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1、1引言1.1设计目的和意义城市固体废弃物又称城市生活垃圾，是指城市生活居民在日常生活或为城市日常生活提供服务的活动中所产生的固体废物，其主要成分包括厨余物、废纸、废织物、废塑料、废金属、废玻璃窑瓷碎片、砖瓦渣土、粪便，以及废家用什具、废旧电器、庭院废物等1。按其物理性质分为有机物和无机物；按其危害状况分为有毒、有害废物和一般废物；按不同处理方法要求分为可燃物和不可燃物，可堆肥物和不可堆肥物，可回收物和不可回收物；按其来源分为食品垃圾、普通垃圾、危险垃圾2-5。城市固体废物性质多变、成分复杂，受到垃圾产生地的地理位置、气候条件、能源结构、社会经济水平、居民消费水平、生活习惯等多方面因素的影响6。
2、生活垃圾的堆置与填埋，其中的有害组分容易污染土壤。有害固体废弃物经过风化，雨淋，产生高温、毒水或其他反应，能杀伤土壤中的动物和微生物，降低土壤微生物的活性，并能改变土壤的成分和结构，致使土壤被污染。在适宜的温度和湿度下，某些有机物被微生物分解，释放出有害气体，致使大气受到污染；细粒、粉末受到风吹日晒可以加重大气的粉尘污染。垃圾不但含有病原微生物，在堆放腐败过程中还会产生大量的酸性和碱性有机污染物，雨水淋入等产生的渗滤液必然会造成地表水和地下水的严重污染7-8。卫生填埋由于具有技术成熟、处理费用低等优点，是目前我国城市垃圾集中处置的主要方式。其投资稍少、工艺简单、处理量大，并较好地实现了地表的无
3、害化。城市垃圾填埋是城市垃圾最基本的处置方法。虽然可用焚化、堆肥或分选回收等方法处理城市垃圾，但其难以处理的部分剩余物仍需作最后的填埋处理。利用坑洼地带填埋城市垃圾，既可处置废物，又可覆土造地，保护环境 9。1.2卫生填埋卫生填埋是“利用工程手段，采取有效技术措施，防止渗滤液及有害气体对水体和大气的污染，并将垃圾压实减容至最小，填埋占地面积也最小。在每天操作结束或每隔一定时间用土覆盖，使整个过程对公共安全及环境均无危害”的一种土地处理垃圾方法。图1.1 山谷型填埋场固体废物填埋场的构筑方式和填埋方式与地形地貌有关，可分为山谷型填埋和平地型填埋方式。平地型填埋又可分为地上式、地下式和半地下式。图
4、1.2 地上式填埋场图1.3 半地上半地下式填埋场卫生填埋由于具有技术成熟、处理费用低等优点，是目前我国城市垃圾集中处置的主要方式。其投资稍少、工艺简单、处理量大，并较好地实现了地表的无害化。城市垃圾填埋是城市垃圾最基本的处置方法。虽然可用焚化、堆肥或分选回收等方法处理城市垃圾，但其难以处理的部分剩余物仍需作最后的填埋处理。利用坑洼地带填埋城市垃圾，既可处置废物，又可覆土造地，保护环境 10。1.3生活垃圾处理与处置方法及比较1.3.1焚烧焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定量的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中有害有毒物质在800-1200的高温下氧化、热解而被破坏
5、，是一种可同时实现废物无害化、减量化和资源化的处理技术。1.3.2堆肥堆肥化是在控制条件下，利用自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，促进来源于生物的有机废物发生生物稳定作用，使可被生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。堆肥化系统按温度分为中温堆肥和高温堆肥，按技术分为露天堆肥和机械密封堆肥。1.3.3卫生填埋卫生填埋是“利用工程手段，采取有效技术措施，防止渗滤液及有害气体对水体和大气的污染，并将垃圾压实减容至最小，填埋占地面积也最小。在每天操作结束或每隔一定时间用土覆盖，使整个过程对公共安全及环境均无危害”的一种土地处理垃圾方法。 常用垃圾处理方法及特点如表1.1示。表1.
