垃圾填埋處理污染與控制

1、生活垃圾填埋處理污染與控制,城市建設研究院 徐海云,主要內(nèi)容,1、我國生活垃圾處理填埋處理現(xiàn)狀2、生活垃圾填埋場分類、建設要求、與運行管理3、填埋場防滲4、滲濾液處理5、填埋氣體6、填埋場主要污染點分析,1.我國生活垃圾處理填埋處理現(xiàn)狀,根據(jù)2008年中國城市建設統(tǒng)計年鑒，截止至2007年底，全國655個設市城市生活垃圾清運量1.52億噸,有各類生活垃圾場456座，處理能力為27.2萬噸/日,集中處理量約9400萬

2、噸,集中處理率約為62%；其中城市生活垃圾填埋場366座，處理能力21.5萬噸/日，填埋處理量約7664萬噸；城市生活垃圾堆肥廠17座，處理能力0.79萬噸/日，處理量250萬噸；城市生活垃圾焚燒廠67座，處理能力4.58萬噸/日，處理量1466噸；按處理量統(tǒng)計，填埋、堆肥和焚燒處理比例分別占81.7%、2.7%和15.6%，按清運量統(tǒng)計分析填埋、堆肥和焚燒處理比例分別占50.4%、1.6%和9.6% (上述數(shù)據(jù)沒有包括個別綜合處理廠)

3、。,城市垃圾清運量與垃圾處理率,,,關(guān)于2007年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃執(zhí)行情況與2008年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃草案的報告 關(guān)于2008年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃執(zhí)行情況與2009年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃草案的報告,我國生活垃圾處理現(xiàn)狀1996-2007年 我國城市垃圾處理率,2000-2007垃圾處理能力統(tǒng)計,,,2007城市生活垃圾處理比例,,2000-2007年城市生活垃圾填埋處理,11,我國城市生活垃圾無害化處理設施數(shù)量及規(guī)

4、模統(tǒng)計表（2001-2007年）,我國縣城生活垃圾無害化處理設施數(shù)量及規(guī)模統(tǒng)計表（2001-2007年）,注：2007年，我國有設市城市655個，縣1635個,2、生活垃圾填埋場分類、建設要求、與運行管理,所謂衛(wèi)生填埋,就是能對滲濾液和填埋氣體進行控制的填埋方式。早期的垃圾填埋處理由于未控制其對環(huán)境的污染，造成了嚴重的后果。直到本世紀30年代，在美國的加利福尼亞才首次提出“衛(wèi)生填埋”的概念。由于垃圾產(chǎn)量大大增加，而且含有有毒有害物質(zhì)，因

5、此造成環(huán)境污染的可能性也大大增加，所以人們對垃圾填埋場的環(huán)境影響越來越重視，垃圾填埋場的操作運行管理越來越嚴格。,2、生活垃圾填埋場分類、建設要求、與運行管理,填埋處理作為垃圾最終處置手段一直占有重要地位,目前仍然是大多數(shù)國家主要的處理方式。垃圾填埋處理具有操作設備簡單、適應性和靈活性強特點，但理想的垃圾填埋場越來越少，特別是對于經(jīng)濟發(fā)達國家填埋處理所占比例進入80年代后有下降趨勢。,生活垃圾采用直接填埋的比例分布（來源：Philip

6、p Schmidt-Pathmann,2006）,,,生活垃圾采用直接填埋的比例分布（來源：Philipp Schmidt-Pathmann,2006）,,,美國垃圾填埋場數(shù)量,德國城市垃圾填埋場數(shù)量變化,衛(wèi)生填埋的發(fā)展趨勢,由于垃圾資源再生利用率提高，同時也為減少垃圾填埋場污染物的產(chǎn)生，垃圾填埋場的填埋物有機物含量會逐步降低。例如, 進入90年代以后，美國相繼實施禁止庭院垃圾(Yard Waste)進行填埋處置的條例；逐步減少可生

7、物降解有機垃圾的填埋量，歐盟垃圾填埋指南（CD1999/31/EU/1999）提出了幾個階段性目標，第一階段目標是在2006年將進入填埋場的有機物在1995年的基礎(chǔ)上削減25%；第二階段目標是在2009年將進入填埋場的有機物在1995年的基礎(chǔ)上削減50%；第三階段目標是在2016年將進入填埋場的有機物在1995年的基礎(chǔ)上削減65%。而德國、奧地利、瑞士等國提出了更高的要求；瑞士要求在2000年實現(xiàn)進入填埋場的垃圾總有機碳（TOC）控制在

