固體廢物的衛(wèi)生填埋處置

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固體廢物的衛(wèi)生填埋處置

摘要

   城市生活垃圾的治理已成為我國各大城市的重大環(huán)境問題。城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場的設(shè)計理論及工程技術(shù)問題日益受到應(yīng)有的重視。然而，我國衛(wèi)生填埋場的設(shè)計理論及其機(jī)理尚有待深入研究和探討。因此，如何安全有效地解決垃圾的最終處置問題，避免形成二次污染，并將垃圾作為能開發(fā)利用的資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是衛(wèi)生填埋所要解決的。

本文對我國垃圾填埋場進(jìn)行了綜合分析，對城市生活垃圾的特性，填埋場的選址、防滲層的構(gòu)造措施、防滲材料的工程特性、滲濾液的產(chǎn)生及處理、填埋氣體的收集及利用、封場措施、填埋場的綜合利用以及環(huán)境保護(hù)和監(jiān)測等問題進(jìn)行探討。

Abstract

MSW management has become many large cities’ major environmental problem. The design theory and technical problems of MSW Sanitary Landfill Site have received the attention increasingly which they deserved. However, China's sanitary landfill’s design theory and it’s mechanism has yet to be thoroughly studied and discussed . Therefore, the question of how to Solve the problem of the garbage’s final disposal in safe and effective solution, avoid the secondary pollution , and make the trash become the resources which are able to be developmented and utilizated , the sanitary landfill’s sustainable development must be resolved. 

This paper on garbage landfill for a comprehensive analysis to examine the MSW characteristics. on the landfill site, the construction of impermeable layer, impervious materials to the engineering characteristics of leachate production and processing, Landfill gas collection and utilization, the closure of the farms, Comprehensive Utilization of the landfill and environmental protection and monitoring conducted discussions.

第一章 緒論

1.1  概述

垃圾處理的最佳方式是綜合處理，由于城市垃圾處理方式和技術(shù)的選擇受垃圾成分、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、能源結(jié)構(gòu)、自然條件及傳統(tǒng)習(xí)慣因素的影響，因而每個城市的選擇可能各不相同，沒有統(tǒng)一和固定的模式。

在生活垃圾處理處置方式中，填埋無疑占據(jù)著舉足輕重的位置，從全球來看，填埋大約占到70%左右，在各發(fā)達(dá)國家應(yīng)用非常廣泛，例如加拿大1989年衛(wèi)生填埋處置量占82%；1991年英國、意大利年衛(wèi)生填埋處置量占其總處置量的90%美國處置量為72%，西班牙處置量為75%，德國1993年衛(wèi)生填埋處置量占73%。美國聯(lián)邦環(huán)保局(USEPA)和很多州都已詳細(xì)制定關(guān)于填埋場選址、設(shè)計、施工、運行、水氣監(jiān)測、環(huán)境美化，封閉性監(jiān)測以及維護(hù)年限的法規(guī)。而在我國,由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平等的原因，填埋所占的比例更高，達(dá)到90%以上。雖然隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，在未來的20年內(nèi)，在擬建的垃圾處理項目中，填埋比例會稍有下降，但仍有大約75%的項目采用填埋方式。

同時在我國的《城市垃圾處理及其污染防治技術(shù)政策》中明確提出：以填埋為主的路線，因此填埋必將在今后很長一段時間內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位，許多大中城市新建的垃圾填埋場，其日處理能力都達(dá)上千噸，總填埋庫容達(dá)數(shù)千萬立方米。

    垃圾衛(wèi)生填埋具有處理和最終處置生活垃圾的雙重功能，其主要優(yōu)點是速度快、方法簡單，技術(shù)比較成熟，在較大范圍內(nèi)能適應(yīng)垃圾產(chǎn)量的變化，建設(shè)費用和管理費用相對較低。但填埋場的一個與生俱來的缺點：占地面積大，據(jù)估計：全國現(xiàn)有的大中型填埋場大約有200座左右，按平均每座占地60hm2,則大約占了1.2萬hm2土地，相當(dāng)于1/4個上海市區(qū)面積。同時，除了日益增加的垃圾，世界上其他資源(能源)都日漸稀少，統(tǒng)計資料顯示：到目前為止，我國填埋場或堆場中已堆積的垃圾大約有60多億，并且城市生活垃圾總量仍以每年8%~10%的速度增長，全國城市生活垃圾年產(chǎn)量達(dá)到1.5億噸[11]。在這樣一個嚴(yán)峻的時刻，可持續(xù)發(fā)展的理念已經(jīng)深入人心，因此，填埋方式也必將發(fā)生轉(zhuǎn)變，可持續(xù)填埋也終將會進(jìn)入人們的視線，垃圾填埋場也將從一個單純的藏污納垢場所變?yōu)橐环N資源的礦場，從而真正體現(xiàn)填埋場的可持續(xù)發(fā)展的理念，這就需要填埋場設(shè)計人員在設(shè)計時使填埋場不僅安全填埋生活垃圾，不對填埋場周圍環(huán)境造成危害，還有利于填埋垃圾的資源化、能源化和填埋場的后續(xù)開發(fā)利用，真正做到填埋場的可持續(xù)發(fā)展。

1.3生活垃圾衛(wèi)生填埋場的特點及本設(shè)計的內(nèi)容

   填埋場主要用來填埋城市垃圾等一般固體廢物，使其對公眾健康和環(huán)境安全不會造成危害。所謂填埋就是在鋪設(shè)有良好防滲性能襯墊的場地上，將固體廢棄物鋪成一定厚度的薄層，加以壓實，并加上覆蓋層。其場地必須具有合適的水文，地質(zhì)和環(huán)境條件，并要進(jìn)行專門的規(guī)劃、設(shè)計，嚴(yán)格施工和加強(qiáng)管理。為防止周圍環(huán)境被污染，必須設(shè)有一個滲濾液收集和處理系統(tǒng)，還要提供氣體（主要為甲烷和二氧化碳）的排除或回收通道，并對填埋過程中產(chǎn)生的水、氣和附近的地下水進(jìn)行監(jiān)測，還需能達(dá)到抵御百年一遇以上洪水的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。填埋場的功能主要有兩個方面，即貯留固體廢物、隔斷固體廢物污染和對固體廢物進(jìn)行處置。

   通常一個完整的衛(wèi)生填埋場地主要由填埋場、輔助設(shè)施和未利用的空地組成。   

   填埋場建設(shè)程序主要包括：場址的選擇、環(huán)境影響評價、地質(zhì)災(zāi)害評估、可行性研究、土地征用、工程初步設(shè)計、施工圖設(shè)計、工程施工、竣工驗收等環(huán)節(jié)。

  填埋工程的項目應(yīng)包括：填埋場場地平整，基底處理，填埋單元劃分，周邊和單元之間的通道，襯墊系統(tǒng)，滲濾液收集系統(tǒng)，封頂級配，封頂剖面，雨水管理系統(tǒng)，地下水監(jiān)測系統(tǒng)和填埋氣體監(jiān)測系統(tǒng)。圖1.3表示固體廢棄物的堆填過程和封閉后的情況。

   在現(xiàn)代衛(wèi)生填埋場設(shè)計中最重要的關(guān)鍵部位包括襯墊系統(tǒng)，滲濾液收集系統(tǒng)，氣體收集系統(tǒng)和最終覆蓋（封頂）系統(tǒng)。

   襯墊系統(tǒng)位于填埋場底部和四側(cè)，它是一種水力屏障，用來隔離固體廢棄物以免對填埋場的地下水和四周的土產(chǎn)生物染。襯墊系統(tǒng)是填埋場最重要的組成部分，填埋場滲濾液是由于降水經(jīng)過廢棄物過濾和對廢棄物壓榨產(chǎn)生的，是一種典型的污染液，若不加處理排入周邊土體及地下水中，將對土體和地下水產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，滲濾液收集系統(tǒng)用來收集填埋場中產(chǎn)生的滲濾液并將其排放至廢水處理站或集水池集中進(jìn)行處理。氣體收集系統(tǒng)用于收集廢物中有機(jī)成分分解時產(chǎn)生的氣體，收集后的氣體可用來發(fā)電或有控制地進(jìn)行燃燒。對填埋場進(jìn)行封頂?shù)哪康氖菧p少封閉后降水對填埋場的滲入以減少滲濾液的產(chǎn)生。