6、1垃圾处理方法比较方法优点缺点主要技术经济指标卫生填埋处理量大， 处理成本低；工艺相对较简单， 技术可靠；其它处理方法残渣的最终消纳场；大型垃圾填埋场产生的沼气有一定的利用价值；建设投资较低。场址选择受地理、 地质和水文地质条件限制，场址选择难度较大；填埋场使用年限受自然条件限制；土地占用面积大， 减量化程度低；要求远离市区。单位投资 （不计征地费）：18104元27 104元（t/d-1规模）-1填埋运行成本 （计折旧）： 35元55元t-1；要求填埋年限至少10年堆肥使用年限不受自然条件限制， 其填埋场使用年限较长；垃圾无害化， 资源化程度较高；有机物返还自然， 有利于生态环境保护；投资适
7、中， 处理成本适中。对垃圾成分有要求 （一般要求垃圾中可生物降解有机物含量大于40%） 运行管理费用高；品使用受制于市场销售情况，需要投入相当力量进行市场开拓；初始量的约30%垃圾需要填埋。单位投资 （不计征地费）：3104元32104元（t/d-1规模）-1；堆肥部分运行成本 （计折旧） ：50元80元t-1；主要设备费用：600104元800 104元（100t d-1设计能力）-1（两班制）。焚烧垃圾减量化、 无害化程度高。可回收垃圾中的能源使用期限长。占地少， 可靠近城市建设。设备投资高，运行管理费用高。工艺设备复杂，要求原垃圾达到一定热值。否则需要添加辅助燃料。操作管理难度大，二恶英
8、的控制要求严格。初始量25%的垃圾需要填埋。单位投资（不计征地费）：50104元70104元（t/d-1规模）-1；焚烧部分运行成本 （计折旧） ：80元140元t-1；主要设备费用：1000104元1500 104元（100t d-1设计能力）-1。1.4生活垃圾填埋技术国内外发展现状1.4.1国外生活垃圾填埋技术发展现状卫生填埋法是目前世界上最常用的垃圾处理技术，最早的卫生填埋出现在1930 年。到1960年，全球已有约1400座城市采用填埋法处理城市垃圾。它有着投资少，处理费用低，处理量大，操作简便。能处理处置各种类型的废物等优点，是各种废弃物最终的处理方式。因此目前被世界大多数国家广泛
9、使用，英国、 挪威、 美国、 加拿大、 意大利、葡萄牙等多数国家都以填埋法为主11。早在20世纪30年代美国就开始对传统土地填埋进行改良，提出了一套系统化、 科学化的填埋方法，称之为卫生填埋。目前, 美国对卫生填埋的垃圾成分、 场地选择及设计、卫生填埋作业及毒害控制标准有严格的规定。如美国特拉华州的固体废弃物填埋场，为防止渗滤水与地下水相互渗透，在填埋场底层铺设了数层防水和过滤材料，填埋场附近还设有两个人工池塘，用于蓄积渗滤水。而且入场的垃圾必须经过人工及机械分选，回收有用的物质和去除有机质。尽管卫生填埋法优点众多，但是传统填埋场在使用后相当长时间会产生大量渗滤液和填埋气，如不加以妥善处理，将
10、对周围大气、水和土壤环境造成数年甚至数十年的污染，难以完成实现垃圾处理无害化的要求；同时卫生填埋最大的缺点就是占地大，且传统填埋场达到稳定的时间又相当长，填埋场的土地效益得不到充分利用，这对于土地资源来说也是一种极大的浪费。针对这种情况，美国的Keith Knox，Knox Associates首次引入垃圾处置的新概念可持续发展填埋场，以此来改革和完善垃圾填埋工艺，适应未来城市垃圾处置技术的发展需要12-14。40年前，在德国生活垃圾基本上是无控制地、随意地倾倒于沟或坑内，且时常发生火灾，污染大气、河流和地下水。1972年德国颁布了第一部有关垃圾处理的法律，关闭乡镇一级的垃圾填埋场，在县、市建
