垃圾填埋過程
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垃圾填埋過程范文第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為城市日常生活提供服務的活動中產生的固態、半固態廢棄物。隨著自然資源的開發利用和社會文明、經濟的發展，城市生活垃圾的產生量急劇增加。據報導，全世界每天新增城市垃圾469.49萬t，人均日產垃圾0.81kg，垃圾產生量的年平均增長速度高達8.24%。我國城市生活垃圾的產生量更是大于10%的速度持續增長，歷年垃圾堆存量已達66億噸，占用耕地超過5億平方米。因此，垃圾處理或處置就成了亟待妥善解決的問題。縱觀世界，城市垃圾處理方法很多，如堆肥法、焚燒法、填埋法、蚯蚓床法、熱解法等。其中，衛生填埋法由于成本低廉，處置徹底，能達到垃圾無害化和資源化，成為當前國際上應用最為普遍，技術最成熟最終處理方式，也是目前乃至今后相當長時間內，我國絕大多數地區處理城市生活垃圾不可替代的主要手段。我國生活垃圾中約有70%采用衛生填埋的方式進行處置。
據建設部統計，截至2006年底，我國共建有生活垃圾填埋場372座，處理能力達7103萬噸。雖然我國的垃圾填埋場建立了較完善的廢物接收、貯存和預處理系統、防滲和滲濾液收集系統以及覆蓋和填埋氣導排系統，并采取了一系列環境保護工程措施，但仍可能會發生多種風險事故，如貯存、預處理車間發生滲漏，滲濾液滲漏污染地下水，填埋場邊坡失穩、崩塌以及填埋氣火災爆炸等。風險事故一旦發生，必然會對周圍環境造成嚴重污染，危害人群健康。因此，研究生活垃圾填埋場處置過程，分析填埋場中可能發生的各種風險事故，對填埋場風險事故的防范和人群健康的保護具有重要意義。
2. 生活垃圾填埋場風險分析
2.1 火災爆炸
火災爆炸是填埋場中常見的風險事故之一，導致其發生的罪魁禍首是填埋場本身所產生的填埋氣體。我國城市生活垃圾年產生量約為1.5億t，如果其中70%采用填埋處置方式，將會產生約460億m3的垃圾填埋氣體。大量的填埋氣體若是不進行收集利用或者利用不當，發生泄露，引發火災爆炸事故必將造成巨大的危害。
2.1.1 填埋場氣體的組成
填埋場氣體是城市生活垃圾填埋處理過程中，有機廢物經厭氧降解產生的混合氣體，其主要成分包括CH4、CO2、H2、N2和O2，還有一些微量氣體，如H2S、NH3、庚烷、辛烷、氯乙烯等。其中CH4和CO2二者約占填埋氣體的99.5%-99.9%，H2S和NH3等有毒的惡臭成分約占0.2%-0.4%。
2.1.2 填埋氣火災爆炸條件
填埋氣爆炸一般需要具備三個條件：（1）適當的甲烷濃度：一般在5%-15%之間，當甲烷濃度為9.5%左右時爆炸最為強烈；（2）達到甲烷引火溫度：甲烷的引燃溫度一般為650-750℃。明火、電氣火花、吸煙甚至撞擊磨擦產生的火花等都可達到之一溫度。（3）氧氣濃度：填埋氣爆炸界限與氧氣濃度密切相關，氧氣濃度增加，爆炸極限范圍擴大，反之亦然，當氧氣濃度降低到12%以下，甲烷混合氣體失去爆炸性。
2.2.3 填埋氣爆炸類型
2.2.3.1 物理爆炸
物理爆炸是由于填埋場中產生的甲烷在垃圾層中大量積聚，形成了強大的能量，當積聚的壓力大于覆蓋層壓力時，在瞬間將垃圾以迅猛速度突出，發生減壓的膨脹。發生物理爆炸事故，除垃圾產生甲烷是必要條件外，填埋的深度、覆蓋層的厚度和層數，以及覆蓋層的透氣性都是影響爆炸的因素。當垃圾上覆蓋土層或填埋深度增加，透氣性受到影響，甲烷垂直擴散運動受到阻礙就會橫向遷移，從而在垃圾中容易發生積累而增加爆炸的危險性。
2.2.3.2 化學爆炸
當大量釋放與擴散的可燃性填埋氣沒有立即遇到火源時，這些可燃氣體大量積聚，在相當大的空間范圍內形成云狀氣團（層），并不斷擴散；當遇到火源時，可能被點燃，發生化學爆炸。由于外界環境、火源特性不同，產生的爆炸也不同。填埋場氣體的化學爆炸主要為閃火和蒸氣云爆炸。化學爆炸必須同時滿足前面提到的甲烷濃度、引火溫度和氧氣濃度三個條件。
2.2 滲濾液污染
填埋降解過程中會產生大量垃圾滲濾液。滲濾液其收集、防滲及處理過程中可能產生的滲漏是填埋場存在的最大潛在風險因素。垃圾填埋場滲漏污染的環境危害非常巨大，垃圾填埋場滲濾液滲入地下后，會使周圍地層介質的物性發生變化，土壤被污染后，將會鹽堿化、毒化，土壤中的寄生蟲、致病菌等病原體能使人致病；還可能污染地下水，并最終進入人類的食物鏈，對整個生態環境系統造成嚴重破壞。
2.2.1 垃圾滲濾液的來源
垃圾滲濾液，是垃圾發酵分解后產生的液體和溶解于其中的溶解性、懸浮性物質已經外來水分混合而成的一種含有高濃度懸浮物和有機或無機成分的液體。垃圾滲濾液主要來源于三個方面，一是填埋區周邊降水、地下水及地表排水的滲入；二是垃圾填埋后由于微生物的厭氧分解作用而產生的液體；三是廢棄物的本身持水，當垃圾受壓、發生降解時其中固體含量減少，有機物轉化為無機物，使垃圾持水能力下降，導致部分初始含水釋放。