   不同填埋單元之間的相互聯(lián)系和填埋的次序在填埋場設(shè)計中十分重要，根據(jù)這些單元如何組合，從幾何外形來看，一般可將填埋場的型式分成四類

(1)平地堆填:填埋過程只有很小的開挖或不開挖，通常適用于 比較平坦且地下水埋藏較淺的地區(qū)。

(2)地上和地下堆填:填埋場由同時開挖的大單元雙向布置組成，一旦兩個相鄰單元填滿了，它們之間的面積也就填滿了，通常用于比較平坦但 地下水埋藏較深的地區(qū)。

(3)谷地堆填:堆填的地區(qū)位于天然坡度之間，它可能包括少許 地下開挖。

(4)挖溝堆填:與地上和地下堆填相類似，但其填埋單元是狹窄的和平行的。通常僅用于比較小的廢物溝。

第二章  填埋場的選址

2.1場址的選擇

   這是衛(wèi)生填埋的第一步也是最重要的一步。

2.2選址的要考慮的因素

1.城市總體規(guī)劃、區(qū)域環(huán)境規(guī)劃、城市環(huán)境衛(wèi)生專業(yè)規(guī)劃及相關(guān)規(guī)劃； 2.土地利用價值及征地費用，場址周圍人群居住情況與公眾反映，填埋氣體利用的可能性； 3.地形、地貌及相關(guān)地形圖，土石料條件，包括取土石料難易、遠(yuǎn)近和存儲總量； 4.工程地質(zhì)與水文地質(zhì)；

5.洪泛周期（年），降水量，蒸發(fā)量，夏季主導(dǎo)風(fēng)向及風(fēng)速，基本風(fēng)壓值； 6.道路、交通，給排水及供電條件；

7.擬填埋處理的垃圾量和性質(zhì)，服務(wù)范圍、垃圾收集運輸情況； 8.城市污水處理現(xiàn)狀及規(guī)劃資料； 9.城市電力和燃?xì)猬F(xiàn)狀及規(guī)劃資料。

除此以外,還要考慮與項目建設(shè)相關(guān)的各個環(huán)節(jié)。

2.3選址順序

根據(jù)2004年建設(shè)部《城市生活垃圾填埋技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，垃圾衛(wèi)生填埋場場址的選擇如下：

   填埋場場址設(shè)置應(yīng)符合當(dāng)?shù)爻鞘薪ㄔO(shè)總體規(guī)劃要求，符合當(dāng)?shù)爻鞘协h(huán)境衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展規(guī)劃要求。

   填埋場對周圍環(huán)境不應(yīng)產(chǎn)生污染或?qū)χ車h(huán)境影響不超過國家相關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

   填埋場應(yīng)具備相應(yīng)的庫容，填埋場使用年限宜10年以上，特殊情況下，不應(yīng)低于8年。

   填埋場應(yīng)與當(dāng)?shù)氐拇髿夥雷o(hù)、水資源保護(hù)、大自然保護(hù)及生態(tài)平衡要求相一致。

   選址應(yīng)由建設(shè)、規(guī)劃、環(huán)保、設(shè)計、國土管理、地質(zhì)勘察等部門有關(guān)人員參加。

填埋場不應(yīng)設(shè)在下列地區(qū)：

1. 地下水集中供水水源地及補(bǔ)給區(qū)；    

2. 洪泛區(qū)和泄洪道； 

    3. 填埋庫區(qū)與污水處理區(qū)邊界：距居民居住區(qū)或人畜供水點500m以內(nèi)的地區(qū)；距河流 和湖泊50m以內(nèi)的地區(qū)；距民用機(jī)場3km以內(nèi)的地區(qū)；

4. 活動的坍塌地帶，尚未開采的地下蘊礦區(qū)、灰?guī)r坑及溶巖洞區(qū)；   

    5. 珍貴動植物保護(hù)區(qū)和國家、地方自然保護(hù)區(qū)；

    6. 公園，風(fēng)景、游覽區(qū)，文物古跡區(qū)，考古學(xué)、歷史學(xué)、生物學(xué)研究考察區(qū)；

7. 軍事要地、基地，軍工基地和國家保密地區(qū)。

2.4環(huán)境影響評價與檢查場址

  在進(jìn)行場址選擇時要對備選的場地進(jìn)行綜合的環(huán)境影響評估，即環(huán)境影響評價。建設(shè)項目環(huán)境影響評價報告書必須在項目的可行性研究階段完成；在進(jìn)行可行性研究的同時，必須對建設(shè)項目的環(huán)境影響作出評價。環(huán)境影響評價的目的是：填埋場建造前、建造過程中以及建成后評估、確定它對環(huán)境的潛在影響；指出如何減少或排除對環(huán)境的影響；確定環(huán)境背景值以便監(jiān)督檢查可能發(fā)生的環(huán)境問題。

2.4.1全面科學(xué)的環(huán)境影響評價

對垃圾衛(wèi)生填埋場建設(shè)進(jìn)行環(huán)境影響評價，可分為三個階段。

1）準(zhǔn)備階段。通告，告知所有關(guān)系人；確認(rèn)作出環(huán)境影響評價的必要性；確認(rèn)作出環(huán)境影響評價的規(guī)模；環(huán)境影響評價工作有關(guān)各個方面的組織；確認(rèn)環(huán)境影響評價工作范圍。

2）研究階段。項目對環(huán)境影響的確認(rèn)；項目對環(huán)境影響的描述；項目對環(huán)境影

響的檢驗；備選場址現(xiàn)況檢查；兩種決策（選中與否）比較；考慮采取補(bǔ)償措施；起草環(huán)境影響評價報告。

3）后期評價階段。審查環(huán)境影響評價報告；決定項目可以進(jìn)行或項目只能靠補(bǔ)償措施進(jìn)行或項目不可進(jìn)行。

2.4.2場址的檢查

   備選場址現(xiàn)況檢查在環(huán)境影響評價研究階段進(jìn)行。地質(zhì)與水文方面的檢查作為重點。檢查的結(jié)果應(yīng)列入環(huán)境影響評價報告書中。檢查內(nèi)容應(yīng)包括：地質(zhì)結(jié)構(gòu)、滲透性、離地下水的距離、場址的天然坡與人工坡的穩(wěn)定性、低層土的承載能力與變形特性、自然災(zāi)害（地震、暴風(fēng)雨、洪災(zāi)等）風(fēng)險。同時要進(jìn)行其它相關(guān)的調(diào)查及檢驗：附近居民點的情況；道路與其它交通情況；當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件；處理滲濾液與利用沼氣的可能性；對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響（包括風(fēng)景）；對現(xiàn)有水文條件（水域）的影響；對文化、宗教場所與療養(yǎng)勝地（旅游）的影響；描述費用的情況。

另外，在場址調(diào)查中要積累照片資料。這些資料可能被用于：今后對場址的情況作更好的總體評估；描述場址的細(xì)節(jié)問題（觀察現(xiàn)場）；為以后的分析作原始資料。

 第四章   填埋場的地基與防滲

4.1填埋區(qū)基底工程

 《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技規(guī)范》規(guī)定，場底地基是具有承載能力的自然土層或經(jīng)過碾壓、夯實的平穩(wěn)層，且不應(yīng)因填埋垃圾的沉陷而使場底變形、斷裂，場底基礎(chǔ)表面經(jīng)碾壓后，方可在其上貼鋪人工襯里。場底應(yīng)有縱、橫向坡度?？v橫坡度宜在2%以上，以利于滲濾液的導(dǎo)流。實際設(shè)計建設(shè)中，長寬一般為300～400m或更大，如按2%坡度進(jìn)行設(shè)計，則場區(qū)兩端高差在6～8m或更多。受地下水埋深土方平衡及整體設(shè)計的影響，場區(qū)兩端高差過大會造成較大的困難。根據(jù)北京填埋場（安定、北神樹）建設(shè)經(jīng)驗，垃圾衛(wèi)生填埋場場底縱向主要坡度為1%～1.3%時可以保證滲濾液排順暢[1]。為確保填埋場安全，考慮到填埋場土體條件較差，需要對其整形，坑底及周圍進(jìn)行平整，取土同時作為坑四壁局部填土、每日覆蓋用土和最終覆蓋用土。填埋區(qū)底部按設(shè)計高程完成基底工程以后，底部要求平整，以利于防滲膜的鋪設(shè)。