11、设规模更大的垃圾卫生填埋场，集中处理生活垃圾。10年中，德国生活垃圾填埋场的数量降低了90，此后的20年当中，这个数字继续降低了80以上14。20世纪7080年代，按照有关法律、法规的要求，德国卫生填埋技术在填埋场场底防渗、渗沥液处理、沼气利用及营运等方面取得重大进展。符合先进标准要求的填埋场，一般采用双重底部防渗(即复合防渗)，由一层75 cm厚的矿物黏土层 (渗透系数10 -9 m/s)和铺在上面的塑料层构成。被收集的垃圾渗沥液，一般先经过生物处理，再经过反渗透处理，才能排入水体。填埋气(即沼气)必须收集，可将其作为燃气机或燃气涡轮机的燃料，用来发电或供暖。填埋场关闭后，要对其表面进行封场
12、处理。1992年德国政府颁布了垃圾处理技术标准(TA-Siedlungsabfall)。该标准规定自2005年6月1日起，德国禁止填埋未经焚烧或机械、生物预处理的生活垃圾。现在，德国民众越来越清楚地意识到，直接填埋生活垃圾，已经不符合，或者只在一定程度上符合可持续发展对环境保护和资源利用的要求15。1.4.2国内生活垃圾填埋技术发展现状近30年来，我国城市垃圾生产量大幅度增加。自1979年以来，我国的城市生活垃圾平均以每年8.98%的速度增长，少数城市，如北京的增长率达15%20%。目前我国城市生活垃圾清运量已达1.18亿吨。我国城市生活垃圾在产量迅速增加的同时，垃圾构成及其理化问题也相应的发
13、生了很大变化，垃圾构成有以下变化趋势：有机物增加、可燃物增多、可回收利用物增多、可利用价值增大。我国现有登记在册的垃圾卫生填理场372座，加上简易填埋场，保守估计总数有千余座，其中大部分属于平地堆山型。随着我国城市化进程的加快，城市人口的增加和居民生活水平的提高，城市生活垃圾的产生量也急剧增加，成为严重的社会问题。目前，我国城市垃圾的年增长率高达7%9%，2000年清运量为118亿吨，历年堆存量已达60亿吨，占地大约5亿m2，城市陷入垃圾围城之中16-17。随着我国经济的迅猛发展、经济实力的快速增长和人民生活水平的逐步提高，对城市生活垃圾的减量化、无害化、资源化处理和利用得到了各界的高度重视，
14、取得了令人瞩目的高速发展。一些城市建成了一些大、中型城市垃圾卫生填埋场，如日处理量2000t的北京阿苏卫卫生填埋场；杭州、上海、深圳、广州等城市也都建成有城市垃圾填埋场。填埋容量的增加和使用年限的延长，以及填埋场防渗衬层质量的提高，使得填埋气的产生不但稳定、时间延长，而且有组织释放的气体所占比例增大，为填埋气的大规模回收利用提供了有利条件。在此基础上为沼气回收利用而必须增设气体收集和输送管网，以及发电设施所增加的额外投资，远小于沼气回收利用所带来的经济效益。如杭州天子岭垃圾填埋场和广州大田山填埋场的垃圾沼气发电项目已分别于1998年和1999年投产，产生较好的经济效益和环境效益18。三峡工程举
15、世瞩目，三峡成库后水位上升，流速减缓，污染物扩散能力降低，水体自净能力减弱，从库区实地考察的情况看，生活垃圾对三峡环境造成极大的威胁19。三峡库区小城镇生活垃圾容重在223475kg/m3之间，随经济水平增加而降低，满足一元线性回归模型；垃圾含水率在3050之间，经济水平较高的乡镇生活垃圾含水率在40左右；生活垃圾中可填埋物含量与经济发展水平满足一元线性回归关系，主要原因随经济水平提高，能源结构中减少燃煤使用量，加大电、气使用量，致使煤灰量减少；可堆肥物含量随经济水平满足一元线性回归关系，随经济水平提高，人均使用副食品、瓜果类增加，从而使果皮、菜叶等厨余可堆肥物含量增加；在经济水平较高的乡镇(
16、人均GDP9000元)，可回收物含量较为稳定20。沈阳市的生活垃圾日产量达4000多吨，垃圾卫生填埋场有3座，其中的赵家沟垃圾填埋场已于2003年10月关闭，另外两座老虎冲和大辛垃圾填埋场正在使用。2009年4月沈阳市有关部门已经对封场的赵家沟垃圾填埋场进行了绿化，改善了填埋场周围的生态环境，收到了良好的环境效益21。济南市生活废弃物处理中心是济南市目前惟一的生活垃圾处置场所，担负着济南市生活垃圾的处理任务。处理中心位于济南市黄河以北济阳县境内，内地36.8hm2，属平地堆山型垃圾填埋场。采用以卫生填埋为主，结合焚浇的综合处理方式，其中日填埋量2300余吨，日焚烧量200吨；填埋场分2个区，共
