chapter 8 最终处置

第八章固体废物的最终处置第一节方法概述第二节海洋处置第三节土地耕作第四节深井灌注第五节卫生土地填埋第六节安全土地填埋第七节浅地层填埋处置第一节方法概述一、处置的要求固体废物的最终处置是为了使固体废物最大限度地与生物圈隔离而采取的措施，是解决固体废物的最终归宿问题，对于防治固体废物的污染起着十分关键的作用。固体废物处置的总的目标是确保废物中的有毒有害物质，无论现在和将来都不致对人类及环境造成不可接受的危害。处置的基本要求是废物的体积应尽量小，废物本身无较大危害性，处置场地适宜，设施结构合理，封场后要定期对场地进行维护及监测。二、处置方法分类固体废物处置的基本方法是通过多重屏障（如天然屏障或人工屏障）实现有害物质同生物圈的有效隔离。天然屏障指的是：（1）处置场地所处的地质构造和周围的地质环境；（2）沿着从处置场所经过地质环境到达生物圈的各种可能途径对于有害物质的阻滞作用。人工屏障为：（1）使废物转化为具有低浸出性和适当机械强度的稳定的物理化学型态；（2）废物容器；（3）处置场地内各种辅助性工程屏障。分为海洋处置和陆地处置两大类。海洋处置是基于海洋对固体废物进行处置的一种方法。海洋处置主要分为两类：一类是传统的海洋倾倒，一类是近年来发展起来的远洋焚烧。陆地处置是基于土地对固体废物进行处置。根据废物的种类及其处置的地层位置（地上、地表、地下和深地层），陆地处置可分为土地耕作、工程库或贮留池贮存、土地填埋（卫生土地填埋和安全土地填埋）、浅地层埋藏以及深井灌注处置等几种。对于一种固体废物来说，适宜的处置设施一般包括下述一个或数个处理和处置过程：（1）浓缩、干燥、压缩等减容预处理；（2）无害化解毒处理；（3）化学稳定化或固化；（4）焚烧或热解；（5）土地处理；（6）深井灌注；（7）卫生土地填埋；（8）安全土地填埋；（9）尾矿坝或贮留池；（10）工程库；（11）其他。第二节固体废物海洋处置一、海洋处置的基本方法及注意问题海洋处置分海洋倾倒和远洋焚烧两类。海洋倾倒实际上是选择距离和深度适宜的处置场，把废物直接倒入海洋。如美国在1899~1965年就曾把建筑垃圾、污泥、废酸、有害废物倒入海洋处置场，海洋倾倒在60年代是美国高放射性废物的主要处置方法。远洋焚烧是用焚烧船在远海对废物进行焚烧破坏，主要用来处置卤化废物，冷凝液及焚烧残渣直接排入海中。如“火神”号焚烧船，曾成功地对含氯烃化合物进行过焚烧。海洋处置具有填埋处置的显著优点而又不需要填埋覆盖。为此，美国、日本及欧盟成员国都曾进行过海洋处置。目前，对此处置方法在国际上尚存在很大争议，我国基本上持否定态度。为了严格控制向海洋倾倒废物，我国制定了有关海洋倾废管理条例。对于海洋处置主要存在两种看法：一种观点认为，海洋具有无限的容量，是处置多种工业废物的理想场所，处置场的海底越深，处置就越有效；对于远洋焚烧，则认为，即便不是一种理想方法，也是一种可接受的方法。另一种观点认为，这种状态持续下去会造成海洋污染、杀死鱼类、破坏海洋生态。由于生态问题是一个长期才显现变化的问题，虽然在短时期内对海洋处置所造成的污染很难得出确切结论，但也必须充分加以考虑。你对海洋处置持什么样的观点呢？对于海洋处置主要应考虑以下几方面的问题：（1）对生态环境的影响如何；（2）同其他处置方法相比是否经济可行；（3）是否满足有关海洋法规的规定。基于对环境问题的关注，为了加强对固体废物海洋处置的管理，许多工业发达国家都制定了有关法规，还签订了国际协议。如1972年美国颁布的《海洋保护、研究和保护区法》，79国在英国伦敦通过的《防止倾倒废物及其他物质污染海洋的公约》，我国1985年颁布的《中华人民共和国海洋倾废管理条例》，均对海洋处置申请程序、处置区的选择、倾倒废物的种类、倾倒区的封闭提出了明确规定。