4.2填埋場的防滲系統(tǒng)

    填埋場防滲系統(tǒng)，不僅要能防止?jié)B濾液滲出污染地下水，還要防止地下水涌

入填埋場。通常的防滲方法有水平防滲和垂直防滲。垂直防滲指山谷型填埋場，地質(zhì)條件較好，場底為無裂縫基巖，一般在地下水出口處建筑防滲帷幕，使填埋場底部的滲濾液阻積于帷幕前的水池中，不向下游及鄰近地區(qū)滲透。我國典型的山谷型垂直防滲填埋場有杭州天子嶺填埋場等。在特殊地質(zhì)條件的平原也可采用垂直防滲技術(shù)。水平防滲指平原性地貌的填埋場，在水平方向設(shè)置防滲系統(tǒng)，在填埋場的底部和周邊形成隔離層，可實現(xiàn)滲濾液和地表水、地下水的分流處理、排放，如北京安定填埋場和深圳下坪垃圾填埋場等[2]。

   防滲層的建設(shè)方法多種多樣,采用何種工藝方法建設(shè)防滲層是設(shè)計中的重要內(nèi)容，不管使用什么方法、什么材料，最終達(dá)到的目的是滲透系數(shù)Kf小于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，我國要求Kf小于10-9m/s。[1]同時要考慮：

1)使用壽命。填埋場的使用壽命，封場后要求的防滲層的壽命，以及本身的可靠性。

2)與填埋場的相容性。選用的材料不能被填埋物侵蝕，由于滲濾液的性質(zhì)不穩(wěn)定，所以選擇的材料要適應(yīng)滲濾液的各種性質(zhì)，如抗酸、抗堿等。 3)場地條件及氣候條件。

4)建設(shè)費用。防滲材料的選擇既要達(dá)到防滲要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)合理，厚的土工膜具有更好的防滲性能，但必將提高建設(shè)費用。

4.3防滲材料

    防滲層是由透水性小的防滲材料鋪設(shè)而成的，滲透系數(shù)Kf小，穩(wěn)定性好，價

格便宜是防滲材料選擇的依據(jù)。目前，常用的主要有4種:粘土、膨潤土、土工膜、土工織物膨潤土墊(GCL )。

    (1)普通粘土:一個合格的粘土襯墊其透水率必須很低(K≤1×10-7cm/s)并有足夠的抗剪強(qiáng)度和最小的收縮勢，以防脫水開裂。     (2)膨潤土:是一種優(yōu)良的天然粘土，其主要成份是蒙脫石礦物，膨潤土的滲透系數(shù)K≤×10-7cm/s，具有極強(qiáng)的防水性，這主要是由于該土壤吸水后，體積會迅速膨脹，形成一層連續(xù)不透水柔性隔離層，而且可以自動修補(bǔ)土層中的縫隙，阻止水分子通過。

    (3)土工膜:是一種溥的、柔韌的、連續(xù)的、不透水的合成材料，具有長期比學(xué)穩(wěn)定性及良好的機(jī)械性能，多用于填埋場之底及邊坡防滲透系統(tǒng)中，也可用于填埋場封場系統(tǒng)。最常用的是高密度聚乙烯(HDPE)膜。

(4)土工織物膨潤土墊(GCL):是由兩層或多層土工織物(或土工膜)中間夾一層膨潤土粉末以針刺(縫合或粘接)而成的一種復(fù)合材料，可以替代一般粘土密封層。國外大量用于垃圾衛(wèi)生填埋場的防滲結(jié)構(gòu)，它可單獨使用，也可與土工膜組合使用。

4.4防滲系統(tǒng)的構(gòu)造

 單層防滲層是指單獨使用壓實粘土、膨潤土或HDPE膜等鋪設(shè)而成的防滲層，其造價低，施工快，但安全系數(shù)低，只有地下水污染風(fēng)險極低的情況下（如地下水位低、土質(zhì)防滲性好）才推薦使用。

復(fù)合防滲層是多層結(jié)構(gòu)的防滲系統(tǒng)，各層次具有一定的功能，提高了防滲系統(tǒng)的安全性。由于各國國情不同，目前復(fù)合防滲層的結(jié)構(gòu)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，即使同一國家不同地區(qū)的填埋場由于垃圾性質(zhì)、場地地形地質(zhì)的不同，防滲透層結(jié)構(gòu)也不盡相同，但總的說來一個完整的復(fù)合防滲系統(tǒng)應(yīng)包含以下幾個層次：

(1)滲濾液排水層

該層上部直接與垃圾接觸，起著收集和排出滲濾液的作用。該層常規(guī)做法是400mm厚粗砂層，粗砂層內(nèi)按一定間距設(shè)置排水盲溝，盲溝內(nèi)設(shè)穿孔管，匯集垃圾填埋體中流出的滲濾液并排出填埋坑外。 

(2)保護(hù)層

   保護(hù)層是用來保護(hù)防滲層的安全的，如在HDPE膜上下覆蓋無紡?fù)凉げ伎煞乐鼓け患怃J的東西刺穿和減輕地基變形對膜的拉力；土工膜上部鋪設(shè)的500mm厚粘土層，也是保護(hù)層，目的是使土工膜在數(shù)十米高的垃圾堆體的壓力下受力均勻。

(3)防滲層

該層主要由防滲材料構(gòu)成，從國內(nèi)外工程實例來看，該層的結(jié)構(gòu)千差萬別，有兩層土工膜中間夾一層膨潤土的，也有一層土工膜上鋪一層膨潤土的，還有土工膜與壓實粘土組成復(fù)合襯墊的以及重復(fù)使用單層土工膜防滲層組成雙層復(fù)合襯墊的?？偟膩碇v，該層至少應(yīng)設(shè)一層土工膜，防滲層層數(shù)越多，安全性能越強(qiáng)，但造價也相應(yīng)提高?？紤]到填埋場的土質(zhì)以粉沙土為主，層與層之間滲透能力較好，因此選擇在沙坑內(nèi)滿鋪雙層復(fù)合防滲層已保證垃圾產(chǎn)生的滲濾液不會對地下水造成二次污染。庫區(qū)（包括盲溝、泵站、預(yù)處理池）水平和垂直方向均采用人工防滲技術(shù)，防滲材料為HDPE黑膜，膜厚1.5毫米。  

(4)地下水排水層

    如果設(shè)計地區(qū)地下水水位較高，為了防止防滲層受到地下水浮力和滲透的影響，應(yīng)設(shè)地下水排水層，具體結(jié)構(gòu)類似于滲濾液排水層，一般在防滲層下鋪設(shè)400mm厚粗砂層，并設(shè)排水盲溝，以將地下水單獨排出場外。

(5)地基

地基在整理時必須夯實、平整、碾壓，筑成符合要求的坡度。地基的處理必須符合整個填埋場滲濾液收集系統(tǒng)的要求。設(shè)計上還應(yīng)驗算地基承載力和不均勻沉降。

(6)邊坡上的防滲層

與填埋場坑底防滲層的結(jié)構(gòu)不同，邊坡上防滲層不必設(shè)滲濾液排水層和地下水排水層，只是在土工膜上下各加無紡上工織物，上層無紡?fù)凉た椢锷显O(shè)一層廢棄的汽車輪胎，以防機(jī)械碾壓邊坡垃圾時，破壞防滲層，表面再鋪設(shè)500mm厚粘土保護(hù)層。    

(7)錨固溝

為了固定土工膜和無紡?fù)凉げ?，在填埋坑周邊須開挖錨固溝，邊滲層在填埋坑底部和邊坡鋪設(shè)完后，將邊坡埋入錨固溝，用原土填平、整實

4.7 填埋場密封方式

填埋場防滲系統(tǒng)中密封層的建設(shè)方式多種多樣，常見的有黏土-膨潤土、單層HDPE、雙層HDPE、單層HDPE與黏土-膨潤土復(fù)合、HDPE與GCL復(fù)合等。  

