《环境工程基础2012-8 - 2013年北京化工大学《环境工程基础》课件 丁文明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环境工程基础2012-8 - 2013年北京化工大学《环境工程基础》课件 丁文明（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4.4 垃圾焚烧技术焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定的过剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有害有毒物质在高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。4.4.1 垃圾焚烧的目的与方法（1）焚烧的目的焚烧的主要目的是尽可能焚毁废物，使被焚烧的物质变为无害和最大限度地减容，并尽量减少新的污染物质产生，避免造成二次污染。对于大、中型的废物焚烧厂，能同时实现使废物减量、彻底焚毁废物中的毒性物质，以及回收利用焚烧产生的废热这三个目的。（2 2）可焚烧处理的废物类型）可焚烧处理的废物类型焚烧法不但可以处理固体废物，还可以处理液体废物和气体废
2、物；不但可以处理城市垃圾和一般工业废物，而且可以用于处理危险废物。危险废物中的有机固态、液态和气态废物，常常采用焚烧来处理。在焚烧处理城市生活垃圾时，也常常将垃圾焚烧处理前暂时贮存过程中产生的渗滤液和臭气引入焚烧炉焚烧处理。 焚焚烧烧适适宜宜处处理理有有机机成成分分多多、热热值值高高的的废废物物。当处理可燃有机物组分很少的废物时，需补加大量的燃料，这会使运行费用增高。但如果有条件辅以适当的废热回收装置，则可弥补上述缺点，降低废物焚烧成本，从而使焚烧法获得较好的经济效益。（3 3）废物焚烧处理方式）废物焚烧处理方式废物焚烧处理的工艺流程及其焚烧炉的结构，主要由废物种类、形态、燃烧特性和补充燃料的
3、种类来决定，同时还与系统的后处理以及是否设置废热回收设备等因素有关。一般说来，对于易处理、数量少、种类单一及间歇操作的废物处理，工艺系统及焚烧炉本体尽量设计得比较简单，不必设置废热回收设施。对于数量大的废物，并需连续进行焚烧处理时，焚烧炉设计要保证高温，除将废物焚毁外，应尽可能地考虑废热回收措施，以充分利用高温烟气的热能。（a a）固体废物焚烧处理方式）固体废物焚烧处理方式固体废物的种类、形状有较大差别，如有块、粒状的废物，也有浆糊状的污泥。有可燃质含量多的废物，也有不能自燃，另需添加燃料助燃的废物等等。它们在具体进行焚烧处理时所采用的工艺方法，以及焚烧炉选型上都有所不同。一般说废物的形态和燃
4、烧特性是决定焚烧工艺流程及其焚烧炉炉型的主要依据。例如：当废物具有一定形状、可以搁置在炉排上，且燃烧形态是以表面燃烧和分解燃烧方式进行时，则可选用炉排式焚烧炉；但如废物的颗粒细微，或是泥浆状的，则它无法搁置在炉排上，就需要选用炉床式焚烧炉。有些物质呈一定形状，但稍稍加温尚未燃烧就会发生熔融，堵住炉排通风缝隙（例如含有低熔点盐类的废物或塑料废物），此种废物也无法置于炉排上焚烧，故只能用炉床式焚烧炉或采用更新的流化床焚烧炉进行处理。（b b）废液焚烧处理方式）废液焚烧处理方式即使高浓度的有机废液也往往含有大量水分而不能自燃，需要添加燃料助燃。为为了了节节约约燃燃料料，在在可可能能情情况况下下可可利
