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第七章 固体废物的最终处置. 第一节 方法概述 第二章 海洋处置 第三章 土地耕作 第四章 深井灌注 第五章 填埋 附、生活垃圾填埋污染控制标准 （ GB16889 — 1997 ）. 第一节 方法概述.
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第七章 固体废物的最终处置 • 第一节 方法概述 • 第二章 海洋处置 • 第三章 土地耕作 • 第四章 深井灌注 • 第五章 填埋 • 附、生活垃圾填埋污染控制标准（GB16889—1997）
第一节 方法概述 • 无论以何种方式实现城市垃圾与其他固体废物的综合利用与资源回收，终究会有相当大量没有任何利用价值的固体废物要返回于自然环境中。这类废物包括无任何使用意义的城市垃圾中的某些成分、工业废渣、经处理与资源回收剩余的无用废物，同时还包括各类有毒有害固体废物。这些废物均以终态排放于环境中。为防止对环境造成污染，根据排放的不同环境条件，采取适当而必要的防护措施，达到被处置废物与环境生态系统最大限度的隔绝，此乃谓之“最终处置”。
从固体废物最终处置的历史发展，可归纳为两大途径，即陆地处置与海洋处置，海洋处置是工业化国家早期曾采用的途径，特别是对有毒有害废物，至今仍有一些国家采用。由于从固体废物最终处置的历史发展，可归纳为两大途径，即陆地处置与海洋处置，海洋处置是工业化国家早期曾采用的途径，特别是对有毒有害废物，至今仍有一些国家采用。由于 • 海洋保护法的制订与在国际上不断扩大影响，以致对此类处置途径引起较大争议，其使用范围己逐步缩小。我国不主张海洋处置。因此，陆地处置是当前国际上多为采用的途径。陆地处置从露天堆存己发展了多种处置方式，其中最广泛应用的是陆地填埋处置，适用于多种废物。其它处置方法包括土地耕作处置、深井灌注、尾矿坝。废矿坑处置等，在世界各地都有应用。本章简要介绍土地耕作、深井灌注与海洋处置，着重论述填埋处置。
第二节 固体废物海洋处置 • 固体废物海洋处置由于简易经济，早期被许多工业化国家采用，如美国从1899年至1965年将大部分建筑垃圾、污泥、废酸与各种有害废物倾人海洋。60年代初将弱放射性废物开始向海洋倾倒。近年来，由于国际上对此处置方法提出较大的争议，并制订了海洋保护法，海洋处置场所数目己逐年减少。 • 海洋处置技术操作包括下述两种 ： 一、海洋倾倒 二、远洋焚烧
一、海洋倾倒 • 海洋倾倒是利用海洋的巨大环境容量，将废物直接倾人海水中。根据有关法规，选择适宜的处置区域，结合区域的特点、水质标准、废物种类与倾到方式，进行可行性分析，最后作出设计方案。 • 废物通常装在专用处置船内，用驳船拖运到处置区域。散装废物一般在驳船行进中投放，容器装的废物通常加重物后使之沉人海底，有时将容器破坏后沉海。液体废物用船尾软管伸入水下1.8-4.5米处连续排放，排放速率每分钟约为4-20吨，船的行进速度km/h。对于有毒害性废物，如放射性或重金属废物，在进行海洋倾倒前必须通过固化或稳定化处理。容器结构可用单层钢板桶，也可以用外层钢板内层衬注混凝土覆面的复合桶，有效容积取0.2立方米。
二、远洋焚烧 • 远洋焚烧是利用焚烧船将固体废物运至远洋处置区进行船上焚烧作业。这种技术适于燃性废物，如含氯有机废物等。远洋焚烧船的焚烧器结构因焚烧对象而异，需要专门设计。废物焚烧后产生之废气通过气体净化装置与冷凝器，凝液排人海中，气体排人大气，余渣倾人海洋。