2.2.3 垃圾滲濾液環境污染
2.2.3.1 滲濾液污染地表水
垃圾滲濾液屬高濃度難降解有機廢水，成分復雜，毒性強，直接接觸對于植被及人畜均存在較大的危害風險，是潛在的地表水污染風險源。垃圾滲濾液一旦通過滲透或其他方式進入下游用水區，會影響地表水水體，給周圍人畜飲水、農田或果樹生在帶來嚴重危害。此外，還容易形成下游地表徑流，對周邊更大范圍內的地表水體造成危害。
2.2.3.2 滲濾液污染地下水
垃圾滲濾液污染地下水的主要途徑是通過包氣帶下滲進入地下水含水層，由于其濃度高，流動緩慢，滲漏持續時間長，即使是在填埋場封場后仍是地下水的最主要污染源。滲濾液對地下水的污染影響程度因填埋場水文地質條件不同而存在差異，一般情況下，防滲能力強的地區，滲濾液對地下水的影響較小。此外，不同污染物的影響程度也有所不同，一部分污染物能夠被表層的土壤有效地阻留而積累下來，而另一部分污染物則滲透到深層土壤，進入到含水層的飽和區對地下水造成污染，如各種有機物及部分重金屬等。
2.2.3.2 滲濾液污染土壤
滲濾液發生滲漏污染都是首先進入填埋場周圍土壤層，也會對土壤環境造成嚴重污染。垃圾堆體經降雨淋溶產生的大量滲濾液中含有的有害成分可能會改變土質和土壤結構，使土壤堿度增高，重金屬富集，土質和土壤結構遭到破壞，影響土壤中的微生物活動，妨礙周圍植物的根系生長，或在周圍機體內積蓄，危害食物鏈。
2.3 邊坡失穩
垃圾填埋體作為特殊土體，與一般土體一樣也存在邊坡穩定問題。尤其是在持續降雨之后，填埋場的邊坡失穩的頻繁發生。垃圾填埋堆坍塌，填埋滲濾液滲漏，嚴重污染周圍環境，給國民經濟造成不可挽回的損失。
2.3.1 填埋場邊坡穩定性影響因素
影響填埋場邊坡穩定性的主要因素包括：①持續一定時間的降雨入滲，這是最重要影響因素；②廢棄物巖土工程特性；③邊坡位置多層襯墊系統的工程特性及中間蓋層土與最終蓋層土的巖土工程特性；④填埋體邊坡的幾何特征；⑤滲濾液產生與遷移情況；⑥垃圾氣體的產生與遷移情況。
2.3.2 垃圾填埋場邊坡破壞形式
填埋場潛在的邊坡破壞模式可分為6種：①邊坡及坡底破壞；②襯墊系統從錨溝中脫出向下滑動；③沿固體廢棄物內部破壞；④穿過垃圾和地基發生破壞；⑤沿襯墊系統的破壞； ⑥封頂和覆蓋層的破壞。
2.3.3 降雨滲流作用對土坡穩定性的影響
降雨滲流作用對填埋場邊坡穩定性具有重要影響，大部分填埋場邊坡失穩通常是出現在降雨后，尤其是持續一定時間的雨。發生降雨時，垃圾堆體含水率增加，達到飽和后產生大量滲濾液。滲濾液和雨水不斷流出，沖刷帶走垃圾中大量無粘性的細小顆粒，引起垃圾堆體內顆粒或群粒移動，致使邊坡土體的強度下降，容重增大，坡面的安全系數減小，破壞了邊坡穩定性，引起滑坡失穩，垃圾堆體滑塌。并非所有的降雨都能誘發滑坡，垃圾堆體的滑坡需要有一定的降雨量、降雨強度、降雨時間。
2.4 惡臭氣體污染
填埋過程中發生的一系列物理、化學、微生物反應，產生的大量有惡臭、強刺激、易燃、易爆的填埋氣體，其中H2S、NH3、CH3SH等屬于典型的惡臭氣體。惡臭污染是由于惡臭氣體的存在而產生的一種感覺公害，它直接作用于嗅覺，使人產生厭惡，甚至中毒，危害人類健康。
2.4.1 填埋場主要惡臭氣體
城市生活垃圾衛生填埋場內惡臭氣體主要為各種硫化合物，包括H2S、NH3、CH3SH等。其中H2S為最重要的一種易揮發、無色的惡臭性氣體，相對密度較大，越接近地面濃度越高。長期吸入會導致人體質變弱、抵抗力下降，易發生腸炎和心臟衰弱，神經紊亂、多發性神經炎等。如果H2S濃度過高，會使人中樞神經麻痹，導致窒息死亡。NH3是一種無色，而有強烈刺激性氣味的氣體，在水中的溶解度很高。NH3對上呼吸道有強烈刺激和腐蝕作用。
2.4.2 填埋場惡臭氣體的來源
填埋場惡臭氣體主要來源于垃圾填埋區和滲濾液處理區。填埋場由于填埋場填埋工藝的原因，從垃圾收集、壓實、轉運、垃圾填埋過程、最終封場、穩定等過程中，垃圾始終處于降解過程中，H2S、NH3等惡臭氣體不斷從填埋過程和填埋區放出。垃圾滲漏液處理過程中，伴隨著大量有機、無機化合物的濃縮，各種惡臭氣體會從中溢出。
3. 結論
目前，我國城市生活垃圾產生量巨大，危害嚴重，主要采用填埋法處置。由于生活垃圾填埋過程中會產生大量填埋氣和滲濾液，因此，衛生填埋場會對周圍環境及人群健康產生極大風險。填埋場風險一般主要包括填埋氣的惡臭污染、火災爆炸、滲濾液滲漏污染及垃圾堆體邊坡失穩、坍塌等。雖然大多數的垃圾填埋場位于市郊，并且為空曠場地，但是隨著城市化進程的加快，不能輕視填埋場可能造成的事故災害，應該針對填埋場本身的特征，制定安全管理措施并進行安全運行控制，這樣可以避免造成財產的損失和人員的傷亡。
參考文獻：
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[2] 李秀金.固體廢物工程[M].北京:中國環境科學出版社.2003.