17、占地17.1hm2，其中一区现已达到饱和。随着生活垃圾处理量的大幅增加，填埋二区也将于2010年底提前达到饱和22。2 生活垃圾填埋场设计概述本设计选用山西省大同市广灵县的生活垃圾为处理对象，下面主要针对广灵县生活垃圾的各种特性，进行处置系统的设计。它主要包括当地生活垃圾的概述和处置场的选择。2.1生活垃圾的性质（1）垃圾的含水率 单位质量垃圾的含水率，是随着垃圾成分，季节，气候等条件变化的，变化幅度一般为1153%。表2.1为广灵县城市生活垃圾组分及其混合物含水率的典型值。表2.1 广灵县城市生活垃圾组分及其混合物含水率的典型值成分有机物无机物纸类金属玻璃塑料织物含水率范围154021241
18、0241414615典型值308632210垃圾中的水分可分为两部分，即内在水分和外在水分。且垃圾含水类型和总量依垃圾组成及自然环境而定。（2）粒度与粒度分布城市生活垃圾的几何尺寸对垃圾的处理和利用产生非常大的影响，特别是对筛分分选（电选、磁选等）。每种工艺和能处理的物质的粒度都是有范围的。城市垃圾粒度分布范围为其选择资源化预处理技术和处理技术提供依据，表2.2为城市生活垃圾及组分粒度范围。表2.2 粒度范围及平均值成分有机物无机物纸类金属玻璃塑料织物粒度范围in161361811018214210典型值in32115486 (3)元素组成 重要指C、H、O、N、S及灰分的百分含量，城市垃圾中
19、元素组成是很重要的参数，如表2.3所示。表2.3 城市垃圾化学元素分析（干基）成分%有机物无机物纸类金属玻璃塑料织物C98.02.634.354.50.560.055.0H6.43.06.00.60.17.26.6O37.62.044.0430.422.831.2N2.60.50.30.10.1-4.6S0.40.30.2-0.15灰分5.068.06.090.598.910.02.52.2填埋场的基本构成卫生填埋厂填埋场辅助设施未利用空地垃圾贮存设 施渗滤液控制设施填埋气控制设施地表水控制设施环境监测设施附属建筑设施进出场道路渗滤液处理设施预处理设施转运设施填埋机械库附属建筑设施管理设施2.
20、3填埋场工艺设计2.3.1设计的原则与要求（1）减少裸露填埋作业面。根据废物的填埋量和容积，确定每天的填埋区域和作业层面，尽可能减少废物的裸露范围，不仅可直接有效减少污染环境的可能性，而且可减少因雨水而产生渗滤液的量，减低作业成本。（2）分层压实。确定合理的填埋高度或深度，选择合理的层厚进行机械压实，提高填埋危险废物的压实密度，从而提高填埋有效容积的利用率，增加安全填埋场的使用年限。（3）控制污染源头。对安全填埋场的防渗结构、渗滤液收集与处理、填埋气导排等方面采取积极的预防措施和监控、维护手段，防止二次污染。（4）提前规划填埋工艺。结合安全填埋场的终场利用规划，采用合理的填埋工艺，缩短填埋稳定
21、期，使安全填埋场的复原利用得到有效地保证。2.3.2填埋场工艺流程设计垃圾填埋场的工艺总体上服从“三化”（既减量化、无害化、资源化）的要求。本设计垃圾由陆地进入填埋场，经地衡量称量计量，再按规定的速度、线路运至填埋作业单元，进行卸料、推平、压实并覆盖，最终完成填埋作业。其中推铺由堆土机操作，压实由垃圾压实机完成。每天填埋作业操作结束后及时进行终场覆盖，以利于填埋场地的生态恢复和终场利用。沼气导排（后期回收发电）终场生态恢复铺平卸料计量 转运灭虫覆土压实生活垃圾污水处理站 汽车阴水明沟（截洪沟） 渗滤液 冲洗水 雨水盲沟、碎石导流层收集排水沟收集 汽车装卸机备料场沉淀池 粘土 排入地表水体图2.