第三节 固体废物土地耕作处置 • 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。因此，这种处置方法对废物的质与量均有一定的限制，通常处置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。当这类废物在土壤中经上述各种作用后，大部分有机质被分解。一部分与土壤底质结合，改善土壤结构，增长肥效，另一部分挥发于大气中。未被分解的部分则永久存留于土壤中。这种处置方法可用于经加工、处理后的城市垃圾与污水处理厂的污泥，以及石油化工企业中产生的某些固体废物。
土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。一般要求耕作的土地平整，坡度应小于5%，以防止表土过量流失，土壤中性偏碱为宜。土地耕作处置是在好气条件下进行，土壤中必须保持适宜空气。因此只有在旱田中操作，土壤中适宜的含水率为6~20%。由于生物降解作用受温度的显著影响，必须根据季节进行操作，温度低于0℃时，不宜操作。土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。一般要求耕作的土地平整，坡度应小于5%，以防止表土过量流失，土壤中性偏碱为宜。土地耕作处置是在好气条件下进行，土壤中必须保持适宜空气。因此只有在旱田中操作，土壤中适宜的含水率为6~20%。由于生物降解作用受温度的显著影响，必须根据季节进行操作，温度低于0℃时，不宜操作。
耕作场地应远离居民区；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。耕作场地应远离居民区；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。 • 固体废物的铺撒与操作方法与一般施肥、耕作无异。耕作深度应限制在耕作层内15-20cm。土壤中如含有足够的氮与磷，一般可不必额外增施氮磷肥，否则，耕作时应另施定量氮磷肥料，以维持微生物的营养条件。
耕作处置的管理是严格的，除对被处置的废物成分进行严格分析，对土壤也需定期分析，以掌握废物降解速度与施用废物的时间间隔。对下层土壤也需定期分析，以掌握地下水污染状况。一般每4公顷土地取一背景值分析样品。耕作处置后，每年采样分析2次。为促使生物降解作用，要定期翻耕，翻耕次数应根据土壤性质与废物成分而定。耕作处置的管理是严格的，除对被处置的废物成分进行严格分析，对土壤也需定期分析，以掌握废物降解速度与施用废物的时间间隔。对下层土壤也需定期分析，以掌握地下水污染状况。一般每4公顷土地取一背景值分析样品。耕作处置后，每年采样分析2次。为促使生物降解作用，要定期翻耕，翻耕次数应根据土壤性质与废物成分而定。
第四节 深井灌注处置 • 深井灌注是将固体废物液体化，用强制性措施注人与饮用地下水层隔绝的可渗性岩层内。这种方法适用于各种相态的废物处置，但必须使废物液化，形成真溶液或乳浊液。
一、处置地层的选择 适于这种处置的地层必须满足下述条件 1．必须位于地下饮用水层之下。 2．岩层孔隙率大，有足够的液体吸收容量，面积与厚度，能在适当的压力下将灌注液以适宜速度注入。 3．有不透性岩层或土层与含水层相隔。 4．岩层结构与原含有的液体能和注入液相容。
二、钻探与施工 • 灌注区的钻探与灌注井的施工类似于石油钻探和建井技术。钻探目的是探明地层结构，寻找适宜的灌注岩层。灌注井的结构形式见图15，这种结构比石油井复杂而严密。
三、操作与监测 • 在灌注前应对废物进行适当预处理，防止灌后堵塞岩层孔隙。一般的预处理是固液分离，使另堵塞的固体沉出。另一种方法是先向井中注人缓冲剂，如一定浓度的盐水等。灌注操作是在控制的压力下恒速进行，灌注速率每分钟一般为0.3~4立方米。深井灌注系统需配置连续监测装置，以记录压力与注速，并需监测井泄漏情况。