垃圾填埋過程范文第2篇
[關鍵詞]垃圾填埋滲濾液 水質特性 影響因素
[中圖分類號] X52 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-322-2
1引言
由于填埋方式具備處理垃圾量大、運行成本低、易操作等優點，我國城市產生的大量生活垃圾主要以填埋方式處理。但在填埋過程中，垃圾中原含有的水、場內滲入的雨水、地下水、地表水及垃圾降解反應生成的水，在微生物的發酵及壓實作用下，經過垃圾層過濾后，會滲出的大量的垃圾填埋滲濾液。它含有大量的重金屬、有毒物質及有機污染物。如果處理不當，就會穿過地表及地下土層，嚴重污染地下水體、毀壞地表植被、威脅人類健康。
2垃圾填埋滲濾液水質特性
2.1污染物濃度含量高
垃圾填埋滲濾液的污染物濃度含量高且變化范圍較大。BOD5和COD最高能夠達到數千至幾萬mg/L。在pH=7時，BOD5/COD在0.5至0.6之間。垃圾填埋場的運行時間越長，BOD5、COD、BOD5/COD會降低，但堿度升高。
2.2含有大量有機污染物
表l為我國城市垃圾填埋滲濾液的典型污染物及濃度變化，易知其含有的有機污染物組分復雜且濃度較高。其中存在77種有機污染物（可疑致癌物1種，輔致癌物4種），還含有難以生物降解的氯化芳香族化合物、酚類化合物、磷酸酯及苯胺類化合物等。
2.3水質和水量變化較大
垃圾填埋滲濾液水量隨季節的變化而變化，雨季水量遠大于旱季水量。另外，污染物的組成和濃度也會呈季節性變化。隨著垃圾填埋時間的延長，滲濾液水質變化明顯。垃圾填埋時間在5年以下的滲濾液水質特點為色度較大、COD及BOD5的濃度較高，且BOD5/COD也相對較高、pH值相對較低、重金屬離子的濃度也很高。垃圾填埋時間在10年以上的滲濾液的水質特點為色度較大、COD以及BOD5的濃度較低，且BOD5/COD也相對較低、pH值一般在6-8之間，為中性或弱堿性、重金屬離子濃度開始減少、可生化能力較差。垃圾填埋時間在5-10年的滲濾液的水質特點介于兩者之間。
2.4重金屬含量多
垃圾填埋滲濾液中重金屬離子含量多達10幾種，且含量較高，特別當生活垃圾與工業垃圾混合填埋時，重金屬離子的含量往往更高。垃圾填埋滲濾液的色度高達2000―4000倍，會散發出極重的腐敗臭味。重金屬離子中鐵的含量可多達2050 mg/L、鋅的含量可多達130 mg/L、鉛的含量可高達12.3mg/L、鈣的含量甚至可高達4200 mg/L。這些含量大的重金屬離子會嚴重抑制生物處理過程。
2.5氨氮含量較高
垃圾填埋滲濾液一個重要的水質特性是氨氮含量較高。另外，氨氮的濃度會隨垃圾填埋時間而不斷增加，可高達數千至上萬mg/L，大約占總氮含量的百分之九十以上。當垃圾填埋滲濾液中氨氮濃度較高時，微生物的活性受到嚴重影響，進而抑制了微生物的氧化作用。同時，氨氮濃度越高，其抑制性就越強，就大大降低了生物處理的效果。
2.6微生物營養元素比例失衡
由于氨氮含量較高，垃圾填埋滲濾液中C/N的比例常出現失衡情況，另外，因為P元素的缺乏，BOD5/TP值大部分為300以上，與微生物生長所適宜的100：1的碳磷比相差很大。這在一定程度上嚴重抑制了垃圾填埋滲濾液中微生物的繁殖生長。
3影響因素
垃圾填埋場滲濾液的水質特性與填埋垃圾的種類及填埋場的構造、運行管理、氣象條件有關。另外，在同一垃圾填埋場中，滲濾液水質特性與填埋時間呈高度相關。
3.1垃圾種類的影響
垃圾填埋場滲濾液水質特性受填埋垃圾種類的影響比較大。廚余垃圾中的有機物是滲濾液中 CODCr與BOD5的主要來源。廚余垃圾含量的高低能夠直接影響滲濾液COD和BOD5濃度的高低。除此之外，因為灰渣、殘土等對有機物會有過濾與吸附作用，因此填埋垃圾中灰渣、殘土的含量也會較大的影響滲濾液中有機物的濃度。另外，因為城市人群的生活習慣、生活水平及環保意識的不相同，各個城市的垃圾種類也會相差較大，從而使滲濾液的COD及BOD5在數千至上萬mg/L間變化，見表2。
3.2填埋時間的影響
垃圾填埋場處理垃圾的過程實際上是一個多次垃圾填充、壓實及覆蓋過程。不同的填埋區處于不同的填埋年齡。根據垃圾填埋時間，填埋場滲濾液通常分為3-5年的年輕填埋場的滲濾液、5-10年的中年填埋場的滲濾液及10年以上的老年填埋場的滲濾液。填埋時間對垃圾填埋滲濾液水質特性的影響主要在于微生物分解可降解物及大氣降雨進入垃圾填埋層后對污染物的洗刷溶解作用。表3是滲濾液水質特性隨填埋年齡變化。
3.3填埋工藝的影響
在垃圾填埋場外設置排洪溝，可以排除場外的地表徑流；另外，在場底鋪設黃粘土或襯墊，能夠有效防止地表徑流和地下水進入垃圾填埋場，那么滲濾液中有機物濃度就保持相對較高。同時，如果垃圾填埋場的地表徑流未截流或截流效果不好、使用一般的粘土來防止滲濾液污染地下水，都會致使滲濾液的有機物濃度降低，大量增加滲濾液水量。