5、利用用高高温温烟烟气气浓浓缩缩废废液液，或或设设置置废废热热锅锅炉炉副副产产蒸蒸汽汽。当焚烧后的烟气含有某种盐分不能直接排放时，则系统还要采取捕集回收措施。当废液粘度较高或含有一些杂质，影响废液的雾化质量，甚至难以符合喷嘴的要求时，需对该废液进行过滤，除去固体微粒杂质。对粘度大的废液要加温或稀释，使之符合所选用喷嘴的要求。因此，废液的焚烧处理方式将视废液的组分情况而定。（c c）废气焚烧处理方式）废气焚烧处理方式废气的焚烧处理有直接燃烧和催化燃烧两种处理方式。废气的直接燃烧法同固体、液体废物的焚烧一样。一般的焚烧处理是指直接高温燃烧的方式。催化燃烧是以白金、氧化铜、氧化镍等作为触媒，在较低的温
6、度下（150400）使废气中的可燃组分进行氧化分解的方法。由于温度较低，故可大大节约燃料。但由于触媒较贵，不能处理含尘废气，因此应用不多。废气的直接燃烧法又可分为两种方式：一种是采用焚烧炉，将废气通入炉内燃烧；另一种是采用火炬（即石油化工领域中普通采用的火炬烧嘴）在炉外大气中燃烧废气。用火炬式烧嘴来焚烧废气通常是指那些自身具有较高热值、可以维持高温燃烧的废气，火炬本身只是燃烧器而非炉子。4.4.2 焚烧处理指标、标准及要求（1 1）焚烧处理技术指标）焚烧处理技术指标用于衡量焚烧处理效果的技术指标有：（a a） 减量比减量比用于衡量焚烧处理废物减量化效果的指标，定义为可燃废物经焚烧处理后减少的质
7、量占所投加废物总质量的百分比，即为： 式中：MRC减量比，%；ma焚烧残渣的质量，kg；mb投加的废物质量，kg；mc残渣中不可燃物质量，kg。（b b）热灼减量）热灼减量指焚烧残渣在60025经3h灼热后减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数，其计算方法如下：式中：QR热灼减量，%；ma焚烧残渣在室 温 时 的 质 量 ， kg； md 焚 烧 残 渣 在60025经3h灼热后冷却至室温的质量，kg。（c）燃烧效率及破坏去除效率在焚烧处理城市垃圾及一般工业废物时，多以燃烧效率(CE)作为评估是否可以达到预期处理要求的指标：式中，CO和CO2分别为烟道气中相应气体的浓度值。对危险废物，验证焚烧是否
8、可以达到预期的处理要求的指标还有特殊化学物质（有机性有害主成份(POHCS)）的破坏去除效率(DRE)，定义为： 式中， Win进入焚烧炉的POHCS的质量流率；Wout从焚烧炉流出的该种物质的质量流率。（d）烟气排放浓度限制指标废物在焚烧过程中会产生一系列新污染物，有可能造成二次污染。对焚烧设施排放的大气污染物控制项目大致包括四个方面： （1 1）烟烟尘尘：常将颗粒物、黑度、总碳量作为控制指标； （2 2）有害气体：）有害气体：包括SO2、HCl、HF、CO和NOx； （3 3）重重金金属属单单质质或或其其化化合合物物：如Hg、Cd、Pb、Ni、Cr、As等； （4 4）有有机机污污染染物物
9、：如二恶英，包括多氯代二苯并-对-二恶英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）。（2 2）焚烧处理技术标准及限值）焚烧处理技术标准及限值以下为中华人民共和国国家环境保护行业标准小型焚烧炉小型焚烧炉（HJ/T-18-1996HJ/T-18-1996）4.4.3 4.4.3 焚烧过程及技术原理焚烧过程及技术原理（1 1）燃烧原理与特性）燃烧原理与特性焚烧是通过燃烧处理废物的一种热力技术。燃烧是一种剧烈的氧化反应，常伴有光与热的现象，即辐射热，也常伴有火焰现象，会导致周围温度的升高。燃烧系统中有三种主要成分：燃料或可燃物质，氧化物及惰性物质。燃料是含有碳碳，碳氢及氢氢等高能量化学键的有机物质