8、5%以下，奧地利提出的相應目標是2004年，德國提出的相應目標是2005年。進入填埋場的填埋物總有機碳（TOC）要小于5%，就意味著填埋的垃圾基本上就是灰渣，也就意味著剩余垃圾（或其余垃圾，即除去單獨收集的剩余垃圾）都要進行焚燒處理才能實現(xiàn)這一目標。,EU Landfill directive CD1999/31/EC1999歐洲垃圾填埋方針CD1999/31/EU/1999Target: stepwise reductuion o

9、f BMW landfilling till 2016目標：到2016年逐步的減少城市生物垃圾的填埋量,,,,,,Specific targets in Austria & Germany5 % TOC奧地利和德國的 明確目標5%總有機碳,,,,,,垃圾填埋場壓實機,推土機、壓實機作業(yè),德國一填埋場(2001),美國一填埋場,2、生活垃圾填埋場分類、建設要求、與運行管理,衛(wèi)生填埋場建設規(guī)模按總?cè)萘糠?/p>

10、類,,衛(wèi)生填埋場建設規(guī)模按日處理能力分級,衛(wèi)生填埋場結(jié)構(gòu),,柳州,鄭州,廣州,中山,,填埋處理,,雨水控制,雨污分流,雨水管理,終場覆蓋,衛(wèi)生填埋場型式,四種類型：山丘式填埋場斜坡式填埋場峽谷式填埋場坑式填埋場,衛(wèi)生填埋場需要做到的幾點,科學設計（選址、防滲、截洪、滲瀝液導滲、填埋氣體導排與利用、封場等）科學運行管理（入場垃圾控制、規(guī)范 的填埋作業(yè)、數(shù)據(jù)監(jiān)測與記錄）防止二次污染，實現(xiàn)達標排放,填埋場作業(yè)（作業(yè)計劃）,分區(qū)填埋

11、雨污分流計劃進場臨時道路安排覆蓋方式與材料 消防措施作業(yè)時間,填埋場作業(yè)（作業(yè)步驟）,入口檢查卸料鋪平壓實覆蓋。,,填埋場監(jiān)控,監(jiān)控對象：進場垃圾地下水滲瀝液填埋氣體噪聲蟲蠅,3、填埋場防滲,天然粘土單層襯里防滲系統(tǒng)雙層或多層防滲系統(tǒng),3、填埋場防滲,,襯層鋪設,,鋪設完畢的填埋場,,典型填埋場水平防滲結(jié)構(gòu)圖 Typical Liner Structure for Horizontal Liner S

12、ystems,,EU directive for base seals (non hazardous),,EU directive, state-of-practise for base seals(non hazardous),,US-EPA directive, for base seals (non hazardous),,EU directive for landfill caps (non hazardous),,EU di

13、rective, state-of-practise for landfill caps(non hazardous),,US-EPA directive for landfill caps (non hazardous),,US-EPA directive, state-of-practise for landfill caps(non hazardous),香港填埋場,,香港填埋場,,4、滲濾液處理,垃圾填埋場產(chǎn)生的主要污染物之

14、一是垃圾滲濾液，垃圾滲濾液收集后一般有以下幾種形式處理。(1) 回噴填埋場；(2)初步處理后運輸（或管道輸送）至城市污水處理廠；(3) 現(xiàn)場處理。垃圾滲濾液回噴主要用于降雨量少的干旱地區(qū)(一般年均降雨量小于500毫米)； 垃圾滲濾液經(jīng)過適當處理運輸（或管道輸送）至城市污水處理廠是目前比較好的選擇方式之一，但要求城市具有污水處理廠且輸送距離適中；由于滲濾液水質(zhì)水量變化大，且污染物濃度高，垃圾滲濾液現(xiàn)場處理并達標排放要求較復雜處理工藝和

15、較高的管理水平。,滲瀝液管理（水量平衡圖）,Q＝(I-E)×A×⊿t/1000+(Si-So)+G+W-(⊿Cw+⊿R),滲瀝液管理（產(chǎn)生量計算公式）,式中：Q—⊿t時間內(nèi)的滲濾液產(chǎn)生量（m3）；I—大氣降水量(mm/d)；E—水分蒸發(fā)與植物蒸騰量(mm/d)；A—填埋場匯水面積(m2)；W—⊿t時間內(nèi)隨覆土與垃圾帶入填埋場的水量(m3)；Si—⊿t時間內(nèi)場外徑流進入填埋場的水量(m3)；So—⊿t時間內(nèi)

