垃圾填埋过程
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垃圾填埋过程范文第1篇
Risk Analysis on Municipal Solid Waste Landfill
HUI Yuan1,2，JIANG Yonghai2，XI Beidou2
(1. Shenyang University of Aeronautics and Astronautics, Liaoning Shenyang 110136; 2.Laboratory of Urban Environmental Systems Engineering, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012)
Abstract: In the landfill process of municipal solid waste may have environmental risks, including fire, explosion, leachate pollution, slope instability and odor pollution. This article gives an analysis based on the discussion of all the environmental risk accidents, and also summarized the causes of risk, hazard and effect factors. Finally the development direction of the preventive steps for landfill environmental risk is pointed out.
Key words：municipal solid waste；landfill；risk analysis
1. 引言
城市生活垃圾是指在城市日常生活或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固态、半固态废弃物。随着自然资源的开发利用和社会文明、经济的发展，城市生活垃圾的产生量急剧增加。据报导，全世界每天新增城市垃圾469.49万t，人均日产垃圾0.81kg，垃圾产生量的年平均增长速度高达8.24%。我国城市生活垃圾的产生量更是大于10%的速度持续增长，历年垃圾堆存量已达66亿吨，占用耕地超过5亿平方米。因此，垃圾处理或处置就成了亟待妥善解决的问题。纵观世界，城市垃圾处理方法很多，如堆肥法、焚烧法、填埋法、蚯蚓床法、热解法等。其中，卫生填埋法由于成本低廉，处置彻底，能达到垃圾无害化和资源化，成为当前国际上应用最为普遍，技术最成熟最终处理方式，也是目前乃至今后相当长时间内，我国绝大多数地区处理城市生活垃圾不可替代的主要手段。我国生活垃圾中约有70%采用卫生填埋的方式进行处置。
据建设部统计，截至2006年底，我国共建有生活垃圾填埋场372座，处理能力达7103万吨。虽然我国的垃圾填埋场建立了较完善的废物接收、贮存和预处理系统、防渗和渗滤液收集系统以及覆盖和填埋气导排系统，并采取了一系列环境保护工程措施，但仍可能会发生多种风险事故，如贮存、预处理车间发生渗漏，渗滤液渗漏污染地下水，填埋场边坡失稳、崩塌以及填埋气火灾爆炸等。风险事故一旦发生，必然会对周围环境造成严重污染，危害人群健康。因此，研究生活垃圾填埋场处置过程，分析填埋场中可能发生的各种风险事故，对填埋场风险事故的防范和人群健康的保护具有重要意义。
2. 生活垃圾填埋场风险分析
2.1 火灾爆炸
火灾爆炸是填埋场中常见的风险事故之一，导致其发生的罪魁祸首是填埋场本身所产生的填埋气体。我国城市生活垃圾年产生量约为1.5亿t，如果其中70%采用填埋处置方式，将会产生约460亿m3的垃圾填埋气体。大量的填埋气体若是不进行收集利用或者利用不当，发生泄露，引发火灾爆炸事故必将造成巨大的危害。
2.1.1 填埋场气体的组成
填埋场气体是城市生活垃圾填埋处理过程中，有机废物经厌氧降解产生的混合气体，其主要成分包括CH4、CO2、H2、N2和O2，还有一些微量气体，如H2S、NH3、庚烷、辛烷、氯乙烯等。其中CH4和CO2二者约占填埋气体的99.5%-99.9%，H2S和NH3等有毒的恶臭成分约占0.2%-0.4%。
2.1.2 填埋气火灾爆炸条件
填埋气爆炸一般需要具备三个条件：（1）适当的甲烷浓度：一般在5%-15%之间，当甲烷浓度为9.5%左右时爆炸最为强烈；（2）达到甲烷引火温度：甲烷的引燃温度一般为650-750℃。明火、电气火花、吸烟甚至撞击磨擦产生的火花等都可达到之一温度。（3）氧气浓度：填埋气爆炸界限与氧气浓度密切相关，氧气浓度增加，爆炸极限范围扩大，反之亦然，当氧气浓度降低到12%以下，甲烷混合气体失去爆炸性。
2.2.3 填埋气爆炸类型
2.2.3.1 物理爆炸
物理爆炸是由于填埋场中产生的甲烷在垃圾层中大量积聚，形成了强大的能量，当积聚的压力大于覆盖层压力时，在瞬间将垃圾以迅猛速度突出，发生减压的膨胀。发生物理爆炸事故，除垃圾产生甲烷是必要条件外，填埋的深度、覆盖层的厚度和层数，以及覆盖层的透气性都是影响爆炸的因素。当垃圾上覆盖土层或填埋深度增加，透气性受到影响，甲烷垂直扩散运动受到阻碍就会横向迁移，从而在垃圾中容易发生积累而增加爆炸的危险性。
2.2.3.2 化学爆炸
当大量释放与扩散的可燃性填埋气没有立即遇到火源时，这些可燃气体大量积聚，在相当大的空间范围内形成云状气团（层），并不断扩散；当遇到火源时，可能被点燃，发生化学爆炸。由于外界环境、火源特性不同，产生的爆炸也不同。填埋场气体的化学爆炸主要为闪火和蒸气云爆炸。化学爆炸必须同时满足前面提到的甲烷浓度、引火温度和氧气浓度三个条件。