3.4填埋場運行管理的影響
填埋場采用滲濾液回灌方式，能夠持續補充并保持垃圾層內的濕度和營養。可以為微生物降解有機物的作用提供了更加適宜的條件，維持填埋場的穩定并改善滲濾液的水質。同時，滲濾液含有的有機物又能夠被垃圾層中的微生物分解，大大較少了滲濾液中有機污染物的濃度。
3.5填埋結構的影響
填埋結構直接關系到垃圾填埋滲濾液的生物降解作用及穩定進程，影響主要在于不同的結構會造成垃圾層中氧氣狀況的差異。好氧填埋場內進行好氧降解，將可降解化合物等降解為C02與水，能更快改善滲濾液的水質。
3.6環境溫度的影響
環境溫度能夠影響微生物的活動及化學反應的進程。溫度升高適宜的溫度有利于微生物的生長繁殖，加快降解垃圾，可以增加滲濾液水量。而零下溫度致使一部分垃圾凍結，使廢液減少，抑制一些化學反應。
4結束語
垃圾填埋是我國最常用的生活垃圾處理方式，其產生的滲濾液含有大量有機污染物、重金屬、氨氮等，并易受垃圾種類、時間、填埋結構、溫度等影響，具有復雜性，其處理也具備一定難度。所以，必須針對其水質特性及影響因素，選擇出高效、環保、經濟的滲濾液處理工藝。
參考文獻
[1]代晉國，宋乾武，王紅雨.我國垃圾滲濾液處理存在問題及對策分析[J].環境工程，2011（S1）.
垃圾填埋過程范文第3篇
【關鍵詞】城市生活垃圾；衛生填埋； 處理技術
一、衛生填埋處理技術概況
衛生填埋作為生活垃圾的最終處理方法，目前仍然是我國大多數城市解決生活垃圾出路的主要方法。特點是費用低、方法簡單，在選定的處置場內，采用防滲、鋪平、壓實、覆蓋處理垃圾并對填埋場沼氣、滲濾液進行處理。經科學的選址、嚴格的場地保護處理，對滲濾液和填埋氣體進行控制。衛生填埋場具有處理和終止處置生活垃圾的雙重功能，采用焚燒處理的殘渣和堆肥處理中的不可堆肥部分都需要衛生填埋處置。作為生活垃圾的最終處理方法，是大多數城市解決生活垃圾出路的最主要方法。填埋場的一個主要問題是滲濾液的污染控制。滲濾液是垃圾在填埋過程中由于垃圾中有機物分解產生的水和垃圾中的游離水、降水以及入滲的地下水，通過淋溶作用形成的污水。水質則隨垃圾組分、當地氣候、水文地質、填埋時間和填埋方式等因素的影響而顯著變化。所以做好衛生填埋處理技術的處理也是很重要的。
二、衛生填埋處理技術類型
衛生填埋一般可分為五種類型：
（一）普通厭氧填埋：工程設施簡單，填埋作業簡便，但不符合衛生標準；發達國家已沒有這類填埋場，國內有早期建設的還有在使用。
（二）厭氧衛生填埋：無排滲導氣系統，衛生標準較低；發達國家已不使用，國內原有垃圾填埋場大部分屬該類型；
（三）改良型厭氧衛生填埋：衛生標準高，填埋作業簡便，國外生活垃圾填埋場一般采用這種形式；國內新建填埋場如杭州天子嶺、深圳下坪、南昌麥園、福州紅廟嶺和貴陽高雁等填埋場均按建設部技術標準《城市生活垃圾衛生填埋場技術標準》CJJ17-2001、《生活垃圾填埋場環境監測技術標準》CJ/T3037-1995和《生活垃圾填埋污染控制標準》GB16889-1997等進行設計、施工和運行管理；
（四）準好氧型衛生填埋：根據有關資料表明，本類型滲濾液有機物濃度略低于改良型衛生填埋，腐熟速度較快，但通氣管路多，作業繁瑣，比較少用；
（五）好氧型衛生填埋：衛生條件好，垃圾腐熟快，但通氣管路多，且需設鼓風機鼓風，不僅作業復雜而且技術上尚處于未成熟階段。我國包頭有類似型式的填埋場建設嘗試，該類填埋場適宜在少雨、干旱地區使用，可省去滲濾液處理系統。
三、填埋氣與滲漏液的處理技術
（一）填埋氣的收集技術
1、豎井收集系統。早期的填埋氣主要用豎井收集系統，具體做法是在填埋場填埋作業后不久，通過挖掘機械或人工打井的方式建造豎井系統。
2、表面收集系統。填埋場在表面覆蓋完成以后，便可進行表面收集系統的安裝。整個系統是由排氣管編織而成的收集網，填埋氣通過排氣細管輸送到系統的幾個中央采氣點進行收集。
3、水平收集系統。水平式收集系統是在垃圾填埋到一定高度后，在填理場內鋪設水平收集主管，然后，將水平氣管收集到的氣體匯集到主收集管。
（二）填埋氣的應用
1、直接燃燒。對填埋氣進行加工處理后，可以直接供給工業及溫室用戶，其中以供暖或工業生產為用途的熱效率最高。填埋氣的經濟效益取決于填埋場到用戶的距離及發生源的連續性。
2、發電。主要由填埋氣收集燃燒系統和發電系統組成，填埋氣經收集后，經加壓輸送至內燃發機組，燃燒轉化成電能傳輸出去。
（三）滲濾液的處理現狀
滲濾液水質復雜，這給滲濾液的處理處置帶來了很大的困難，目前國內外還沒有非常完善的處理工藝，對滲濾液的主要處理途徑是：
1、與城市污水合并處理。將垃圾滲濾液就近引入城市污水處理廠，與城市污水合并進行處理。