黏土-膨潤土及單層HDPE膜都有防滲材料單一、存在滲漏風(fēng)險的缺點，逐漸被復(fù)合密封方式取代。

由于單一的密封層不能完全保證安全需要,我國個別單一密封層的填埋場發(fā)現(xiàn)有滲漏跡象。從上表中可以看出，黏土-膨潤土、單層HDPE膜、雙層HDPE膜存在滲漏風(fēng)險，國外發(fā)達(dá)國家現(xiàn)已很少采用；單層HDPE膜與黏土-膨潤土復(fù)合、HDPE膜與GCL復(fù)合是國外發(fā)達(dá)國家目前普遍采用的方法。由于HDPE膜與GCL復(fù)合密封層防滲性能好，價格高，易于施工，可能出現(xiàn)的漏水點會因膨潤土的遷移而自動愈合，同時可增加垃圾填埋容量。

第五章  滲濾液的產(chǎn)生及收集處理

5.1垃圾滲濾液概念

垃圾滲濾液是指超過垃圾所覆蓋土層飽和蓄水量和表面蒸發(fā)潛力的雨水進(jìn)入填埋場地后，瀝經(jīng)垃圾層和所覆蓋土層而產(chǎn)生的污水。滲濾液還包括垃圾自身所含的水分、垃圾分解所產(chǎn)生的水及浸入的地下水。垃圾滲濾液是一種危害較大的高濃度有機(jī)廢水，滲濾液中含有大量的有機(jī)物、大量的病菌、病毒、寄生蟲等以及一些有毒有害的物質(zhì)[9]。不僅水質(zhì)成分復(fù)雜，而且其水量及污染物的濃度隨垃圾組成、填埋方式、以及不同的季節(jié)和氣候而有明顯的變化，是一種處理難度較大的廢水[3]。因此，國內(nèi)外一直非常重視對垃圾滲濾液進(jìn)行有效的控制和處理。但由于受到資金的限制以及滲濾液水質(zhì)和水量的劇烈變化，目前我國真正對垃圾滲濾液進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理的填埋場并不多。如何充分利用現(xiàn)有的條件，在盡可能減少滲濾液產(chǎn)生量的前提下，對收集后的滲濾液妥善處理，就成為我國垃圾處理的當(dāng)務(wù)之急。

5.2 垃圾滲濾液的來源

城市垃圾填埋場滲濾液的處理一直是填埋場設(shè)計、運行和管理中非常棘手的問題。

主要來源有：

(1) 降水的滲入，降水包括降雨和降雪，它是滲濾液產(chǎn)生的主要來源；

(2) 外部地表水的滲入，這包括地表徑流和地表灌溉；  

(3) 地下水的滲入，這與滲濾液數(shù)量和性質(zhì)與地下水同垃圾接觸量、時間及流動方向等有關(guān)；當(dāng)填埋場內(nèi)滲濾液水位低于場外地下水水位，并沒有設(shè)置防滲系統(tǒng)時，地下水就有可能滲入填埋場內(nèi)； 

    (4) 垃圾本身含有的水分，這包括垃圾本身攜帶的水分以及從大氣和雨水中的吸附量；

(5) 覆蓋材料中的水分，與覆蓋材料的類型、來源以及季節(jié)有關(guān)；

(6) 垃圾在降解過程中產(chǎn)生的水分，與垃圾組成、pH值、溫度和菌種等有關(guān)，垃圾中的有機(jī)組分在填埋場內(nèi)分解時會產(chǎn)生水分。

5.3垃圾滲濾液的產(chǎn)生量

滲濾液的產(chǎn)生量是受多種因素的影響，如降雨量、蒸發(fā)量、地面流失、地下水滲入、垃圾的特性、地下層結(jié)構(gòu)、表層覆土和下層排水設(shè)施的設(shè)置情況等。

  （1）降雨量和蒸發(fā)量是影響滲濾液產(chǎn)生的重要因素，這可以從當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料來獲得。

  （2）填埋場表面的斜坡很重要，在平緩的斜坡上，水易于集結(jié)，因而大量滲濾，而在較陡的斜坡上，水容易流掉，從而減少了到達(dá)垃圾中的水量。垃圾填埋場的最終覆土層一般做成中心高、四周低的拱型，保持1%～2%的坡度，這樣可使部分降雨沿地表流走。但當(dāng)表面斜坡大于8%左右時，表面徑流就有可能侵蝕垃圾堆的頂部覆蓋物，使填埋場暴露，因此，表面斜坡應(yīng)小得足以預(yù)防表面侵蝕。

  （3）填埋最終覆土后，表面上長有植物，可以通過根系吸收水分，并通過葉面蒸發(fā)作用減少滲濾液發(fā)生量。

  （4）地下水的滲透，要根據(jù)場內(nèi)滲濾液水位和場外地下水來定，對于防滲情況良好的填埋場，可以不考慮滲濾液的滲出和外部地下水的滲入。

 5.5減少滲濾液產(chǎn)生量的方法

    為減少滲濾液的產(chǎn)量，除按照場地選擇標(biāo)準(zhǔn)合理選址外，還必須在設(shè)計、施

工方案和填埋方式上采取必要的措施，主要包括：

（1） 把填埋場分成幾個區(qū)段，平時只敞開正在工作的那段表面，這樣可以盡量

避免雨水的侵入。

（2） 設(shè)置與滲濾液收集主管道并聯(lián)的雨水收集系統(tǒng)，根據(jù)場底橫向坡度、高程

不同，在滲濾液或雨水進(jìn)入滲濾液主收集管前設(shè)置閥門，使未填埋垃圾區(qū)域的清潔雨水可通過雨水系統(tǒng)排出。

（3） 設(shè)置清污分流設(shè)施，在填埋場四周設(shè)置排水溝、導(dǎo)流渠、導(dǎo)流壩，收集降

在填埋場上的雨水，減少地表徑流進(jìn)入場地，并排往洪水調(diào)節(jié)池，防止其流入填埋場區(qū)域。在場外設(shè)置截洪溝和疏導(dǎo)渠，截留和疏導(dǎo)填埋區(qū)上游地表徑流和部分潛水。

（4） 在場內(nèi)適當(dāng)位置設(shè)置雨水引流溝和引流管，利用引流設(shè)施減少進(jìn)入填埋場

的雨水和潛水量，將雨水在尚未與填埋垃圾接觸之前迅速排出場外。

（5） 在場地四周及場底設(shè)置防滲襯里，還可以利用垃圾中的惰性物質(zhì)構(gòu)造一道

隔離有害物質(zhì)的屏障。

（6） 控制地下水，保持地下水水位與垃圾層有足夠的安全距離以防止?jié)B濾液污

染地下水，防止地下水滲入填埋場，設(shè)置地下水導(dǎo)排系統(tǒng)，在場底基礎(chǔ)上鋪設(shè)導(dǎo)流層，導(dǎo)流層底部鋪設(shè)排水盲溝，盲溝中放置多孔導(dǎo)流管，將滲濾液收集后進(jìn)行處理。

（7） 把裝填完畢的表面先臨時密封，以待將來最終密封。表面水沿著坡道流入

干凈水管道。

（8） 設(shè)置封場區(qū)排水系統(tǒng)，排除降到封場表面的雨水，減少其向垃圾層的滲入

量。地表穩(wěn)態(tài)化，即把表面用壓實機(jī)壓密實，選擇合適的覆蓋材料，并在填埋場主體下沉消失以后，栽培植物加以綠化。

5.6垃圾滲濾液的水質(zhì)特征

垃圾滲濾液主要來源于降水和垃圾本身的內(nèi)含水和分解產(chǎn)生的水。垃圾滲濾液的主要污染成分有：有機(jī)物、氨氮和重金屬等。其種類和濃度與垃圾類型、組分、填埋方式、填埋時間、填埋地點的水文地質(zhì)條件、不同的季節(jié)和氣候等密切相關(guān)[7]，其水質(zhì)主要呈現(xiàn)以下特征： (1)CODCr和BOD5濃度高。

在新的垃圾填埋場，大量揮發(fā)性酸的存在可能會產(chǎn)生高的CODCr和BOD5；

(2)BOD5與CODCr比值變化大。

BOD5/CODCr值的高低與滲濾液處理工藝方法的選擇密切相關(guān)。滲濾液BOD5/CODCr值與垃圾填埋場的使用年限有關(guān)，對“年輕”填埋場而言，其滲濾液多具有良好的生化處理可行性，可采用生物方法加以處理。而對于“年老”填埋場的滲濾液的處理而言，必須考慮其可生化性隨時間的變化；

