城市生活垃圾的治理已成为我国各大城市的重大环境问题。城市生活垃圾卫生填埋场的设计理论及工程技术问题日益受到应有的重视。然而，我国卫生填埋场的设计理论及其机理尚有待深入研究和探讨。因此，如何安全有效地解决垃圾的最终处置问题，避免形成二次污染，并将垃圾作为能开发利用的资源，实现可持续发展是卫生填埋所要解决的。

本文对我国垃圾填埋场进行了综合分析，对城市生活垃圾的特性，填埋场的选址、防渗层的构造措施、防渗材料的工程特性、渗滤液的产生及处理、填埋气体的收集及利用、封场措施、填埋场的综合利用以及环境保护和监测等问题进行探讨。

第一章 绪论

1.1 概述

垃圾处理的最佳方式是综合处理，由于城市垃圾处理方式和技术的选择受垃圾成分、经济发展水平、能源结构、自然条件及传统习惯因素的影响，因而每个城市的选择可能各不相同，没有统一和固定的模式。

在生活垃圾处理处置方式中，填埋无疑占据着举足轻重的位置，从全球来看，填埋大约占到70%左右，在各发达国家应用非常广泛，例如加拿大1989年卫生填埋处置量占82%；1991年英国、意大利年卫生填埋处置量占其总处置量的90%美国处置量为72%，西班牙处置量为75%，德国1993年卫生填埋处置量占73%。美国联邦环保局(USEPA)和很多州都已详细制定关于填埋场选址、设计、施工、运行、水气监测、环境美化，封闭性监测以及维护年限的法规。而在我国,由于经济技术水平等的原因，填埋所占的比例更高，达到90%以上。虽然随着经济技术的发展，在未来的20年内，在拟建的垃圾处理项目中，填埋比例会稍有下降，但仍有大约75%的项目采用填埋方式。

同时在我国的《城市垃圾处理及其污染防治技术政策》中明确提出：以填埋为主的路线，因此填埋必将在今后很长一段时间内占据主导地位，许多大中城市新建的垃圾填埋场，其日处理能力都达上千吨，总填埋库容达数千万立方米。

垃圾卫生填埋具有处理和最终处置生活垃圾的双重功能，其主要优点是速度快、方法简单，技术比较成熟，在较大范围内能适应垃圾产量的变化，建设费用和管理费用相对较低。但填埋场的一个与生俱来的缺点：占地面积大，据估计：全国现有的大中型填埋场大约有200座左右，按平均每座占地60hm2,则大约占了1.2万hm2土地，相当于1/4个上海市区面积。同时，除了日益增加的垃圾，世界上其他资源(能源)都日渐稀少，统计资料显示：到目前为止，我国填埋场或堆场中已堆积的垃圾大约有60多亿，并且城市生活垃圾总量仍以每年8%~10%的速度增长，全国城市生活垃圾年产量达到1.5亿吨[11]。在这样一个严峻的时刻，可持续发展的理念已经深入人心，因此，填埋方式也必将发生转变，可持续填埋也终将会进入人们的视线，垃圾填埋场也将从一个单纯的藏污纳垢场所变为一种资源的矿场，从而真正体现填埋场的可持续发展的理念，这就需要填埋场设计人员在设计时使填埋场不仅安全填埋生活垃圾，不对填埋场周围环境造成危害，还有利于填埋垃圾的资源化、能源化和填埋场的后续开发利用，真正做到填埋场的可持续发展。

1.3生活垃圾卫生填埋场的特点及本设计的内容

填埋场主要用来填埋城市垃圾等一般固体废物，使其对公众健康和环境安全不会造成危害。所谓填埋就是在铺设有良好防渗性能衬垫的场地上，将固体废弃物铺成一定厚度的薄层，加以压实，并加上覆盖层。其场地必须具有合适的水文，地质和环境条件，并要进行专门的规划、设计，严格施工和加强管理。为防止周围环境被污染，必须设有一个渗滤液收集和处理系统，还要提供气体（主要为甲烷和二氧化碳）的排除或回收通道，并对填埋过程中产生的水、气和附近的地下水进行监测，还需能达到抵御百年一遇以上洪水的设计标准。填埋场的功能主要有两个方面，即贮留固体废物、隔断固体废物污染和对固体废物进行处置。

通常一个完整的卫生填埋场地主要由填埋场、辅助设施和未利用的空地组成。

填埋场建设程序主要包括：场址的选择、环境影响评价、地质灾害评估、可行性研究、土地征用、工程初步设计、施工图设计、工程施工、竣工验收等环节。

填埋工程的项目应包括：填埋场场地平整，基底处理，填埋单元划分，周边和单元之间的通道，衬垫系统，渗滤液收集系统，封顶级配，封顶剖面，雨水管理系统，地下水监测系统和填埋气体监测系统。图1.3表示固体废弃物的堆填过程和封闭后的情况。

在现代卫生填埋场设计中最重要的关键部位包括衬垫系统，渗滤液收集系统，气体收集系统和最终覆盖（封顶）系统。

衬垫系统位于填埋场底部和四侧，它是一种水力屏障，用来隔离固体废弃物以免对填埋场的地下水和四周的土产生物染。衬垫系统是填埋场最重要的组成部分，填埋场渗滤液是由于降水经过废弃物过滤和对废弃物压榨产生的，是一种典型的污染液，若不加处理排入周边土体及地下水中，将对土体和地下水产生严重的污染，渗滤液收集系统用来收集填埋场中产生的渗滤液并将其排放至废水处理站或集水池集中进行处理。气体收集系统用于收集废物中有机成分分解时产生的气体，收集后的气体可用来发电或有控制地进行燃烧。对填埋场进行封顶的目的是减少封闭后降水对填埋场的渗入以减少渗滤液的产生。