2、滲濾液回灌技術處理。用適當的方法，將在填埋場底部收集到的濾滲液從其覆蓋表面或覆蓋層下部重新灌入填埋場。
3、滲濾液處理廠處理。目前，用于垃圾滲濾液處理的方法主要有生物法和物理化學法。
（四）滲濾液處理時需要注意的問題
1、垃圾滲濾液的成分復雜、水質水量變化大、污染物濃度高、處理難度大。主要的處理方法有生物處理法、物理化學處理法和土地處理法。單獨采用一種方法處理垃圾滲濾液難以滿足排放要求，因此必須采用多種方法的組合工藝。
2、以循環回灌法為預處理，再把滲濾液輸送至城市污水處理廠進行合并處理是適合我國的滲濾液處理方法。但必須考慮到填埋場和污水處理廠的距離及污水廠對滲濾液的接納能力。如單獨處理，則建議采用物理化學處理法進行深度處理。
三、分析垃圾填埋存在的一些問題
（一）二次污染相對嚴重
例如垃圾滲出液在沒有嚴格的防滲措施時會污染地下水及土壤，同時垃圾堆放產生的臭氣嚴重影響場地周邊的空氣質量，另外，垃圾發酵產生的甲烷氣體既是火災及爆炸隱患，排放到大氣中又會產生溫室效應。近年來有的城市已經認識到這一問題，建立了一批具有較高水平的衛生填埋廠，較好地解決了二次污染問題，但建設投資大，運行費用（包括規范的填埋、滲出液處理及甲烷收集利用等）高。最關鍵的是填埋場處理能力有限，服務期滿后仍需投資建設新的填埋場，進一步占用土地資源。
（二）環境污染相對嚴重
由于生活垃圾中有機物含量和含水率往往高達50～60%，導致滲濾液產量大、濃度高，滲濾液處理達標排放或能夠送城市污水處理廠處理后達標排放的填埋場較少，地下水污染地表水的污染事故不斷出現。垃圾所散發的毒、臭氣體向周圍漫散，形成空中、周邊、地下立體污染，而且易引起甲烷爆炸事故，由此對人、畜、生態環境釀成悲劇的事例，屢見不鮮。雖然，在許多發達國家和我國一些較發達城市建設了不少“衛生填埋場”，減少了一些污染，但由于技術和管理上的不完善而造成的環境污染問題依然很多，不能從根本上解決問題。
（三）設計理念比較落后，
科技水平低，土地填埋利用率不高，占用了大量土地資源；大部分生活垃圾填埋場缺乏有效的基礎和邊坡防滲措施；填埋處理方式的技術要求比較高，如果達不到一定的技術要求，可能出現如下險情：一是垃圾在填埋過程中產生的氣體在垃圾層中大量積聚，壓力增大到一定程度，在瞬間突破覆蓋層，沖擊膨脹可能發生物理爆炸；二是垃圾填埋防滲措施不當，可能引起垃圾滲濾液滲漏，污染地下水源、土壤、植被，危及動物甚至人畜健康；三是填埋區周圍群眾反映強烈，生活垃圾在降解過程中產生大量甲烷、二氧化碳和揮發性有機物惡臭氣味，形成“致癌、致畸、致突變”的潛在危害；四是垃圾沒有經過分揀，其中有利用價值的物資作為廢物填埋，加大了垃圾的產生量。
四、結束語
我國城市垃圾無機物多、有機物少的成分特點更適合采用衛生填埋處理技術[x]由于垃圾中無機物含量高，填埋后比較穩定，產生的臭味氣體少，不會造成大氣質量惡化；滲濾液相對較少。衛生填埋處理技術設備簡單，運行成本低，就我國目前的經濟發展狀況是可行的。
參考文獻：
[1]《生活垃圾填埋場污染控制標準》GB16889-2008
垃圾填埋過程范文第4篇
填埋場襯墊系統失穩將引起填埋場滲瀝液潛在性泄漏，污染周圍水土環境，造成嚴重的環境地質災害，已經引起了國際環境巖土工程界的高度關注［1］。填埋場復合襯墊防滲系統是填埋場工程結構中的關鍵部分，是填埋場底部、邊坡或封場覆蓋中用于隔離滲瀝液、填埋氣體等物質的一種重要屏障，同時也是填埋場長期、有效運營的重要保證。CJJ17—2004生活垃圾衛生填埋技術規范與GB16889—2008生活垃圾填埋場污染控制標準推薦采用復合襯墊防滲系統。填埋場的襯墊系統應具有良好的防滲功能，其滲透系數必須小于1×10-7cm/s［2］。采用數值模擬分析方法分析襯墊系統的安全穩定特性及其變形趨勢預測，可定量分析和評價在不同環境條件下其長期有效性，為合理設計填埋場襯墊系統與正確評價和預測填埋場襯墊防滲系統的長期穩定性提供理論依據。
1填埋場降雨入滲機理分析
填埋場產生不均勻沉降變形，很大一部分是雨水下滲對垃圾土層產生作用，逐步改變垃圾土層的力學性質，使填埋場產生沉降變形［3］。填埋場降雨入滲經歷了飽和-非飽和的滲流過程。地表水在下滲過程中對垃圾土層的作用機理有2種［4］：①地表水下滲對垃圾土層的軟化壓縮作用。當地表水滲入到垃圾土層，垃圾土受到水的浸泡，其小顆粒骨架受到破壞，產生一種軟化壓縮變形作用，在上覆不同重力作用下，其壓縮變形大小不一從而使得填埋場出現不均勻沉降變形。②地表水下滲對土層產生機鑄化學潛蝕作用。地表水滲入垃圾土層后，將土層內一部分細微土粒及可溶解于水的物質發生混濁作用和化學溶解作用，然后順滲漏途徑流失［5-6］。當這種作用反復多次后，逐步使土層內流失一部分物質，土層勢必產生收縮下沉。
2填埋場防滲系統水分分布的數學模型
2.1滲流控制方程
