固体废弃物第九章第二节.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二节,垃圾卫生,填埋工艺,一、城市垃圾卫生填埋场设计规模,1,、城市垃圾卫生填埋场的规模确定原则,原则如下：,1,）,垃圾卫生填埋场的设计规模应考虑所在城市的规模与特点及城市以后的发展速度，并结合城市环境卫生规划和垃圾处理规划，估算出以后,10,20,年间每年需要处理的垃圾数量，在此基础上合理地确定垃圾卫生填埋场规模。,2,）填埋场的设计类型应根据当地自然条件、地形地貌特征要求、服务年限和技术、经济合理性等因素综合考虑而确定。,3),垃圾卫生填埋场设计的使用年限应该满足处理其服务区,8,年以上垃圾的产生量。,4,）垃圾卫生填埋场设计的项目由填埋场主体工程、配套工程和生活福利设施构成。,1,2,、,城市垃圾卫生填埋场的规模确定,城市生活垃圾的日产生量和年产生量。填埋场规划服务年限。服务年限内预计的生活垃圾产量变化。城市目前垃圾处理能力。,具体规模确定涉及如下内容：,1,）计划收集人口数,按确定的计划处理区域统计的人口数量，并适当考虑放有余量。,2,）每人每日平均垃圾产生量,计划收集垃圾量与计划收集人口数之间的比值,，,即每人每日平均垃圾产生量。统计数据表明，城市每人每日平均产生垃圾量为,800,120Og,左右，农村为,60Og,左右,，,并随地域、消费水平、社会,发展的,不同而有所变动,。,2,3,）计划垃圾处理量,计划垃圾处理量,(t/d),=,计划收集垃圾量垃圾直接运入量,=,计划收集人口数,每人每日平均排出量,+,垃圾直接运入量,垃圾直接运入量是指填埋场附近的单位或居民直接运入填埋场的垃圾量，这个量必须由大量的统计数据归纳得出。,4,）垃圾填埋量,根据每个城市各种垃圾处理方法,(,如采取焚烧、填埋、堆肥等,),的垃圾处理量分布，可以测算出用于填埋方法处理的垃圾量。,3,5,）垃圾压实密度,指由压实机械将垃圾挤压成紧固状态时的垃圾密度。压实垃圾密度的大小是与填埋垃圾的种类、使用的填埋机械不同而变化。日本经长期汇总有可供参考数据下表。,垃圾种类,范围,平均值,代表值,可燃垃圾主体,（,60%以上）,0.74,1.00,0.83,可燃垃圾,0.77,不燃垃圾主体,(60%以上),0.42,1.59,0.86,建筑,垃圾,0.71,混合垃圾,0.41,1.28,0.71,污泥,0.80,塑料及不燃垃圾,0.43,不,同种类垃圾的压实密度,单位,:t/m,3,4,6,）垃圾填埋容量,以往垃圾填埋容量多用质量表示，现在一般用容积来表示，单位为,m,3,/d,，,即：,垃圾填埋容量,(m,3,d)=,垃圾填埋量,(kg,d)/,垃圾压实密度,(kg,m,3,),。,垃圾填埋容量也可由填埋场结构类型决定，即确定每一填埋层的面积，然后依据填埋高度计算每个填埋层体积,(,填埋层的平均面积与填埋层的高度之积,),，加和各个填埋层体积便得到填埋场的理论容量。如果填埋层覆盖层土壤是从填埋层处开挖得到的，那么得到体积即为可以填埋垃圾的体积；如果覆盖层物质需要外运进来，则得到的体积还要减去外运来的覆盖层物质的体积才是可以填埋垃圾的体积。,垃圾卫生填埋场库容量计算公式为：,Q=SR,6,H,或,Q=S,1,H,式中：,Q,垃圾填埋库容（,m,3,）；,H,填埋场预计平均高度（,m,）；,S,垃圾卫生填埋场的用地面积（,m,2,）；,R,6,填埋场土地的利用系数。,S,1,垃圾填埋库区面积（,m,2,）；,5,7,）填埋高度,填埋高度,=,填埋容量,/,填埋面积,垃圾填埋场的设施建设一般由填埋面积来决定的,(,如渗滤液处理设施、渗滤液收集导排系统、防渗系统设施的面积等,),，填埋面积的大小直接与建设费用相关。