不同填埋单元之间的相互联系和填埋的次序在填埋场设计中十分重要，根据这些单元如何组合，从几何外形来看，一般可将填埋场的型式分成四类

(1)平地堆填:填埋过程只有很小的开挖或不开挖，通常适用于 比较平坦且地下水埋藏较浅的地区。

(2)地上和地下堆填:填埋场由同时开挖的大单元双向布置组成，一旦两个相邻单元填满了，它们之间的面积也就填满了，通常用于比较平坦但地下水埋藏较深的地区。

(3)谷地堆填:堆填的地区位于天然坡度之间，它可能包括少许 地下开挖。

(4)挖沟堆填:与地上和地下堆填相类似，但其填埋单元是狭窄的和平行的。通常仅用于比较小的废物沟。

第二章 填埋场的选址

2.1场址的选择

这是卫生填埋的第一步也是最重要的一步。

2.2选址的要考虑的因素

1.城市总体规划、区域环境规划、城市环境卫生专业规划及相关规划； 2.土地利用价值及征地费用，场址周围人群居住情况与公众反映，填埋气体利用的可能性； 3.地形、地貌及相关地形图，土石料条件，包括取土石料难易、远近和存储总量； 4.工程地质与水文地质；

5.洪泛周期（年），降水量，蒸发量，夏季主导风向及风速，基本风压值； 6.道路、交通，给排水及供电条件；

7.拟填埋处理的垃圾量和性质，服务范围、垃圾收集运输情况； 8.城市污水处理现状及规划资料； 9.城市电力和燃气现状及规划资料。

除此以外,还要考虑与项目建设相关的各个环节。

2.3选址顺序

根据2004年建设部《城市生活垃圾填埋技术规范》的规定，垃圾卫生填埋场场址的选择如下：

填埋场场址设置应符合当地城市建设总体规划要求，符合当地城市环境卫生事业发展规划要求。

填埋场对周围环境不应产生污染或对周围环境影响不超过国家相关现行标准的规定。

填埋场应具备相应的库容，填埋场使用年限宜10年以上，特殊情况下，不应低于8年。

填埋场应与当地的大气防护、水资源保护、大自然保护及生态平衡要求相一致。

选址应由建设、规划、环保、设计、国土管理、地质勘察等部门有关人员参加。

填埋场不应设在下列地区：

1. 地下水集中供水水源地及补给区；

2. 洪泛区和泄洪道；

3. 填埋库区与污水处理区边界：距居民居住区或人畜供水点500m以内的地区；距河流 和湖泊50m以内的地区；距民用机场3km以内的地区；

4. 活动的坍塌地带，尚未开采的地下蕴矿区、灰岩坑及溶岩洞区；

5. 珍贵动植物保护区和国家、地方自然保护区；

6. 公园，风景、游览区，文物古迹区，考古学、历史学、生物学研究考察区；

7. 军事要地、基地，军工基地和国家保密地区。

2.4环境影响评价与检查场址

在进行场址选择时要对备选的场地进行综合的环境影响评估，即环境影响评价。建设项目环境影响评价报告书必须在项目的可行性研究阶段完成；在进行可行性研究的同时，必须对建设项目的环境影响作出评价。环境影响评价的目的是：填埋场建造前、建造过程中以及建成后评估、确定它对环境的潜在影响；指出如何减少或排除对环境的影响；确定环境背景值以便监督检查可能发生的环境问题。

2.4.1全面科学的环境影响评价

对垃圾卫生填埋场建设进行环境影响评价，可分为三个阶段。

1）准备阶段。通告，告知所有关系人；确认作出环境影响评价的必要性；确认作出环境影响评价的规模；环境影响评价工作有关各个方面的组织；确认环境影响评价工作范围。

2）研究阶段。项目对环境影响的确认；项目对环境影响的描述；项目对环境影

响的检验；备选场址现况检查；两种决策（选中与否）比较；考虑采取补偿措施；起草环境影响评价报告。

3）后期评价阶段。审查环境影响评价报告；决定项目可以进行或项目只能靠补偿措施进行或项目不可进行。

2.4.2场址的检查

备选场址现况检查在环境影响评价研究阶段进行。地质与水文方面的检查作为重点。检查的结果应列入环境影响评价报告书中。检查内容应包括：地质结构、渗透性、离地下水的距离、场址的天然坡与人工坡的稳定性、低层土的承载能力与变形特性、自然灾害（地震、暴风雨、洪灾等）风险。同时要进行其它相关的调查及检验：附近居民点的情况；道路与其它交通情况；当地的气象条件；处理渗滤液与利用沼气的可能性；对当地生态环境的影响（包括风景）；对现有水文条件（水域）的影响；对文化、宗教场所与疗养胜地（旅游）的影响；描述费用的情况。

另外，在场址调查中要积累照片资料。这些资料可能被用于：今后对场址的情况作更好的总体评估；描述场址的细节问题（观察现场）；为以后的分析作原始资料。

第四章 填埋场的地基与防渗

4.1填埋区基底工程

《城市生活垃圾卫生填埋技规范》规定，场底地基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，场底基础表面经碾压后，方可在其上贴铺人工衬里。场底应有纵、横向坡度。纵横坡度宜在2%以上，以利于渗滤液的导流。实际设计建设中，长宽一般为300～400m或更大，如按2%坡度进行设计，则场区两端高差在6～8m或更多。受地下水埋深土方平衡及整体设计的影响，场区两端高差过大会造成较大的困难。根据北京填埋场（安定、北神树）建设经验，垃圾卫生填埋场场底纵向主要坡度为1%～1.3%时可以保证渗滤液排顺畅[1]。为确保填埋场安全，考虑到填埋场土体条件较差，需要对其整形，坑底及周围进行平整，取土同时作为坑四壁局部填土、每日覆盖用土和最终覆盖用土。填埋区底部按设计高程完成基底工程以后，底部要求平整，以利于防渗膜的铺设。

4.2填埋场的防渗系统

填埋场防渗系统，不仅要能防止渗滤液渗出污染地下水，还要防止地下水涌

入填埋场。通常的防渗方法有水平防渗和垂直防渗。垂直防渗指山谷型填埋场，地质条件较好，场底为无裂缝基岩，一般在地下水出口处建筑防渗帷幕，使填埋场底部的渗滤液阻积于帷幕前的水池中，不向下游及邻近地区渗透。我国典型的山谷型垂直防渗填埋场有杭州天子岭填埋场等。在特殊地质条件的平原也可采用垂直防渗技术。水平防渗指平原性地貌的填埋场，在水平方向设置防渗系统，在填埋场的底部和周边形成隔离层，可实现渗滤液和地表水、地下水的分流处理、排放，如北京安定填埋场和深圳下坪垃圾填埋场等[2]。