10、，这些化学键经氧化后，会放出热能。氧化物是燃烧反应中不可缺少的物质，最普通的氧化物为含有21氧气的空气，空气量的多寡及与燃料的混合程度直接影响燃烧的效率。惰性物质虽然不直接参与燃烧过程中的主要氧化反应，但是它们的存在也会影响系统的温度及污染物的产生。在任何燃烧或焚烧系统中，这三种主要成分相互影响，必须小心控制其成分及速率，才能达到燃烧或焚烧的最终目的。（a a）燃烧的形态）燃烧的形态如下表所示，燃烧方式可依据反应前燃料与氧化物的物态分为五种，而燃烧的火焰形态又可依燃料与氧化物的混合方式区分为预混焰与扩散焰。固体废物的焚烧是燃烧型式中的一种形态，属于第四种方式，火焰形态属于扩散焰。一座理想的焚烧
11、炉应具有燃烧速度快，同时产生最大的能量，并且所产生的污染气体与粉尘最少。（b）废物的焚烧特性大部分废物及辅助燃料的成分非常复杂，分析所有的化合物成分不仅困难而且没有必要，一般仅要求提供主要元素分析的结果，也就是碳、氢、氧、氮、硫、氯等元素，水分及灰分的含量。它们的化学方程式虽然复杂，但是从燃烧的观点而论，它们可用CxHyOzNuSvC1w表示，一个完全燃烧的氧化反应可表示为：在反应过程中会形成CO2、HCl、N2、SO2与H2O等产物。不过上述有机废物在燃烧过程中，有成千上万种反应途径，最终的反应产物未必是上述的CO2、HCl、N2、SO2与H2O。但事实上完全燃烧反应只是一种理论上的假说。在
12、实际燃烧过程中要考虑废物与氧气混合的传质问题，燃烧温度与热传导问题等，包括流场及扩散现象。通过加入足够的氧气、保持适当温度和反应停留时间，控制燃烧反应使之接近理论燃烧，不致产生有毒气体。若燃烧控制不良可能产生有毒气体，包括二恶英、多环碳氢化合物PAH）和醛类等。燃烧机理有蒸发燃烧、分解燃烧（裂解燃烧）、扩散燃烧与表面燃烧。其中蒸发燃烧、分解燃烧与扩散燃烧又称火焰燃烧。液体燃烧反应主要以蒸发燃烧与分解燃烧为主。而气体燃烧以扩散燃烧为主。固体燃料燃烧包括分解燃烧、蒸发燃烧、扩散燃烧与表面燃烧。（2 2）焚烧废气形成机制）焚烧废气形成机制a. a. 粒状污染物粒状污染物在焚烧过程中所产生的粒状污染物
13、大致可分为三类： 废物中的不可燃物，在焚烧过程中（较大残留物）成为底灰排出，而部分的粒状物则随废气而排出炉外成为飞灰。飞灰所占的比例随焚烧炉操作条件（送风量、炉温）、粒状物粒径分布、形状与其密度而定。所产生的粒状物粒径一般大于10m。 部分无机盐类在高温下氧化而排出，在炉外遇热而凝结成粒状物，或二氧化硫在低温下遇水滴而形成硫酸盐雾状微粒等。 未燃烧完全而产生的碳颗粒与煤烟，粒径约在10m之间。由于颗粒微细，难以去除，最好的控制方法在高温下使其氧化分解。b. b. 一氧化碳一氧化碳由于一氧化碳燃烧所需的活化能很高，它是燃烧不完全过程中的主要代表性产物。理论上通过提高过氧量可减少一氧化碳产生量，但
14、由于燃烧速度控制因素，无法完全克服一氧化碳的生成。c. c. 酸性气体酸性气体焚烧产生的酸性气体，主要包括：SO2、HCl与HF等，这些污染物都是直接由废物中的S、Cl、F等元素经过焚烧反应而形成。诸如含Cl的PVC塑料会形成HCl，含F的塑料会形成HF，而含S的煤焦油会产生SO2。据国外研究，一般城市垃圾中硫含量为0.12%，其中约3060%转化为SO2，其余则残留于底灰或被飞灰所吸收。d. d. 氮氧化物氮氧化物焚烧所产生的氮氧化物主要来源有二：一是高温下，N2与O2反应形成热氮氧化物；二是固体废物往往含有还原态氮，在焚烧过程中部分转换为氮氧化物。e. e. 重金属重金属废物中所含重金属物
15、质，高温焚烧后除部分残留于灰渣中之外，部分则会在高温下气化挥发进入烟气；部分金属物在炉中参与反应生成的氧化物或氯化物，比原金属元素更易气化挥发。这些氧化物及氯化物，因挥发、热解、还原及氧化等作用，可能进一步发生复杂的化学反应，最终产物包括元素态重金属，重金属氧化物及重金属氯化物等。它们在尾气中将以特定的平衡状态存在，且因其浓度各不相同，各自的饱和温度亦不相同，遂构成了复杂的连锁关系。元素态重金属挥发与残留的比例与各种重金属物质的饱合温度有关，当饱合温度愈高则愈易凝结，残留在灰渣内的比例亦随之增高。f. f. 毒性有机氯化物毒性有机氯化物废物焚烧过程中产生的毒性有机氯化物主要为二恶英类，包括多氯