,填埋高度是决定填埋面积大小的关键因素，,因此常用填埋高度作为衡量填埋场一个经济指标来考虑，称填埋高度称为,填埋效率。,假设填埋面积相同，则填埋高度越高，填埋容量就越大，填埋的经济性也就越好。,8,）覆盖厚度,在填埋场容量计算时，必须考虑覆盖物的体积。因为，在填埋场日常操作、填埋单元完成和封场时，都需要覆盖土壤。,一般垃圾分单元或分区填埋，一般以,一日一层作业量为一单元为宜，以便每日进行覆盖。每层垃圾厚度应为,3m,左右。当天作业完毕，日覆盖土层层厚为,15,30cm,，,填埋单元完成，中间覆盖层要厚些,，,一般在,45,50cm,，考虑到填埋场的生态恢复，封场时的最终覆盖层厚度一般在,1,2m,。,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,1/6,1/5,，覆盖要求严格时，可达,1/3,左右。,6,9,）填埋场使用年限,填埋场的设计规模必须根据填埋场的使用年限而定。从理论上讲，填埋场使用年限越长越好，但考虑到填埋场的经济性、填埋场地形的可能性以及填埋场终场利用的可行性，填埋场使用年限的确定必须在选址规划和填埋场封场后的利用时就进行考虑。一般填埋场使用以,5,15,年为宜。,垃圾卫生填埋场使用年限计算公式为：,式中：,Y,填埋场使用年限（,a,）；,Q,垃圾填埋库容量（,m,3,）；,V,覆土量（,m,3,）；,R,1,垃圾平均密度（,t/m,3,）；,C,垃圾压实沉降系数，,C=1.0,1.8,；,365,日历年天数（,d,）；,Q,1,日处理垃圾量（,t/d,）；,7,10,）填埋场用地面积和填埋终场平地利用率,生活垃圾卫生填埋场的库区用地面积计算，可根据日处理量，计划使用年限及平均填埋厚（深）度进行计算，见下式：,式中：,S,垃圾卫生填埋场的用地面积（,m,2,）,365,日历年天数（,d,）,Y,填埋场使用年限,(a)Q,1,日处理垃圾量（,t/d,）,R,1,垃圾平均密度（,t/m,3,）,Q,2,日覆土量（,t/d,）,R,2,覆土的平均密度（,t/m,3,）,H,填埋场预计填埋平均高度（,m,）,C,垃圾压实沉降系数，,C=1.0,1.8,R,5,堆积系数与作业方式，,R,5,=0.35,0.70,R,6,填埋场土地的利用系数，,R,6,=0.75,0.95,填埋终场平地利用率,=,终场后可利用平地面积,填埋场总面积,填埋终场后得到的平地越宽,，,可利用的途径就越广，土地的再利用价值也就越高。,8,一般情况下，城市垃圾,卫生填埋场,每年,填埋,垃圾,的容积,表示如下：,V=365 W P/D +C V,：,每年填埋垃圾的体积（,m,3,）；,W,：,垃圾的产率（,kg/,日人）；,P,：,城市的人口数；,D,：,压实后垃圾的密度（,kg/m,3,）；,C,：,每年需要覆盖土的体积（,m,3,）；,若,填埋场,的服务期为,20,年，则总库容,V,20,=20 V,设,平均填埋总高度,H,，,总面积,A,20,=V,20,/H,例,：,一,个,5万人,口的,城,市,平,均每人每天产生垃圾 2,.0kg,如果采用卫生土地填埋法处置,覆土,与,垃圾之,比,为1,4,填埋后废物压实密度为 600,kg/m,3,试求,一,年填埋废物的体积。,若,填埋的高度为 7.5,m,每年占地面积,是,多少？,如果场地运营 20 年,则运营 20 年场地的总容量为,多少？,运营 20 年填埋场场地的总面,积,为,多少？