防渗层的建设方法多种多样,采用何种工艺方法建设防渗层是设计中的重要内容，不管使用什么方法、什么材料，最终达到的目的是渗透系数Kf小于规定标准，我国要求Kf小于10-9m/s。[1]同时要考虑：

1)使用寿命。填埋场的使用寿命，封场后要求的防渗层的寿命，以及本身的可靠性。

2)与填埋场的相容性。选用的材料不能被填埋物侵蚀，由于渗滤液的性质不稳定，所以选择的材料要适应渗滤液的各种性质，如抗酸、抗碱等。 3)场地条件及气候条件。

4)建设费用。防渗材料的选择既要达到防渗要求，又要考虑经济合理，厚的土工膜具有更好的防渗性能，但必将提高建设费用。

4.3防渗材料

防渗层是由透水性小的防渗材料铺设而成的，渗透系数Kf小，稳定性好，价

格便宜是防渗材料选择的依据。目前，常用的主要有4种:粘土、膨润土、土工膜、土工织物膨润土垫(GCL )。

(1)普通粘土:一个合格的粘土衬垫其透水率必须很低(K≤1×10-7cm/s)并有足够的抗剪强度和最小的收缩势，以防脱水开裂。 (2)膨润土:是一种优良的天然粘土，其主要成份是蒙脱石矿物，膨润土的渗透系数K≤×10-7cm/s，具有极强的防水性，这主要是由于该土壤吸水后，体积会迅速膨胀，形成一层连续不透水柔性隔离层，而且可以自动修补土层中的缝隙，阻止水分子通过。

(3)土工膜:是一种溥的、柔韧的、连续的、不透水的合成材料，具有长期比学稳定性及良好的机械性能，多用于填埋场之底及边坡防渗透系统中，也可用于填埋场封场系统。最常用的是高密度聚乙烯(HDPE)膜。

(4)土工织物膨润土垫(GCL):是由两层或多层土工织物(或土工膜)中间夹一层膨润土粉末以针刺(缝合或粘接)而成的一种复合材料，可以替代一般粘土密封层。国外大量用于垃圾卫生填埋场的防渗结构，它可单独使用，也可与土工膜组合使用。

4.4防渗系统的构造

单层防渗层是指单独使用压实粘土、膨润土或HDPE膜等铺设而成的防渗层，其造价低，施工快，但安全系数低，只有地下水污染风险极低的情况下（如地下水位低、土质防渗性好）才推荐使用。

复合防渗层是多层结构的防渗系统，各层次具有一定的功能，提高了防渗系统的安全性。由于各国国情不同，目前复合防渗层的结构还没有统一的标准，即使同一国家不同地区的填埋场由于垃圾性质、场地地形地质的不同，防渗透层结构也不尽相同，但总的说来一个完整的复合防渗系统应包含以下几个层次：

(1)渗滤液排水层

该层上部直接与垃圾接触，起着收集和排出渗滤液的作用。该层常规做法是400mm厚粗砂层，粗砂层内按一定间距设置排水盲沟，盲沟内设穿孔管，汇集垃圾填埋体中流出的渗滤液并排出填埋坑外。

(2)保护层

保护层是用来保护防渗层的安全的，如在HDPE膜上下覆盖无纺土工布可防止膜被尖锐的东西刺穿和减轻地基变形对膜的拉力；土工膜上部铺设的500mm厚粘土层，也是保护层，目的是使土工膜在数十米高的垃圾堆体的压力下受力均匀。

(3)防渗层

该层主要由防渗材料构成，从国内外工程实例来看，该层的结构千差万别，有两层土工膜中间夹一层膨润土的，也有一层土工膜上铺一层膨润土的，还有土工膜与压实粘土组成复合衬垫的以及重复使用单层土工膜防渗层组成双层复合衬垫的。总的来讲，该层至少应设一层土工膜，防渗层层数越多，安全性能越强，但造价也相应提高。考虑到填埋场的土质以粉沙土为主，层与层之间渗透能力较好，因此选择在沙坑内满铺双层复合防渗层已保证垃圾产生的渗滤液不会对地下水造成二次污染。库区（包括盲沟、泵站、预处理池）水平和垂直方向均采用人工防渗技术，防渗材料为HDPE黑膜，膜厚1.5毫米。

(4)地下水排水层

如果设计地区地下水水位较高，为了防止防渗层受到地下水浮力和渗透的影响，应设地下水排水层，具体结构类似于渗滤液排水层，一般在防渗层下铺设400mm厚粗砂层，并设排水盲沟，以将地下水单独排出场外。

(5)地基

地基在整理时必须夯实、平整、碾压，筑成符合要求的坡度。地基的处理必须符合整个填埋场渗滤液收集系统的要求。设计上还应验算地基承载力和不均匀沉降。

(6)边坡上的防渗层

与填埋场坑底防渗层的结构不同，边坡上防渗层不必设渗滤液排水层和地下水排水层，只是在土工膜上下各加无纺上工织物，上层无纺土工织物上设一层废弃的汽车轮胎，以防机械碾压边坡垃圾时，破坏防渗层，表面再铺设500mm厚粘土保护层。

(7)锚固沟

为了固定土工膜和无纺土工布，在填埋坑周边须开挖锚固沟，边渗层在填埋坑底部和边坡铺设完后，将边坡埋入锚固沟，用原土填平、整实

4.7 填埋场密封方式

填埋场防渗系统中密封层的建设方式多种多样，常见的有黏土-膨润土、单层HDPE、双层HDPE、单层HDPE与黏土-膨润土复合、HDPE与GCL复合等。

黏土-膨润土及单层HDPE膜都有防渗材料单一、存在渗漏风险的缺点，逐渐被复合密封方式取代。

由于单一的密封层不能完全保证安全需要,我国个别单一密封层的填埋场发现有渗漏迹象。从上表中可以看出，黏土-膨润土、单层HDPE膜、双层HDPE膜存在渗漏风险，国外发达国家现已很少采用；单层HDPE膜与黏土-膨润土复合、HDPE膜与GCL复合是国外发达国家目前普遍采用的方法。由于HDPE膜与GCL复合密封层防渗性能好，价格高，易于施工，可能出现的漏水点会因膨润土的迁移而自动愈合，同时可增加垃圾填埋容量。