2.2 渗滤液污染
填埋降解过程中会产生大量垃圾渗滤液。渗滤液其收集、防渗及处理过程中可能产生的渗漏是填埋场存在的最大潜在风险因素。垃圾填埋场渗漏污染的环境危害非常巨大，垃圾填埋场渗滤液渗入地下后，会使周围地层介质的物性发生变化，土壤被污染后，将会盐碱化、毒化，土壤中的寄生虫、致病菌等病原体能使人致病；还可能污染地下水，并最终进入人类的食物链，对整个生态环境系统造成严重破坏。
2.2.1 垃圾渗滤液的来源
垃圾渗滤液，是垃圾发酵分解后产生的液体和溶解于其中的溶解性、悬浮性物质已经外来水分混合而成的一种含有高浓度悬浮物和有机或无机成分的液体。垃圾渗滤液主要来源于三个方面，一是填埋区周边降水、地下水及地表排水的渗入；二是垃圾填埋后由于微生物的厌氧分解作用而产生的液体；三是废弃物的本身持水，当垃圾受压、发生降解时其中固体含量减少，有机物转化为无机物，使垃圾持水能力下降，导致部分初始含水释放。
2.2.3 垃圾渗滤液环境污染
2.2.3.1 渗滤液污染地表水
垃圾渗滤液属高浓度难降解有机废水，成分复杂，毒性强，直接接触对于植被及人畜均存在较大的危害风险，是潜在的地表水污染风险源。垃圾渗滤液一旦通过渗透或其他方式进入下游用水区，会影响地表水水体，给周围人畜饮水、农田或果树生在带来严重危害。此外，还容易形成下游地表径流，对周边更大范围内的地表水体造成危害。
2.2.3.2 渗滤液污染地下水
垃圾渗滤液污染地下水的主要途径是通过包气带下渗进入地下水含水层，由于其浓度高，流动缓慢，渗漏持续时间长，即使是在填埋场封场后仍是地下水的最主要污染源。渗滤液对地下水的污染影响程度因填埋场水文地质条件不同而存在差异，一般情况下，防渗能力强的地区，渗滤液对地下水的影响较小。此外，不同污染物的影响程度也有所不同，一部分污染物能够被表层的土壤有效地阻留而积累下来，而另一部分污染物则渗透到深层土壤，进入到含水层的饱和区对地下水造成污染，如各种有机物及部分重金属等。
2.2.3.2 渗滤液污染土壤
渗滤液发生渗漏污染都是首先进入填埋场周围土壤层，也会对土壤环境造成严重污染。垃圾堆体经降雨淋溶产生的大量渗滤液中含有的有害成分可能会改变土质和土壤结构，使土壤碱度增高，重金属富集，土质和土壤结构遭到破坏，影响土壤中的微生物活动，妨碍周围植物的根系生长，或在周围机体内积蓄，危害食物链。
2.3 边坡失稳
垃圾填埋体作为特殊土体，与一般土体一样也存在边坡稳定问题。尤其是在持续降雨之后，填埋场的边坡失稳的频繁发生。垃圾填埋堆坍塌，填埋渗滤液渗漏，严重污染周围环境，给国民经济造成不可挽回的损失。
2.3.1 填埋场边坡稳定性影响因素
影响填埋场边坡稳定性的主要因素包括：①持续一定时间的降雨入渗，这是最重要影响因素；②废弃物岩土工程特性；③边坡位置多层衬垫系统的工程特性及中间盖层土与最终盖层土的岩土工程特性；④填埋体边坡的几何特征；⑤渗滤液产生与迁移情况；⑥垃圾气体的产生与迁移情况。
2.3.2 垃圾填埋场边坡破坏形式
填埋场潜在的边坡破坏模式可分为6种：①边坡及坡底破坏；②衬垫系统从锚沟中脱出向下滑动；③沿固体废弃物内部破坏；④穿过垃圾和地基发生破坏；⑤沿衬垫系统的破坏； ⑥封顶和覆盖层的破坏。
2.3.3 降雨渗流作用对土坡稳定性的影响
降雨渗流作用对填埋场边坡稳定性具有重要影响，大部分填埋场边坡失稳通常是出现在降雨后，尤其是持续一定时间的雨。发生降雨时，垃圾堆体含水率增加，达到饱和后产生大量渗滤液。渗滤液和雨水不断流出，冲刷带走垃圾中大量无粘性的细小颗粒，引起垃圾堆体内颗粒或群粒移动，致使边坡土体的强度下降，容重增大，坡面的安全系数减小，破坏了边坡稳定性，引起滑坡失稳，垃圾堆体滑塌。并非所有的降雨都能诱发滑坡，垃圾堆体的滑坡需要有一定的降雨量、降雨强度、降雨时间。
2.4 恶臭气体污染
填埋过程中发生的一系列物理、化学、微生物反应，产生的大量有恶臭、强刺激、易燃、易爆的填埋气体，其中H2S、NH3、CH3SH等属于典型的恶臭气体。恶臭污染是由于恶臭气体的存在而产生的一种感觉公害，它直接作用于嗅觉，使人产生厌恶，甚至中毒，危害人类健康。
2.4.1 填埋场主要恶臭气体
城市生活垃圾卫生填埋场内恶臭气体主要为各种硫化合物，包括H2S、NH3、CH3SH等。其中H2S为最重要的一种易挥发、无色的恶臭性气体，相对密度较大，越接近地面浓度越高。长期吸入会导致人体质变弱、抵抗力下降，易发生肠炎和心脏衰弱，神经紊乱、多发性神经炎等。如果H2S浓度过高，会使人中枢神经麻痹，导致窒息死亡。NH3是一种无色，而有强烈刺激性气味的气体，在水中的溶解度很高。NH3对上呼吸道有强烈刺激和腐蚀作用。
2.4.2 填埋场恶臭气体的来源
填埋场恶臭气体主要来源于垃圾填埋区和渗滤液处理区。填埋场由于填埋场填埋工艺的原因，从垃圾收集、压实、转运、垃圾填埋过程、最终封场、稳定等过程中，垃圾始终处于降解过程中，H2S、NH3等恶臭气体不断从填埋过程和填埋区放出。垃圾渗漏液处理过程中，伴随着大量有机、无机化合物的浓缩，各种恶臭气体会从中溢出。
3. 结论
目前，我国城市生活垃圾产生量巨大，危害严重，主要采用填埋法处置。由于生活垃圾填埋过程中会产生大量填埋气和渗滤液，因此，卫生填埋场会对周围环境及人群健康产生极大风险。填埋场风险一般主要包括填埋气的恶臭污染、火灾爆炸、渗滤液渗漏污染及垃圾堆体边坡失稳、坍塌等。虽然大多数的垃圾填埋场位于市郊，并且为空旷场地，但是随着城市化进程的加快，不能轻视填埋场可能造成的事故灾害，应该针对填埋场本身的特征，制定安全管理措施并进行安全运行控制，这样可以避免造成财产的损失和人员的伤亡。
参考文献：
[1] 韩斌.论我国城市生活垃圾处理的现状与管理对策.中国境科学学会2009年学术年会论文集[C].2009.