16、代二苯-并-二恶英（ PCDDs） 和 多 氯 代 二 苯 并 呋 喃（PCDFs）。PCDDs是一族含有75个相关化合物的通称；PCDFs则是一族含有135个相关化合物的通称。在这210种化合物中，有17种（2，3，7，8位被氯原子取代的）被认为对人类健康有巨大的危害，其中2,3,7,8-四氯代二苯-并-二恶英（TCDD）为目前已知毒性最强的化合物且动物实验表明其具有强致癌性。废物焚烧时的PCDDsPCDFs来自三条途径：废物本身、炉内形成及炉外低温再合成。 1 1）废物成分）废物成分焚烧废物本身就可能含有PCDDsPCDFs类物质。国外数据显示：1kg家庭垃圾中，PCDDsPCDFs的含量
17、约在11255ng(TEQ)左右，其中以塑胶类的含量较高，达370ng(TEQ)。而危险废物中PCDDsPCDFs含量就更为复杂。2）炉内形成PCDDsPCDFs的破坏分解温度并不高(约750 800)，若能保持良好的燃烧状况，由废物本身所夹带的PCDDsPCDFs物质，经焚烧后大部分应已破坏分解。但是废物焚烧过程中可能先形成部分不完全燃烧的碳氢化合物，当炉内燃烧状况不良(如氧气不足，缺乏充分混合、炉温太低、停留时间太短等)而未及时分解为CO2与H2O时，就可能与废物或废气中的氯化物(如NaCl、HCl、Cl)结合形成PCDs/PCDFs, 以及破坏分解温度较PCDs/PCDFs高出约100左
18、右的氯苯及氯酚等物质。3 3）炉外低温再合成）炉外低温再合成当燃烧不完全时烟气中产生的氯苯及氯酚等物质，可能被废气飞灰中的碳元素所吸附，并在特定的温度范围(250400，300时最显著)，在飞灰颗粒的活性接触面上，被金属氯化物(CuCl2及FeCl2)催化反应生成PCDDsPCDFs。废气中氧含量与水分含量过高对促进PCDDsPCDFs的再合成起到了重要的作用。在典型的垃圾焚烧处理中，多采用过氧燃烧，且垃圾中水分含量较高，再加上重金属物质经燃烧挥发后多凝结于飞灰上，废气也会含有大量的HCl气体，故提供了符合PCDDsPCDFs再合成的环境，成为焚烧废气中产生PCDDsPCDFs的主要原因。废物
19、中所含PCB及相近结构氯化物等在焚烧过程中的分解或组合，也是形成PCDDsPCDFs的一个重要机制。4.4.4 4.4.4 焚烧炉类型焚烧炉类型固体废物焚烧炉种类繁多，主要有炉排型焚烧炉，炉床型焚烧炉和沸腾流化床焚烧炉三种类型。但每一种类型的炉子又视其具体的结构不同又有不同的型式，具体分为以下几种类型：（1 1）炉排型焚烧炉）炉排型焚烧炉固定炉排焚烧炉；活动炉排焚烧炉，即为机械炉排焚烧炉。（2 2）炉床式焚烧炉）炉床式焚烧炉炉床式焚烧炉采用炉床盛料，燃烧在炉床上物料表面进行，适宜于处理颗粒小或粉状固体废物以及泥浆状废物，分为固定炉床和活动炉床两大类。（3 3）流化床焚烧炉）流化床焚烧炉这是一种
20、近年发展起来的高效焚烧炉，利用炉底分布板吹出的热风将废物悬浮起呈沸腾状进行燃烧。一般常采用中间媒体即载体（砂子）进行流化，再将废物加入到流化床中与高温的砂子接触、传热进行燃烧。按照有无流化媒体（载体）及流化状态进行分类。循环流化床焚烧炉循环流化床焚烧炉典型的机械炉排焚烧炉-马丁炉吊车装料通道抓斗废热锅炉出灰机机械炉排炉体垃圾焚烧工艺流程图 垃圾填埋技术 、概念及分类、概念及分类填埋处置是从传统的堆放和土地处置发展起来的一项最终处置技术，不是单纯的堆、填、埋，而是一种按照工程理论和土工标准，对固体废物进行有控管理的一种综合性科学工程方法。土地填埋处置具有工艺简单、成本较低、适于处置多种类型固体废