第五章 渗滤液的产生及收集处理

5.1垃圾渗滤液概念

垃圾渗滤液是指超过垃圾所覆盖土层饱和蓄水量和表面蒸发潜力的雨水进入填埋场地后，沥经垃圾层和所覆盖土层而产生的污水。渗滤液还包括垃圾自身所含的水分、垃圾分解所产生的水及浸入的地下水。垃圾渗滤液是一种危害较大的高浓度有机废水，渗滤液中含有大量的有机物、大量的病菌、病毒、寄生虫等以及一些有毒有害的物质[9]。不仅水质成分复杂，而且其水量及污染物的浓度随垃圾组成、填埋方式、以及不同的季节和气候而有明显的变化，是一种处理难度较大的废水[3]。因此，国内外一直非常重视对垃圾渗滤液进行有效的控制和处理。但由于受到资金的限制以及渗滤液水质和水量的剧烈变化，目前我国真正对垃圾渗滤液进行达标处理的填埋场并不多。如何充分利用现有的条件，在尽可能减少渗滤液产生量的前提下，对收集后的渗滤液妥善处理，就成为我国垃圾处理的当务之急。

5.2 垃圾渗滤液的来源

城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。

主要来源有：

(1) 降水的渗入，降水包括降雨和降雪，它是渗滤液产生的主要来源；

(2) 外部地表水的渗入，这包括地表径流和地表灌溉；

(3) 地下水的渗入，这与渗滤液数量和性质与地下水同垃圾接触量、时间及流动方向等有关；当填埋场内渗滤液水位低于场外地下水水位，并没有设置防渗系统时，地下水就有可能渗入填埋场内；

(4) 垃圾本身含有的水分，这包括垃圾本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸附量；

(5) 覆盖材料中的水分，与覆盖材料的类型、来源以及季节有关；

(6) 垃圾在降解过程中产生的水分，与垃圾组成、pH值、温度和菌种等有关，垃圾中的有机组分在填埋场内分解时会产生水分。

5.3垃圾渗滤液的产生量

渗滤液的产生量是受多种因素的影响，如降雨量、蒸发量、地面流失、地下水渗入、垃圾的特性、地下层结构、表层覆土和下层排水设施的设置情况等。

（1）降雨量和蒸发量是影响渗滤液产生的重要因素，这可以从当地的气象资料来获得。

（2）填埋场表面的斜坡很重要，在平缓的斜坡上，水易于集结，因而大量渗滤，而在较陡的斜坡上，水容易流掉，从而减少了到达垃圾中的水量。垃圾填埋场的最终覆土层一般做成中心高、四周低的拱型，保持1%～2%的坡度，这样可使部分降雨沿地表流走。但当表面斜坡大于8%左右时，表面径流就有可能侵蚀垃圾堆的顶部覆盖物，使填埋场暴露，因此，表面斜坡应小得足以预防表面侵蚀。

（3）填埋最终覆土后，表面上长有植物，可以通过根系吸收水分，并通过叶面蒸发作用减少渗滤液发生量。

（4）地下水的渗透，要根据场内渗滤液水位和场外地下水来定，对于防渗情况良好的填埋场，可以不考虑渗滤液的渗出和外部地下水的渗入。

5.5减少渗滤液产生量的方法

为减少渗滤液的产量，除按照场地选择标准合理选址外，还必须在设计、施

工方案和填埋方式上采取必要的措施，主要包括：

（1） 把填埋场分成几个区段，平时只敞开正在工作的那段表面，这样可以尽量

避免雨水的侵入。

（2） 设置与渗滤液收集主管道并联的雨水收集系统，根据场底横向坡度、高程

不同，在渗滤液或雨水进入渗滤液主收集管前设置阀门，使未填埋垃圾区域的清洁雨水可通过雨水系统排出。

（3） 设置清污分流设施，在填埋场四周设置排水沟、导流渠、导流坝，收集降

在填埋场上的雨水，减少地表径流进入场地，并排往洪水调节池，防止其流入填埋场区域。在场外设置截洪沟和疏导渠，截留和疏导填埋区上游地表径流和部分潜水。

（4） 在场内适当位置设置雨水引流沟和引流管，利用引流设施减少进入填埋场

的雨水和潜水量，将雨水在尚未与填埋垃圾接触之前迅速排出场外。

（5） 在场地四周及场底设置防渗衬里，还可以利用垃圾中的惰性物质构造一道

隔离有害物质的屏障。

（6） 控制地下水，保持地下水水位与垃圾层有足够的安全距离以防止渗滤液污

染地下水，防止地下水渗入填埋场，设置地下水导排系统，在场底基础上铺设导流层，导流层底部铺设排水盲沟，盲沟中放置多孔导流管，将渗滤液收集后进行处理。

（7） 把装填完毕的表面先临时密封，以待将来最终密封。表面水沿着坡道流入

干净水管道。

（8） 设置封场区排水系统，排除降到封场表面的雨水，减少其向垃圾层的渗入

量。地表稳态化，即把表面用压实机压密实，选择合适的覆盖材料，并在填埋场主体下沉消失以后，栽培植物加以绿化。

5.6垃圾渗滤液的水质特征

垃圾渗滤液主要来源于降水和垃圾本身的内含水和分解产生的水。垃圾渗滤液的主要污染成分有：有机物、氨氮和重金属等。其种类和浓度与垃圾类型、组分、填埋方式、填埋时间、填埋地点的水文地质条件、不同的季节和气候等密切相关[7]，其水质主要呈现以下特征： (1)CODCr和BOD5浓度高。

在新的垃圾填埋场，大量挥发性酸的存在可能会产生高的CODCr和BOD5；

(2)BOD5与CODCr比值变化大。

BOD5/CODCr值的高低与渗滤液处理工艺方法的选择密切相关。渗滤液BOD5/CODCr值与垃圾填埋场的使用年限有关，对“年轻”填埋场而言，其渗滤液多具有良好的生化处理可行性，可采用生物方法加以处理。而对于“年老”填埋场的渗滤液的处理而言，必须考虑其可生化性随时间的变化；