[2] 李秀金.固体废物工程[M].北京:中国环境科学出版社.2003.
垃圾填埋过程范文第2篇
[关键词]垃圾填埋渗滤液 水质特性 影响因素
[中图分类号] X52 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-322-2
1引言
由于填埋方式具备处理垃圾量大、运行成本低、易操作等优点，我国城市产生的大量生活垃圾主要以填埋方式处理。但在填埋过程中，垃圾中原含有的水、场内渗入的雨水、地下水、地表水及垃圾降解反应生成的水，在微生物的发酵及压实作用下，经过垃圾层过滤后，会渗出的大量的垃圾填埋渗滤液。它含有大量的重金属、有毒物质及有机污染物。如果处理不当，就会穿过地表及地下土层，严重污染地下水体、毁坏地表植被、威胁人类健康。
2垃圾填埋渗滤液水质特性
2.1污染物浓度含量高
垃圾填埋渗滤液的污染物浓度含量高且变化范围较大。BOD5和COD最高能够达到数千至几万mg/L。在pH=7时，BOD5/COD在0.5至0.6之间。垃圾填埋场的运行时间越长，BOD5、COD、BOD5/COD会降低，但碱度升高。
2.2含有大量有机污染物
表l为我国城市垃圾填埋渗滤液的典型污染物及浓度变化，易知其含有的有机污染物组分复杂且浓度较高。其中存在77种有机污染物（可疑致癌物1种，辅致癌物4种），还含有难以生物降解的氯化芳香族化合物、酚类化合物、磷酸酯及苯胺类化合物等。
2.3水质和水量变化较大
垃圾填埋渗滤液水量随季节的变化而变化，雨季水量远大于旱季水量。另外，污染物的组成和浓度也会呈季节性变化。随着垃圾填埋时间的延长，渗滤液水质变化明显。垃圾填埋时间在5年以下的渗滤液水质特点为色度较大、COD及BOD5的浓度较高，且BOD5/COD也相对较高、pH值相对较低、重金属离子的浓度也很高。垃圾填埋时间在10年以上的渗滤液的水质特点为色度较大、COD以及BOD5的浓度较低，且BOD5/COD也相对较低、pH值一般在6-8之间，为中性或弱碱性、重金属离子浓度开始减少、可生化能力较差。垃圾填埋时间在5-10年的渗滤液的水质特点介于两者之间。
2.4重金属含量多
垃圾填埋渗滤液中重金属离子含量多达10几种，且含量较高，特别当生活垃圾与工业垃圾混合填埋时，重金属离子的含量往往更高。垃圾填埋渗滤液的色度高达2000―4000倍，会散发出极重的腐败臭味。重金属离子中铁的含量可多达2050 mg/L、锌的含量可多达130 mg/L、铅的含量可高达12.3mg/L、钙的含量甚至可高达4200 mg/L。这些含量大的重金属离子会严重抑制生物处理过程。
2.5氨氮含量较高
垃圾填埋渗滤液一个重要的水质特性是氨氮含量较高。另外，氨氮的浓度会随垃圾填埋时间而不断增加，可高达数千至上万mg/L，大约占总氮含量的百分之九十以上。当垃圾填埋渗滤液中氨氮浓度较高时，微生物的活性受到严重影响，进而抑制了微生物的氧化作用。同时，氨氮浓度越高，其抑制性就越强，就大大降低了生物处理的效果。
2.6微生物营养元素比例失衡
由于氨氮含量较高，垃圾填埋渗滤液中C/N的比例常出现失衡情况，另外，因为P元素的缺乏，BOD5/TP值大部分为300以上，与微生物生长所适宜的100：1的碳磷比相差很大。这在一定程度上严重抑制了垃圾填埋渗滤液中微生物的繁殖生长。
3影响因素
垃圾填埋场渗滤液的水质特性与填埋垃圾的种类及填埋场的构造、运行管理、气象条件有关。另外，在同一垃圾填埋场中，渗滤液水质特性与填埋时间呈高度相关。
3.1垃圾种类的影响
垃圾填埋场渗滤液水质特性受填埋垃圾种类的影响比较大。厨余垃圾中的有机物是渗滤液中 CODCr与BOD5的主要来源。厨余垃圾含量的高低能够直接影响渗滤液COD和BOD5浓度的高低。除此之外，因为灰渣、残土等对有机物会有过滤与吸附作用，因此填埋垃圾中灰渣、残土的含量也会较大的影响渗滤液中有机物的浓度。另外，因为城市人群的生活习惯、生活水平及环保意识的不相同，各个城市的垃圾种类也会相差较大，从而使渗滤液的COD及BOD5在数千至上万mg/L间变化，见表2。
3.2填埋时间的影响
垃圾填埋场处理垃圾的过程实际上是一个多次垃圾填充、压实及覆盖过程。不同的填埋区处于不同的填埋年龄。根据垃圾填埋时间，填埋场渗滤液通常分为3-5年的年轻填埋场的渗滤液、5-10年的中年填埋场的渗滤液及10年以上的老年填埋场的渗滤液。填埋时间对垃圾填埋渗滤液水质特性的影响主要在于微生物分解可降解物及大气降雨进入垃圾填埋层后对污染物的洗刷溶解作用。表3是渗滤液水质特性随填埋年龄变化。
3.3填埋工艺的影响
在垃圾填埋场外设置排洪沟，可以排除场外的地表径流；另外，在场底铺设黄粘土或衬垫，能够有效防止地表径流和地下水进入垃圾填埋场，那么渗滤液中有机物浓度就保持相对较高。同时，如果垃圾填埋场的地表径流未截流或截流效果不好、使用一般的粘土来防止渗滤液污染地下水，都会致使渗滤液的有机物浓度降低，大量增加渗滤液水量。
3.4填埋场运行管理的影响
填埋场采用渗滤液回灌方式，能够持续补充并保持垃圾层内的湿度和营养。可以为微生物降解有机物的作用提供了更加适宜的条件，维持填埋场的稳定并改善渗滤液的水质。同时，渗滤液含有的有机物又能够被垃圾层中的微生物分解，大大较少了渗滤液中有机污染物的浓度。
3.5填埋结构的影响