21、物的优点。目目前前，土土地地填填埋埋处处置置已已成成为为固固体体废废物物最最终终处处置置的的一一种种主主要要方方法法。土地填埋处置的主要问题是渗滤液的收集控制问题。实践表明，以往的某些衬里系统是不适宜的，衬里一旦破坏很难维修。另一个问题是由于各项法律的颁布和污染控制标准的制定，对土地填埋的要求更加严格，致使处置费用不断增加。因此，对土地填埋处置方法尚需进一步改进臻于完善。填埋分类：惰性废物填埋：处理建筑垃圾等卫生填埋：处理城市垃圾工业废物土地填埋：处理无毒工业废物安全土地填埋：处理有毒有害固体废物卫生填埋：场地选址场地设计填埋方法填埋场管理填埋形式、填埋场选址一个固体废物填埋场场址的选择和最终
22、选择确定是一个复杂而漫长的过程，必须以场地详细调查、工程设计和费用研究、及环境影响评价为基础。大多数城市和地区在实施固体废物管理计划时，最困难的任务是选择一个合适的填埋场场址，它制约了填埋场工程安全和投资程度。在此将对填埋场选址的要求、必须考虑的因素及选址过程进行讨论。 填填埋埋场场选选址址总总原原则则：以合理的技术、经济方案，尽量少的投资，达到最理想的经济效益实现保护环境的目的。在规划一新的填埋场时，首先应对适宜处置废物的填埋场场址进行现现现现场场场场踏踏踏踏勘勘勘勘调调调调查查查查，并根据所能收集到的当地地理、地质、水文地质和气象资料，初初初初步步步步筛筛筛筛选选选选出若干可供建设城市垃圾
23、卫生填埋场的地区。再根据选址基本准则，对这些可供选择的场址进行比比比比较较较较和和和和评评评评价价价价。在评价一个用于长期处置固体废物的填埋场场址的适宜性时，必须加以考虑的因素主要有以下几个方面。 （1 1）运输距离）运输距离尽管运输距离以越短为越好，但也要综合考虑其他各个因素。因为填埋场选址通常由环境和政治因素决定，因此，长距离运输现在已为常见。 （2 2）场址限制条件）场址限制条件 对对居居民民区区的的影影响响：场址至少应位于居民区1km（参照德国标准）以外或更远。运输或作业期间有害废物飘尘或气味应在当地气象扩散条件下不影响居民区，并在建场前应做好这方面的环境影响评价。填埋场在作业期间，噪
24、噪声声的的影影响响应符合居民区的噪声标准。填埋场能否对居民区造成影响，关键是场地距居民区的安安全全距距离离，目前在国内很少有实践经验，参照国外的有关规范是很有必要的。 （3 3）可用土地面积）可用土地面积 填填埋埋场场场场地地选选择择条条件件：充足的可使用面积，满足废物综合处理的长远发展规划；应有利于二期工程或其他后续工程的兴建使用；应为城市工业废物和生活垃圾的集中收集、管理及综合治理打下良好的基础。 填填埋埋场场大大小小：要有足够的使用面积，包括一个适当大小的缓冲带，一个场地至少要能运行五年。在进行填埋场潜在处置能力的最初评价时，很重要的是要考虑将来可能的废物转移范围，并决定这种转移对要处置
25、的残渣数量和条件的影响。 （4 4）出入场地道路）出入场地道路由于通常适合用作填埋场的土地不在城市已建道路的附近，因此，建设出入填埋场的道路和使用长距离的运输车辆成为填埋场选址的重要因素。如果有铁道线路可以利用时，即使是距离较远，也可选择铁路附近的场地作为填埋场，而以铁路作为长距离远送固体废物的运输工具。 （5 5）地形、地貌及土壤条件）地形、地貌及土壤条件一个与较陡斜坡相连的水平场地，会聚集大量的地表径流和潜层水流。地表水和潜层水文条件的研究将有助于这种情况的评价，也有助于评价地表水导流系统的必要性和类型。场地地形，其坡度应有利于填埋场施工和其它配套建筑设施的布置。不宜选址在地形坡度起伏变化
