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垃圾填埋场简介
来源: 浏览次数: 日期:2017-09-15 09:42:33

      随着国民经济的发展,人民生活水平日益提高,城市人口的不断增长,城市生活垃圾越来越多,为了防止垃圾对环境造成污染,须要对垃圾进行处理。长期以来生活垃圾处理绝大多数采用简单填埋,而垃圾的成分十分复杂,填埋后经过缺氧、发酵等反应,产生的渗沥液是成分复杂且难处理的污水。一个未经无害化处理的垃圾场,成为一个长期的污染源,严重污染地下水。垃圾产生的有害气体直接排放,污染空气,严重影响周围环境。垃圾中产生的沼气由于未经疏导处理,横空迁移,当浓度达到5-15%,致使垃圾造成爆炸自焚,这种现象在为数不少的垃圾填埋场都曾发生过。
    近年来,国家重视对环境的保护工作,一些新的垃圾处理工艺被广泛采用, 现在应用较多,效果较好的处理方式是卫生土地填埋处理。卫生土地填埋除了对填埋场的基础进行了人工的防渗处理以外,还有一整套的收集垃圾渗沥液和废气的系统,来排放或回收利用垃圾产生的废液、废气。如图


 一、 场地的选择

场地的选择是卫生土地填埋场设计规划的第一步,通常要遵循两条原则:一是场地能满足防止污染的需要,二是经济合理。一般要考虑以下诸方面的因素:

1、垃圾:根据垃圾的来源、种类、性质和数量确定场地的规模;

2、地形:要便于施工,避开洼地,泄水能力要强,可处置至少二十年填埋的废物量;

3、土壤:要容易取得覆盖土壤,土壤容易压实,防渗能力强;

4、水文:地下水位应尽量低,距下层填埋物至少1.5m;

5、气候:能蒸发大雨降水,避开高寒区;

6、噪音:运输及操作设备噪音不影响附近居民的工作和休息;

7、交通:要方便,具有能够在各种气候下运输的全天候公路;

8、距离与方位:运输距离适宜,位于城市的下风向;

9、土地征用:要容易征得,比较经济;

10、开发:便于开发利用。

二、 场地设计

卫生土地填埋场地的设计包括场地的面积和容量确定、地下水的保护措施及降解气体的控制等。

场地面积和容量

填埋场的面积和容量应与城市的人口数量、垃圾的产率、废物填埋的高度,垃圾量与覆盖材料量及填埋后的压实密度有关。通常覆土和填埋垃圾之比为1:4或1:3,填埋后废物的压实密度为500-700kg/m3,场地的容量至少使用20年。

每年填埋的废物体积可按下式计算:

V=365×WP/D+C

式中:V—一年填埋的垃圾体积,m3;

W—垃圾的产率,kg/(人·d);

P—城市人口数量,人;

D—填埋后废物的压实密度,kg/m3;

C—覆土体积,m3;

如已知填埋高度为H,则每年所须土地面积为:A=V/H

土地填埋场的实际占地面积确定以后,还要考虑场地周围土地的使用,要注意保留适当的缓冲区,并根据有关标准确定场地的边界。填埋场地的容量也要根据当地的发展规划,留有充分的余地。

三、 地下水的保护系统

1、浸出液的生成

填埋场内会产生一定数量的浸出液,其数量及性质与许多因素有关。浸出液的主要来源如下:

1)降水:降水包括降水和降雪,它是浸出液产生主要来源。影响浸出液产生数量的降雨特性有降雨量、降雨强度、降雨频率、降雨持续时间等。降雪和浸出液生成量的关系受雪量、升华量、融雪量等影响。在积雪地带,还与融雪时期或融雪速度的有关。一般,降雪量的十分之一相当于等量的降雨量。确切数量可根据当地的气象资料确定。

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,对浸出液的产生数量也影响较大。具体数量取决于填埋场地周围的地势、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:如果填埋场地的底部在地下水位以下,地下水就可能渗入填埋场内,浸出液的数量和性质与地下水同垃圾的接触量、接触时间及流动方向有关。如果在设施施工中采取防渗措施,即可避免地下水的渗入。

4)垃圾含水:除垃圾自身含水外,垃圾中的有机组分经厌氧分解会产生水分,其产生量与垃圾的组成、PH、温度和菌种等因素有关。

     此外,浸出液量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,通过一定程度的压实,污泥中总有相当量的水分变成浸出液而流出。

2、浸出液的产生量可根据填埋场水的收支平衡关系来确定。下图为土地填埋场水的平衡示意图。由图可以看出,作为输入的流入水,有降雨、地表径流流入水、地下涌出水及废物含水和分解水;作为输出的流水有地表径流流出水、蒸发散失水、地下渗出水和浸沥液。

 

浸沥液的产生量的计算常用的有两种,一种是经验公式:

Q=(1/1000)·C·I·A

式中:Q—日平均浸出液量,m3/d;

C—流出系数,%;