填埋结构直接关系到垃圾填埋渗滤液的生物降解作用及稳定进程，影响主要在于不同的结构会造成垃圾层中氧气状况的差异。好氧填埋场内进行好氧降解，将可降解化合物等降解为C02与水，能更快改善渗滤液的水质。
3.6环境温度的影响
环境温度能够影响微生物的活动及化学反应的进程。温度升高适宜的温度有利于微生物的生长繁殖，加快降解垃圾，可以增加渗滤液水量。而零下温度致使一部分垃圾冻结，使废液减少，抑制一些化学反应。
4结束语
垃圾填埋是我国最常用的生活垃圾处理方式，其产生的渗滤液含有大量有机污染物、重金属、氨氮等，并易受垃圾种类、时间、填埋结构、温度等影响，具有复杂性，其处理也具备一定难度。所以，必须针对其水质特性及影响因素，选择出高效、环保、经济的渗滤液处理工艺。
参考文献
[1]代晋国，宋乾武，王红雨.我国垃圾渗滤液处理存在问题及对策分析[J].环境工程，2011（S1）.
垃圾填埋过程范文第3篇
【关键词】城市生活垃圾；卫生填埋； 处理技术
一、卫生填埋处理技术概况
卫生填埋作为生活垃圾的最终处理方法，目前仍然是我国大多数城市解决生活垃圾出路的主要方法。特点是费用低、方法简单，在选定的处置场内，采用防渗、铺平、压实、覆盖处理垃圾并对填埋场沼气、渗滤液进行处理。经科学的选址、严格的场地保护处理，对渗滤液和填埋气体进行控制。卫生填埋场具有处理和终止处置生活垃圾的双重功能，采用焚烧处理的残渣和堆肥处理中的不可堆肥部分都需要卫生填埋处置。作为生活垃圾的最终处理方法，是大多数城市解决生活垃圾出路的最主要方法。填埋场的一个主要问题是渗滤液的污染控制。渗滤液是垃圾在填埋过程中由于垃圾中有机物分解产生的水和垃圾中的游离水、降水以及入渗的地下水，通过淋溶作用形成的污水。水质则随垃圾组分、当地气候、水文地质、填埋时间和填埋方式等因素的影响而显著变化。所以做好卫生填埋处理技术的处理也是很重要的。
二、卫生填埋处理技术类型
卫生填埋一般可分为五种类型：
（一）普通厌氧填埋：工程设施简单，填埋作业简便，但不符合卫生标准；发达国家已没有这类填埋场，国内有早期建设的还有在使用。
（二）厌氧卫生填埋：无排渗导气系统，卫生标准较低；发达国家已不使用，国内原有垃圾填埋场大部分属该类型；
（三）改良型厌氧卫生填埋：卫生标准高，填埋作业简便，国外生活垃圾填埋场一般采用这种形式；国内新建填埋场如杭州天子岭、深圳下坪、南昌麦园、福州红庙岭和贵阳高雁等填埋场均按建设部技术标准《城市生活垃圾卫生填埋场技术标准》CJJ17-2001、《生活垃圾填埋场环境监测技术标准》CJ/T3037-1995和《生活垃圾填埋污染控制标准》GB16889-1997等进行设计、施工和运行管理；
（四）准好氧型卫生填埋：根据有关资料表明，本类型渗滤液有机物浓度略低于改良型卫生填埋，腐熟速度较快，但通气管路多，作业繁琐，比较少用；
（五）好氧型卫生填埋：卫生条件好，垃圾腐熟快，但通气管路多，且需设鼓风机鼓风，不仅作业复杂而且技术上尚处于未成熟阶段。我国包头有类似型式的填埋场建设尝试，该类填埋场适宜在少雨、干旱地区使用，可省去渗滤液处理系统。
三、填埋气与渗漏液的处理技术
（一）填埋气的收集技术
1、竖井收集系统。早期的填埋气主要用竖井收集系统，具体做法是在填埋场填埋作业后不久，通过挖掘机械或人工打井的方式建造竖井系统。
2、表面收集系统。填埋场在表面覆盖完成以后，便可进行表面收集系统的安装。整个系统是由排气管编织而成的收集网，填埋气通过排气细管输送到系统的几个中央采气点进行收集。
3、水平收集系统。水平式收集系统是在垃圾填埋到一定高度后，在填理场内铺设水平收集主管，然后，将水平气管收集到的气体汇集到主收集管。
（二）填埋气的应用
1、直接燃烧。对填埋气进行加工处理后，可以直接供给工业及温室用户，其中以供暖或工业生产为用途的热效率最高。填埋气的经济效益取决于填埋场到用户的距离及发生源的连续性。
2、发电。主要由填埋气收集燃烧系统和发电系统组成，填埋气经收集后，经加压输送至内燃发机组，燃烧转化成电能传输出去。
（三）渗滤液的处理现状
渗滤液水质复杂，这给渗滤液的处理处置带来了很大的困难，目前国内外还没有非常完善的处理工艺，对渗滤液的主要处理途径是：
1、与城市污水合并处理。将垃圾渗滤液就近引入城市污水处理厂，与城市污水合并进行处理。
2、渗滤液回灌技术处理。用适当的方法，将在填埋场底部收集到的滤渗液从其覆盖表面或覆盖层下部重新灌入填埋场。
3、渗滤液处理厂处理。目前，用于垃圾渗滤液处理的方法主要有生物法和物理化学法。
（四）渗滤液处理时需要注意的问题
1、垃圾渗滤液的成分复杂、水质水量变化大、污染物浓度高、处理难度大。主要的处理方法有生物处理法、物理化学处理法和土地处理法。单独采用一种方法处理垃圾渗滤液难以满足排放要求，因此必须采用多种方法的组合工艺。
2、以循环回灌法为预处理，再把渗滤液输送至城市污水处理厂进行合并处理是适合我国的渗滤液处理方法。但必须考虑到填埋场和污水处理厂的距离及污水厂对渗滤液的接纳能力。如单独处理，则建议采用物理化学处理法进行深度处理。
三、分析垃圾填埋存在的一些问题
（一）二次污染相对严重