26、大的地方和低洼汇水处。原则上地形的自然坡度不应大于5，场地内有利地形范围应满足使用年限内可预测的固体废物产生量，应有足够的可填埋作业的容积，并留有余地。应利用现有自然地形空间，将场地施工土方量减至最小。作为防渗层使用的粘土密封层材料和作为排水层的滤料材料因用量大，为了节省投资，应尽量就地取材，并应有充足的可采量的质量来保证填埋场的施工要求。 （6 6）气候条件）气候条件 （7 7）地表水水文）地表水水文所选场地必须在100100年年一一遇遇的的地地表表水水域域的的洪洪洪洪水水水水标标标标高高高高泛泛泛泛滥滥滥滥区区区区、或历历历历史史史史最最最最大大大大洪洪洪洪泛泛泛泛区区区区、或是应在可预见
27、的未来（长远规划中）建设水库或人工蓄水淹没和保护区之外。填埋场新场址的选择必须考虑其位置应该在湖泊、河流、河弯的地表径流区。最佳的填埋场场址位置是在封闭的流域区内, 这对地下水资源造成危害的风险最小。填填填填埋埋埋埋场场场场的的的的场场场场地地地地必必必必须须须须是是是是位位位位于于于于饮饮饮饮用用用用水水水水保保保保护护护护区区区区、水水水水体体体体和和和和洪洪洪洪水水水水区区区区之之之之外外外外，并须是在春潮区、泥炭沉积超过1m 的沼泽地区之外。还应建在地下水水位之上； （8 8）地质和水文地质条件）地质和水文地质条件场址应选在渗透性弱的松散岩层或坚硬岩层的基础上，天然地层的渗透性系数最好
28、能天然地层的渗透性系数最好能天然地层的渗透性系数最好能天然地层的渗透性系数最好能达到达到达到达到K10K10K10K10-8 -8 -8 -8 m/sm/sm/sm/s以下以下以下以下，并具有一定厚度。场地基础岩性应对有害物质的运移、扩散有一定的阴滞能力。场地基础的岩性最好为粘性土、砂质粘土以及页岩、粘土岩或致密的火成岩。场地应避开断层活动带、构造破坏带、褶皱变化带、地震活动带、石灰岩溶洞发育带、废弃矿区或坍陷区、含矿带或矿产分布区，以及地表为强透水层的河谷区或其他沟谷分布区。 （9 9）当地环境条件）当地环境条件填埋场场地位置选择，应在城市工农业发展规划区、风景规划区、自然保护区之外；应在供
29、水水源保护区和供水远景规划区之外；应具备较有利的交通条件。到邻近居民点距离必须大于500m (在开阔填埋场地必须大于1000m )；填埋场在其运营期间应尽可能减少对周围景观的破坏，并且不要对周围主要的有价值的地貌、地形造成不必要的损坏。在填埋前必须制定一个计划，避免产生不利的景观影响，并确保在封场后尽快加以复原。填埋场可用树木或灌木或借助自然地形将填埋场与周围公众活动场所隔开，以改变视野。封场后，应尽快使填埋场同周围环境融为一体。 （1010）地方公众）地方公众公众抱怨的根源：由于填埋场的建造所引起额外的交通问题；过多的卡车运输造成了噪声、振动、废气排放、灰尘、污物以及其他可察觉的侵害。为争取
30、同当地公众保持良好的关系和表明具有自行解决问题的能力，经营者应对公众的抱怨给出及时的和表示同情的反应。通过迅速地解决这些问题，来表明填埋场经营者能有效地操作管理其填埋场，并且一定要保护周围公众和环境的安全。4.5.3 填埋场防渗系统防止填埋场气体和渗滤液对环境的污染是填埋场中最为重要的部分，对它们的周密考虑需要贯穿于填埋场从设计、施工、运行、直到封场和封场后管理的整个生命周期之中。填埋场密封系统是防止填埋场气体和渗滤液污染环境并防止地下水和地表水进入填埋场中而建设的填埋场设施。填埋场密封技术基本上可分为基础密封、垂直密封和表面密封三种方法。基础密封是在填埋场底部和周边设立衬层系统；垂直密封技术
31、则是在填埋场的周边利用基础下方存在的不透水或弱透水层，在其中建设垂直密封墙（也叫防渗帷幕）。对于山谷型填埋场而言，截污坝也是垂直密封建筑。（1）衬层系统的构成填埋场基础密封主要通过在填埋场的底部和周边建立衬层系统来达到密封的目的。填埋场衬层系统通常包括渗滤液收排系统、防渗系统（层）和保护层、过滤层等。如果渗滤液收排系统中没有渗滤液收集管道等设施而仅为一层排水层时，又称为排水层。防渗系统有时也称为防渗层。防渗系统的功能是通过在填埋场中铺设低渗透性材料来阻隔渗滤液于填埋场中，防止其迁移到填埋场之外的环境中；防渗层还可以阻隔地表水和地下水进入填埋场中。防渗层的主要材料有天然粘土矿物如改性粘土、膨润土