(3)金属含量高

垃圾渗滤液中含有10多种金属（重金属）离子，由于物理、化学、生物等的作用，垃圾中的高价不溶性金属被转化为低价的可溶性金属离子而溶于渗滤液中，在处理过程中必须考虑对它们的去除；

(4)营养元素比例失调，氨氮的含量高

随着填埋场使用年限的增加，当进入产甲烷阶段后，渗滤液中的NH4+浓度不断上升。另外，渗滤液中还存在溶解性磷酸盐的不足、碱度较高、无机盐含量高的问题。

渗滤液的化学特性还取决于以下几个方面：

（1）垃圾的组成成分 垃圾的组成成分直接影响到渗滤液的化学特性。

（2）垃圾的预加工 填埋前将垃圾破碎能增大垃圾的表面积，增加填埋场的密度，降低垃圾对水的渗透性，增大垃圾的持水能力，从而增长了垃圾与水的接触时间，加速垃圾的降解，使渗滤液中污染物的浓度增加。

（3）填埋时间 垃圾填埋后，其填埋年龄不同，降解速率及持水能力和水的渗透性能均不相同，产生渗滤液的组成及其各组成浓度均不相同。通常，填埋时间越长，渗滤液的浓度越低。

（4）填埋场的供水 填埋场的供水速率的大小直接决定了填埋场内垃圾的湿度。当供水率很小时，垃圾场内垃圾的湿度小于60％，垃圾的降解速率不能达到最大值。当供水率很大时，渗滤液就会被供水所稀释。

（5）填埋场的深度 当垃圾的透水性能相同时，填埋场越深，渗滤液在填埋场内滞留时间越长，渗滤液的强度越大（所含组分浓度越高）

5.7.2渗滤液的处理方法

作为填埋场的副产品，垃圾渗滤液是高浓度的有机污水，受季节影响变化大，处理难度大，是目前我国垃圾卫生填埋场运行管理中的一个很大的难题。同时，渗滤液中含有大量的C、N和P等营养元素，因此，将渗滤液作为液体肥料得到了许多研究者的青睐，根据兰吉武的研究,渗滤液经过一定的预处理后对植物进行浇灌是可行的，特别是填埋6年后，垃圾产生的渗滤液经过一定程度的稀释后，对植物的生长有明显的促进作用渗滤液的组成成分是随时间而发生变化的，对于填埋时间少于5年的渗滤液，其中的有机物浓度高，pH值较低，低分子脂肪酸多，BOD5及COD浓度较高，BOD5/CODCr值在0.5～0.6，同时各类重金属离子的浓度也相对较高，采用生化处理方法是有效的；而随着垃圾填埋年数的增加，有机物浓度降低，pH接近中性(一般属缓冲液)，腐殖质类物质增加，BOD5及COD浓度较低，BOD5/CODCr值下降，而NH3-N的浓度较高，重金属离子浓度相对较低，成份比初期要复杂的多，可生化性降低，生化处理难以达到较好的效果。在实际中，因填埋时间的存在先后的差别，使得“年轻”和“年老”的渗滤液并存。因此，为了满足渗滤液处理效果在垃圾填埋场的使用期间和封场后一直能够满足环境的要求，采用常规的生物处理技术难以达标排放，而单独采用物理化学方法则费用较高。因此，采用实用可行的预处理技术，将垃圾渗滤液中的大量悬浮杂质、难降解大分子有机物、有毒有害的重金属离子、高浓度氨氮等不利于生物处理的物质去除或转化为可生物降解的物质，提高BOD5/CODCr值和降低氨氮浓度，再采用生物处理，必要时再采用物化方法进行深度处理，最终将其排入城市污水处理管道，进入污水处理厂。国外渗滤液的处理一般有以下几种形式：ａ）回喷填埋场；ｂ）输送至城市污水处理厂统一处理；ｃ）现场处理；

渗滤液回喷是人类最早采用的污水处理法，即将渗滤液收集起来，通过喷灌使之回流到填埋场，利用土地吸附，土壤生物降解及垃圾填埋层的厌氧滤床作用使渗滤液降解，循环填埋场的渗滤液由于增加垃圾湿度，从而提高了生物活性，加速了甲烷生产和废物分解，其次由于喷灌中的蒸发作用，使渗滤液体积减小，有利于废水处理系统的运转，具有投资省、效果好，无需专门处理设施投资等特点，且可使垃圾保持湿润，加速填埋场的稳定，同时也会导致土层和垃圾层中NH3-N浓度不断升高，主要用于降雨量较少的干旱地区（年降雨量小于700mm）。渗滤液经过适当预处理运输至城市污水处理厂是目前比较好的选择方式之一，由于渗滤液水质水量变化大，且污染物浓度高，现场处理并达标排放处理工艺较复杂，投资和运行成本较高，因此，要求从填埋场管理和填埋工艺等方面尽可能减少污水产生量，并优先考虑渗滤液处理与城市污水处理相结合。目前，在填埋场已建成的渗滤液处理系统中以生物法处理为主，但运行状况良好的少之又少。由于本设计采用改良型厌氧卫生填埋方式，管理严格，渗滤液具有水量相对较少、有机物浓度高、氨氮浓度高、处理难度相对较大的特点。本设计中的渗滤液经预处理后排入城市污水处理厂，经济且可靠。

垃圾渗滤液的预处理方法主要包括生物法、物理化学法等。由于处理费用相对较低，生物法在垃圾渗滤液的处理领域应用较广。生物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。好氧处理包括活性污泥法、氧化沟、好氧稳定塘、生物转盘和滴滤池等。厌氧处理包括上流式厌氧污泥床UASB、厌氧固定化生物反应器、混合反应器及厌氧稳定塘等等。一般来说，生物法处理设备和运行管理简单，但受水质和水量变化的影响较大，尤其当氨氮浓度较高、重金属离子浓度较高时，生物法将受到抑制，对难降解的有机物则无能为力。