(3)金屬含量高

垃圾滲濾液中含有10多種金屬（重金屬）離子，由于物理、化學(xué)、生物等的作用，垃圾中的高價不溶性金屬被轉(zhuǎn)化為低價的可溶性金屬離子而溶于滲濾液中，在處理過程中必須考慮對它們的去除；

(4)營養(yǎng)元素比例失調(diào)，氨氮的含量高

隨著填埋場使用年限的增加，當(dāng)進(jìn)入產(chǎn)甲烷階段后，滲濾液中的NH4+濃度不斷上升。另外，滲濾液中還存在溶解性磷酸鹽的不足、堿度較高、無機(jī)鹽含量高的問題。

滲濾液的化學(xué)特性還取決于以下幾個方面：

（1）垃圾的組成成分 垃圾的組成成分直接影響到滲濾液的化學(xué)特性。  

（2）垃圾的預(yù)加工 填埋前將垃圾破碎能增大垃圾的表面積，增加填埋場的密度，降低垃圾對水的滲透性，增大垃圾的持水能力，從而增長了垃圾與水的接觸時間，加速垃圾的降解，使?jié)B濾液中污染物的濃度增加。

（3）填埋時間 垃圾填埋后，其填埋年齡不同，降解速率及持水能力和水的滲透性能均不相同，產(chǎn)生滲濾液的組成及其各組成濃度均不相同。通常，填埋時間越長，滲濾液的濃度越低。   

（4）填埋場的供水 填埋場的供水速率的大小直接決定了填埋場內(nèi)垃圾的濕度。當(dāng)供水率很小時，垃圾場內(nèi)垃圾的濕度小于60％，垃圾的降解速率不能達(dá)到最大值。當(dāng)供水率很大時，滲濾液就會被供水所稀釋。

（5）填埋場的深度 當(dāng)垃圾的透水性能相同時，填埋場越深，滲濾液在填埋場內(nèi)滯留時間越長，滲濾液的強(qiáng)度越大（所含組分濃度越高）

5.7.2滲濾液的處理方法   

作為填埋場的副產(chǎn)品，垃圾滲濾液是高濃度的有機(jī)污水，受季節(jié)影響變化大，處理難度大，是目前我國垃圾衛(wèi)生填埋場運行管理中的一個很大的難題。同時，滲濾液中含有大量的C、N和P等營養(yǎng)元素，因此，將滲濾液作為液體肥料得到了許多研究者的青睞，根據(jù)蘭吉武的研究,滲濾液經(jīng)過一定的預(yù)處理后對植物進(jìn)行澆灌是可行的，特別是填埋6年后，垃圾產(chǎn)生的滲濾液經(jīng)過一定程度的稀釋后，對植物的生長有明顯的促進(jìn)作用滲濾液的組成成分是隨時間而發(fā)生變化的，對于填埋時間少于5年的滲濾液，其中的有機(jī)物濃度高，pH值較低，低分子脂肪酸多，BOD5及COD濃度較高，BOD5/CODCr值在0.5～0.6，同時各類重金屬離子的濃度也相對較高，采用生化處理方法是有效的；而隨著垃圾填埋年數(shù)的增加，有機(jī)物濃度降低，pH接近中性(一般屬緩沖液)，腐殖質(zhì)類物質(zhì)增加，BOD5及COD濃度較低，BOD5/CODCr值下降，而NH3-N的濃度較高，重金屬離子濃度相對較低，成份比初期要復(fù)雜的多，可生化性降低，生化處理難以達(dá)到較好的效果。在實際中，因填埋時間的存在先后的差別，使得“年輕”和“年老”的滲濾液并存。因此，為了滿足滲濾液處理效果在垃圾填埋場的使用期間和封場后一直能夠滿足環(huán)境的要求，采用常規(guī)的生物處理技術(shù)難以達(dá)標(biāo)排放，而單獨采用物理化學(xué)方法則費用較高。因此，采用實用可行的預(yù)處理技術(shù)，將垃圾滲濾液中的大量懸浮雜質(zhì)、難降解大分子有機(jī)物、有毒有害的重金屬離子、高濃度氨氮等不利于生物處理的物質(zhì)去除或轉(zhuǎn)化為可生物降解的物質(zhì)，提高BOD5/CODCr值和降低氨氮濃度，再采用生物處理，必要時再采用物化方法進(jìn)行深度處理，最終將其排入城市污水處理管道，進(jìn)入污水處理廠。    國外滲濾液的處理一般有以下幾種形式：ａ）回噴填埋場；ｂ）輸送至城市污水處理廠統(tǒng)一處理；ｃ）現(xiàn)場處理；

滲濾液回噴是人類最早采用的污水處理法，即將滲濾液收集起來，通過噴灌使之回流到填埋場，利用土地吸附，土壤生物降解及垃圾填埋層的厭氧濾床作用使?jié)B濾液降解，循環(huán)填埋場的滲濾液由于增加垃圾濕度，從而提高了生物活性，加速了甲烷生產(chǎn)和廢物分解，其次由于噴灌中的蒸發(fā)作用，使?jié)B濾液體積減小，有利于廢水處理系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，具有投資省、效果好，無需專門處理設(shè)施投資等特點，且可使垃圾保持濕潤，加速填埋場的穩(wěn)定，同時也會導(dǎo)致土層和垃圾層中NH3-N濃度不斷升高，主要用于降雨量較少的干旱地區(qū)（年降雨量小于700mm）。滲濾液經(jīng)過適當(dāng)預(yù)處理運輸至城市污水處理廠是目前比較好的選擇方式之一，由于滲濾液水質(zhì)水量變化大，且污染物濃度高，現(xiàn)場處理并達(dá)標(biāo)排放處理工藝較復(fù)雜，投資和運行成本較高，因此，要求從填埋場管理和填埋工藝等方面盡可能減少污水產(chǎn)生量，并優(yōu)先考慮滲濾液處理與城市污水處理相結(jié)合。目前，在填埋場已建成的滲濾液處理系統(tǒng)中以生物法處理為主，但運行狀況良好的少之又少。由于本設(shè)計采用改良型厭氧衛(wèi)生填埋方式，管理嚴(yán)格，滲濾液具有水量相對較少、有機(jī)物濃度高、氨氮濃度高、處理難度相對較大的特點。本設(shè)計中的滲濾液經(jīng)預(yù)處理后排入城市污水處理廠，經(jīng)濟(jì)且可靠。

垃圾滲濾液的預(yù)處理方法主要包括生物法、物理化學(xué)法等。由于處理費用相對較低，生物法在垃圾滲濾液的處理領(lǐng)域應(yīng)用較廣。生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及二者的結(jié)合。好氧處理包括活性污泥法、氧化溝、好氧穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤和滴濾池等。厭氧處理包括上流式厭氧污泥床UASB、厭氧固定化生物反應(yīng)器、混合反應(yīng)器及厭氧穩(wěn)定塘等等。一般來說，生物法處理設(shè)備和運行管理簡單，但受水質(zhì)和水量變化的影響較大，尤其當(dāng)氨氮濃度較高、重金屬離子濃度較高時，生物法將受到抑制，對難降解的有機(jī)物則無能為力。

 物理化學(xué)法主要有活性炭吸附、化學(xué)沉淀、化學(xué)氧化、化學(xué)還原、離子交換、膜處理、催化氧化及濕式氧化法、輻照法、超聲波法等多種方法。與生物處理相比，物化處理受水質(zhì)水量變化的影響較小，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，尤其是對BOD5/CODCr比值較低(0.07～0.20)，難以生物處理的垃圾滲濾液，有較好的處理效果。但物化方法處理成本較高，不適于大水量垃圾滲濾液的處理。

第六章  填埋氣體的產(chǎn)生與收集處理

6.1填埋場氣體的產(chǎn)生機(jī)理

   用重型建筑機(jī)械和碾壓機(jī)壓緊的垃圾，在填埋場隔絕空氣的狀態(tài)下，由微生

物的生化降解作用而產(chǎn)生填埋氣體。其分解過程經(jīng)過5個階段：好氧分解階段；液化產(chǎn)酸階段；甲烷增長階段；穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段；填埋場的穩(wěn)定階段[3]。