22、1填埋场工艺流程设计图3填埋场的选址3.1选址的考虑因素场址的选择是卫生填埋场全面设计规划的第一步。影响选址的因素很多，主要应从工程学、环境学、经济学、法律和社会学等方面来考虑。这些选择要求相辅相成。主要遵循两条原则：一是从防止环境污染角度考虑的安全原则，二是从经济角度考虑的经济合理原则。填埋场选址的基本原则是遵循城市总体发展规划，经济效益和环境效益相结合，使得填埋场规模与城市经济发展水平统一、协调。安全原则是选址的基本原则。维护场地的安全性，要防止场地对大气的污染，地表水的污染，尤其是要防止渗滤水的释出对地下水的污染。因此，防止地下水的污染是场地选择时考虑的重点。经济原则对选址也有相当大的影
23、响。经济原则是指填埋场从建设到使用过程中，单位填埋单元花费最少，单位垃圾的处理费用最低，填埋场使用后资源化价值最高。从经济效益来考虑，填埋场选址必须考虑以下几个方面。(1)填埋场与城市的距离：固体废弃物填埋场可能对城市有影响，即污染大气、地下水与地表水资源及污染土壤等，从而威胁城市居民的健康。因此，堆场离城市越远越好。一般认为，这个距离大于50km为最佳，但满足20km之外就行了。(2)交通运输条件：从经济效益上考虑，交通条件便利的地方，运输成本低，一般要求距离公路不超过500m。(3)环境保护条件：要求场地面积及容量能保证使用1520年；对地表水不造成污染或污染的可能性很小，要求距离任何地表
24、水的距离大于60m ；要求与居民区的距离大于500m，选择常年风向不易于携带臭味到居民区的地段；尽可能利用废弃土地或使用便宜土地或荒地；远离飞机场，要求距离大于3000m；(4)场地建设条件：最好有做填埋衬垫系统的粘土或其他衬垫材料；建场费用越小越好，最好已通水、通电等。(5)地质环境条件：场底离地下水位的垂直距离至少大于1.5m；场底地址未定性要好，不能有边坡失稳、泥石流、地面塌陷等发生；隔水层黏土厚度越大越好，一般要求大于6m；地下潜水水质越差、水量越少的地方越适宜；与供水井的距离至少大于300m，远离水源地500m以上；作为衬垫层，其渗透系数要求在10-910-8最好；低洼湿地、河畔、沟
25、滨等地段不能建场；包气带土层对固体废物渗滤液净化能力越大越好；专用水源地地区不能建场。3.2选址的程序填埋场选址应按下列顺序进行：（1）对场地进行初步评估确定自然条件及人口统计学的条件。在拖运距离、地理学、地质学、地表和地下条件的基础上建立合适的研究区域。确定基本的候选场地。在拖运距离、场地开发费用、设备及人员每星期操作时数的基础上评估财政可行性。在位置、土地使用、拖运距离和路线、地形学、水文地质学、土壤特点以及地区方面进行场地调查。排除不中意的场地。（2）审查候选场地调查四至五个候选场地并找出每个场地特有的问题。评估场地并按优劣顺序排列。取得公众的支持与参与。（3）确定场地在仔细审查费用之后
26、，为每个场地准备一份预设计方案。确定并评价填埋作业完毕后场地的用途。仔细进行经济学评价（场地基本投资费用、场地运营费用以及拖运费用）。选择场地并列出候补场地。取得场地。3.3地址的选定与所需的容积的计算广灵县地处太行山北端，恒山东麓，为山西省东北门户。地形为半山半川，西高东低。面积283平方公里，人口18万。壶流河境内全长66公里。气候属温带大陆性季风气候。极端最高气温38.2，最低34，年均气温7，无霜期130天，降水量408.8毫米，辖2镇7乡，212个行政村。政府驻地壶泉镇。综上，此次设计的广灵县生活垃圾填埋场的选址选在广灵县壶泉镇赵庄村南560米处的天然冲沟内，且为山谷型填埋场，分三区
27、进行填埋。式中，Vt为填埋总容量，m3；Vn为第n年垃圾填埋容量，m3/a；N为规划填埋场使用年数，a；f为体积减少率，一般指垃圾在填埋场中降解，一般取0.150.25，与垃圾的组分有关；W为每日计划填埋废物量，kg/d；为填埋时覆盖体积占废物的比率，约0.150.25；为废物的平均体密度，kg/m3；填埋场中压实后垃圾的密度可达750950 kg/m3。在此填埋场的设计计算中，W每日计划填埋废物量为 kg，f体积减少率取0.25，填埋时覆盖体积占废物的比率取0.25。第一年填埋的废物体积为：设城市生活垃圾的年增长速率为5%，则：第二年的废物体积为：第三年的废物体积为：第四年的废物体积为：第五