物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、化学氧化、化学还原、离子交换、膜处理、催化氧化及湿式氧化法、辐照法、超声波法等多种方法。与生物处理相比，物化处理受水质水量变化的影响较小，出水水质比较稳定，尤其是对BOD5/CODCr比值较低(0.07～0.20)，难以生物处理的垃圾渗滤液，有较好的处理效果。但物化方法处理成本较高，不适于大水量垃圾渗滤液的处理。

第六章 填埋气体的产生与收集处理

6.1填埋场气体的产生机理

用重型建筑机械和碾压机压紧的垃圾，在填埋场隔绝空气的状态下，由微生

物的生化降解作用而产生填埋气体。其分解过程经过5个阶段：好氧分解阶段；液化产酸阶段；甲烷增长阶段；稳定产甲烷阶段；填埋场的稳定阶段[3]。

1）好氧分解阶段；填埋初期，垃圾中的有机物进行好氧分解，时间可持续数天至几个月；

该阶段主要是好氧微生物作用，产生的气体主要有CO2、H2O、NH3。

2）液化产酸阶段；好氧分解进行中，填埋区内氧气逐渐减少，转入厌氧消化、水解产酸阶段；该阶段主要是厌氧菌作用，产生的气体有CO2、H2及少量CH4。 3）甲烷增长阶段；随着甲烷菌增长，CH4含量增加，挥发性有机酸积累下降，pH值增加为碱性；该阶段可持续1～2年。

4）稳定产甲烷阶段；此阶段为动态平衡阶段，挥发性有机酸积累很少，主要产生CH4、CO2，气体组成稳定，是填埋场气体利用的主要阶段；大型垃圾填埋场此阶段可持续10年以上。

5）填埋场的稳定阶段；可降解有机物基本耗尽，产生的气体、渗滤液量减少，填埋场出现不均匀沉降，空气重新进入填埋场，封场后的土地利用在此阶段进行。

6.2填埋气体的特性

填埋气为CH4、CO2以及其它一些微量成分，如N2、H2S、H2和挥发性有机

物等，其中CH4的含量达到40%～60%。CH4和CO2是主要的温室气体，CH4对O3的破坏是CO2的40倍，产生的温室效应比CO2高20倍以上，CH4和CO2产生的温室效应会使全球气候变暖。甲烷易燃易爆，当其与空气混合比达到5%～15%时，极易引发爆炸和火灾事故。CO2的密度较大，是空气的1.5倍，CH4的2.8倍，会向填埋下部迁移，在填埋场地势较低处富集，有可能通过填埋场基础薄弱处渗出，沿地层下移并与地下水接触。由于CO2易溶于水，不仅会使水的pH值降低，而且会使地水矿物质含量增高，使地下水硬化。填埋气的恶臭气味会引起人的不适，其中含有多种致癌、致畸的有机挥发物。这些气体如不采取适当措施加以回收处理，而直接向场外排放，会对周围环境和人员造成伤害。

6.3填埋气体的控制

气体控制主要采用可渗透性排气、不可渗透阻挡层排气两种方式：

（1）可渗透性排气：在填埋场内利用比周围土壤更容易透气的砾石等材料为填料来建造排气孔道。（2）不可渗透阻挡层排气：阻挡层排气是在不透气的顶部覆盖层中安装排气管。排气管与设置在浅层砾石排气通道或设置在填埋废物顶部的多孔集气支管相连通，还可用竖管燃烧甲烷气体。

根据2004年建设部《城市生活垃圾填埋技术规范》的规定，填埋场必须设置有效的填埋气体导排设施，气体导排应按地形分别设竖向、横向或横竖相连的排气道。各填埋层间可用穿孔管或石笼集气，可用卵石等粒状物及土工布掩护，应保证其透气性。在填埋深度较大时宜设置多层导流排气系统。应考虑消化过程中的体积变化对气体导排系统的影响。采取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。有条件回收利用填埋气体的填埋场，应设置填埋气体集中收集设施，并监测填埋气体成分及量的变化。填埋气体严禁自然聚集、迁移等，防止引起火灾和爆炸。填埋作业区除应按生产的火灾危险性分类中戊类防火区采取防火措施外，还应在填埋场设消防贮水池，配备洒水车，储备干粉灭火剂和灭火沙土，还要配置填埋气体监测及安全报警仪器。填埋区应设防火隔离带，其宽度宜为8m。填埋场达到稳定安全期前的填埋库区及防火隔离带范围内严禁设置封闭式建（构）筑物，严禁堆放易燃、易爆物品，严禁将火种带入填埋库区。填埋场区中，甲烷气体含量不得超过5％；建（构）筑物内，甲烷气体含量严禁超过1.25%。

控制填埋气体自由转移或扩散，通常采用的方法有①通过石笼等形式排空；②通过石笼和收集管进行燃烧排空；③通过收集管网系统抽取收集后经净化处理后作为能源回收利用。

6.4填埋气体收集系统

我国城市垃圾中可迅速降解的有机物含量一般大于国外垃圾，填埋垃圾开始

产气的时间较国外早，产气速率也较国外的快，但相应的产气持续周期比国外的填埋场短。

目前，我国填埋气体普遍采用被动自然排放，对环境存在着许多隐患，因此对于新建的卫生填埋场的填埋气体应“主动抽气、集中点燃排放”，填埋气体的导排、处理和利用措施应根据填埋场的规模、生活垃圾成分、产气速率、产气量和用途等来确定，填埋气体不利用时，应主动导出，并采取集中燃烧处理[4]。

根据填埋场的运行经验，填埋气体总是在填埋场的边缘溢出，因此，必须对各个边缘地带的排气问题给予充分重视，在填埋场区和周围都应布置排气井管。利用填埋气体的压力使其自然排出的方式称为被动式排气，利用臭气系统抽低压力使填埋气体排出的方式称为主动式排气。主动式排气可以使大部分填埋气体经过气体收集器和管道系统被抽吸出来。由于下沉作用，填埋场本身的动作和每天发生的振动过程，填埋场的形状在不断变化着，所以应考虑垃圾分解和沉降过程中堆体的变化对气体导排设施的影响，防止设施阻塞、断裂而失去导排功能，填埋气体收集装置必须能够适应填埋场形状的变化。