2.2防滲系統幾何模型取垃圾填埋場封場覆蓋坡體的典型剖面，有限元計算模型及網格剖分如圖1所示，自下而上，分別為填埋層、防滲層、覆蓋層、植被層，填埋場邊坡坡比約為3∶1，剖分單元918。模型中假設左邊界和右邊界分別為第1類邊界條件，定義初始水頭分別為1、3m，上邊界為第2類邊界條件，假設降雨強度為暴雨100mm/d，下邊界為隔水邊界。基本參數取值見表1。持續降雨作用下填埋場變形見圖2，降雨作用下填埋場總水頭變化云圖見圖3，降雨作用下填埋場在x向和y向的變化云圖如圖4、5所示。
3降雨作用下孔隙水壓力及含水率的變化規律
圖6、7分別為無降雨和持續降雨作用下填埋場表層孔隙水壓力隨時間和空間的變化。在無降雨入滲時，孔隙水壓力隨時間增加而增加，在水平距離變化時，孔隙水壓力呈波動變化，在坡角和坡頂均呈現最大峰值和最小峰值。在降雨入滲時，雨水通過填埋場邊坡的坡頂、坡面及坡腳向各結構層入滲。隨降雨時間增加，填埋場表層孔隙水壓力呈上升趨勢，第1天降雨為負的孔隙水壓力，隨時間增加，各結構層土體的逐漸飽和而轉變成正的孔隙水壓力；隨水平距離增加，地下水滲流過程對各結構層土顆粒施加壓力，孔隙水壓力在坡角處形成拐點，達到峰值；孔隙水壓力從-5kPa上升到坡角處的0kPa，隨水平距離的繼續增加，峰值后的孔隙水壓力呈下降趨勢。圖8、9分別顯示的是降雨入滲條件下不同結構層孔隙水壓力隨時間和空間的變化曲線。降雨入滲導致滲流條件的變化，隨著時間的增加孔隙水壓力上升，隨著水平距離的增加孔隙水壓力呈波動變化，對于防滲層表層孔隙水壓力基本均在0kPa以上，這是因為防滲層滲透率較低，滲透水逐漸進入，因膨脹而增大材料中孔隙，結構層材料慢慢達到飽和狀態，孔隙水壓力迅速增大。孔隙水壓力曲線的變化也反映了土體結構的非飽和－飽和的轉化過程。圖10為填埋場底部孔隙水壓力變化曲線。由于防滲系統的作用、填埋深度的影響，垃圾填埋體產生的滲瀝液均聚集在填埋場底部，故均為正的孔隙水壓力。圖11顯示了填埋場表層含水率分布，受降雨入滲的影響，隨時間的增加含水率逐漸增加，含水率的增加而使結構層材料的密度增加，負孔隙水壓力減小，從曲線看出降雨過程中填埋場表層含水率較之無降雨過程有較大的上升；在降雨持續6d作用后，結構層材料的密度增加直至達到飽和密度，土體因達到其儲水能力而飽和，含水率保持定值。
垃圾填埋過程范文第5篇
關鍵詞：污泥；城市生活垃圾；混合填埋；物理與工程力學特性；穩定性
中圖分類號：TU4
文獻標志碼：A 文章編號：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
隨著社會經濟快速發展和城市化水平的不斷提高，工業污水和生活污水的排放量日益增多，污水處理廠污泥產量急劇增加，據中國住房和城鄉建設部 2013 年 2 月公布的數據，截止 2012年底，中國設市城市、縣累計建成城鎮污水處理廠共 3 340座，污水處理能力約1.42 億m3/d，假設污水處理負荷率為 75%，
每萬噸污水產生 6 t含水率為 80%的污泥，則中國每天將產生含水率 80%的污泥 6.39萬t[1]。2010年10月的“京城環保第一大案”，以及隨后的“深圳污泥坑管涌威脅自然生態”、“重慶污泥不治污水處理系統將崩潰”等相繼見諸媒體的報道，揭開了中國在污泥處理上的嚴重缺口，污泥處置問題已成為中國亟待解決的環境問題。
目前，污泥處置與利用的方式主要有填埋、焚燒、農用以及資源化利用等[2]。由于污泥衛生學指標、重金屬指標難以滿足農用標準，污泥焚燒存在汞汽化和二f英污染等問題未能得到有效解決，污泥填埋因其有投資少、容量大、見效快的優勢，已逐漸成為國內外污泥處置的主要途徑之一。
與污泥填埋相關的土工性質或力學性質的研究在其它國家70年代已經開始進行，主要在污泥用作填埋場覆蓋材料方面有較為深入研究[3-4]。近幾年來的研究成果研究表明，將城市生活垃圾與污泥進行混合，其降解穩定過程比單獨填埋時明顯加快。比如，單華倫[5]的研究表明，污泥和生活垃圾進行混合填埋可以促進垃圾降解和填埋體沉降，對加速填埋場穩定及擴大填埋庫容有利。徐華亭[6]通過造紙污泥與生活垃圾混合填埋的模擬實驗，提出添加適量的造紙污泥可加速生活垃圾降解過程，提高垃圾降解效率。吳正松等[7]通過生活垃圾與污泥一體化處理反應器試驗后提出，生活垃圾與污泥一體化處理，對污泥和垃圾的減量及穩定效果良好。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，促進其穩定化進程。另外，Martin[9]對垃圾與污泥均勻混合填埋，加速填埋層進入穩定的甲烷化階段的機理進行了理論分析。Kong 等 [10]對城市生活垃圾與污泥混合物汽化動力學特性及其活化能和指前因子等參數進行了研究。