第五节 填埋 • 一、卫生填埋场的选择 • 二、卫生填埋场的一般结构形式 • 三、干燥地区填埋场填理方法与操作 • 四、潮湿地区卫生填埋场结构与操作特点 • 五、卫生填埋场中气体的产生与迁移 • 六、卫生填埋场中浸沥液的产生与迁移控制 • 七、有毒有害固体废物安全填埋场的结构与措施
一、卫生填埋场的选择 • 选择卫生填埋场时，必须考虑下述各项因素，以资评价： • 1．场地有效利用面积：根据一般经验，选择填埋场的面积应满足5-20年的使用期最为经济，但也不能少于1年。除填埋完成后的总有效覆盖面积外，需留有预处理、物料回收等辅助性场地。
初步规划时，可用图1估算需用面积。其用法如图中虚线所示，以确定的城市垃圾日产且为基点作垂线，与已确定的填埋物压实度线相交，再由交点作横坐标的平行线交于确定的埋深线，该交点所对应的横坐标；即为估算需用场地有效面积。上述估算结果不包括辅助面积，实际使用面积应乘以1.2-1.4的系数。填埋场设计时，面积与容量应根据城市人口、垃圾产率、填埋深度、废物与覆盖材料的体积比(3-4:1)，以及压实度等参数进行详细计算。初步规划时，可用图1估算需用面积。其用法如图中虚线所示，以确定的城市垃圾日产且为基点作垂线，与已确定的填埋物压实度线相交，再由交点作横坐标的平行线交于确定的埋深线，该交点所对应的横坐标；即为估算需用场地有效面积。上述估算结果不包括辅助面积，实际使用面积应乘以1.2-1.4的系数。填埋场设计时，面积与容量应根据城市人口、垃圾产率、填埋深度、废物与覆盖材料的体积比(3-4:1)，以及压实度等参数进行详细计算。
2．资源回收与预处理，在实施填埋前对固体废物需要进一步加工处理与有用资源的再回收，这一过程既可以产生经济效果，同时又减小了废物的体积，相应可以减少填埋用地。2．资源回收与预处理，在实施填埋前对固体废物需要进一步加工处理与有用资源的再回收，这一过程既可以产生经济效果，同时又减小了废物的体积，相应可以减少填埋用地。 • 3．运输距离，运输距离是影响固体废物管理系统总体设计的重要因素之一，同时又是填埋场地点选择的制约因素，运输距离既不能太远，又要防止填埋场对居民区环境造成影响。
4．土壤与地形条件：填埋场每日卸料终了与最终封场均需用土壤覆盖，因此，场地选址的土壤条件作为一重要因素，包括土壤的可压实性、渗水性、可开采面积、深废、地下水位与开采量等。这些资料均需通过实际勘探获得。 4．土壤与地形条件：填埋场每日卸料终了与最终封场均需用土壤覆盖，因此，场地选址的土壤条件作为一重要因素，包括土壤的可压实性、渗水性、可开采面积、深废、地下水位与开采量等。这些资料均需通过实际勘探获得。 • 地形条件对填埋方式起决定性作用，又制约采土方法。如选用坡度平缓的平原地为填埋场时，其土质优良者，宜采用开槽填埋，开槽挖掘的土方作为覆盖土。不宜开槽的平原或峡谷，以及天然坑塘与矿坑作为填埋场时，则必需在场外采土。此外，地形条件对填埋场地表径流的排泄也有较大影响。
5．气象条件：填埋场选址应在居民立下风向，防止尘土、气味等对居民区环境的影响。高寒地区冬季土壤封冻影响采土作业。地区的气使干湿条件、雨量、风力与风向均属于填埋场选址的评价因素。
7．地区环境条件：一般填埋场多远离居民区与工业区。若选址在邻近人口集聚区、必须采取严格措施，限制噪音、气味、灰尘及漂飞物等的影响。7．地区环境条件：一般填埋场多远离居民区与工业区。若选址在邻近人口集聚区、必须采取严格措施，限制噪音、气味、灰尘及漂飞物等的影响。 • 8．填埋场封场后的最终利用与开发： 一旦填埋场完成封场后，场地即可考虑作为其它目的开发利用。最终开发场地利用的途径将影响填埋场的设计与操作，因此，在设计前必须先决定场地最终开发利用的目标。