I—平均降雨量,mm/d;

A—填埋场集水面积,m2。

流出系数(C)与填埋场表面特性、植被、坡度等因素有关,一般为0.2—0.8。

另一种是精确计算公式:

Q=10-3·In·[(d·λ·Ss+ Sa) ·Kr+(1-λ)·Ss/D]·1/N

式中:Q——日平均浸出液量,m3/d;

In——几年概率日平均降雨量,mm/d;

Ss——场地周围集水区面积,m2;

Sa——填埋场地面积,m2;

λ——表面流出率(0.2—0.8);

d——场地外地表径流流入率;

Kr——流出系数,Kr =10-2(0.002 In2+0.16 In+21);

D——集水区中心到集水管的平均时间,d;

1/N——降水频率。

四、 填埋场地基应符合下列规定

1、场底地基应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。

2、场底应有纵、横向坡度;纵横坡度宜在2%以上,以利于渗沥液的导流。

3、粘土表面经碾压后,方可在其上贴铺人工衬里。

4、铺设人工衬里材料应焊接牢固,达到强度要求,局部不应产生下沉拉断现象。在大坡度斜面铺设时,应设锚定平台。

五、 填埋场形式

管道铺设前要做人工水平防渗处理. 人工水平防渗工艺是采用高密度聚乙烯(HDPE)防渗膜把整个垃圾填埋场铺设焊接,形成一个水平的防渗系统。


人工水平防渗示意图

1、平原型

一般指在平地上挖坑或利用原有的废旧坑,如砖瓦厂等。特点为地形较简单,场地开阔,由于地下水位高,坑浅,一般不超过几米深,垃圾主要往上填埋,可高出地面几十米。如保定市西康庄垃圾卫生填埋场,是典型的北方平原地带利用废旧砖瓦厂形成的垃圾卫生填埋场,填埋场场地平坦、边坡平直,基本成标准的矩形状。这样的地形,对HDPE膜的铺设工作较为有利,对材料的损耗也较少。

2、沟壑型

利用自然冲刷而形成的沟壑状填埋场,其地形复杂,边坡陡峭,施工难度大。如洛阳市盘龙冢垃圾卫生填埋场,该场大部分的边坡基本上成垂直陡壁式的边坡,且边坡上部没有足够空间作为锚固平台。在铺设时若按照常规方法显然不能解决问题,只能把膜面纵向一分为二、减轻其重量,然后把膜片用绳子从坡脚一片片地拉至坡顶,才能达到铺设目的,焊接时同样用安全绳把人和机械悬在半空中进行操作,锚固需视地形采取特殊措施。

3、山谷型

多在原生的山谷中,或利用废旧采石场,工程量大,边坡多分级设平台,施工复杂。如泉州市室仔前垃圾卫生填埋场,是典型的南方山地沟谷自然形状的垃圾卫生填埋场,该场一期工程在标高125米以下;二期工程在标高125米至145米之间,地形环境比较复杂、坡面陡、弯曲多变,对人工水平防渗HDPE膜的安装提出了严格的要求。比如HDPE膜的裁剪需要相当高的技术处理,否则,大量的损耗将增加投资。

 

封场效果图

六、 渗出液收集系统

在防渗层上设渗出液收集系统,主要由HDPE花管构成。在实际的工程中常用的有三种铺设方式。

2、渗层上设集液盲沟,HDPE花管铺设在集液盲沟内。这种方法的收集效果很好,对渗出液的收集比较彻底。但他的施工方式比较烦琐,工程造价也相对较高,在现在的工程中除了一些投资较大的大型垃圾处理场以外,应用的相对较少。PE管在沟内要做必要的保护措施,防止渗出液中的固体垃圾堵塞花管的孔洞,影响收集效果。一般的处理方案有二:

1) 是用砾石由下到上按粒径由细到粗排列;.p 填充到沟内保护花管。

2)用无纺土工布覆盖在花管的表面,来保护花管。

   2、在沙砾排水层中铺设HDPE花管。这种方法的收集效果较好,而且施工相对简单,在进行防渗层施工时就可以进行铺设。由于花管所处的位置本身就在PE膜的保护层内的,所以对HDPE花管的保护一般采用无纺土工布包裹花管来实现的。

3、在防渗层的保护层上直接铺设花管。一般需要做水泥基础层,来固定花管。这种铺设方法的收集效果较差,但施工很方便,工程造价较低,一般用于一些小型的垃圾填埋处理场。

七、 垃圾填埋运作

填埋场道路应能全天候通行,并应符合现行国家标准《厂矿道路设计规范》(GBJ 22)的规定。填埋作业区道路宜有防民、防陷设施。

填埋作业应按地形、地质情况采用一种或两种以上的作业法,包括平面作业法、斜坡作业法、沟填法等。

填埋应实行单元、分层作业,每一单元及作业平台的大小应按设计及现场设备、垃圾量、运输等实际条件而定。填埋作业应定点倾卸、摊铺、压实。应以一日为一小单元或每班次为一小单元,宜每日一覆盖。