28、年的废物体积为：第六年的废物体积为：第七年的废物体积为：第八年的废物体积为：第九年的废物体积为：第十年的废物体积为：第十一年的废物体积为：第十二年的废物体积为：第十三年的废物体积为：第十四年的废物体积为：第十五年的废物体积为：第十六年的废物体积为：填埋的总废物体积为：填埋场预计高度为810m，取10m。填埋用地的面积：4渗滤液的产生及收集处理4.1垃圾渗滤液概念、组成及来源4.1.1 垃圾渗滤液概念垃圾渗滤液是指超过垃圾所覆盖土层饱和蓄水量和表面蒸发潜力的雨水进入填埋场地后，沥经垃圾层和所覆盖土层而产生的污水。渗滤液还包括垃圾自身所含的水分、垃圾分解所产生的水及浸入的地下水。垃圾渗滤液是一种危
29、害较大的高浓度有机废水，渗滤液中含有大量的有机物、大量的病菌、病毒、寄生虫等以及一些有毒有害的物质。不仅水质成分复杂，而且其水量及污染物的浓度随垃圾组成、填埋方式、以及不同的季节和气候而有明显的变化，是一种处理难度较大的废水。因此，国内外一直非常重视对垃圾渗滤液进行有效的控制和处理。但由于受到资金的限制以及渗滤液水质和水量的剧烈变化，目前我国真正对垃圾渗滤液进行达标处理的填埋场并不多。如何充分利用现有的条件，在尽可能减少渗滤液产生量的前提下，对收集后的渗滤液妥善处理，就成为我国垃圾处理的当务之急。4.1.2渗滤液的主要组成成分（1）有机物，常以CODCr、TOC、BOD5来计量，以下些含量低但
30、危害大的有机组分如酚等常单独计量；（2）常见的无机金属元素和离子，如Cd、Mg、Fe、Na、NH3、CO32-、SO42-、Cl-；（3）微量金属元素，如Mn、Cr、Ni、Pb等；（4）微生物；表4.1 典型城市生活固体废物卫生填埋场渗滤液的成分见组分范围组分范围组分范围pH值5.87.5亚硝酸盐氮0.22Cr0.0510CODCr10062400有机磷0.023Mn0.3250BOD5238000氯化物1003000Fe0.12050TOC2019000盐酸钠80460Ni0.05170C1C8ND3700Na802800Co0.011.15氨氮51000K202050Zn0.05130有机
31、氮ND770Mg10480Cd0.0050.01硝酸盐氮0.55Ca1.0165Pb0.050.604.1.3渗滤液的来源（1）降水：降水包括降雨和降雪，它是渗滤液的主要来源之一。影响渗滤液产生数量的降水特性有降雨量、降雨强度、降雨频率、降雨持续时间等。降雪和渗滤液生产量的关系受降雪量、升华量、融雪量等影响。在积雪地带，还受到融雪时期或融雪速度的影响。（2）地表径流：地表径流是指来自场地表面上坡方向的径流水，对渗滤液的产生量也有较大影响。具体数量也取决于填埋场场地周围的地势、覆土材料的种类及渗透性能、场地的植被情况及有无排水设施等。（3）地下水：如果填埋场的底部位于地下水水位以下，地下水就有可
32、能深入填埋场内。渗滤液的数量和性质取决于地下水与固体废物的接触量、接触时间及流动方向。如果在设计施工中采取防渗措施，可以避免或减少地下水的渗入量。（4）固体废物含水：随固体废物进入填埋场中的水分，包括固体废物本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸附量。入场固体废物携带的水分有时是渗滤液的主要来源之一。（5）有机物分解生成水：固体废物中的有机组分在填埋场内经厌氧分解会产生水分，其产生量与固体废物组成、pH值、温度和活动菌群等因素有关。（6）覆盖材料中的水分：随覆盖材料进入填埋场中的水量与覆盖层物质的类型、来源及季节有关。覆盖层物质的最大含水量可以用田间持水量来定义，即客服重力作用之后能在介质孔隙中
33、保持的水量。沙的典型田间持水量为6%12%，黏土质的土壤则为23%31%。此外，渗滤液的生产还与填埋操作方式有关。例如，与污泥混合填埋时，不管污泥的种类及保水能力如何让，通过一定程度的压实，污泥中总有相当量的水分变成渗滤液而流出23。 流入 流出填埋场 降雨 蒸发 地表径流 地表径流 地下涌出水 地下渗出 废物含水 浸出液图4.1 填埋场水的平衡示意图4.2垃圾渗滤液的水质特征垃圾渗滤液主要来源于降水和垃圾本身的内含水和分解产生的水。垃圾渗滤液的主要污染成分有：有机物、氨氮和重金属等。其种类和浓度与垃圾类型、组分、填埋方式、填埋时间、填埋地点的水文地质条件、不同的季节和气候等密切相关，其水质主