Fang等 [11] 進行了造紙污泥與城市生活垃圾混合的共熱解熱重量分析。Zuhaib等 [12] 對污泥加速城市生活垃圾進入甲烷化階段的最優組分比進行了實驗分析。彭晨[1]利用城市生活垃圾堆肥的熱量可作為維持污泥中溫厭氧消化這一特性，對城市生活垃圾和污水廠污泥一體化反應器小件模型試驗進行了研究，試驗結果確定污泥的最優運行投配率為25%。李耕宇[13]進行了不同污泥負荷下常溫厭氧活性污泥對生活垃圾填埋滲濾液處理效果研究，指出當污泥培養溫度為 21 ℃，滲濾液 pH 為 7.6 時，厭氧反應池中污泥負荷約為 7.83 kgCOD/kgMLSS?d 時，反應器處理效果最佳。另外，朱英等[14]對填埋物質分別為污泥、污泥+牛糞、污泥+鐵刨花以及準好氧填埋方式的加速穩定化過程進行了研究。謝震震等[15]研究表明，污泥和粉煤灰混合填埋比污泥單獨填埋能夠加大有機物的降解速率，從而縮短穩定化時間。
盡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穩定化進程，減少污泥對垃圾填埋場穩定的不利影響，但目前的研究成果多數停留在城市垃圾與污泥混合填埋對加快填埋場降解與穩定過程有促進作用的描述上，中國具體的工程應用鮮有報道。相比而言，國外的污泥與城市垃圾混合填埋技術相對成熟些[16]。國外也有將污泥與城市生活垃圾或泥土混合填埋的應用：與生活垃圾混合填埋時，將污泥撒布在城市垃圾上面，混合均勻后鋪放于填埋場內，壓實覆土。污泥與垃圾的混合比為1：4-1：7，中間覆土層厚度0.15～0.3 m，填埋容量為900～7 900 m3/ha[17]。由于中國的城市垃圾種類比國外的要復雜得多，中國污水處理廠對污泥固化/穩定預處理的標準、經費投入等與國外的相差巨大，因而國外污泥與垃圾混合填埋技術的具體參數不適用于中國國情。目前，中國對于污泥與城市垃圾土混合樣的土力學性質還了解不多，對污泥與城市垃圾混合樣的抗剪強度（內摩擦角、粘聚力）、固結特性（壓縮指數、固結系數）等工程力學性質認識不足，從而對混合填埋時污泥與城市垃圾的適宜混合比例以及填埋的極限容量等問題不甚了解，而中國鮮有現成的資料可供借鑒，國外的又不適用于中國，從而導致中國污泥被大肆傾倒入MSW填埋場的現象屢見不鮮，填埋場工程安全隱患叢生，工程事故頻繁發生，不僅造成了慘重的人員傷亡和財產損失，也給當地帶來了巨大的環境災難。比如，潮州市雞籠山垃圾填埋場的垃圾崩塌滑坡事故、深圳下坪固體廢棄物填埋場污泥坑管涌事故，以及由于污泥傾倒引發的廣州大王崗垃圾填埋場崩塌事故等。
為解決上述問題，進行了污泥及其城市生活垃圾混合樣室內試驗的基礎性研究工作，獲取了污泥與城市生活垃圾土混合樣的物理、力學性質等土性參數，為全面了解污泥城市垃圾混合樣的土工性質提供重要基礎數據。同時，對污泥與城市垃圾混合樣的變形、強度隨污泥摻入量的變化規律進行實驗與分析，從而對混合填埋時污泥與城市生活垃圾的適宜混合比作了探索性研究。最后，用數值模擬方法對不同配合比的污泥城市生活垃圾混合邊坡的穩定性進行了分析。
1 污泥與城市生活垃圾混合樣的工程
力學特性室內實驗研究
1.1 污泥物理性質指標及城市生活垃圾樣制備
實驗中的污泥取自鹽城市城東污水處理廠，污泥的物理力學指標如表1所示。
根據鹽城市區城市生活垃圾的現場取樣，測得垃圾樣平均含水率ω=49.92%，ρ=1.69 g/cm3，ρd=1.13 g/cm3。
實驗中的城市生活垃圾，根據鹽城市區城市生活垃圾的分揀資料，進行了人工配制，城市生活垃圾各組分如表2所示。根據中華人民共和國行業標準《土工試驗規程》（SL237―1999）中對試驗材料尺寸規定，將廢紙，木材，塑料等材料用剪刀剪碎，并控制其尺寸在試樣尺寸的1/5～1/10，測定各種材料初始含水率，結果列于表3。
根據表2和表3中的資料配制垃圾土。
在現場，垃圾填埋工程都要進行碾壓，機械碾壓所達到的壓實程度以及通過碾壓所獲得的密實度是實驗室模擬現場狀態時所面臨的兩個重要問題，為此，分別配置不同含水率的垃圾樣，進行室內標準擊實試驗。根據《土工試驗規程》，進行室內標準擊實試驗。擊實試驗結果見圖1。
擊實實驗，含水率越高，干密度越大，曲線無顯著下降，造成這一現象的原因是垃圾土與正常土體性質上的差異。城市固體廢棄物（MSW）以其特殊的物理、力學及工程特性而顯著有別于無機土，雖然其高壓縮性與泥炭和有機質土有相似之處，但其變形機制以及生物降解特性與現有天然土體有本質的差別。
1.2 污泥與城市生活垃圾混合樣固結壓縮實驗研究
將填埋場準入污泥（含水率小于60%）與城市生活垃圾樣按照不同配比混合進行固結壓縮實驗，固結壓縮實驗共分5組，純污泥以及污泥與城市垃圾混合樣，污泥與垃圾濕重百分比分別為10%、20%、30%、40%，每組兩個平行樣。純污泥及其污泥垃圾混合樣加荷等級分別為100、200、300 kPa。
