固体废物污染控制工程08_固体废物的最终处置技术解析.ppt

第8讲 固体废物的最终处置技术 目录 • 一、固体废物的地质处置 •（一）固体废物处置的基本原理和处置原则 •（二）地质处置的防护性能 •（三）陆地处置的基本方法 • 二、土地填埋场的基本构造和类型 • (一) 自然衰减型填埋场 •（二）全封闭型填埋场 •（三）半封闭型填埋场 • 三、渗滤液的产生及控制 •（一）渗滤液的组成及特征 •（二）渗滤液的来源 •（三）控制渗滤液产生量的工程措施 •（四）渗滤液产生量计算 •（五）渗滤液的处理方法 •（六）渗滤液处理方法的选择 • 四、填埋场气体的产生与控制 •（一）填埋场气体组成特征 •（二）填埋场气体的产生方式 •（三）填埋场气体的运动 •（四）填埋场气体处理系统 •（五）填埋场气体利用技术 杭州天子岭废弃物处理场杭州天子岭废弃物处理场 占地占地4848公顷，全场由垃圾填埋库区、污水收集处理系统、地下公顷，全场由垃圾填埋库区、污水收集处理系统、地下 水防污染系统、环境监测站、沼气发电厂、地磅计量系统和生活区等水防污染系统、环境监测站、沼气发电厂、地磅计量系统和生活区等 组成填埋总容量组成填埋总容量600600万立方米，使用年限万立方米，使用年限1313年，年，19911991年年4 4月投入使月投入使 用。

日平均处理量用日平均处理量24502450吨，最高达吨，最高达35003500吨 填埋区填埋区 一、固体废物的地质处置 • （一）固体废物处置的基本原理和处置原则 • 1.废物处置过程中污染物的释放与迁移 • 固体废物中的污染物具有迟滞性，但在长期的地质 处置过程中，因一系列相互关联的物理、化学和生物的 作用，导致污染物不断释放出来进入环境 （1）废物在处置过程的反应 • 生物反应：可降解有机物通过生物反应被转化为CO2，CH4 、NH3，H2S等 • 化学反应（处置场的主要化学反应包括） •A、溶解/沉淀：废物中原有的或经生物转化产生的可溶性物质因雨水等进入 处置场的废物层而溶解，产生高浓度有机物和高盐分浓度的渗滤液而渗滤液 中的某些盐类，固pH值变化等原因又会产生沉淀反应 •B、吸附/解吸：处置场产生的某些挥发性和半挥发性有机化合物，以及渗泸液 中的有机和无机污染物，会被处置的固体废物和土壤吸附；而在某些条件下， 也会发生解吸作用使污染物进入气体或液体 •C、脱卤/降解：有机化合物的脱卤皮、水解、化学降解 •D、氧化还原作用：金属和金属盐 • 物理反应 • A、蒸发/气化：废物中的水分、挥发性和半挥发 性有机化合物通过蒸发、气化转入气体中； • B、沉降/悬浮：渗泸液中的胶体物质，因重力的 作用沉降或悬浮； • C、扩散/迁移：如气体在处置场中的横向扩散和 向周围环境的释放；渗泸液的迁移或渗入覆土的 下层。

（2）污染物释放、迁移途径 • 当降雨和地表水通过渗透进入处置区时，污染物溶解产生 渗滤液，而废物在达到稳定化之前，含污染物的气体会不 断释放到环境中 • 从处置场释放到环境中的渗泸液和气体污染物经迁移转化 造成水体污染、空气污染和土壤污染 2.固体废物的处置原则 • 1）区别对待、分类处置、严格管理的原则根据固体废物对环境 的危害程度和危害时间长短可分为六类： •A、对环境无有害影响的惰性固体废物：如建筑垃圾 •B、对环境有轻微、暂时影响的SW：如矿业固废、电厂粉煤灰、钢渣 •C、在一定的时间内对环境有较大影响的SW：如城市生活垃圾 •D、在较长时间内对环境有较大影响的SW：大部分工业固体废物 •E、在很长时间内对环境有严重影响的SW：如危险废物，含有特殊化学物质的 SW •F、在很长时间内对环境和人体健康有严重影响的废物，易溶难分解、易爆、 放射性废物 •应根据不同废物的危害程度与特性，区别对待、分类管理如此，既可有效控 制主要污染危害，又能降低处置费用 • 2）将危险废物与生物圈相隔离的原则 • 3）集中处置原则 • SW实行集中处置，既可节省人力、物力、财力，利于管理，也是 有效控制乃至消除危险废物污染危害的重要技术手段。

