固体废弃物第九章第二节

1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。22、城市垃圾卫生填埋场的规模确定①城市生活垃圾的日产生量和年产生量。②填埋场规划服务年限。③服务年限内预计的生活垃圾产量变化。④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。33）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。45）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）0.74～1.000.83可燃垃圾0.77不燃垃圾主体(60%以上)0.42～1.590.86建筑垃圾0.71混合垃圾0.41～1.280.71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/m356）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m3/d，即：垃圾填埋容量(m3／d)=垃圾填埋量(kg／d)/垃圾压实密度(kg／m3)。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=S·R6·H或Q=S1·H式中：Q——垃圾填埋库容（m3）；H——填埋场预计平均高度（m）；S——垃圾卫生填埋场的用地面积（m2）；R6——填埋场土地的利用系数。S1——垃圾填埋库区面积（m2）；67）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。79）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（m3）；V——覆土量（m3）；R1——垃圾平均密度（t/m3）；C——垃圾压实沉降系数，C=1.0～1.8；365——日历年天数（d）；Q1——日处理垃圾量（t/d）；11365)(QCRVQY810）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（m2）365—日历年天数（d）Y—填埋场使用年限(a)Q1—日处理垃圾量（t/d）R1—垃圾平均密度（t/m3）Q2—日覆土量（t/d）R2—覆土的平均密度（t/m3）H—填埋场预计填埋平均高度（m）C—垃圾压实沉降系数，C=1.0～1.8R5—堆积系数与作业方式，R5=0.35～0.70R6—填埋场土地的利用系数，R6=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。6522111)(365RRCHRQRQYS9一般情况下，城市垃圾卫生填埋场每年填埋垃圾的容积表示如下：V=365WP/D+CV：每年填埋垃圾的体积（m3）；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/m3）；C：每年需要覆盖土的体积（m3）；若填埋场的服务期为20年，则总库容V20=20V设平均填埋总高度H，总面积A20=V20/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600kg/m3,试求一年填埋废物的体积。若填埋的高度为7.5m,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（m3）如果填埋的高度为7.5m,则每年占地面积为：A=76041/7.5=10138.8（m2）如果场地运营20年,则填埋场面积为：A20=10138.8×20=202776（m2）运营20年场地的总容量为：V20=76041×20=1.5×106（m3）10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1.0kg/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800kg/m3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。11二、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。12（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。13(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。14准好氧填埋场中垃圾降解过程A－好氧B－兼氧C－厌氧151、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。162、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。17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。18三、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