34、要呈现以下特征：（1）CODCr和BOD5浓度高在新的垃圾填埋场，大量挥发性酸的存在可能会产生高的CODCr和BOD5。（2）BOD5与CODCr比值变化大BOD5/CODCr值的高低与渗滤液处理工艺方法的选择密切相关。渗滤液BOD5/CODCr值与垃圾填埋场的使用年限有关，对“年老”填埋场而言，其渗滤液多具有良好的生化处理可行性，可采用生物方法加以处理。而对于“年老”填埋场的渗滤液的处理而言，必须考虑其可生化性随时间的变化。（3）金属含量高垃圾渗滤液中含有10多种金属（重金属）离子，由于物理、化学、生物等的作用，垃圾中的高价不溶性金属被转化为低价的可溶性金属离子而溶于渗滤液中，在处理过程中必
35、须考虑对它们的去除；（4）营养元素比例失调，氨氮的含量高随着填埋场使用年限的增加，当进入产甲烷阶段后，渗滤液中的浓度不断上升。另外，渗滤液中还存在溶解性磷酸盐的不足、碱度较高、无机盐含量高的问题。4.3渗滤液收集系统4.3.1渗滤液收集系统的设计渗滤液收集系统及处理系统包括：导流层、盲沟、收集支管、收集干管、调节池、泵房和污水处理设施等。管路设计一般要求为：能将填埋场内的渗滤液有效排出；足够牢固以能承受由于垃圾的荷载及系统工作的压实设备带来的物理损坏；能够适应预期的填埋场底部的下沉；能够在填埋场的腐蚀性环境下抵制化学侵蚀；能够承受填埋场底产生的高温（1550）。所有管路使用高密度聚乙烯管材。对
36、于支管，可使用高密度聚乙烯花管，周围堆卵石并包裹土工布保护以防堵塞。在防渗层上铺设渗滤液导流层，导流层选用1632mm直径的卵石。库区底部渗滤液收集和导流采用碎石排水层和HDPE导盲管盲沟，渗滤液收集管沟由HDPE 花管和卵石沟组成，为梯形结构，收集干管和支管呈树枝状分布。在场底最低处设一渗滤液提升井，通过干管沟和支管进行收集的渗滤液在此处被提升至渗滤液调节池。收集渗滤液的支管可以使用卵石堆置形成，卵石尽可能均匀，尤其泥土含量不能过高(最高不应超过5%)，以便有足够的空隙用来导排渗滤液。卵石材质要求碳酸钙含量低于10%。卵石周围应用土工布包裹以防堵塞。渗滤液主管道之上不应有建筑物，特别应避免修
37、在道路下面。因为渗滤液主管道在不被渗滤液充满时会积聚沼气，这样车辆在其上行走时将形成危险隐患。4.3.2 渗滤液的处理方法根据资料分析，渗滤液中BOD5/COD=0.20.8。开始时填埋场的渗滤液生化性较好，但随着时间的推移，其生化性将逐渐降低。城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液属于含氮量高、有机物浓度高的污水，其流量和负荷在不断变化。故此工程拟采用生物处理与物化处理相结合的方法，并辅以深度处理，使其扬长避短，互相补充，相辅相成，将处理效果发挥到最大限度。其处理工艺流程图如下。渗沥液调节池格栅泵房ASBR曝气生物滤池污泥浓缩池污泥脱水机房吹脱塔垃圾填埋场清水池排出污泥回流图4.2 渗滤液处理工艺流程
38、图4.4渗滤液处理方法垃圾渗沥液的处理方法包括物理化学法和生物法，物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、化学氧化与还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等多种方法，与生物处理相比，物理处理法不受水质水量变化的影响，出水水质比较稳定，尤其是对BOD5/COD比值较低（0.070.20）难以生物处理的垃圾渗沥液，有较好的处理效果。其缺点主要是处理成本较高，不适用于大量垃圾渗沥液的处理及单独处理，可与生化法相结合来处理。生物法主要有好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。a）好氧生物处理可用于垃圾渗沥液处理的好氧生化工艺有多种，如活性污泥法、氧化沟法、好氧稳定塘、生物转盘法等。好氧处理能有效地降