,解,：,V=,（,365 2.0,50000,）,/600,+,（,365 2.0,50000,）,/600,4,=60833+15208=76041,（,m,3,）,如果填埋的高度为 7.5,m,则每年占地面积为,：,A=76041/7.5=10138.8,（,m,2,）,如果场地运营 20 年,则填埋场面,积,为,：,A20=10138.8 20=202776,（,m,2,）,运营 20 年场地的总容量为,：,V20=76041 20=1.5 10,6,（,m,3,）,9,例题：某城市,2000,年人口规模为,35.5,万人，人口发展预测为,2004,年为,43,万人，,2010,年为,52.5,万人，,2020,年为,69.3,万人。该城市,2000,年人均日产垃圾量为,0.87kg/,人天。根据国内同类城市的经验，城市垃圾人均产量以年增长率,2%,的增长速度进行估算；根据国内外经验，当人均城市垃圾产生量达到,1.0 kg/,人天时，垃圾产生量保持不变。考虑垃圾填埋压实后的密度为,800 kg/,m,3,时，垃圾资源化和填埋期间的自然降解对垃圾的减容率为,20%,，覆盖土容积按填埋垃圾量的,10%,计。试计算服务年限为,14,年的填埋场的库容及覆盖土量，考虑建设期，填埋场从,2000,年开始正式运行。,10,二、填埋工艺,城市垃圾填埋处理和处置过程可以看成是一个“最大限度的利用自然循环和分解机制,”的过程。从这种观点出发,填埋工艺,可以被分为好氧性填埋场、厌氧性填埋场和准好氧性填埋场。,(,一,),好氧,填埋,场,好氧性填埋,场是用鼓风机直接向填埋场中鼓风填埋场，这种填埋场需要动力，运行费用高。优点：垃圾分解速度快、填埋场稳定化时间短，并能够产生,60,左右的高温，有利于灭杀垃圾中的致病细菌、减少渗滤液的,产生和对地下水的污染。缺点：结构复杂、施工困难、造价高，,且无法回收填埋气体，目前尚未得到大范围的推广应用。,11,（二）厌氧填埋场,厌氧填埋场,是,空气无法进入填埋场内部，在填埋体内部形成厌氧状态，垃圾中的有机物厌氧分解。垃圾厌氧分解一般分为两步：一是有机物被分解为有机酸或乙醇；二是有机酸或乙醇进一步分解为甲烷和二氧化碳。厌氧,填埋,从垃圾填埋开始到填埋物稳定需要一个很长的时间,，故厌氧,填埋,一般只在,地域宽阔，填埋场地无需再恢复利用的国家较多采用，同时可收集甲烷气体进行能源利用。厌氧填理由于结构简单、操作方便、施工费用低，并可回收,填埋,气体作为能源，故厌氧填埋已成为目前世界上应用最为广泛的填埋方式。但是，对旧的,填埋,场和部分无填埋气体收集系统的新建填埋场，会存在填埋气体的散逸,污染空气,，,损坏大气臭氧层,等问题。,12,(,三,),准好氧填埋,准好氧填埋是改良型的厌氧填埋场，不需鼓风设备，只需增大排气排水管径，扩大排水和导气空间，使排气管与渗滤液收集管相通，使得排气和进气形成循环，并在填埋地表层、集水管附近、立渠和排气设施附近形成好氧状态，从而扩大填埋层的好氧区域，促进有机物分解。但在空气接近不了的填埋层中央部分仍处于厌氧状态。在厌氧状态区域，部分有机物被分解，还原成硫化氢，垃圾中含有的镉、汞、铅等重金属离子与硫化氢反应，生成不溶于水的硫化物，存留在填埋层中。这种好氧、厌氧相结合的填埋方式称为准好氧填埋,。,13,准好氧填埋场中垃圾降解过程,A,好氧,B,兼氧,C,厌氧,14,1,、,准好氧填埋场中垃圾降解机理,具体过程,：,当垃圾刚填入填埋场时，在垃圾空隙中存在大量的好氧菌和兼氧菌，可进行好氧反应，即,A,、,B,区，其主要存在于填埋场的底部和顶部。