16、降入填埋場的降水在接觸垃圾前排出場外的水量(m3)；G—浸入填埋場的地下水量(m3)；⊿Cw、⊿Rw—⊿t時間后覆土與垃圾中的含水量，單位為(m3)。,滲瀝液管理（ 如何減少滲瀝液產(chǎn)生量？）,科學選址，科學設計。將填埋場選在承壓水層之上，并對較淺的地下水進行了導排處理，加上有效的水平防滲措施，可以有效地控制地下水的浸入。在填埋場外設置截洪溝，可對場外表面徑流能進行有效的控制。科學管理，科學運行。進行分區(qū)建設、分區(qū)填埋、分區(qū)覆蓋實現(xiàn)

17、雨污分流。實例，滲瀝液產(chǎn)生量由約500（t/d）降到約250（t/d），滲瀝液產(chǎn)生量減少了一半，垃圾滲瀝液的減量效果明顯。,（1）有機污染物種類繁多（2）有機污染物濃度高（3）離子含量多（4）氨氮含量高（5）營養(yǎng)元素的比例失調(diào)（6）水質(zhì)水量變化顯著，可生化性由好變差,滲瀝液特性,,最簡單、經(jīng)濟的滲瀝液處理方式，而且從理論上講，具有促進垃圾中有機物降解的作用，從而縮短填埋場的穩(wěn)定化進程和填埋氣的產(chǎn)生時間，增加填埋場的有效庫容等

18、優(yōu)點。 北京市由于每年的蒸發(fā)量>降水量，目前也有部分小型填埋場采用回灌堆體的滲瀝液處理方式。,方式二：回灌堆體,方式三：場內(nèi)建滲瀝液處理設施,發(fā)展歷程：單純生物處理生物處理+物化處理 生物處理+物化處理+濃縮液處理,GB16889-1997,一級標準CODcr≤100mg/L BOD ≤30mg/L NH3-N≤15mg/LTN 無要求TP 無要求,二級標準CODcr≤300mg/L BOD ≤100m

19、g/L NH3-N≤25mg/LTN 無要求TP 無要求,三級標準CODcr≤1000mg/L BOD ≤300mg/L NH3-N無要求TN 無要求TP 無要求,一般地區(qū)CODcr≤100mg/L BOD ≤30mg/L NH3-N≤25mg/LTN ≤40mg/LTP ≤3mg/L,環(huán)境敏感地區(qū)CODcr≤60mg/L BOD ≤20mg/L NH3-N≤8mg/LTN ≤20mg/LTP ≤1.

20、5mg/L,GB16889-2008,典型應用案例 “MBR＋反滲透＋納濾”：北京北神樹填埋場“SBR＋反滲透”廣州興豐垃圾填埋場“MBR＋納濾”：青島小澗西垃圾填埋場“復合生物轉(zhuǎn)盤+低壓反滲透膜”：山東部分城市,,生化+膜分離,廣州 · 興豐,多數(shù)老填埋場原采用氧化溝處理滲濾液，近年均被MBR＋NF或RO替代或補充；新建填埋場的滲濾液處理設施全部采用MBR＋NF或RO工藝；NF凈水回收率85%，RO凈水回收率6

21、5%-75%。,案例-北京市填埋場滲濾液處理情況,生活垃圾填埋場污染控制標準（三年寬限期的要求）,2011 年7 月1 日前，現(xiàn)有生活垃圾填埋場無法滿足新規(guī)定的水污染物排放濃度限值要求的，滿足以下條件時可將生活垃圾滲濾液送往城市二級污水處理廠進行處理：生活垃圾滲濾液在填埋場經(jīng)過處理后，總汞、總鎘、總鉻、六價鉻、總砷、總鉛等污染物濃度達到新規(guī)定濃度限值；城市二級污水處理廠每日處理生活垃圾滲濾液總量不超過污水處理量的0.5%，并不超過城

22、市二級污水處理廠額定的污水處理能力；生活垃圾滲濾液應均勻注入城市二級污水處理廠；不影響城市二級污水處理場的污水處理效果。,“MBR”滲瀝液處理系統(tǒng)工藝流程圖,MBR系統(tǒng)包括生化系統(tǒng)和膜過濾系統(tǒng)兩部分生化反應器采用前置式反硝化，硝化后置的方式增強了脫氮能力。采用外置管式超濾替代了傳統(tǒng)的二沉池，完全實現(xiàn)泥、水分離，使生化系統(tǒng)內(nèi)的污泥濃度達到15~30g/L。,工藝特點,（1）出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定，出水無細菌和固體懸浮物（2）污泥負荷(