32、，人工合成材料如柔性膜，天然与有机复合材料如聚合物水泥混凝土PCC）等。必须对防渗层提供合适的保护。粘土等矿物质衬层容易受侵蚀以及受到天气变化、干涸和渗滤液收集系统砾料对其上表面的刺穿等因素的影响。柔性膜容易被刺穿，同时，其它点状集中应力也会造成膜的破损。必须对排水系统提供保护，过滤渗滤液中的悬浮物和其它固态和半固态物质，否则，这些物质将在排水层中累集，造成排水系统的堵塞，使排水系统效率降低或者完全失效。（2）衬层系统结构根据填埋场渗滤液收集系统、防渗系统和保护层、过滤层的不同组合，组合成不同的衬层系统结构，有单层衬层系统、复合衬层系统、双层衬层系统和多层衬层系统等，如下图所示。废物渗滤液收集
33、系统分离 /保护层首层隔层分离 /保护层地下水收集系统基础(a) 单层衬层系统废物渗滤液收集系统分离 /保护层首层隔层第二层隔层分离 /保护层地下水收集系统基础(b) 复合衬层系统废物渗滤液收集系统分离/保护层首层格栅分离/保护层排水层/系统分离/保护层第二层格栅分离/保护层地下水收集系统基础(c) 双层衬层系统废物渗滤液收集系统分离 /保护层首层格栅第二层格栅分离 /保护层排水层/系统分离 /保护层第三层格栅分离 /保护层地下水收集系统基础(d) 多层衬层系统4.5.4 渗滤液的产生与控制固体废物填埋场对环境的影响，主要是废物在填埋处置过程中产生的含有大量污染物的渗滤液所造成的。渗滤液的污染
34、控制乃是填埋场设计、运行和封场的关键性问题。填埋场渗滤液的主要成分 1. 1. 常常见见元元素素和和离离子子：如Cd、Mg、Fe、Na、NH3、碳酸根、硫酸根和氯根等。 2. 2. 微量金属：微量金属： 如Mn、Cr、Ni、Pb、Cd等。 3. 3. 有有机机物物：常以TOC、COD来计量，酚等也可以单独计量。 4. 4. 微生物微生物。成 分新填埋场(小于2年)老填埋场(大于10年)值范围典型值pH4.5-7.566.6-7.5BOD52000-3000010000100-200TOC1500-20000600080-160总悬浮固体200-2000500100-400有机氮10-80020
35、080-120氨氮10-80020020-40Nitrate5-40255-10总磷5-100305-10Ortho 磷4-80204-8CaCO3碱度1000-100003000200-1000CaCO3硬度300-100003500200-500钙200-30001000100-400镁50-150025050-200钾200-100030050-400钠200-2500500100-200氯200-3000500100-400硫50-100030020-50总离子50-12006020-200新老填埋场渗滤液成分 （单位mg/l）排水层2%收集管6m3 :130mAA平面图2%坡度边破合
36、成排水网格人造过滤层30cm排水层A-A截面收集管人 孔竖 板渗滤液流动路线可供选择的收集系统布置渗滤液流动路线可供选择的收集系统布置渗滤液收集管(沟)渗滤液收集沟详图60cm15cm60cm30cm渗滤液收集管排水层衬层过滤纤维4cm水洗砾石60cm渗滤液处理4.5.5 填埋气体的产生与控制为阻止填埋场气体（LFG）的直接向上或是通过填埋场周围土壤的侧向和竖向迁移，进而通过扩散进入大气层，在填埋场内一般设有气体控制系统，用以收集场中填埋废物所产生的气体，并将其用于生产能量或是在有控条件下放空或火化，其目的在于减少对大气的污染。填埋场气体的组成填埋场的主要气体是填埋废物中的有机组分通过生化分解