二、卫生填埋场的一般结构形式 • 在干燥地区，卫生填埋场的操作方式大体分为地面堆埋、开槽填埋与天然洼地(谷地)填埋。无论采用何种方式，其填埋的结构形式基本上是一致的，如图2所示。每日被填埋的度物逐层压实，其表面于当日操作终了时用15-30cm厚度土壤覆盖，边坡为2：1-3：1，使形成一规整棱形"单元"(cell)。当填埋场全部完成，外表面再用0.5-0.7m厚的覆盖土封场，为最终场地开发利用创造一良好的表面条件。结构单元层数视地形与最终利用目的而定。
三、干燥地区填埋场填理方法与操作 • 1．地面堆埋法： 这种方法主要应用于地形、地质条件不宜开挖沟槽的平原区，操作方式见图3所示。填埋场起始端先建土坝作为外屏障。在坝内沿坝长方向堆卸废物，使其形成每层厚约0.4-0.8米连续叠堆的条形堆，并逐层压实。每天完成条堆高度1.8-3.0米之间，最后用15-30厘米土覆盖，形成地面堆埋单元。覆盖土由邻近地区与坑底采集。一个单元的长度视场地条件与操作规模而定，宽度一般为2.4-6.0米不等。如此堆埋操作直至完成填埋场的最终高度封场为止。 若处置场地内有部分土壤可以利用，按地面堆埋法适当改变条堆边坡，日覆盖土部分或全部由坡下地面上挖采，封场覆盖土由邻近地区运入。操作方式见图4。
2．开槽填埋法： 这种方法适用于地面有足够深度的可采土壤，且地下水位较深的地区。其操作方式与结构特点见图5所示。填埋初期，先挖掘一段足够一日填埋且的条形槽，将开挖土于槽上筑成条形土堤作为储备覆盖土。于槽中卸人固体废物，展成薄层压实，连续操作至预期的高度。每日开挖的槽长需满足日填埋量。日覆盖土由相邻沟槽开挖的土方获得。典型填埋场沟槽开挖长度为30-120米，深度为1-2米，宽为4.5-7.5米。
3．谷地(沟壑)填埋法： 有天然或人为谷地与沟壑可利用的地区，可以采用此填埋法。固体废物的卸料位置与压实方式视地形、覆盖土性质、水文地质条件与通路而定。图6为一典型峡谷填埋场的操作示意图。若谷底较为平整时，第一层填埋可采用开槽式操作，上面各层则用地面堆埋法操作。填埋场完成时，封场高度应稍高于谷口上沿，以免积水。
四、潮湿地区卫生填埋场结构与操作特点 • 沼泽与潮汐洼地、水塘与采土、采石场，都可作为湿地卫生填埋场。这类填埋场在设计时应特别注意防止地下水的污染及填埋结构的稳定性等问题，因此，需要设置地下水抽提、排泄系统与气体收集系统。湿地填埋场通常分隔成若干单元或储留槽，每一单元或储留槽满足一年的填埋量。在高地下水位区，常将固体废物直接卸人水中，水下底层先填充较为清洁的废物，直至高出水面，再填埋垃圾。为使填埋结构有足够的稳定性，通常这类填埋单元或储留槽用木条、石块或城市废建筑砌块衬砌，再用清洁填料填充。为防止污染的渗沥液与臭气扩散，常用粘土类铺衬底部。
五、卫生填埋场中气体的产生与迁移 • 1．卫生填埋场中固体废物的分解与气体的产生，当城市垃圾一旦填埋人场后，其中的可生物降解的有机组分即开始微生物的分解作用。初始阶段由于废物中吸收与夹带的空气，在短时间内处于好气分解条件。当内部空气耗尽，将长时间的处于空气条件下的分解。可生物降解的有机物主要包括纤维素、蛋白质、碳水化合物与脂肪类，这些物质厌气分解的最终产物是比较稳定的有机物，可挥发性有机酸与由甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氨、硫化氢与氮所组成的气体。上述分解反应的速率取决子有机物的性质与含水率，一般情况下，以气体产率为指标的反应速率在封场后的两年内达到峰值，之后逐渐减慢，可持续25年之久。
表1 典型为生填埋场单元封闭后48个月内产气成分变化 • 表1给出填埋场产气中N2、CO2与CH4三种气体随时间延续发生的变化状况。表中数据说明了由开始阶段的好气条件向厌气发展的趋势。三种气体占总产气量的90%以上，而CO2与CH4又占绝对优势。