23、F/M)低，剩余污泥產(chǎn)量少（3）實現(xiàn)水力停留時間（HRT）與污泥停留時間（SRT）的完全分離，運行控制更加靈活穩(wěn)定 。,工藝特點,“ MBR+RO”滲瀝液處理工藝流程圖,,典型案例：阿蘇衛(wèi)滲瀝液處理工程主要工藝：UASB+ MBR +NF +RO處理規(guī)模：600m³/d排放標準：北京市綜合排放二級,,“厭氧+ MBR+ NF”滲瀝液處理系統(tǒng)工藝流程圖,,此工藝流程中含有厭氧工藝和MBR工藝，二者都可以相對降低系統(tǒng)的運行

24、費用，其運行費用較低， 本工藝適合處理可生化性能好、碳氮比例高的高濃度滲濾液類型。出水可以滿足《生活垃圾填埋污染控制標準》 （GB16889－1997）或《污水綜合排放標準》（GB8978－1996）一級標準，甚至可以達到回用水標準。,,回灌是最簡單的濃縮液處理方法，幾乎不需要專門的投資濃縮液中富集的鹽類幾乎全部回到了垃圾場或調(diào)節(jié)池，那么純粹從鹽類的角度講，垃圾場成了只進不出的封閉性的鹽類富集地，會迅速導致滲濾液電導率升高R

25、O膜的出水率對電導率極為敏感高含鹽率對生化系統(tǒng)也會帶來不良影響,濃縮液回灌影響,,處理工藝：”預處理+生物處理＋深度處理“的組合工藝.,膜處理技術(shù)將是滲濾液處理達標排放不可缺少的深度處理技術(shù),,,,滲濾液處理,滲濾液處理,滲濾液處理,5、填埋氣體,填埋氣體是垃圾填埋堆體在厭氧條件下產(chǎn)生的填埋氣體成分（大約）:50% 甲烷47% CO23% 空氣毒素填埋氣體具有一定熱值填埋場是最大人造甲烷產(chǎn)生源,填埋氣體各成分的物理性質(zhì),填

26、埋氣體管理（產(chǎn)氣量預測）,在中國1噸廢物垃圾中估計含有大約30%質(zhì)量比的有機碳在15年中能生成大約200－250 m3的填埋氣體 每一立方米填埋氣體相當于大約 0.5m3 天然氣或者是0.5 L燃油的熱值,填埋氣體管理（組成）,根據(jù)填埋垃圾的來源和組成不同，垃圾填埋氣體中由此會含有許多種微量氣體 。 約30 – 55 % 體積比的甲烷〔甲烷是天然氣的主要成分，由它決定熱值〕約30 – 45 % 體積比的不可燃的二氧化碳CO2

27、摻雜的空氣和微量氣體,填埋氣體管理（性質(zhì)）,溫室效應：甲烷與二氧化碳相比大約是二氧化碳的20倍。 CO2 (窒息性氣體〕:呼吸困難，昏迷，停止呼吸 CO (對血液有害):頭暈，昏迷，喪失呼吸能力 H2S (刺激性物質(zhì)，對神經(jīng)和細胞有害): 刺激眼睛和呼吸器官，惡心，痙攣，由于喪失呼吸能力而致死。芳香族和鹵化的碳氫化合物〔可能致癌〕：填埋場中的濃度隱藏著劇烈中毒的危險〔刺激物，神經(jīng)中毒，血中毒等〕。首要的是致癌作用具有重要意義。

28、CH4：爆炸性。,填埋氣體管理（收集與處理）,集氣井—集氣管道—集氣站（預處理）—火炬或發(fā)電或制燃料,5、填埋氣體,填埋氣體可用作：鍋爐燃料發(fā)電滲濾液蒸發(fā)汽車燃料等LFG 的使用是唯一能夠減少空氣污染的能源,填埋氣體,抽氣站,填埋氣體,集氣管鋪設,填埋氣體,集氣井,填埋氣體收集與利用,,,6、填埋場主要污染點分析,填埋場滲濾液處理與填埋氣體收集利用成為填埋場運行的薄弱環(huán)節(jié) 目前，填埋場圾滲濾液處理是我國填埋