1）好氧分解階段；填埋初期，垃圾中的有機(jī)物進(jìn)行好氧分解，時間可持續(xù)數(shù)天至幾個月；

該階段主要是好氧微生物作用，產(chǎn)生的氣體主要有CO2、H2O、NH3。

2）液化產(chǎn)酸階段；好氧分解進(jìn)行中，填埋區(qū)內(nèi)氧氣逐漸減少，轉(zhuǎn)入?yún)捬跸?、水解產(chǎn)酸階段；該階段主要是厭氧菌作用，產(chǎn)生的氣體有CO2、H2及少量CH4。 3）甲烷增長階段；隨著甲烷菌增長，CH4含量增加，揮發(fā)性有機(jī)酸積累下降，pH值增加為堿性；該階段可持續(xù)1～2年。

4）穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段；此階段為動態(tài)平衡階段，揮發(fā)性有機(jī)酸積累很少，主要產(chǎn)生CH4、CO2，氣體組成穩(wěn)定，是填埋場氣體利用的主要階段；大型垃圾填埋場此階段可持續(xù)10年以上。

5）填埋場的穩(wěn)定階段；可降解有機(jī)物基本耗盡，產(chǎn)生的氣體、滲濾液量減少，填埋場出現(xiàn)不均勻沉降，空氣重新進(jìn)入填埋場，封場后的土地利用在此階段進(jìn)行。

6.2填埋氣體的特性

   填埋氣為CH4、CO2以及其它一些微量成分，如N2、H2S、H2和揮發(fā)性有機(jī)

物等，其中CH4的含量達(dá)到40%～60%。CH4和CO2是主要的溫室氣體，CH4對O3的破壞是CO2的40倍，產(chǎn)生的溫室效應(yīng)比CO2高20倍以上，CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)會使全球氣候變暖。甲烷易燃易爆，當(dāng)其與空氣混合比達(dá)到5%～15%時，極易引發(fā)爆炸和火災(zāi)事故。CO2的密度較大，是空氣的1.5倍，CH4的2.8倍，會向填埋下部遷移，在填埋場地勢較低處富集，有可能通過填埋場基礎(chǔ)薄弱處滲出，沿地層下移并與地下水接觸。由于CO2易溶于水，不僅會使水的pH值降低，而且會使地水礦物質(zhì)含量增高，使地下水硬化。填埋氣的惡臭氣味會引起人的不適，其中含有多種致癌、致畸的有機(jī)揮發(fā)物。這些氣體如不采取適當(dāng)措施加以回收處理，而直接向場外排放，會對周圍環(huán)境和人員造成傷害。

6.3填埋氣體的控制

    氣體控制主要采用可滲透性排氣、不可滲透阻擋層排氣兩種方式：

（1）可滲透性排氣：在填埋場內(nèi)利用比周圍土壤更容易透氣的礫石等材料為填料來建造排氣孔道。 （2）不可滲透阻擋層排氣：阻擋層排氣是在不透氣的頂部覆蓋層中安裝排氣管。排氣管與設(shè)置在淺層礫石排氣通道或設(shè)置在填埋廢物頂部的多孔集氣支管相連通，還可用豎管燃燒甲烷氣體。

    根據(jù)2004年建設(shè)部《城市生活垃圾填埋技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，填埋場必須設(shè)置有效的填埋氣體導(dǎo)排設(shè)施，氣體導(dǎo)排應(yīng)按地形分別設(shè)豎向、橫向或橫豎相連的排氣道。各填埋層間可用穿孔管或石籠集氣，可用卵石等粒狀物及土工布掩護(hù)，應(yīng)保證其透氣性。在填埋深度較大時宜設(shè)置多層導(dǎo)流排氣系統(tǒng)。應(yīng)考慮消化過程中的體積變化對氣體導(dǎo)排系統(tǒng)的影響。采取自然排氣法應(yīng)在地平面的水平方向上設(shè)置間距不大于50m的垂直導(dǎo)氣管，管口應(yīng)高出場地表面100cm以上。采用火炬法點燃時，應(yīng)高空處理。有條件回收利用填埋氣體的填埋場，應(yīng)設(shè)置填埋氣體集中收集設(shè)施，并監(jiān)測填埋氣體成分及量的變化。填埋氣體嚴(yán)禁自然聚集、遷移等，防止引起火災(zāi)和爆炸。填埋作業(yè)區(qū)除應(yīng)按生產(chǎn)的火災(zāi)危險性分類中戊類防火區(qū)采取防火措施外，還應(yīng)在填埋場設(shè)消防貯水池，配備灑水車，儲備干粉滅火劑和滅火沙土，還要配置填埋氣體監(jiān)測及安全報警儀器。填埋區(qū)應(yīng)設(shè)防火隔離帶，其寬度宜為8m。填埋場達(dá)到穩(wěn)定安全期前的填埋庫區(qū)及防火隔離帶范圍內(nèi)嚴(yán)禁設(shè)置封閉式建（構(gòu)）筑物，嚴(yán)禁堆放易燃、易爆物品，嚴(yán)禁將火種帶入填埋庫區(qū)。填埋場區(qū)中，甲烷氣體含量不得超過5％；建（構(gòu)）筑物內(nèi)，甲烷氣體含量嚴(yán)禁超過1.25%。

控制填埋氣體自由轉(zhuǎn)移或擴(kuò)散，通常采用的方法有①通過石籠等形式排空；②通過石籠和收集管進(jìn)行燃燒排空；③通過收集管網(wǎng)系統(tǒng)抽取收集后經(jīng)凈化處理后作為能源回收利用。

6.4填埋氣體收集系統(tǒng)

我國城市垃圾中可迅速降解的有機(jī)物含量一般大于國外垃圾，填埋垃圾開始

產(chǎn)氣的時間較國外早，產(chǎn)氣速率也較國外的快，但相應(yīng)的產(chǎn)氣持續(xù)周期比國外的填埋場短。

目前，我國填埋氣體普遍采用被動自然排放，對環(huán)境存在著許多隱患，因此對于新建的衛(wèi)生填埋場的填埋氣體應(yīng)“主動抽氣、集中點燃排放”，填埋氣體的導(dǎo)排、處理和利用措施應(yīng)根據(jù)填埋場的規(guī)模、生活垃圾成分、產(chǎn)氣速率、產(chǎn)氣量和用途等來確定，填埋氣體不利用時，應(yīng)主動導(dǎo)出，并采取集中燃燒處理[4]。   

根據(jù)填埋場的運行經(jīng)驗，填埋氣體總是在填埋場的邊緣溢出，因此，必須對各個邊緣地帶的排氣問題給予充分重視，在填埋場區(qū)和周圍都應(yīng)布置排氣井管。利用填埋氣體的壓力使其自然排出的方式稱為被動式排氣，利用臭氣系統(tǒng)抽低壓力使填埋氣體排出的方式稱為主動式排氣。主動式排氣可以使大部分填埋氣體經(jīng)過氣體收集器和管道系統(tǒng)被抽吸出來。由于下沉作用，填埋場本身的動作和每天發(fā)生的振動過程，填埋場的形狀在不斷變化著，所以應(yīng)考慮垃圾分解和沉降過程中堆體的變化對氣體導(dǎo)排設(shè)施的影響，防止設(shè)施阻塞、斷裂而失去導(dǎo)排功能，填埋氣體收集裝置必須能夠適應(yīng)填埋場形狀的變化。

由于大部分沼氣在填埋場填埋過程中就已形成，所以填埋氣采集應(yīng)在填埋過程中就開始實施。對于分層堆放的填埋場，可采用水平采氣系統(tǒng)，但要注意采氣管道的鋪設(shè)不要影響垃圾的填埋。對已建成封場的填埋場，可采用表面收集或豎井收集技術(shù)。但填埋深度大于20m采用主動導(dǎo)氣時，應(yīng)采用水平收集與豎井收集相結(jié)合的方式。