例如垃圾渗出液在没有严格的防渗措施时会污染地下水及土壤，同时垃圾堆放产生的臭气严重影响场地周边的空气质量，另外，垃圾发酵产生的甲烷气体既是火灾及爆炸隐患，排放到大气中又会产生温室效应。近年来有的城市已经认识到这一问题，建立了一批具有较高水平的卫生填埋厂，较好地解决了二次污染问题，但建设投资大，运行费用（包括规范的填埋、渗出液处理及甲烷收集利用等）高。最关键的是填埋场处理能力有限，服务期满后仍需投资建设新的填埋场，进一步占用土地资源。
（二）环境污染相对严重
由于生活垃圾中有机物含量和含水率往往高达50～60%，导致渗滤液产量大、浓度高，渗滤液处理达标排放或能够送城市污水处理厂处理后达标排放的填埋场较少，地下水污染地表水的污染事故不断出现。垃圾所散发的毒、臭气体向周围漫散，形成空中、周边、地下立体污染，而且易引起甲烷爆炸事故，由此对人、畜、生态环境酿成悲剧的事例，屡见不鲜。虽然，在许多发达国家和我国一些较发达城市建设了不少“卫生填埋场”，减少了一些污染，但由于技术和管理上的不完善而造成的环境污染问题依然很多，不能从根本上解决问题。
（三）设计理念比较落后，
科技水平低，土地填埋利用率不高，占用了大量土地资源；大部分生活垃圾填埋场缺乏有效的基础和边坡防渗措施；填埋处理方式的技术要求比较高，如果达不到一定的技术要求，可能出现如下险情：一是垃圾在填埋过程中产生的气体在垃圾层中大量积聚，压力增大到一定程度，在瞬间突破覆盖层，冲击膨胀可能发生物理爆炸；二是垃圾填埋防渗措施不当，可能引起垃圾渗滤液渗漏，污染地下水源、土壤、植被，危及动物甚至人畜健康；三是填埋区周围群众反映强烈，生活垃圾在降解过程中产生大量甲烷、二氧化碳和挥发性有机物恶臭气味，形成“致癌、致畸、致突变”的潜在危害；四是垃圾没有经过分拣，其中有利用价值的物资作为废物填埋，加大了垃圾的产生量。
四、结束语
我国城市垃圾无机物多、有机物少的成分特点更适合采用卫生填埋处理技术[x]由于垃圾中无机物含量高，填埋后比较稳定，产生的臭味气体少，不会造成大气质量恶化；渗滤液相对较少。卫生填埋处理技术设备简单，运行成本低，就我国目前的经济发展状况是可行的。
参考文献：
[1]《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB16889-2008
垃圾填埋过程范文第4篇
填埋场衬垫系统失稳将引起填埋场渗沥液潜在性泄漏，污染周围水土环境，造成严重的环境地质灾害，已经引起了国际环境岩土工程界的高度关注［1］。填埋场复合衬垫防渗系统是填埋场工程结构中的关键部分，是填埋场底部、边坡或封场覆盖中用于隔离渗沥液、填埋气体等物质的一种重要屏障，同时也是填埋场长期、有效运营的重要保证。CJJ17—2004生活垃圾卫生填埋技术规范与GB16889—2008生活垃圾填埋场污染控制标准推荐采用复合衬垫防渗系统。填埋场的衬垫系统应具有良好的防渗功能，其渗透系数必须小于1×10-7cm/s［2］。采用数值模拟分析方法分析衬垫系统的安全稳定特性及其变形趋势预测，可定量分析和评价在不同环境条件下其长期有效性，为合理设计填埋场衬垫系统与正确评价和预测填埋场衬垫防渗系统的长期稳定性提供理论依据。
1填埋场降雨入渗机理分析
填埋场产生不均匀沉降变形，很大一部分是雨水下渗对垃圾土层产生作用，逐步改变垃圾土层的力学性质，使填埋场产生沉降变形［3］。填埋场降雨入渗经历了饱和-非饱和的渗流过程。地表水在下渗过程中对垃圾土层的作用机理有2种［4］：①地表水下渗对垃圾土层的软化压缩作用。当地表水渗入到垃圾土层，垃圾土受到水的浸泡，其小颗粒骨架受到破坏，产生一种软化压缩变形作用，在上覆不同重力作用下，其压缩变形大小不一从而使得填埋场出现不均匀沉降变形。②地表水下渗对土层产生机铸化学潜蚀作用。地表水渗入垃圾土层后，将土层内一部分细微土粒及可溶解于水的物质发生混浊作用和化学溶解作用，然后顺渗漏途径流失［5-6］。当这种作用反复多次后，逐步使土层内流失一部分物质，土层势必产生收缩下沉。
2填埋场防渗系统水分分布的数学模型
2.1渗流控制方程
2.2防渗系统几何模型取垃圾填埋场封场覆盖坡体的典型剖面，有限元计算模型及网格剖分如图1所示，自下而上，分别为填埋层、防渗层、覆盖层、植被层，填埋场边坡坡比约为3∶1，剖分单元918。模型中假设左边界和右边界分别为第1类边界条件，定义初始水头分别为1、3m，上边界为第2类边界条件，假设降雨强度为暴雨100mm/d，下边界为隔水边界。基本参数取值见表1。持续降雨作用下填埋场变形见图2，降雨作用下填埋场总水头变化云图见图3，降雨作用下填埋场在x向和y向的变化云图如图4、5所示。
3降雨作用下孔隙水压力及含水率的变化规律