二、海洋倾倒1、理论依据及处置对象海洋倾倒是将固体废物直接投入海洋的一种处置方法。其法律定义是指利用船舶、航空器、平台及共他载运工具，向海洋倾倒废物或其他有害物质的行为。海洋倾倒的理论依据是，海洋是一个庞大的废物接受体，对污染物质有极大的稀释能力。对容器盛装的有害废物，即使容器破坏，污染物质浸出，也会由于海水的自然稀释和扩散作用，使海洋环境中污染物保持在容许水平的限度。为防止海洋污染，需对海洋倾倒进行科学管理。根据废物的性质、有害物质含量和对海洋的环境影响，把废物分为三类：一类是禁止倾倒的废物；二类是需要获得特别许可证才能倾倒的废物；三类是获得普通许可证即可倾倒的废物。禁止倾倒的废物包括：（1）含有机卤素、汞、镉及其化合物的废物；（2）强放射性废物；（3）原油、石油炼制品、残油及其废弃物；（4）严重妨碍航行、捕鱼及其他活动或危害海洋生物的、能在海面漂浮的物质。二类废物是需要严格控制的废物，这类废物污染物质含量高，主要包括：（1）含有砷、铅、铜、锌、铬、镍、钒等物质及化合物的废物，（2）含有氰化物、氟化物及有机硅化合物的废物（3）弱放射性废物；（4）容易沉入海底，可能严重障碍捕鱼和航行的笨重的废弃物。三类废物是指除上述两类废物之外的低毒或无毒的废物。2、海洋倾倒处置程序海洋倾倒的操作程序，首先是根据有关法律规定选择处置场地；然后根据处置区的海洋学特性、海洋保护水质标准、废物的种类选择倾倒方式，进行技术可行性和经济分析；最后按设计的倾倒方案进行投弃。根据海洋倾废管理条例，海洋倾倒由国家海洋局及其派出机构主管；海洋倾倒区由主管部门会同有关机构，按科学合理、安全和经济的原则划定；需要向海洋倾倒废物的单位，应事先向主管部门提出申请，在获得倾倒许可证之后方能根据废物的种类、性质及数量进行倾倒。对于放射性废物和重金属有害废物，需在海洋倾倒前进行水泥固化处理。固化方法有两种：一种是将废物按一定配比同水泥混合，搅匀注入容器，养护后进行处置；另一种方法是先将废物装入桶内，然后注入水泥浆，养护后注入或涂覆沥青，以降低固化体的浸出率。容器的结构也有两种：一种是单层钢制的桶，容积大约200L；另一种是复合桶，钢桶内有一层钢筋混凝土衬里，桶盖用金属或混凝土制成。固化体抗压强度为l5MPa/cm2，比重大于1.2，以防其投入后上浮或破裂。三、远洋焚烧1、基本概念远洋焚烧是利用焚烧船在远海对固体废物进行处理处置的一种方法。其法律定义系指以高温破坏为目的而在海洋焚烧设施上有意地焚烧废物或其他物质的行为。海洋焚烧设施包括用于此目的的船舶、平台或其他人工构筑物。远洋焚烧适于处理处置各种含卤素有机废物，如含氯有机废物PCBs。远洋焚烧与陆上焚烧的区别在于，产生的氯化氢气体冷凝后可直接排入海中，焚烧残渣无需处理，也可直接排入海中.2、焚烧操作焚烧操作的管理程序同海洋倾倒管理程序一样，需要进行远洋焚烧的单位。首先要向主管部门提出申请，在其海洋焚烧设施通过检查、获得焚烧许可证之后，方能在指定海域进行焚烧。远洋焚烧操作的基本要求如下。（1）应控制焚烧系统的温废不低于1250℃，（2）燃烧效率至少为99.95士0.05%，基于式中：Cco2）——燃气中二氧化碳的浓度；Cco——燃气中一氧化碳的浓度。（3）炉台上不应有黑烟或火焰延露；（4）焚烧过程随时对无线电呼叫作出反应。10022CcoCcoCco燃烧效率工业发达国家都曾采用远洋焚烧法处理处置有害废物。远洋焚烧的优点是空气净化工艺较陆地焚烧简单，处理费用比陆地焚烧便宜，但比海洋倾倒贵，每吨处理费用为50~80美元。因存在有关生态方面的争议问题，对海洋焚烧持谨慎态度，目前则认为尚需进一步研究。第三节固体废物土地耕作处置一、原理：土地耕作处置是基于土壤的高子交换、吸附、微生物生物降解以及港滤水浸取、降解产物的挥发等综合作用机制。