、機(jī)物主要包括纖維素、蛋白質(zhì)、碳水 化合物與脂肪類，這些物質(zhì)厭氣分解的最終產(chǎn)物是比 較穩(wěn)定的有機(jī)物，可揮發(fā)性有機(jī)酸與由甲烷、二氧化 碳、一氧化碳、氨、硫化氫與氮所組成的氣體。上述 分解反應(yīng)的速率取決子有機(jī)物的性質(zhì)與含水率，一般 情況下，以氣體產(chǎn)率為指標(biāo)的反應(yīng)速率在封場(chǎng)后的兩 年內(nèi)達(dá)到峰值，之后逐漸減慢，可持續(xù)25年之久。,,,二、城市垃圾陸地填埋處置,（五）衛(wèi)生填埋場(chǎng)中氣體的產(chǎn)生與遷移 2．衛(wèi)生填埋場(chǎng)中氣體的遷移與控制： 填埋

15、場(chǎng)中產(chǎn)生的氣體隨時(shí)日的延續(xù)不斷增加，并沿土壤向各個(gè)方向擴(kuò)散。據(jù)美國(guó)對(duì)一典型填埋場(chǎng)測(cè)定之結(jié)果， 距邊沿120米的側(cè)向土壤中，CO2 與CH4 占孔隙氣體含量 的40%。由于CH4 密度小于空氣，易向大氣逸散；而CO2 密度大于空氣，易向下部土壤擴(kuò)散。直達(dá)地下水位，并 溶于地下水，導(dǎo)致水PH值下降，硬度與礦化度升高。其反應(yīng)方程為：對(duì)于上述氣體的遷移，甲烷易于控制，而二氧化碳比較困難。,二、城市垃圾陸地填埋處置,（五）衛(wèi)生填埋場(chǎng)中氣體的

16、產(chǎn)生與遷移控制填埋場(chǎng)氣體遷移擴(kuò)散的幾種方法 (1)透氣通道控制法，用透氣性良好的材料在填埋場(chǎng)不同部位設(shè)排氣通道，其結(jié)構(gòu)有三種形式； 見圖7~9。圖7為單元型排氣通道，根據(jù)填埋單元寬度設(shè)置可透性氣體通道。采用砂礫為透氣 材料，寬度一般為18-60米，厚度建議為0.30.45米。通道在不均勻沉降的條件下保持上下 貫通。圖8為柵欄型排氣通道，透氣通道設(shè)于填埋場(chǎng)之四周。圖9為井點(diǎn)型排氣通道，這種排氣井點(diǎn)常與埋人坡下的砂礫溝道聯(lián)合使用。,,,

17、,,,,,,一般情況下，排出的氣體在井口燃燒，若有回收價(jià)值時(shí)，則各井點(diǎn)管口用水平管連接，由抽氣加壓機(jī)將氣體輸入凈化裝置，收集后的氣體 可作為發(fā)電燃料。集氣系統(tǒng)見圖11所示。集氣 系統(tǒng)同時(shí)將填埋場(chǎng)內(nèi)的浸瀝液抽提出來，通過 裝于排液槽中的孔管回注填埋場(chǎng)內(nèi)。向底部遷 移氣體的控制，一般采取底部設(shè)砂礫層與水平 孔管氣體收集系統(tǒng)。,,二、城市垃圾陸地填埋處置,（五）衛(wèi)生填埋場(chǎng)中氣體的產(chǎn)生與遷移(2)密封法控制氣體遷移：利用不進(jìn)氣性材料在填埋場(chǎng)四

18、周鋪村全封閉型防滲層，控制氣體的 遷移，其結(jié)構(gòu)形式如圖12~13。圖12適用于無(wú) 氣體回收系統(tǒng)，圖13適于建有氣體氣回收系統(tǒng) 的填埋場(chǎng)。防滲材料多采用壓實(shí)粘土，厚度在 0.15-1.20米內(nèi)選擇。也可以采用其他種類不透 性材料襯層，如聚氯乙烯、丁醋橡膠、氫硫酰 化乙烯橡膠等薄膜材料，適用有氣體回收系統(tǒng) 的填埋場(chǎng)防滲層。改良性瀝青或?yàn)r青混凝土以 及壓實(shí)土噴射混凝土等都可以作為防滲層材料。,,,,二、城市垃圾陸地填埋處置,（六）衛(wèi)生填埋場(chǎng)中

19、浸瀝液的產(chǎn)生與 遷移控制1．浸瀝液的產(chǎn)生與性質(zhì)：衛(wèi)生填埋場(chǎng)浸瀝液是通過填埋的固體廢物層，攜帶廢物可中溶性 與懸浮性污染物而下滲的液體，這些液體來源 于固體廢物生物降解的產(chǎn)物與外部的地面徑流 水和地下水。浸瀝液的性質(zhì)十分復(fù)雜且有些污 染成分濃度甚高，如不加以控創(chuàng)，勢(shì)必嚴(yán)重污 染地下水。浸瀝液成分列于表2中。,,,二、城市垃圾陸地填埋處置,（六）衛(wèi)生填埋場(chǎng)中浸瀝液的產(chǎn)生與 遷移控制 2．浸瀝液的遷移與控制，一般情況，浸瀝液在填

20、埋場(chǎng)底部集聚，由此透過底部遷移，側(cè)向擴(kuò)散有可能發(fā)生。 縱向遷移是污染地下水的主要途徑。浸瀝液縱向遷移 的滲透率可用達(dá)西(Darcy‘s)定律估算：,二、城市垃圾陸地填埋處置,（六）衛(wèi)生填埋場(chǎng)中浸瀝液的產(chǎn)生與 遷移控制,（六）衛(wèi)生填埋場(chǎng)中浸瀝液的產(chǎn)生與 遷移控制,由上式可知，單位面積的滲透率瀝液對(duì)地下水的污染，底部與側(cè)向防滲層采用滲透系數(shù)小的 粘土或膠質(zhì)粘土為宜 (滲透系數(shù)分別為9×10-5 與9×10-7m/d)。,

21、三、危險(xiǎn)廢物安全填埋場(chǎng)的結(jié)構(gòu)與安全措施,有毒有害固體廢物安全填埋場(chǎng)的結(jié)構(gòu)與安全措施比衛(wèi)生填埋場(chǎng)更為嚴(yán)格。其選址要遠(yuǎn)離全地帶；結(jié)構(gòu)與管 理措施包括嚴(yán)密的人工或天然不滲透性材料防滲層， 土壤與防滲層結(jié)合部的滲透率應(yīng)小于10-6m/s；填埋場(chǎng) 最底層應(yīng)位于最高地下水位以上，必須輔設(shè)地下水位 控制設(shè)施，采取必要的措施控制地表徑流水，配置嚴(yán) 格的浸瀝液收集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；設(shè)置氣體排放與監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)；嚴(yán)格記錄廢物來源、性質(zhì)與處置量，并加以適量 分類處置。