作业单元应采用分层压实方法,垃圾压实密度应大于600kg/m3。

单元每层垃圾厚度依填埋作业设备的压实性能及垃圾的可压缩性确定,宜为2~3m,最厚不得超过6m。

每层垃圾压实后,应采用粘土或人工衬层材料进行覆盖,粘土覆盖层厚度应为20~30cm。

八、 填埋场的排气系统

1、垂直排放形式

1) 垂直式收集井:是目前通常采用的收集形式.砌筑竖井通常设计为直径在0.6~1.2m之间,长3m;井内为多孔管,直径在150~200mm范围。管材采用耐腐蚀和耐久性的HDPE花管,其顶部用盖板密封。

2) 对一些投资较低的填埋场也可以采用石笼排气法。石笼是制作一个圆形金属框架,在石笼中心位置竖PE花管,笼与管之间填充砾石。垂直式收集井的作用半径为40~50 m,井间距则在80~100 m.收集井的定位要使其影响区域相互交迭,如果竖井建在正六边形的角上,可以得到100%的交迭,其影响区域则可覆盖整个填埋场。

    2、自然排气法应在地平面的水平方向上设置间距不大于50m的垂直导气管,管口应高出场地表面100cm以上。采用火炬法点燃时,应高空处理。

3、收集的废气如需回收利用,应设汇流中转器。它能单独有效地管理和控制该区域内的填埋场气的收集。每个汇流中转器控制5个收集井,汇流5个收集井的气体直接输送至收集站,从而使整个收集系统更易控制和调节。各汇流中转器也可以是互相连通的,以便在事故或检修时互为备用。通常把汇流中转器设计成8个接差头,5个作为填埋场气入口,一个大的作为出口,一个与其它的汇流中转器相连,一个作为备用。

    4、收集管和输气管:为了区别,把收集井到汇流中转器之间的管道称为收集管,把汇流中转器到收集站之间的管道称为输气管.为减少阻力和各管道之间阻力的不平衡的影响,气流速度采用低值.管径由流量和流速确定。

九、 填埋场的封场

 

填埋场封场覆盖层结构示意图

填埋场封场后的土地使用必须符合下列规定:

填埋场填埋达到设计封场条件要求时,确需关闭的,必须经所在地县级以上地方人民政府环境保护、环境卫生行政主管部门核准、鉴定。填埋场土地达到安全期后方能使用,在使用前必须做场地鉴定和使用规划。未经地质、建筑、环境专业技术鉴定之前,填埋场地严禁做永久性建(构)筑物用地。封场工作应按设计进行施工,并应在专业人员现场监督指导下进行。填埋场最后封场应在填埋物上覆盖粘土或人工合成材料。粘土的渗透系数应小于 1.0 X 10-7cm/s,厚度为20~30cm;其上再覆盖20~30crn的自然土,并均匀压实。填埋场封场后应覆盖植被。根据种植植物的根系深浅而确定。覆盖营养土层厚度,不应小于20cm,总覆土应在80cm以上。填埋场封场应充分考虑堆体的稳定性和可操作性。封场坡度直为5%。封场应考虑地表水径流、排水防渗、覆盖层渗透性和填埋气体对覆盖层的顶托力等因素,使最终覆盖层安全长效。

十、 填埋场管道性能

1、耐酸、耐碱、耐腐蚀的特性。发酵的垃圾和垃圾渗沥液成分十分复杂,有很强的腐蚀性,多是由强酸或强碱组成的,收集系统的管道必须有很强的耐酸碱腐蚀的特性,否则管道被其腐蚀后,影响收集效果。

2、使用寿命长、抗老化。垃圾场填埋完毕封顶以后,就不再打开了,要求管道必须有很强的抗老化性能,有很长的使用寿命。保证管路系统长时间正常使用。如果管路老化速度快,对管路的维修,更换难度很大,增加工程投资。

3、有很强的抗外部荷载能力。一个垃圾处理场的垃圾填埋量都是以万吨计算的,如此多的外部荷载,决定了管道要有较高的抗荷载能力及环刚度,保证管道不被压断、变形。

4、要具有良好的柔韧性,抗沉降性能。在垃圾自身重力的影响下,管路基础可能会发生不均匀沉降和错位,要求管道对这种沉降和错位有很强的适应能力。

5、管路内壁光滑,不结垢。渗沥液的成分复杂,并伴有许多固体悬浮颗粒,管路的内壁必须光滑,不结垢,以免污物沉积在管壁上,堵塞管道。

6、要求具有优良的耐温性。垃圾场内部时刻发生生化反应,会放出大量的热量,温度可达40--50℃,要求管路能够长时间在这个温度下工作而不缩短寿命。

7、要求管路有很强的耐磨性。渗沥液中有许多的杂质,管道必须有很强的抗摩擦性能。

关键词:垃圾填埋场
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