39、低BOD5、COD和氨氮，还可以去除其他一些污染物质如铁、锰等金属，其中活性污泥法因其费用低、效率高而得到最广泛的应用。许多学者研究发现活性污泥能去除渗沥液中99%的BOD5和80%以上的有机碳，及时进水中有机碳高达1000mg/L，污泥生物相也能很快适应并起作用。在低负荷下运行的活性污泥系统，能去除渗沥液中80%90%的COD，出水BOD520mg/L。试验研究结果表明，对于COD=400013000mg/L、BOD5=160011000mg/L、NH4N=87590mg/L的渗沥液，混合式好氧活性污泥法对COD的去除效率可以稳定达到90%以上。众多实际运行的垃圾渗沥液处理系统也表明，活性污
40、泥法比化学氧化法等其他方法的处理效果更佳。低氧、好氧活性污泥法以及SBR法等改进型活性污泥流程，因其具有能维持较高的运转负荷、好时短等特点，比常规活性污泥法更具有效果。b）厌氧生物处理厌氧生物处理的运用已经有近百年的历史。近20年来，随着微生物学、生物化学等科学发展和工程实践的积累，不断开发出新的厌氧工艺，克服了传统工艺的水力停留时间长、有机负荷低等特点，使它在理论和时间上有了很大的进步，在处理高浓度（BOD52000mg/L）有机废水方面取得了良好效果。厌氧生物有许多优点，最主要的是能耗少，操作简单，因此投资及运行费用低廉，由于产生的剩余污泥量少，所需的营养物质也少。近年来，开发的厌氧生物处
41、理方法有：厌氧生物滤池、厌氧接触池、上流式厌氧流化床反应器等。厌氧滤池是用于处理溶解性有机物，加拿大Haifax Highway 101填埋场渗沥液平均COD为12850mg/L、BOD5/COD为0.7、PH=5.6。将此渗沥液先经过石灰水调节至PH=7.8，沉淀1小时后进厌氧滤池（此工序还起到除锌等重金属的作用），当负荷为4kgCOD（md），但对于渗沥液，其负荷必须保持较低水平才能得到理想的处理效果。 c）厌氧与好氧的结合方式虽然实践已经证明厌氧生物法对高浓度有机废水处理的有效性，但单独采用厌氧发处理渗沥液也很少见。对高浓度的垃圾渗沥液采用厌氧好氧相互结合的处理工艺经济合理，处理效率又高
42、。目前国内外大多采用该方法处理垃圾渗沥液。表4.2不同填埋年限渗沥液特征值的变化及各种处理工艺的适应性24。表4.2各处理工艺效果比较渗沥液特征值各种工艺的处理效果填埋年限COD/ TOCBOD/CODCOD(mg/L)生物化学好氧化学沉淀活性炭吸附反渗透5年2.80.510000好差差差一般510年2.02.80.10.550010000一般一般一般一般好10年2.00.1500差一般差好好4.5渗滤液产生量的计算根据本填埋场的实际情况和已知条件，决定采用浸出系数法来计算本填埋场的渗滤液产出量。浸出系数法公式： 式中：Q表示渗滤液平均日产生量，m3/d；P年平均日降水量，1.12mm。 A填
43、埋场面积，m2。年平均降水量为408.8mm,日平均降水量为1.12mm。年最大降水量为 501.6mm，最大日平均降水量为1.37mm。渗滤液平均日产量：渗滤液最大日产量：4.6渗滤液调节池设计最小调节池容积的由下式确定：其中：V调节池有效容积；Qmax设计最大渗滤液产生量；Q渗滤液处理厂规模。由于原始资料里并未给出城市污水处理场处理渗滤液的规模，因此设，则：调节池的水面面积A，调节池的有效水深H取5m，超高0.5m，则取调节池的宽度为10m，则调节池的长度，取25m。池的实际尺寸： 调节池的长、宽、高分别为25m、10m、2.5m，总容积为625m3。5填埋场的地基与防渗5.1填埋区基底工程城市生活垃圾卫生填埋技规范规定，场底地基是具有承载能力的自然土层或经过碾压、夯实的平稳层，且不应因填埋垃圾的沉陷而使场底变形、断裂，场底基础表面经碾压后，方可在其上贴铺人工衬里。场底应有纵、横向坡度。纵横坡度宜在2%以上，以利于渗滤液的导流。实际设计建设中，长宽一般为300400m或更大，如按2%坡度进行设计，则场区两端高差在68m或更多。受地下水埋深土方平衡及整体设计的影响，场区两端高差过大会造成较大的困难