图6、7分别为无降雨和持续降雨作用下填埋场表层孔隙水压力随时间和空间的变化。在无降雨入渗时，孔隙水压力随时间增加而增加，在水平距离变化时，孔隙水压力呈波动变化，在坡角和坡顶均呈现最大峰值和最小峰值。在降雨入渗时，雨水通过填埋场边坡的坡顶、坡面及坡脚向各结构层入渗。随降雨时间增加，填埋场表层孔隙水压力呈上升趋势，第1天降雨为负的孔隙水压力，随时间增加，各结构层土体的逐渐饱和而转变成正的孔隙水压力；随水平距离增加，地下水渗流过程对各结构层土颗粒施加压力，孔隙水压力在坡角处形成拐点，达到峰值；孔隙水压力从-5kPa上升到坡角处的0kPa，随水平距离的继续增加，峰值后的孔隙水压力呈下降趋势。图8、9分别显示的是降雨入渗条件下不同结构层孔隙水压力随时间和空间的变化曲线。降雨入渗导致渗流条件的变化，随着时间的增加孔隙水压力上升，随着水平距离的增加孔隙水压力呈波动变化，对于防渗层表层孔隙水压力基本均在0kPa以上，这是因为防渗层渗透率较低，渗透水逐渐进入，因膨胀而增大材料中孔隙，结构层材料慢慢达到饱和状态，孔隙水压力迅速增大。孔隙水压力曲线的变化也反映了土体结构的非饱和－饱和的转化过程。图10为填埋场底部孔隙水压力变化曲线。由于防渗系统的作用、填埋深度的影响，垃圾填埋体产生的渗沥液均聚集在填埋场底部，故均为正的孔隙水压力。图11显示了填埋场表层含水率分布，受降雨入渗的影响，随时间的增加含水率逐渐增加，含水率的增加而使结构层材料的密度增加，负孔隙水压力减小，从曲线看出降雨过程中填埋场表层含水率较之无降雨过程有较大的上升；在降雨持续6d作用后，结构层材料的密度增加直至达到饱和密度，土体因达到其储水能力而饱和，含水率保持定值。
垃圾填埋过程范文第5篇
关键词：污泥；城市生活垃圾；混合填埋；物理与工程力学特性；稳定性
中图分类号：TU4
文献标志码：A 文章编号：1674-4764（2016）03-0080-10
Abstract：With the increase of sludge production of wastewater treatment plants， sludge treatment has become one of the hot topics in environmental engineering and environmental geotechnical engineering. Sludge-municipal solid waste（MSW） mixture landfill has been applied abroad. But the current domestic foundational laboratory test result of MSW mixture sample is not much，there is a lack of understanding on its mechanical properties and the appropriate proportion of mixed landfill. Hence domestic sludge-municipal solid waste（MSW） mixture landfill engineering accidents occur frequently. Consolidation compression experiments， three axis consolidated undrained tests and unconfined compressive strength tests are conducted to disscuss the mechanical properties of different mixing ratio of sludge-municipal solid waste（MSW） mixture. At the same time， ANSYS numerical simulation is operated to analyze the slope stability of landfill with different mixing ratio of sludge-municipal solid waste（MSW） mixture. The theoretical support on the appropriate proportion of mixed landfill and stability security of sludge-municipal solid waste mixture landfill is proposed.
Keywords：sludge； municipal solid waste （MSW）； mixture backfilling； mechanical properties； slope stability
随着社会经济快速发展和城市化水平的不断提高，工业污水和生活污水的排放量日益增多，污水处理厂污泥产量急剧增加，据中国住房和城乡建设部 2013 年 2 月公布的数据，截止 2012年底，中国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂共 3 340座，污水处理能力约1.42 亿m3/d，假设污水处理负荷率为 75%，
每万吨污水产生 6 t含水率为 80%的污泥，则中国每天将产生含水率 80%的污泥 6.39万t[1]。2010年10月的“京城环保第一大案”，以及随后的“深圳污泥坑管涌威胁自然生态”、“重庆污泥不治污水处理系统将崩溃”等相继见诸媒体的报道，揭开了中国在污泥处理上的严重缺口，污泥处置问题已成为中国亟待解决的环境问题。
目前，污泥处置与利用的方式主要有填埋、焚烧、农用以及资源化利用等[2]。由于污泥卫生学指标、重金属指标难以满足农用标准，污泥焚烧存在汞汽化和二f英污染等问题未能得到有效解决，污泥填埋因其有投资少、容量大、见效快的优势，已逐渐成为国内外污泥处置的主要途径之一。