• 那么如何才能使所处置的废物及产生的污染物与环境相 隔离呢？ 3.多重屏障原理 • 要完全做到废物与环境相隔离，阻断废物与环境相联系的通道，绝 对不让环境中水分等物质进入处置场，从而产生渗泸液和废气；然 后再阻止产生的渗泸液和气体释放到环境中但是，这是非常困难 的，几乎是不可能的我们所能做的工作只能是：采用各种天然的 或工程的措施： • 1）将联系固体废物与环境的通道数量减至最少，也就是将环境中渗 入处置场内的水分减至合适的限度 • 2）尽可能将处置场内污染物与环境相联系的通道降到最小，使污染 物释放的速度减至最少 • 为此目的，利用天然环境地质条件而采取的措施，称为天然防护屏 障采取的工程措施称为工程防护屏障 •1）废物屏障系统 •根据SW的性质进行处理，包括固化或惰性化处理，以减轻废物的毒性或减少渗 泸液中有害物质的浓度 •2）密封屏障系统 •利用人为的工程措施将废物封闭，使废物的渗泸液尽量少地突破密封屏障，而 向外溢出 •3）地质屏障系统 •地质屏障系统包括场地的地质基础、外围和区域综合地质技术条件 • 良好的地持的地质屏障系统应达到以下要求： • （1）土壤和岩层较厚、密度高、均质性好、渗透性低，含 有对污染物吸附能力强的矿物成分。

• （2）与地表水和地下水的动力联系较少，可减少地下水的 入浸量和渗泸液进入地下水的渗流量 • （3）从长远上讲，能避免或降低污染物的释出速本 • 如果地质屏障系统优良，对废物有足够强的防护能力，则可 减化“废物屏障系统”和“密封屏障系统”的技术措施 （二）地质处置的防护性能 •若要对地质屏障的防护能力做出评价，首先要了解处置场释放出的污染物在地质 介中的迁移速度和去除机制 • 1）土壤的渗透性及水通量 •土壤的渗透性是指空气或水通过土壤的难易程度渗透性通常用水通量q来表示 ，水通量指单位时间流过的距离，即水通过地质介质的流动通量 q＝Ki （1） •式（1）称为达西公式， •q——达西通量或水通量，cm/s •K——渗透系数，cm/s；地质介质的渗透系数是决定地下水运移速度和污染物迁 移速度的重要参数 •土壤结构越紧密，K越小 •i——水力坡度，cm/cm • 2）水的运移速度 • 土壤孔隙中水的运动速度与孔隙的大小及数量有关，即 • （2） • 式中: ——土壤的有效孔隙度，cm3/cm3 • 2.污染物的迁移及吸附滞留 • 1）污染物的迁移速度 • 污染物迁移与地下水的运动速度有关，且其迁移路线与地下水的 运移路线基本相同。

则污染物的迁移速率v‘与v的关系为（3） • 2）地质介质对污染物的吸附阻滞作用 •土壤中的有机质（腐殖质）和粘土颗粒带负电荷，因而，荷正电离子（阳离子 ），如铵、铅、钙、锌、铜、汞、铬（Ⅲ）、镁、钾等可被土壤中的腐殖质或 粘土吸附滞留；而荷负电的离子（Cr4－，NO33－，Cl－等）则不能被土壤所滞留 ，即负离子随土壤中的水一起迁移 •各种污染物被土壤吸附而阻滞的能力，可用土壤的阳离子交换容量（CEC）表示 ，CEC越大，腐殖质和粘土含量越高，则滞留荷电废物组分的能力越强 •土壤的CEC可用每100ｇ土壤的毫克当量数表示，即Meq/100ｇ土壤如纯腐殖质 的CEC为200Meq/100ｇ 由以上讨论可知：影响废物组分在土壤中的迁移的主要因素有：(1) 土壤的种类或结构；(2)土壤渗透性；(3)土壤阳离子交换容量（CEC ）这三者的关系用图表示为: 3.污染物在土壤中的降解 • 1）生物降解作用 • 土壤中的有机污染物可被微生物分解而转化有机物污染物被生 物降解后，浓度衰减的表达式为： • C（ｔ）＝C0exp（－ｋｔ） •ｋ——反应速度常数，S－1： • C0——初始浓度 • C(ｔ) ——ｔ时刻的浓度 • 2）地质介质的屏障作用 • 地质介质的阻滞能力，包括污染物在地质介质中的物理衰变、化 学反应和生物降解作用。