由于大部分沼气在填埋场填埋过程中就已形成，所以填埋气采集应在填埋过程中就开始实施。对于分层堆放的填埋场，可采用水平采气系统，但要注意采气管道的铺设不要影响垃圾的填埋。对已建成封场的填埋场，可采用表面收集或竖井收集技术。但填埋深度大于20m采用主动导气时，应采用水平收集与竖井收集相结合的方式。

对于填埋气体收集井的设置,一般有两种方式，一种是在垃圾刚填埋时就设置收集井，另一种是待填埋场堆体达到设计高度后，进行最终覆盖，然后通过钻井取气方式收集气体。由于我国填埋垃圾产气速度较快，一般采用第一种气体收集方式。收集管的设置有水平收集和垂直收集两种形式，垂直收集系统是在垃圾场的填埋过程逐步建造成的，其方法是在填埋场内均匀分布竖立大口径钢管，钢管管身设置吊耳，以便提升操作。在每个钢管外砌筑竖井，井上方密封，管口高出场地1m以上，当填埋厚度达到2～5米时，将钢管向上抽一部分，并继续砌筑，直到填埋场达到设计高度，然后将钢管移走。通过将各竖井用排气管水平连接，即可实现垃圾填埋与沼气回收同步进行。井间距一般50m，填埋场边缘部分的间距小一些。可在填埋时或填埋场达到最终设计填埋高度以后进行设置，受填埋堆体沉降影响较小，一旦出现问题可以局部进行检修或重新设置；水平收集系统需在填埋开始时或过程中进行设置，收集效率较垂直收集高，受堆体沉降影响很大。水平收集管设置一般水平间距40~60m，垂直距离10~20m。实际应用中多采用垂直收集形式。

垂直收集管的设置按填埋进程分，主要有三种方式：

⑴ 在填埋垃圾前从填埋区最低部起一次建设一定高度，以后随垃圾填埋、堆体的升高续接，直到达到设计堆体最终高度并高出一定距离。这种方式有利于填埋堆体渗滤液的排出，可相对更好的控制垃圾堆体的含水率，以避免由于堆体水分含量过大造成垃圾运输困难，还可控制堆体中渗滤液的侧向压力过大导致的渗滤液从堆体侧向渗出；不利的是收集管直接与场低防渗层接触，接触部位要特别处理，防止局部垂直压力过大损坏防渗层，同时也会对填埋作业带来一定的不便。

⑵ 在填埋过程中，堆体达到一定高度（如4m）以后开始设置收集管，以后随堆体的升高续接，直至达到设计的最终高度并高出一定距离。这种方式不用收集管部位特殊处理，但不利于渗滤液的导排。

⑶ 在填埋堆体达到设计的最终高度或一定的高度（如10m）后采用打井插管方式设置收集管。这种方式非常有利于填埋作业的顺利进行，建立集中的收集系统可一次完成，比较有利于施工。

垂直收集管的设置按所采用的材料划分也可有三种形式：

⑴ 完全石笼式，适用于在填埋过程中设置，使用铁丝网或钢板围成直径600~1000mm的圆柱体，在其内填充卵石。

⑵ 石笼与HDPE管结合的形式，在石笼中间设置HDPE花管，这种形式有利于导气及气体的收集

⑶ 以HDPE花管为主的形式，主要用于在堆体达到设计高度后打井设置收集管。

由于我市生活垃圾含水率高、气体产生达到高峰期较快（一般认为6~12个月）的特点，在填埋场建设初期就应建设一套较为完善的收集处理系统，特别是首先完成集气站、火炬系统，有利于填埋气和整个填埋场大气质量的控制。填埋气的处理形式是首先应集中后高空燃烧，以后根据气体产生量、稳定性、成分等决定利用的具体形式。一般在填埋堆体达到4m以后开始设置垂直收集管，分区填埋时当填埋堆体达到设计高度时也可才采用打井方式设置垂直收集井。

6.5提高产气的方法

采用适当的工程技术手段，可以通过改善或调整垃圾组成及特性、堆体温度、含水率、pH值等参数，达到加速垃圾降解与稳定化，使传统的自然降解变为人工控制的生物降解过程，这样可缩短降解时间，增大填埋场库容，提高产气量，提高填埋气的可利用性。

⑴调节含水率

当填埋场某个区域的含水率低于恰当含水率范围时，加入适量的水后，CH4含量会明显提高。增加含水率有两种方式：其一可利用雨水或地表水造成渗透，但这样会增加渗滤液的产生量；其二可利用井、管、盲沟注入经过预处理后的垃圾渗滤液，并提高垃圾的压实密度，延长填埋场的使用年限。

⑵增加营养物和微生物的数量

通过加入污泥和粪便的方法来增加营养成分和产甲烷菌的数量，从而提高产气量。将城市垃圾与城市污水处理污泥共同填埋也有助于产气，污泥中含有大量的微生物，能加速垃圾的生物降解。

⑶加强垃圾填埋前的预处理 通过垃圾的预处理，对垃圾中的有用物质加以回收，同时对垃圾进行适当的粉碎和混合，增大垃圾表面积，可提高垃圾分布的均匀性，加快降解速率。垃圾混合可以提高填埋的均一性而有利于渗滤液的均匀下渗，还可避免含糖量高的食物垃圾集中发酵酸化而抑制甲烷化进程。

⑷控制pH值

适宜产甲烷菌生长的pH值范围是6.8~7.2。在实际操作中，可在填埋垃圾时加入生石灰粉或在填埋场地表喷洒生石灰水。此外，根据产气和渗滤液日常监测结果也可以采用渗滤液中和回灌技术调整pH值。

⑸提高填埋场作业水平

在填埋作业过程中要提高垃圾的压实密度，增大垃圾的填埋深度，封场填埋的深度至少应保持10m，封场的顶层覆土厚度至少65cm。另外，在填埋场外围边坡还要用防透气膜覆盖严实，并加盖一定厚度土层，以阻止空气进入，增加厌氧效果。

⑹温度的控制

低温会使微生物的活性降低，不利于填埋气的产生。可通过加厚顶部的覆盖层隔绝垃圾和大气的接触来解决。在冬天，倾倒的垃圾中有一定的水分，要尽量缩短这些垃圾在地表停留的时间；为防其结冰，要迅速用较厚黏土覆盖。还可用回灌渗滤液来平衡整个填埋场的温度。 ⑺加强垃圾降解过程的监控