37、所产生，其中主要含有氨、二氧化碳、一氧化碳、氢、硫化氢、甲烷、氮和氧等。它的典型特征为：温度达4349，相对密度约，为水蒸 气 所 饱 和 ， 高 位 热 值 在 1563019537kJ/m3。填埋场产气阶段五个阶段：初始调整过程转移酸性阶段产甲烷阶段稳定化阶段影响填埋气体迁移和释放的因素废物中有机物的生物降解不断产生气体，使垃圾内部压力增加并且通常会超过大气压。一旦填埋场内部压力和大气压力相同时，将发生LFG迁移和排放。影响LFG迁移和排放的主要因素包括：（1) 覆盖和垫层材料 低渗透性的覆盖层可阻止气体向大气的排放，但如覆盖物渗透性低并且垃圾未垫封或垫层材料是可渗透性的，将主要产主横向迁
38、移； （2) 2) 地地质质条条件件 周围的地质条件会影响地下迁移，LFG可以绕过非渗透性障碍进行迁移，例如粘土层，或通过疏松层或沙砾层进行迁移； （3) 3) 水水文文条条件件 地下水位可以影响LFG迁移和排放，通常春天从地表径流或融雪释放的地下水会使地下水位上升，水位的上升和垃圾压力产生的影响，能够增加LFG地下迁移和排放； （4) 4) 大大气气压压 日大气压变化影响LFG迁移和排放，通常情况下，当大气压低时LFG排放和迁移将增加，由于这个原因，地下迁移取样器通常应在大气压最低的下午进行测量。填埋场气体的控制系统控制有主动和被动之分。对于被动控制系统，填埋场中产生气体的压力是气体运动的动
39、力。对于主动控制系统，采用抽真空的方法来控制气体的运动。对于填埋场主要气体和微量气体，被动控制是在主要气体大量产生时，为其提供高渗透性的通道，使气体沿设计的方向运动。在选择采用主动系统还是被动系统时，考虑以下问题： 填填埋埋场场设设计计 从自然衰减型填埋场逸出气体的机会比从封闭型填埋场的大； 填填埋埋场场周周围围土土壤壤类类型型 气体通过砂土比通过粘土更容易迁移； 有有用用封封闭闭空空间间( (居居室室、仓仓库库等等) )距距填填埋埋场场的的距距离离 填埋产气可以迁移150m以上，任何距填埋场300m以内的有用封闭空间，都应监测甲烷气体浓度； 填埋场将来利用的可能性填埋场将来利用的可能性； 废
40、废物物类类型型 填埋城市垃圾的填埋场会产生大量气体，但危险废物填埋场产生的气体量要少得多，现代危险废物填埋场的气体主要是挥发产生的。抽气井-主动控制被动控制填埋场气体利用技术从垃圾场回收的甲烷气体的利用与当地或周围地区对能源的需求及使用条件有关。1. 填埋气体的能源回收系统LFG常被转换成能源。对于小的装机容量而言（到5MW），常使用内燃发电机或者使用气轮机。对于大的装机容量而言，常常使用蒸汽涡轮机。当使用内燃发电机时，要尽量除去LFG中的水分以防损坏柱头。如LFG含H2S，必须控制焚烧温度以防产生腐蚀。也可以先除去LFG中含有的H2S，然后再燃烧。2. 气体净化和回收LFG中的二氧化碳和甲烷
41、可通过物理、化学吸附方法和膜分离法加以分离。但只能吸附某些组分，而使用弱渗透薄膜分离法可从甲烷中分离出二氧化碳。3. 就地使用最简单的利用方法是用管道将回收的LFG从采集点输送到临近的使用地。在输送给使用者前，LFG必须经干燥和（或）过滤，去除冷凝液和粉尘，使之变为达一定清洁度的甲烷浓度为35%50的气体。4. 发电5. 管道注气如果找不到当地的使用者，管道输送是一种适宜的选择。若附近有输送中等质量LFG的管道，将气体处理，干燥并除去腐蚀杂质，加压到管道压力便可注入LFG的输送管道。中等质量的LFG甲烷浓度为50，具有明显的能源价值。为得到高质量的LFG，需要回收气体中的二氯化碳并去除微量杂质，该处理过程较为困难，费用更贵。