•设地质介质的厚度为L（ｍ），则污染物通过所需的时间（迁移时间）为 •v‘-------污染物的迁移速率； •v-------水的运动速度； •Rd——污染物在地质介质中的滞留因子 • 则污染物通过某些地质介质层后，其浓度衰减可示为 • C＝C0exp（－ｋ’ｔ*） •C0——污染物进入地质介质前的浓度， •C——污染物穿透地质介质后的浓度（穿透过后地下水的浓度） •k’——污染物降解或衰变速度常数 •因此，对于在地质介质中既被吸附，又会发生衰变或降解的污染物，只要污染 物在此地质层内有足够的停留时间，就可使污染物浓度降到所要求的浓度 • [题1] 一填埋场中污染物的COD为 10000 mg.L-1，该污染物的迁移速度为 3*10-2 cm.s -1，降解速率常数为 6.4*10-4s-1试求当污 染物的浓度降到1 000 mg.L-1时，地质层介 质的厚度至少应为多少？ （三）SW陆地处置的基本方法 • 陆地处置可分为土地耕作、永久贮存和土地填埋三大类应用最 多的是土地埋填处置技术 • 1.土地填埋处置的特点 • 1）一种按照工程理论和土工标准，对固作废物进行有控管理的 综合性的科学工程技术，而不是传统意义上的堆放、埋填。

• 2）处置方式上，已从堆、填、覆盖向包容、屏蔽隔离的工程贮 存方向发展 • 3）填埋处置工艺简单，成本较低，适于处置多种类型的SW • 2.分类 • 按填埋场地形特征分为：（1）山间填埋；（2）峡谷填埋；（3）干地填 埋；（4）废矿坑填埋 • 按填埋场地水文气象条件分为：（1）干式填埋；（2）湿式填埋；（3） 干、湿式混合填埋 • 按状态可分为：（1）厌氧性填埋；（2）好氧性填埋；（3）准好氧性填 埋；（4）保管性填埋 • 按SW污染防治法规分为：（1）一般性SW填埋；（2）工业SW填埋 • 比较科学的方法，是根据废物的种类，以及有害物释放所需控制水平进行 分类： • 1）一级填埋场：主要填埋惰性废物，是最简单的一种方法； • 2）二级填埋场：主要填埋矿业废物（矿业处置）、粉煤灰等； • 3）三级填埋场：主要填埋在一段时间对公众健康造成危害的SW 主要处置城市垃圾，称为城市垃圾卫生填埋场 • 4）四级填埋场：主要填埋工业有害废物（工业废物处置场）， 场地下部土壤渗透率要求<10－6 cm.s－1 • 5）五级填埋场：也称危险废物土地安全填埋场，处置危险废物 对选择、工程设计、建筑施工、营运管理和封场后管理都有特 殊的严格要求。

K<10－8ｃｍ.ｓ－1 • 6）六级填埋场：也称为特殊废物深地质处置库，或深井灌注， 处置时，必须封闭处理液体、易燃废气、易爆废物、中高水平的 放射性废物 • 3.选址 •必须以场地详细调查，工程设计和费用研究，环境影响评价为基础 •1）选址准则 •总原则是：以合理的技术、经济的方案、尽量少的投资，达到最理想的经济 效益，实现保护环境的目的 •考虑的因素： •（1）运输距离：越短越好，但要综合考虑其它各个因素其实目前长距离运 输越来越多 •（2）场址限制条件：场址位于居民区1公里以上（德国标准） •（3）可用土地面积：一个场地至少要运行5年时间越长单位废物处置费用 就越高 •（4）出入场地道路 •（5）地形、地貌及土壤条件：原则上地形的自然坡度不应大于5%，尽量利用 现有自然地形空间，将场地施工土方减至最少 • （6）气候条件：风的强度和风向等 • （7）地表水文：所选场地须位于100年一遇洪水区之外 • （8）地质条件：场地应选在渗透性弱的地区，K值最好达到10－8 ｍ.S－1以下，并有一定厚度 • （9）当地环境条件：A、应位。