二、适用对象含有较丰富易于生物降解的有机质、含盐较低、不含有毒害性物质的固体废物。三、制约因素地耕作处置受多种因素制约，除固体废物本身性质外，主要受土地的地形、土壤成分、性质、含水率与当地气候条件影响。四、耕作场要求应远离居民区；场地四周设屏障；距场地30米内的水井、水塘不能作为饮用水源，场地四周应设造完善的地表径流的导流措施。五、操作与管理要点（二）土地填埋处置的分类按填埋场地形特征可分为山间填埋、峡谷填埋、平地填埋、废矿坑填埋；按填埋场地水文气象条件可分为干式填埋、湿式填埋和干、湿式混合填埋；按填埋场的状态可分为厌氧性填埋、好氧性填埋、准好氧性填埋和保管型填埋；按固体废物污染防治法规，可分为一般固体废物填埋和工业固体废物填埋。在日本，工业固体废物填埋又分为遮断型、管理型和安定型三种。一般可根据所处置的废物种类，以及有害物质释出所需控制水平进行分类。通常把废物分为四大类：惰性废物填埋、卫生土地填埋、工业废物土地填埋、安全土地填埋。第四节深井灌注处置一、基本概念深井灌注处置是指把液状废物注入到地下与饮用水和矿脉层隔开的可渗透性的岩层中。在某些情况下，它是处置某些有害废物的安全处置方法。深井灌注处置系统要求适宜的地层条件：并要求废物同建筑、材料、岩层间的液体以及岩层本身具有相容性。在石灰岩或白云岩层处置，容纳废液的主要条件是岩层具有空穴型孔隙，以及断裂层和裂缝。在砂石岩层处置，废液的容纳主要依靠存在于穿过；密实砂床的内部相连的间隙。一般废物和有害废物，都可采用深井灌注方法处置。适于深井灌注处置的废物可分为有机和无机两大类。它们可以是液体、气体或固体，在进行深井灌注时，将这些气体和固体都溶解在液体里，形成真溶液、乳浊液或液固混合体。深井灌注方法主要是用来处置那些实践证明难于破坏、难于转化、不能采用其他方法处理处置，或者采用其他方法费用昂贵的废物。二、深井灌注的工作程序1、场地选择深井灌注处置的关键是选择适于处置废物的地层，适于深井处置的地层应满足以下条件：（1）处置区必须位于地下饮用水源之下；（2）有不透水岩层把注入废物的地层隔开，使废物不致流到有用的地下水源和矿藏中去；（3）有足够的容量；面积较大，厚度适宜，空隙率高，饱和度适宜；（4）有足够的渗透性，且压力低，能以理想的速度和压力接受废液；（5）地层结构及其原来含有的流体与注入的废物相容，或者花少量的费用就可以把废物处理到相容的程度。2、钻探与施工深井灌注处置井的钻探与施工和石油十天然气井的钻探技术大体相同。值得注意的是深井的套管要多于一层，外套管的下端必须处在饮用水基面之下，并且在紧靠外套管表面足够深的地段内灌上水泥。深入到处置区内的保护套管，在靠表面处也要灌上水泥，以防止淡水层受到污染。3、操作与监测处置操作分地上预处理和地下灌注两步。预处理主要是在地面设施进行，目的是为了防止处理区岩层堵塞、减少处置容量或损坏设备。第五节卫生土地填埋一、概述卫生土地填埋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，压实后就得到一个完整的卫生土地填埋场。图1卫生填埋场剖面图卫生土地填埋主要分厌氧、好氧和准好氧三种。好氧填埋实际上类似高温堆肥；主要优点：能够减少填埋过程中由于垃圾降解所产生的水分，进而可以部分减少由于浸出液积聚过多所造成的地下水污染；其次是好氧填埋分解的速度快，并且能够产生高温（可达60度），这对消灭大肠杆菌等致病细菌是十分有利的。主要缺点：由于其结构复杂、施工困难、造价高，不便推广应用。对于准好氧填埋，也同样存在类似的问题，只不过准好氧填埋的造价比好氧填埋低。厌氧填埋由于结构简单、操作方便、施工费用低，同时还可回收甲烷气体。所以目前世界上广泛采用的是厌氧式填埋。密封型结构就是在填埋