污泥及其與城市生活垃圾混合樣的壓縮模量，壓縮系數及次固結系數分別見表4～8。
從表4～8可知，污泥的次固結系數大，主固結壓縮變形后表現有較大的蠕變特性；污泥與城市生活垃圾混合后，其次固結系數大為減小，污泥的蠕變特性得到較大改善。
圖4顯示，污泥垃圾混合樣的次固結系數均遠小于純污泥的次固結系數；隨著污泥濕重百分比的增加，混合樣的次固結系數普遍增大。
以上固結壓縮實驗結果表明，污泥與城市生活垃圾混合，可較好地改善污泥的固結壓縮特性，但要控制污泥的填入量，污泥含量增大，混合樣的壓縮性會增大；污泥與城市生活垃圾混合，可較大地減小純污泥的次固結系數，污泥與垃圾濕重百分比較小時，次固結系數小，表明合宜比例的污泥與垃圾混合，可較大地改良污泥的流變特性。
1.3 污泥與城市生活垃圾混合樣強度特性實驗研究
在三軸固結不排水實驗和無側限抗壓強度實驗，污泥與城市垃圾混合樣中污泥與垃圾濕重百分比分別為10%、20%、30%、40%、50%，其中污泥含水率為60%。
三軸固結不排水實驗結果見表9所示。實驗可得到污泥與垃圾混合樣強度參數與污泥含量的關系，如圖5、6所示。
從表9可知，污泥與城市垃圾混合后，混合樣的粘聚力和摩擦角均要大于純污泥的，表明污泥與城市垃圾混合，可較好改善污泥的抗剪強度。表9及圖5、6顯示，混合樣的粘聚力隨著污泥含量的增加而增加，但當污泥含量超過某一數量（本實驗為40%）時，混合樣粘聚力又將較大幅度降低，而混合樣內摩擦角隨著污泥含量的增加而減小，表明污泥含量較高時，混合樣的粘聚力和摩擦角均較小，其強度較低。
對以上結果進行解讀：城市垃圾中，摻入污泥時，污泥會包附在垃圾土的顆粒表面，形似類似的“膜”，隨著污泥含量的增大，這層“膜”會越來越完整，污泥在垃圾混合樣中所發揮的作用將越來越大。有機質的黏性性質大約只有粘性土的幾分之一，污泥含量越高，混合樣中的有機質含量就越大，從而導致高污泥含量混合樣的粘聚力相比低污泥含量的混合樣必將大為降低。另外，污泥中的有機質在混合樣的土顆粒之間會起到 “劑”的作用，因此，隨著污泥含量的增大，有機質增多，此作用將越顯著，從而混合樣的摩擦角將隨著污泥含量的增加而降低。三軸固結不排水主應力差與軸向應變關系曲線如圖7所示。從圖7的主應力差與軸向變形曲線可以看出，在試驗的應變范圍內混合試樣并沒有出現明顯的破壞面，且應力應變曲線為加工硬化形，主應力差隨著軸向變形的增大而持續變大，在試驗范圍內未出現峰值，其應力應變曲線接近于垃圾土的性質。
上述圖表顯示，隨著污泥含量的增加，混合樣的無側限抗壓強度增大，但增加到一定值后，隨著污泥含量的進一步增加，其qu值會顯著降低。解讀：污泥填入城市生活垃圾，污泥含量不高時，隨著污泥含量的增加，流動性較強的污泥細顆粒能更好地填充垃圾土顆粒之間的空隙，促進各組分間能更緊密排列，從而使混合樣粘聚力增大，無側限抗壓強度增大；但隨著污泥含量的增大，污泥在混合樣中的作用將漸趨呈主導，污泥的“膜”作用及其有機質的作用將越趨增大，從而導致其無側限抗壓強度顯著下降。
2 污泥與垃圾混填邊坡的ANSYS數
值模擬分析
污泥與垃圾混填邊坡的ANSYS數值模擬，坡角為15.5°，邊坡形狀及計算模型如圖9所示。彈性模量E=15 MPa，泊松比0.3。計算范圍取坡腳向左延伸40 m，深度取坡腳以下30 m，模型總寬280 m。左、右邊界僅約束水平位移，底部邊界約束水平和豎直位移。網絡劃分見圖10所示。Plane42單元，分成1 139個單元，1 233個節點。模型按平面應變考慮。
由上述的數字模擬分析結果可知，污泥含量為10%、30%左右的混填邊坡的安全系數較高，但當污泥含量增大到50%時，其安全系數會激劇下降。因此，污泥與垃圾混合填埋時，一定要控制污泥的摻入量，以確保填埋體邊坡的穩定安全。
3 結 論
1）通過污泥及其與城市生活垃圾土混合樣的壓縮及強度等實驗，獲取了污泥及其與城市生活垃圾土混合樣的物理、力學性質指標，為全面了解污泥城市垃圾混合樣的土工性質提供重要基礎數據。
2）對污泥與城市垃圾混合樣的變形、強度隨污泥摻入量的變化規律進行實驗與分析，從而對混合填埋時污泥與城市生活垃圾的適宜混合比作了探索性研究：合宜比例的污泥與垃圾混合，可較好地改善污泥的流變特性和強度。
3）通過污泥與垃圾混填邊坡的ANSYS數值模擬分析可知，污泥含量為10%、30%左右的混填邊坡的安全系數較高，但當污泥含量增大到50%時，其安全系數會驟然下降。因此，污泥與垃圾混合填埋的實際工程，一定要結合混合樣的固結壓縮特性、強度特性試驗和邊坡穩定計算結果，控制污泥的適宜摻入比例，以確保填埋體邊坡的穩定安全。
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