對于填埋氣體收集井的設(shè)置,一般有兩種方式，一種是在垃圾剛填埋時就設(shè)置收集井，另一種是待填埋場堆體達(dá)到設(shè)計高度后，進(jìn)行最終覆蓋，然后通過鉆井取氣方式收集氣體。由于我國填埋垃圾產(chǎn)氣速度較快，一般采用第一種氣體收集方式。收集管的設(shè)置有水平收集和垂直收集兩種形式，垂直收集系統(tǒng)是在垃圾場的填埋過程逐步建造成的，其方法是在填埋場內(nèi)均勻分布豎立大口徑鋼管，鋼管管身設(shè)置吊耳，以便提升操作。在每個鋼管外砌筑豎井，井上方密封，管口高出場地1m以上，當(dāng)填埋厚度達(dá)到2～5米時，將鋼管向上抽一部分，并繼續(xù)砌筑，直到填埋場達(dá)到設(shè)計高度，然后將鋼管移走。通過將各豎井用排氣管水平連接，即可實現(xiàn)垃圾填埋與沼氣回收同步進(jìn)行。井間距一般50m，填埋場邊緣部分的間距小一些?？稍谔盥駮r或填埋場達(dá)到最終設(shè)計填埋高度以后進(jìn)行設(shè)置，受填埋堆體沉降影響較小，一旦出現(xiàn)問題可以局部進(jìn)行檢修或重新設(shè)置；水平收集系統(tǒng)需在填埋開始時或過程中進(jìn)行設(shè)置，收集效率較垂直收集高，受堆體沉降影響很大。水平收集管設(shè)置一般水平間距40~60m，垂直距離10~20m。實際應(yīng)用中多采用垂直收集形式。

垂直收集管的設(shè)置按填埋進(jìn)程分，主要有三種方式：

⑴ 在填埋垃圾前從填埋區(qū)最低部起一次建設(shè)一定高度，以后隨垃圾填埋、堆體的升高續(xù)接，直到達(dá)到設(shè)計堆體最終高度并高出一定距離。這種方式有利于填埋堆體滲濾液的排出，可相對更好的控制垃圾堆體的含水率，以避免由于堆體水分含量過大造成垃圾運輸困難，還可控制堆體中滲濾液的側(cè)向壓力過大導(dǎo)致的滲濾液從堆體側(cè)向滲出；不利的是收集管直接與場低防滲層接觸，接觸部位要特別處理，防止局部垂直壓力過大損壞防滲層，同時也會對填埋作業(yè)帶來一定的不便。   

⑵ 在填埋過程中，堆體達(dá)到一定高度（如4m）以后開始設(shè)置收集管，以后隨堆體的升高續(xù)接，直至達(dá)到設(shè)計的最終高度并高出一定距離。這種方式不用收集管部位特殊處理，但不利于滲濾液的導(dǎo)排。

⑶ 在填埋堆體達(dá)到設(shè)計的最終高度或一定的高度（如10m）后采用打井插管方式設(shè)置收集管。這種方式非常有利于填埋作業(yè)的順利進(jìn)行，建立集中的收集系統(tǒng)可一次完成，比較有利于施工。

垂直收集管的設(shè)置按所采用的材料劃分也可有三種形式：

   ⑴ 完全石籠式，適用于在填埋過程中設(shè)置，使用鐵絲網(wǎng)或鋼板圍成直徑600~1000mm的圓柱體，在其內(nèi)填充卵石。

   ⑵ 石籠與HDPE管結(jié)合的形式，在石籠中間設(shè)置HDPE花管，這種形式有利于導(dǎo)氣及氣體的收集

   ⑶ 以HDPE花管為主的形式，主要用于在堆體達(dá)到設(shè)計高度后打井設(shè)置收集管。

  由于我市生活垃圾含水率高、氣體產(chǎn)生達(dá)到高峰期較快（一般認(rèn)為6~12個月）的特點，在填埋場建設(shè)初期就應(yīng)建設(shè)一套較為完善的收集處理系統(tǒng)，特別是首先完成集氣站、火炬系統(tǒng)，有利于填埋氣和整個填埋場大氣質(zhì)量的控制。填埋氣的處理形式是首先應(yīng)集中后高空燃燒，以后根據(jù)氣體產(chǎn)生量、穩(wěn)定性、成分等決定利用的具體形式。一般在填埋堆體達(dá)到4m以后開始設(shè)置垂直收集管，分區(qū)填埋時當(dāng)填埋堆體達(dá)到設(shè)計高度時也可才采用打井方式設(shè)置垂直收集井。

6.5提高產(chǎn)氣的方法

采用適當(dāng)?shù)墓こ碳夹g(shù)手段，可以通過改善或調(diào)整垃圾組成及特性、堆體溫度、含水率、pH值等參數(shù)，達(dá)到加速垃圾降解與穩(wěn)定化，使傳統(tǒng)的自然降解變?yōu)槿斯た刂频纳锝到膺^程，這樣可縮短降解時間，增大填埋場庫容，提高產(chǎn)氣量，提高填埋氣的可利用性。  

⑴調(diào)節(jié)含水率

當(dāng)填埋場某個區(qū)域的含水率低于恰當(dāng)含水率范圍時，加入適量的水后，CH4含量會明顯提高。增加含水率有兩種方式：其一可利用雨水或地表水造成滲透，但這樣會增加滲濾液的產(chǎn)生量；其二可利用井、管、盲溝注入經(jīng)過預(yù)處理后的垃圾滲濾液，并提高垃圾的壓實密度，延長填埋場的使用年限。  

⑵增加營養(yǎng)物和微生物的數(shù)量

通過加入污泥和糞便的方法來增加營養(yǎng)成分和產(chǎn)甲烷菌的數(shù)量，從而提高產(chǎn)氣量。將城市垃圾與城市污水處理污泥共同填埋也有助于產(chǎn)氣，污泥中含有大量的微生物，能加速垃圾的生物降解。  

⑶加強(qiáng)垃圾填埋前的預(yù)處理   通過垃圾的預(yù)處理，對垃圾中的有用物質(zhì)加以回收，同時對垃圾進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆鬯楹突旌?，增大垃圾表面積，可提高垃圾分布的均勻性，加快降解速率。垃圾混合可以提高填埋的均一性而有利于滲濾液的均勻下滲，還可避免含糖量高的食物垃圾集中發(fā)酵酸化而抑制甲烷化進(jìn)程。  

⑷控制pH值

適宜產(chǎn)甲烷菌生長的pH值范圍是6.8~7.2。在實際操作中，可在填埋垃圾時加入生石灰粉或在填埋場地表噴灑生石灰水。此外，根據(jù)產(chǎn)氣和滲濾液日常監(jiān)測結(jié)果也可以采用滲濾液中和回灌技術(shù)調(diào)整pH值。  

⑸提高填埋場作業(yè)水平

在填埋作業(yè)過程中要提高垃圾的壓實密度，增大垃圾的填埋深度，封場填埋的深度至少應(yīng)保持10m，封場的頂層覆土厚度至少65cm。另外，在填埋場外圍邊坡還要用防透氣膜覆蓋嚴(yán)實，并加蓋一定厚度土層，以阻止空氣進(jìn)入，增加厭氧效果。

⑹溫度的控制

低溫會使微生物的活性降低，不利于填埋氣的產(chǎn)生?？赏ㄟ^加厚頂部的覆蓋層隔絕垃圾和大氣的接觸來解決。在冬天，傾倒的垃圾中有一定的水分，要盡量縮短這些垃圾在地表停留的時間；為防其結(jié)冰，要迅速用較厚黏土覆蓋。還可用回灌滲濾液來平衡整個填埋場的溫度。   ⑺加強(qiáng)垃圾降解過程的監(jiān)控

垃圾填埋是一個序批式動態(tài)過程，其降解過程在不同階段呈現(xiàn)不同特征。因此，加強(qiáng)填埋場氣體、滲濾液的產(chǎn)量、濃度和垃圾堆體溫度等相關(guān)參數(shù)的監(jiān)控，把握降解過程的動態(tài)特征，并及時采用相應(yīng)的工程手段、調(diào)控有關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)降解過程的有效控制、加速垃圾降解的目的。