与污泥填埋相关的土工性质或力学性质的研究在其它国家70年代已经开始进行，主要在污泥用作填埋场覆盖材料方面有较为深入研究[3-4]。近几年来的研究成果研究表明，将城市生活垃圾与污泥进行混合，其降解稳定过程比单独填埋时明显加快。比如，单华伦[5]的研究表明，污泥和生活垃圾进行混合填埋可以促进垃圾降解和填埋体沉降，对加速填埋场稳定及扩大填埋库容有利。徐华亭[6]通过造纸污泥与生活垃圾混合填埋的模拟实验，提出添加适量的造纸污泥可加速生活垃圾降解过程，提高垃圾降解效率。吴正松等[7]通过生活垃圾与污泥一体化处理反应器试验后提出，生活垃圾与污泥一体化处理，对污泥和垃圾的减量及稳定效果良好。Kavitha 等 [8] 研究指出，活化污泥可提高城市生活垃圾生物降解能力，促进其稳定化进程。另外，Martin[9]对垃圾与污泥均匀混合填埋，加速填埋层进入稳定的甲烷化阶段的机理进行了理论分析。Kong 等 [10]对城市生活垃圾与污泥混合物汽化动力学特性及其活化能和指前因子等参数进行了研究。Fang等 [11] 进行了造纸污泥与城市生活垃圾混合的共热解热重量分析。Zuhaib等 [12] 对污泥加速城市生活垃圾进入甲烷化阶段的最优组分比进行了实验分析。彭晨[1]利用城市生活垃圾堆肥的热量可作为维持污泥中温厌氧消化这一特性，对城市生活垃圾和污水厂污泥一体化反应器小件模型试验进行了研究，试验结果确定污泥的最优运行投配率为25%。李耕宇[13]进行了不同污泥负荷下常温厌氧活性污泥对生活垃圾填埋渗滤液处理效果研究，指出当污泥培养温度为 21 ℃，渗滤液 pH 为 7.6 时，厌氧反应池中污泥负荷约为 7.83 kgCOD/kgMLSS・d 时，反应器处理效果最佳。另外，朱英等[14]对填埋物质分别为污泥、污泥+牛粪、污泥+铁刨花以及准好氧填埋方式的加速稳定化过程进行了研究。谢震震等[15]研究表明，污泥和粉煤灰混合填埋比污泥单独填埋能够加大有机物的降解速率，从而缩短稳定化时间。
尽管以上研究成果表明污泥城市生活垃圾混合填埋可加速污泥稳定化进程，减少污泥对垃圾填埋场稳定的不利影响，但目前的研究成果多数停留在城市垃圾与污泥混合填埋对加快填埋场降解与稳定过程有促进作用的描述上，中国具体的工程应用鲜有报道。相比而言，国外的污泥与城市垃圾混合填埋技术相对成熟些[16]。国外也有将污泥与城市生活垃圾或泥土混合填埋的应用：与生活垃圾混合填埋时，将污泥撒布在城市垃圾上面，混合均匀后铺放于填埋场内，压实覆土。污泥与垃圾的混合比为1：4-1：7，中间覆土层厚度0.15～0.3 m，填埋容量为900～7 900 m3/ha[17]。由于中国的城市垃圾种类比国外的要复杂得多，中国污水处理厂对污泥固化/稳定预处理的标准、经费投入等与国外的相差巨大，因而国外污泥与垃圾混合填埋技术的具体参数不适用于中国国情。目前，中国对于污泥与城市垃圾土混合样的土力学性质还了解不多，对污泥与城市垃圾混合样的抗剪强度（内摩擦角、粘聚力）、固结特性（压缩指数、固结系数）等工程力学性质认识不足，从而对混合填埋时污泥与城市垃圾的适宜混合比例以及填埋的极限容量等问题不甚了解，而中国鲜有现成的资料可供借鉴，国外的又不适用于中国，从而导致中国污泥被大肆倾倒入MSW填埋场的现象屡见不鲜，填埋场工程安全隐患丛生，工程事故频繁发生，不仅造成了惨重的人员伤亡和财产损失，也给当地带来了巨大的环境灾难。比如，潮州市鸡笼山垃圾填埋场的垃圾崩塌滑坡事故、深圳下坪固体废弃物填埋场污泥坑管涌事故，以及由于污泥倾倒引发的广州大王岗垃圾填埋场崩塌事故等。
为解决上述问题，进行了污泥及其城市生活垃圾混合样室内试验的基础性研究工作，获取了污泥与城市生活垃圾土混合样的物理、力学性质等土性参数，为全面了解污泥城市垃圾混合样的土工性质提供重要基础数据。同时，对污泥与城市垃圾混合样的变形、强度随污泥掺入量的变化规律进行实验与分析，从而对混合填埋时污泥与城市生活垃圾的适宜混合比作了探索性研究。最后，用数值模拟方法对不同配合比的污泥城市生活垃圾混合边坡的稳定性进行了分析。
1 污泥与城市生活垃圾混合样的工程
力学特性室内实验研究
1.1 污泥物理性质指标及城市生活垃圾样制备
实验中的污泥取自盐城市城东污水处理厂，污泥的物理力学指标如表1所示。
根据盐城市区城市生活垃圾的现场取样，测得垃圾样平均含水率ω=49.92%，ρ=1.69 g/cm3，ρd=1.13 g/cm3。
实验中的城市生活垃圾，根据盐城市区城市生活垃圾的分拣资料，进行了人工配制，城市生活垃圾各组分如表2所示。根据中华人民共和国行业标准《土工试验规程》（SL237―1999）中对试验材料尺寸规定，将废纸，木材，塑料等材料用剪刀剪碎，并控制其尺寸在试样尺寸的1/5～1/10，测定各种材料初始含水率，结果列于表3。
根据表2和表3中的资料配制垃圾土。
在现场，垃圾填埋工程都要进行碾压，机械碾压所达到的压实程度以及通过碾压所获得的密实度是实验室模拟现场状态时所面临的两个重要问题，为此，分别配置不同含水率的垃圾样，进行室内标准击实试验。根据《土工试验规程》，进行室内标准击实试验。击实试验结果见图1。