2．卫生填埋场中气体的迁移与控制： 填埋场中产生的气体随时日的延续不断增加，并沿士壤向各个方向扩散。据美国对一典型填埋场测定之结果，距边沿120米的侧向土壤中，CO2与CH4占孔隙气体含量的40%。由于CH4密度小于空气，易向大气逸散；而CO2密度大于空气，易向下部土壤扩散。直达地下水位，并溶于地下水，导致水PH值下降，硬度与矿化度升高。其反应方程为： 对于上述气体的迁移，甲烷易于控制，而二氧化碳比较困难。
控制填埋场气体迁移扩散的几种方法 • (1)透气通道控制法，用透气性良好的材料在填埋场不同部位设排气通道，其结构有三种形式；见图7~9。图7为单元型排气通道，根据填埋单元宽度设置可透性气体通道。采用砂砾为透气材料，宽度一般为18-60米，厚度建议为0.3-0.45米。通道在不均匀沉降的条件下保持上下贯通。图8为栅栏型排气通道，透气通道设于填埋场之四周。图9为井点型排气通道，这种排气井点常与埋人坡下的砂砾沟道联合使用。
一般情况下，排出的气体在井口燃烧，若有回收价值时，则各井点管口用水平管连接，由抽气加压机将气体输入净化装置，收集后的气体可作为发电燃料。集气系统见图11所示。集气系统同时将填埋场内的浸沥液抽提出来，通过装于排液槽中的孔管回注填埋场内。向底部迁移气体的控制，一般采取底部设砂砾层与水平孔管气体收集系统。一般情况下，排出的气体在井口燃烧，若有回收价值时，则各井点管口用水平管连接，由抽气加压机将气体输入净化装置，收集后的气体可作为发电燃料。集气系统见图11所示。集气系统同时将填埋场内的浸沥液抽提出来，通过装于排液槽中的孔管回注填埋场内。向底部迁移气体的控制，一般采取底部设砂砾层与水平孔管气体收集系统。
(2)密封法控制气体迁移：利用不进气性材料在填埋场四周铺村全封闭型防渗层，控制气体的迁移，其结构形式如图12~13。图12适用于无气体回收系统，图13适于建有气体气回收系统的填埋场。防渗材料多采用压实粘土，厚度在0.15-1.20米内选择。也可以采用其他种类不透性材料衬层，如聚氯乙烯、丁醋橡胶、氢硫酰化乙烯橡胶等薄膜材料，适用有气体回收系统的填埋场防渗层。改良性沥青或沥青混凝土以及压实土喷射混凝土等都可以作为防渗层材料。(2)密封法控制气体迁移：利用不进气性材料在填埋场四周铺村全封闭型防渗层，控制气体的迁移，其结构形式如图12~13。图12适用于无气体回收系统，图13适于建有气体气回收系统的填埋场。防渗材料多采用压实粘土，厚度在0.15-1.20米内选择。也可以采用其他种类不透性材料衬层，如聚氯乙烯、丁醋橡胶、氢硫酰化乙烯橡胶等薄膜材料，适用有气体回收系统的填埋场防渗层。改良性沥青或沥青混凝土以及压实土喷射混凝土等都可以作为防渗层材料。
六、卫生填埋场中浸沥液的产生与迁移控制 • 1．浸沥液的产生与性质：卫生填埋场浸沥液是通过填埋的固体废物层，携带废物可中溶性与悬浮性污染物而下渗的液体，这些液体来源于固体废物生物降解的产物与外部的地面径流水和地下水。浸沥液的性质十分复杂且有些污染成分浓度甚高，如不加以控创，势必严重污染地下水。浸沥液成分列于表2中。
2．浸沥液的迁移与控制，一般情况，浸沥液在填埋场底部集聚，由此透过底部迁移，侧向扩散有可能发生。纵向迁移是污染地下水的主要途径。浸沥液纵向迁移的渗透率可用达西(Darcy‘s)定律估算：2．浸沥液的迁移与控制，一般情况，浸沥液在填埋场底部集聚，由此透过底部迁移，侧向扩散有可能发生。纵向迁移是污染地下水的主要途径。浸沥液纵向迁移的渗透率可用达西(Darcy‘s)定律估算： 式中，Q——单位时间浸沥液的排出量(m3/d)； K——土壤渗透系数(m/d)，可在有关教科书中查到； A——浸沥液在填埋场内渗流过的横断面积(m2)； ——水力坡度，
填埋场底部防渗层水力坡废可用下式表示： 式中：H——防渗层上面积水探度(m)； L——防渗层厚度(m)。 当浸沥液由填埋场内随时排出时，H≈0，，达西公式可以改写为：