底部区域主要与氧气的渗透能力、填埋场中的温度、空隙等因素有关，而顶部区域的好氧反应则与覆土性质、空隙等因素有关。在填埋场的中部,B,、,C,区，兼氧菌和厌氧菌比较活跃。在兼性厌氧菌的作用下，垃圾中的有机组分被降解为有机酸和乙醇，部分溶解于渗滤液中被带出，而留在垃圾中的部分则在专性厌氧菌的作用进一步被降解为甲烷和二氧化碳。在专性好氧菌的作用下，,A,、,B,区的垃圾直接降解为二氧化碳和水。好氧菌的降解率比兼性菌和厌氧菌都快，所以在填埋场对垃圾的自净作用中，,A,、,B,区起重要作用,。,但上述区域的划分没有严格定义，并随时间经常发生变化。,15,2,、准好氧填埋场的优点,1,）导气系统比一般卫生填埋所用排气管径大，间距小，因此垃圾分解产生的气体易于排出，填埋场安全性较好；,2,）准好氧填埋为垃圾的降解提供了有利条件，垃圾分解较快，堆体稳定速度加快，便于填埋场地的稳定与修复；,3,）准好氧填埋很好地控制了硫化氢等臭气的产生，因此填埋场相对较卫生；,4,）准好氧填埋垃圾所产生的渗滤液，其,COD,、,BOD,、,氨氮浓度比一般卫生填埋场低,1.5,2,倍，缩减了垃圾渗滤液处理费用；,5,）准好氧填埋场总的建设投资费用、运营费用以及维护保养费用比好氧填埋较低。准好氧填埋兼具厌氧填埋和好氧填埋的优点。在构筑费用上，厌氧填埋稍高，但低于好氧填埋；在有机物降解方面，准,好氧填埋,比好氧填埋稍差，但明显快于厌氧填埋。准,好氧填埋是值得深入研究的垃圾填埋方式之一。,16,准好氧填埋场的应用及存在的问题,准好氧填埋场内设有渗滤液收集管和排水管系统，通过这些系统，空气进入场内，在管网周围形成好氧区域。然而，渗滤液排水管也有受到损坏或是被堵塞的可能性，此时渗滤液排出受到阻碍，空气不能进入场内。这种情况危及填埋场的结构安全，使得准好氧填埋场丧失其应有的功能。为了防止此类现象的出现，需增大渗滤液的排出速度，减少排水管内的水力负荷，并采用多点排水。准好氧填埋场由于考虑空气流动，渗滤液集排水管管径要比正常的厌氧或好氧增大,50%,左右,导致其相应造价提高，并带来设计选管的困难，施工和运行时复杂程度提高，建设费用提高。准好氧填埋场由于填埋层进入空气，所以无法产生沼气或其浓度太低，没有利用价值。,17,三、填埋工艺流程,（一）填埋工艺的确定原则,1,、分区作业，减少垃圾裸露面，降低作业成本按计划进行填埋作业。根据每天的垃圾处理量，确定填埋区域和每天的作业层面，尽量控制垃圾裸露面的范围，这样既可以减少对环境的污染，又可以减少因治理环境污染所需的费用。,2,、压实多填，延长填埋场使用年限，确定合理的填埋高度。选择专用的填埋压实机械，提高填埋垃圾的压实密度，增加填埋场的使用年限，使有效的填埋面积得到最充分的利用。,3,、控制源头，落实环保措施，防止二次污染。制定有效的环境保护对策，从填埋场地基的防渗、垃圾渗滤液的收集与处理、填埋气体的导排或回收利用以及填埋场的虫害防治等方面，采取及时的预防和治理措施，将垃圾对周围环境的污染降到最低限度。,4,、超前规划，采取合理的填埋方式，缩短稳定期，有利于填埋场的复原利用。在填埋场启用前，对填埋场的终场利用必须有一个综合规划。根据制定的规划，并以有利于填埋场的稳定和提高填埋场终场利用率为前提确定填埋方式，从而使填埋场的复原利用规划得到最有效的实施。,18,（二）填埋工艺流程,生活垃圾卫生填埋典型工艺,流程如,图所示：,19,具体工艺过程,：,1.,城市各生活垃圾收集点的垃圾用翻斗车、集装箱、专用垃圾船或铁路专用车箱运送到填埋场，经计量和质量判定后进入填埋场内。,2.,垃圾按指定的单元作业点卸下，卸车后用推土机摊铺，再用压实机碾压。