击实实验，含水率越高，干密度越大，曲线无显著下降，造成这一现象的原因是垃圾土与正常土体性质上的差异。城市固体废弃物（MSW）以其特殊的物理、力学及工程特性而显著有别于无机土，虽然其高压缩性与泥炭和有机质土有相似之处，但其变形机制以及生物降解特性与现有天然土体有本质的差别。
1.2 污泥与城市生活垃圾混合样固结压缩实验研究
将填埋场准入污泥（含水率小于60%）与城市生活垃圾样按照不同配比混合进行固结压缩实验，固结压缩实验共分5组，纯污泥以及污泥与城市垃圾混合样，污泥与垃圾湿重百分比分别为10%、20%、30%、40%，每组两个平行样。纯污泥及其污泥垃圾混合样加荷等级分别为100、200、300 kPa。
污泥及其与城市生活垃圾混合样的压缩模量，压缩系数及次固结系数分别见表4～8。
从表4～8可知，污泥的次固结系数大，主固结压缩变形后表现有较大的蠕变特性；污泥与城市生活垃圾混合后，其次固结系数大为减小，污泥的蠕变特性得到较大改善。
图4显示，污泥垃圾混合样的次固结系数均远小于纯污泥的次固结系数；随着污泥湿重百分比的增加，混合样的次固结系数普遍增大。
以上固结压缩实验结果表明，污泥与城市生活垃圾混合，可较好地改善污泥的固结压缩特性，但要控制污泥的填入量，污泥含量增大，混合样的压缩性会增大；污泥与城市生活垃圾混合，可较大地减小纯污泥的次固结系数，污泥与垃圾湿重百分比较小时，次固结系数小，表明合宜比例的污泥与垃圾混合，可较大地改良污泥的流变特性。
1.3 污泥与城市生活垃圾混合样强度特性实验研究
在三轴固结不排水实验和无侧限抗压强度实验，污泥与城市垃圾混合样中污泥与垃圾湿重百分比分别为10%、20%、30%、40%、50%，其中污泥含水率为60%。
三轴固结不排水实验结果见表9所示。实验可得到污泥与垃圾混合样强度参数与污泥含量的关系，如图5、6所示。
从表9可知，污泥与城市垃圾混合后，混合样的粘聚力和摩擦角均要大于纯污泥的，表明污泥与城市垃圾混合，可较好改善污泥的抗剪强度。表9及图5、6显示，混合样的粘聚力随着污泥含量的增加而增加，但当污泥含量超过某一数量（本实验为40%）时，混合样粘聚力又将较大幅度降低，而混合样内摩擦角随着污泥含量的增加而减小，表明污泥含量较高时，混合样的粘聚力和摩擦角均较小，其强度较低。
对以上结果进行解读：城市垃圾中，掺入污泥时，污泥会包附在垃圾土的颗粒表面，形似类似的“膜”，随着污泥含量的增大，这层“膜”会越来越完整，污泥在垃圾混合样中所发挥的作用将越来越大。有机质的黏性性质大约只有粘性土的几分之一，污泥含量越高，混合样中的有机质含量就越大，从而导致高污泥含量混合样的粘聚力相比低污泥含量的混合样必将大为降低。另外，污泥中的有机质在混合样的土颗粒之间会起到 “剂”的作用，因此，随着污泥含量的增大，有机质增多，此作用将越显著，从而混合样的摩擦角将随着污泥含量的增加而降低。三轴固结不排水主应力差与轴向应变关系曲线如图7所示。从图7的主应力差与轴向变形曲线可以看出，在试验的应变范围内混合试样并没有出现明显的破坏面，且应力应变曲线为加工硬化形，主应力差随着轴向变形的增大而持续变大，在试验范围内未出现峰值，其应力应变曲线接近于垃圾土的性质。
上述图表显示，随着污泥含量的增加，混合样的无侧限抗压强度增大，但增加到一定值后，随着污泥含量的进一步增加，其qu值会显著降低。解读：污泥填入城市生活垃圾，污泥含量不高时，随着污泥含量的增加，流动性较强的污泥细颗粒能更好地填充垃圾土颗粒之间的空隙，促进各组分间能更紧密排列，从而使混合样粘聚力增大，无侧限抗压强度增大；但随着污泥含量的增大，污泥在混合样中的作用将渐趋呈主导，污泥的“膜”作用及其有机质的作用将越趋增大，从而导致其无侧限抗压强度显著下降。
2 污泥与垃圾混填边坡的ANSYS数
值模拟分析
污泥与垃圾混填边坡的ANSYS数值模拟，坡角为15.5°，边坡形状及计算模型如图9所示。弹性模量E=15 MPa，泊松比0.3。计算范围取坡脚向左延伸40 m，深度取坡脚以下30 m，模型总宽280 m。左、右边界仅约束水平位移，底部边界约束水平和竖直位移。网络划分见图10所示。Plane42单元，分成1 139个单元，1 233个节点。模型按平面应变考虑。
由上述的数字模拟分析结果可知，污泥含量为10%、30%左右的混填边坡的安全系数较高，但当污泥含量增大到50%时，其安全系数会激剧下降。因此，污泥与垃圾混合填埋时，一定要控制污泥的掺入量，以确保填埋体边坡的稳定安全。
3 结 论
1）通过污泥及其与城市生活垃圾土混合样的压缩及强度等实验，获取了污泥及其与城市生活垃圾土混合样的物理、力学性质指标，为全面了解污泥城市垃圾混合样的土工性质提供重要基础数据。
2）对污泥与城市垃圾混合样的变形、强度随污泥掺入量的变化规律进行实验与分析，从而对混合填埋时污泥与城市生活垃圾的适宜混合比作了探索性研究：合宜比例的污泥与垃圾混合，可较好地改善污泥的流变特性和强度。
3）通过污泥与垃圾混填边坡的ANSYS数值模拟分析可知，污泥含量为10%、30%左右的混填边坡的安全系数较高，但当污泥含量增大到50%时，其安全系数会骤然下降。因此，污泥与垃圾混合填埋的实际工程，一定要结合混合样的固结压缩特性、强度特性试验和边坡稳定计算结果，控制污泥的适宜掺入比例，以确保填埋体边坡的稳定安全。
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