   此外，填埋場分區(qū)作業(yè)，控制或避免有毒物質(zhì)及重金屬對微生物的抑制作用等措施也可促進(jìn)填埋垃圾產(chǎn)氣。

6.6填埋氣的利用

   填埋氣體的能源化利用最直接的體現(xiàn)是純化利用，填埋氣體的比例會隨填埋場的不同而發(fā)生改變，其原因主要有兩個：一為填埋場垃圾降解過程中產(chǎn)生的，雖然填埋場垃圾一經(jīng)填埋,就會產(chǎn)生填埋氣，直至封場后很長一段時間（10～15年），但從經(jīng)濟(jì)價值考慮一般從封場到穩(wěn)定期這段時間的填埋氣具有一定的經(jīng)濟(jì)效益；另一方面為滲濾液厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的，厭氧反應(yīng)的嚴(yán)格厭氧不僅保證能得到大量的高純度甲烷氣體,而且能夠保證厭氧溫度，加速滲濾液的處理。

   填埋氣在利用或燃燒前一般需要預(yù)處理，預(yù)處理包括脫水，去除氣體CO2、H2S、N2和O2等操作。對填埋氣的凈化收集技術(shù)主要包括變壓吸附法、膜分離法和溶劑吸收法，而溶劑吸收法是目前較為成熟的凈化方法，采用甲基二醇胺(MDEA)作為吸收劑，分離填埋氣中的CH4，凈化后CO2的脫除率可達(dá)95%以上，CH4含量達(dá)90%以上。

   填埋氣的利用在實際應(yīng)用中主要有以下三種形式：①粗加工后直接供給工業(yè)以及暖房或溫室，用于供暖或工業(yè)生產(chǎn)，這種方式沼氣的熱效率最高；②沼氣經(jīng)脫水后用于燃?xì)獍l(fā)動機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電；③深加工處理升級，使沼氣達(dá)到天然氣質(zhì)量，用途更為廣泛。

第七章 填埋操作與輔助設(shè)施

7.1填埋方式

   填埋作業(yè)方式主要根據(jù)填埋方式和場地的地形特點來確定。

  采用地面法填埋時，有水平填埋和垂直填埋兩種作業(yè)方式，其中垂直方式應(yīng)用較多。

采用斜坡法填埋時，有順流、逆流和垂直填埋三種方式，其中，順流方式應(yīng)用較多，即將垃圾直接傾倒在斜坡上，壓實后從斜坡工作面直接挖土覆蓋；是溝槽法和地面法的結(jié)合，故又稱為混合法；這種方式的優(yōu)點是只需要少量的挖掘，即可就地取得覆蓋材料[3]。

  根據(jù)垃圾衛(wèi)生填埋工藝要求，垃圾填埋采用分層壓實方法進(jìn)行操作，每一單元的垃圾高度均在2m～4m的范圍內(nèi)，最高不超過6m。填埋單元根據(jù)日產(chǎn)垃圾實際進(jìn)場量確定，以每日進(jìn)場量為一個單元，當(dāng)日垃圾當(dāng)日覆土，推土機(jī)將垃圾攤鋪到厚度為0.3—0.4m時，即進(jìn)行壓實作業(yè)。壓實垃圾可以延長填埋場的使用壽命，還可以減少沉降、日覆蓋土量以及滲濾液和甲烷的遷移，為垃圾車運行提供更堅實的運行面。

  每一單元垃圾經(jīng)過壓實后累積凈厚度約2.3m時，再進(jìn)行單元式覆蓋(日覆蓋)，覆蓋材料采用開挖土，覆土厚度0.2m，即平均每單元由垃圾壓實機(jī)壓實后連覆土共厚2.5m。日覆蓋可防止垃圾中的紙張等輕質(zhì)組分被風(fēng)吹散。每一單元垃圾分層碾壓，當(dāng)填埋層達(dá)到一定高度后(4~5m)進(jìn)行中間覆蓋，主要是為了減少降水進(jìn)入填埋場，減少滲濾液的形成。逐步升高垃圾堆體直至高出填埋坑上坑口，高出部分堆成斜坡面，坡度應(yīng)為1:3（高：水平）

    按單元填埋作業(yè)方式依次重復(fù)操作至設(shè)計填埋高程時，需進(jìn)行最終覆蓋，其目的在于減少雨水的滲入，控制害蟲繁殖、氣體的遷移和不良?xì)馕?，降低火?zāi)系數(shù)，改善填埋場的景觀，進(jìn)行填埋場生態(tài)恢復(fù)。最終覆蓋層由下至上有三部分組成：下層為粘土層（滲透系數(shù)≤10－７cm/s），壓實厚度為0.6m，應(yīng)從中剔除有害的石塊，土團(tuán)及其它碎渣，并應(yīng)位于最大冰凍線以下，其主要功能為防止地表水滲入填埋場。中間層為自然土，壓實厚度為0.3m，其主要功能為防止植物根系穿透防滲層而導(dǎo)致滲水；最上層為侵蝕控制層和營養(yǎng)土層，壓實厚度0.6m，有助于天然植物生長并保護(hù)填埋場覆蓋免受風(fēng)霜雨雪或動物的侵害。為避免在封頂后的填埋場表面出現(xiàn)積水，對填埋場最終覆蓋的外形平整以防止由于日后沉降而引起局部沉陷，以利于降雨的自然排出。最終覆蓋的坡度在任何地方均不應(yīng)小于4%，但也不能超過25%

    垃圾填埋過程中所需要的覆蓋土包括：單元覆蓋貧瘠土、終期覆蓋粘土、終期覆蓋貧瘠土和終期覆蓋營養(yǎng)土。填埋區(qū)建設(shè)過程中挖出的表層土應(yīng)集中貯存堆放，用作單元覆蓋土和終期覆蓋貧瘠土，以減少自然取土量，從而降低填埋場運行費用。終期覆蓋營養(yǎng)土采用填埋區(qū)內(nèi)挖方耕植土或自場外運進(jìn)，終期覆蓋粘土根據(jù)實際情況從庫外取用。

封場與利用

   封場是指在填埋的廢物之上建造一個與下部填埋場結(jié)構(gòu)配套的頂部覆蓋系統(tǒng)，以實現(xiàn)對處置廢物的封隔。封場的目的是使廢物與環(huán)境隔離；調(diào)節(jié)地表排水，減少降水滲入；減少場地的表面侵蝕。頂部覆蓋系統(tǒng)要與填埋場的底部及四周的防滲襯里配套設(shè)計建造。頂部防滲覆蓋層材料的選擇及設(shè)計施工要與防滲襯里相一致。

填埋區(qū)理想的植被覆蓋是衛(wèi)生填埋成功推廣的重要因素，也是已關(guān)閉的垃圾填埋場重新開發(fā)利用的關(guān)鍵。在填埋過程中，應(yīng)邊填埋邊綠化，盡量減輕污染。對建成封場后的填埋場，要大力搞好植被覆蓋，為填埋區(qū)的重新開發(fā)利用創(chuàng)造良好條件。此外，垃圾上有各種微生物，為減少微生物向空氣中擴(kuò)散，需要對填埋場進(jìn)行有效的管理，及時合理的緩解措施(如加強(qiáng)綠化、及時灑水等)，以在一定程度上減少空氣中微生物的濃度。

   場區(qū)周圍應(yīng)設(shè)安全防護(hù)設(shè)施，以防止垃圾中的輕質(zhì)物如塑料、廢紙等隨風(fēng)飄揚到填埋場區(qū)以外。填埋場周圍宜設(shè)10～20m寬度的綠化防護(hù)帶，以與周圍環(huán)境相隔離。封場后及時種上草皮和灌木。據(jù)研究表明，需選擇一些淺根系且耐的植物,其中枸杞就是一種非常好的植物，甚至可直接在填埋1年后的廢棄地上種植，其他還有苦株，刺槐和白蠟樹等。同時，部分穩(wěn)定化的填埋單元可以作為臨時的進(jìn)場垃圾預(yù)處理基地或插花培訓(xùn)場所等用途

   而且，對于已封閉的填埋場是可以再利用的。城市垃圾填埋場大多建在城市近郊的山坳、荒地或海灘里，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，此類垃圾填埋場也將逐漸被新興的工業(yè)民用建筑所包圍，其土地利用價值將進(jìn)一步提高，封場之后的填埋場經(jīng)安全防范處理后除可用于種植各類經(jīng)濟(jì)林木、改造為種植淺表作物的良田以外，也可用作興建公園、娛樂場、高爾夫球場、休閑廣場等。