29、場建設和管理較薄弱環(huán)節(jié)之一，由于滲濾液水質(zhì)水量變化大，且污染物濃度高，垃圾滲濾液現(xiàn)場處理并達標排放要求較復雜處理工藝、較高的管理水平和較高成本。 在設計中，為追求可靠性，填埋場圾滲濾液設計規(guī)模普遍偏大，許多中小型填埋場滲濾液設計規(guī)模達與填埋處理規(guī)模相比超過0.5,有些超過0.8；在實際運行中，由于資金以及技術(shù)等因素，大部分填埋場圾滲濾液處理又達不到設計處理規(guī)模，因而不能滿足填埋場實際處理需要；從技術(shù)上分析，填埋場圾滲濾液

30、處理要達到《生活垃圾填埋污染控制標準》（GB16889—1997）中2級以上標準，就需要采用膜處理技術(shù)，采用膜處理技術(shù)工藝，處理成本就會顯著提高，同時也就要求最大限度雨污分流，否則在大量的滲濾液產(chǎn)生條件下，就是處理技術(shù)能夠達標，滲濾液處理成本也將成為很大負擔。,1）關(guān)于滲濾液處理,常規(guī)生化處理難以長期達到三級標準；主要的限制因數(shù)：氨氮、難降解的COD氨吹脫的困境：成本與環(huán)境 沒有量的控制，變通的方式是大量混合其他水,,膜處理的效

31、果 要達到二級包含二級需要采用膜處理 膜處理如果不處理濃縮液——滿種程度相當于沒有處理變通方式：部分處理,,案例分析：直接反滲透MBR+膜處理,,處理成本不處理濃縮液 >20元/噸處理濃縮液 >40元/噸如果處理達標,填埋處理的成本優(yōu)勢將不在;如果能夠處理達標,將具備進行焚燒處理條件.,,現(xiàn)階段:優(yōu)先選擇:簡單生化處理+城市污水管網(wǎng),2）選址對環(huán)境的影響,800m?500m ? 0？《城市生活垃圾衛(wèi)生

32、填埋技術(shù)標準》（CJJ17—1988） ，要求生活垃圾填埋場距離居民區(qū)800米《生活垃圾填埋污染控制標準》（GB16889—1997）要求生活垃圾填埋場距離居民區(qū)500米《生活垃圾填埋污染控制標準》（GB16889—2008），不在提具體“距離”要求，要求通過環(huán)評來確定。過去，“距離”的要求，是考慮沒有污染防治措施情況下，盡可能減少對人的影響；生活垃圾填埋場盡可能建在山溝里想法已經(jīng)過時；治理污水?減少污水的產(chǎn)生不治理污水?就

33、不在乎污水產(chǎn)生量?甚至希望通過稀釋產(chǎn)生大量的污水,3）衛(wèi)生填埋場的數(shù)量嚴重不足,根據(jù)2007年中國統(tǒng)計年鑒，截止至2006年底，全國650多座設市城市有生活垃圾填埋垃圾場324座，與2000年484座相比有明顯下降。目前，許多城市還沒有生活垃圾填埋場，按照城市數(shù)量估算，生活垃圾衛(wèi)生填埋場的合理需求量應該在800座左右，因此，生活垃圾填埋場數(shù)量在擠掉統(tǒng)計水分后將逐步增加。還有1600多座縣城 ,許多省要求每個縣至少建一座垃圾場,其中河

34、南省今年已經(jīng)實現(xiàn)沒個縣建成一坐垃圾填埋場，預計未來幾年將建成有幾百座縣級垃圾填埋場。,,河南省一縣城垃圾填埋場,4）新標準面臨挑戰(zhàn),,“5.15 設計填埋量大于250 萬噸且垃圾填埋厚度超過20m 生活垃圾填埋場，應建設甲烷利用或火炬燃燒設施處理含甲烷填埋氣體。小于上述規(guī)模的生活垃圾填埋場，應采用能夠有效減少甲烷產(chǎn)生和排放的填埋工藝?！?100噸/日以下小規(guī)模垃圾焚燒總成本費用需要100元/噸，其中運行費用需要50元/噸以上。對于降水

35、量比較大的地區(qū)，按照新修訂的《生活垃圾填埋污染控制標準》（GB16889—2008），將出現(xiàn)填埋處理總成本大于焚燒處理總成本的狀況。,5）其他,1)關(guān)于覆蓋問題在垃圾量大時覆蓋不能解決氣味問題;膜覆蓋有更多的益處2)關(guān)于壓實機問題推土機是主要作業(yè)機械小規(guī)模的填埋場壓實機作用有限3)關(guān)于垃圾壩垃圾壩實質(zhì)就是當土墻4)關(guān)于分期的問題填埋庫區(qū)的分期問題實際是投資體制問題,結(jié)束語,謝謝大家!THANK YOU VERY MU