分层压实到需要高度，再在上面覆盖粘土层，并重复上述的卸料、摊铺、压实和覆盖的过程。,3.,对于大型填埋场垃圾通常要分若干单元进行填埋，每一单元的大小，应按现场条件、设备条件和作业条件而定，一般以一日一层作业量为一单元为宜，以便每日进行覆盖。昼夜连续作业的可以交接班为界，每班作业量为一单元。,4.,单元内作业应采取层层压实的方法，垃圾的压实密度采用推土机压实的应大于,0.6t/m,3,，,采用专用压实机的应大于,0.8O t/m,3,。,每层垃圾厚度应为,2.5,3.Om,为宜，每层覆土厚度为,15,30cm,，,通常四层厚度组成一个大单元，上面覆盖土,45,50cm,。,5.l0m,厚的大分层之间通常需建立车辆通过的平台，供垃圾车进场用。覆盖的粘土要求渗透率较小为佳。,大型垃圾填埋场通常采用专用压实机，它带有羊角型碾压轮，不仅能起到压实作用，还起到破碎作用，使垃圾填埋体致密，减少局部沉降，提高库容利用率。小型填埋场一般用推土机代替压实机使用，但压实效果较差。,20,卫生土地填埋,的,过程,通常是每天把运到土地填埋场的废物在限定的区域内铺散成,40-75cm,的薄层,然,后,压实以减少废物的体积,并在每天操作之后用,一,层厚,15-30cm,的土壤覆盖、压实。废物层和土壤覆盖层共同构成一个单元,即填筑单元。具有同样高度的一系列相互衔接的填筑单元构成一个升层。完成的卫生土地填埋场是由一个或多个升层组成的。当土地填埋达到最终的设计高度之后,再在该填埋层之上覆盖一层,90-120cm,的土壤,，,应实后 就得到一个完整的卫生土地填埋场。卫生土地填埋场剖面图示,如下：,21,填埋单元建立,：,填埋时各单元建立应服从填埋场的总体设计,，一般先建立从右至左或从左至右推进，然后从前向后延伸。左、中、右之间的联线应该呈圆弧形，使覆盖后覆盖面上排水畅通地流向两侧进入排水沟或边沟等，以减少雨水渗入垃圾体内，前后上部的连线应呈一定的坡度。填埋后纵向坡度在设计时应根据堆高、垃圾体坡度的稳定和排水等要求来确定。填埋时应服从总体设计的堆高要求。一般要求外坡为,1:4,，顶坡不小于,2%,。单元厚度达到设计厚度后，可进行临时封场，在其上面覆盖,45,50cm,厚的粘土，并均匀压实。还可以再加,15cm,厚营养土，种植浅根植物。最终封场覆土厚度应大于,lm,。,最终封场后至少三年内,(,即不稳定期,),不得进行任何方式的使用，并要进行封场监测，注意防火防爆。,22,由于填埋区的,构造不同,，不同填埋场采用的具体,填埋方法也不同,。比如在地下水位较高的平原地区一般采用平面堆积法填埋垃圾；在山谷型的填埋场可采用倾斜面堆积法；在地下水位较低的平原地区可采用掘埋法；在沟壑、坑洼地带的填埋场可采用填坑法填埋垃圾。实际上，无论何种填埋方法主要由卸料、推铺、压实、覆土和灭虫五个步骤构成。,1,、卸料,：采用填坑作业法卸料时，往往设置过渡平台和卸料平台。而采用倾斜面作业法时，则可直接卸料。,2,、推铺,：卸下垃圾的推铺由推土机完成，一般每次垃圾推铺厚度达到,30,60cm,时，进行压实。,3,、压实,压实是填埋场作业中一道重要工序，填埋垃圾的压实能有效地增加填埋场的容量，延长填埋场的使用年限和对土地资源的开发利用；能增加填埋场强度，防止坍塌，并能阻止填埋的不均匀性沉降；能减少垃圾孔隙率，有利于形成厌氧环境；可减少渗入垃圾层中的降水量及蝇、蛆的滋生，并有利于填埋机械在垃圾层上的移动。因此，填埋垃圾的压实是卫生填埋过程中的一个必不可少的环节。垃圾压实的机械主要为压实机和推土机。一般情况下一台压实机的作业能力相当于,2,3,台推土机的工作效能，其在国外大型填埋场已得到广泛使用。,23,