垃圾填埋是一个序批式动态过程，其降解过程在不同阶段呈现不同特征。因此，加强填埋场气体、渗滤液的产量、浓度和垃圾堆体温度等相关参数的监控，把握降解过程的动态特征，并及时采用相应的工程手段、调控有关参数，实现降解过程的有效控制、加速垃圾降解的目的。

此外，填埋场分区作业，控制或避免有毒物质及重金属对微生物的抑制作用等措施也可促进填埋垃圾产气。

6.6填埋气的利用

填埋气体的能源化利用最直接的体现是纯化利用，填埋气体的比例会随填埋场的不同而发生改变，其原因主要有两个：一为填埋场垃圾降解过程中产生的，虽然填埋场垃圾一经填埋,就会产生填埋气，直至封场后很长一段时间（10～15年），但从经济价值考虑一般从封场到稳定期这段时间的填埋气具有一定的经济效益；另一方面为渗滤液厌氧发酵产生的，厌氧反应的严格厌氧不仅保证能得到大量的高纯度甲烷气体,而且能够保证厌氧温度，加速渗滤液的处理。

填埋气在利用或燃烧前一般需要预处理，预处理包括脱水，去除气体CO2、H2S、N2和O2等操作。对填埋气的净化收集技术主要包括变压吸附法、膜分离法和溶剂吸收法，而溶剂吸收法是目前较为成熟的净化方法，采用甲基二醇胺(MDEA)作为吸收剂，分离填埋气中的CH4，净化后CO2的脱除率可达95%以上，CH4含量达90%以上。

填埋气的利用在实际应用中主要有以下三种形式：①粗加工后直接供给工业以及暖房或温室，用于供暖或工业生产，这种方式沼气的热效率最高；②沼气经脱水后用于燃气发动机驱动发电机发电；③深加工处理升级，使沼气达到天然气质量，用途更为广泛。

第七章 填埋操作与辅助设施

7.1填埋方式

填埋作业方式主要根据填埋方式和场地的地形特点来确定。

采用地面法填埋时，有水平填埋和垂直填埋两种作业方式，其中垂直方式应用较多。

采用斜坡法填埋时，有顺流、逆流和垂直填埋三种方式，其中，顺流方式应用较多，即将垃圾直接倾倒在斜坡上，压实后从斜坡工作面直接挖土覆盖；是沟槽法和地面法的结合，故又称为混合法；这种方式的优点是只需要少量的挖掘，即可就地取得覆盖材料[3]。

根据垃圾卫生填埋工艺要求，垃圾填埋采用分层压实方法进行操作，每一单元的垃圾高度均在2m～4m的范围内，最高不超过6m。填埋单元根据日产垃圾实际进场量确定，以每日进场量为一个单元，当日垃圾当日覆土，推土机将垃圾摊铺到厚度为0.3—0.4m时，即进行压实作业。压实垃圾可以延长填埋场的使用寿命，还可以减少沉降、日覆盖土量以及渗滤液和甲烷的迁移，为垃圾车运行提供更坚实的运行面。

每一单元垃圾经过压实后累积净厚度约2.3m时，再进行单元式覆盖(日覆盖)，覆盖材料采用开挖土，覆土厚度0.2m，即平均每单元由垃圾压实机压实后连覆土共厚2.5m。日覆盖可防止垃圾中的纸张等轻质组分被风吹散。每一单元垃圾分层碾压，当填埋层达到一定高度后(4~5m)进行中间覆盖，主要是为了减少降水进入填埋场，减少渗滤液的形成。逐步升高垃圾堆体直至高出填埋坑上坑口，高出部分堆成斜坡面，坡度应为1:3（高：水平）

按单元填埋作业方式依次重复操作至设计填埋高程时，需进行最终覆盖，其目的在于减少雨水的渗入，控制害虫繁殖、气体的迁移和不良气味，降低火灾系数，改善填埋场的景观，进行填埋场生态恢复。最终覆盖层由下至上有三部分组成：下层为粘土层（渗透系数≤10－７cm/s），压实厚度为0.6m，应从中剔除有害的石块，土团及其它碎渣，并应位于最大冰冻线以下，其主要功能为防止地表水渗入填埋场。中间层为自然土，压实厚度为0.3m，其主要功能为防止植物根系穿透防渗层而导致渗水；最上层为侵蚀控制层和营养土层，压实厚度0.6m，有助于天然植物生长并保护填埋场覆盖免受风霜雨雪或动物的侵害。为避免在封顶后的填埋场表面出现积水，对填埋场最终覆盖的外形平整以防止由于日后沉降而引起局部沉陷，以利于降雨的自然排出。最终覆盖的坡度在任何地方均不应小于4%，但也不能超过25%

垃圾填埋过程中所需要的覆盖土包括：单元覆盖贫瘠土、终期覆盖粘土、终期覆盖贫瘠土和终期覆盖营养土。填埋区建设过程中挖出的表层土应集中贮存堆放，用作单元覆盖土和终期覆盖贫瘠土，以减少自然取土量，从而降低填埋场运行费用。终期覆盖营养土采用填埋区内挖方耕植土或自场外运进，终期覆盖粘土根据实际情况从库外取用。

封场与利用

封场是指在填埋的废物之上建造一个与下部填埋场结构配套的顶部覆盖系统，以实现对处置废物的封隔。封场的目的是使废物与环境隔离；调节地表排水，减少降水渗入；减少场地的表面侵蚀。顶部覆盖系统要与填埋场的底部及四周的防渗衬里配套设计建造。顶部防渗覆盖层材料的选择及设计施工要与防渗衬里相一致。

填埋区理想的植被覆盖是卫生填埋成功推广的重要因素，也是已关闭的垃圾填埋场重新开发利用的关键。在填埋过程中，应边填埋边绿化，尽量减轻污染。对建成封场后的填埋场，要大力搞好植被覆盖，为填埋区的重新开发利用创造良好条件。此外，垃圾上有各种微生物，为减少微生物向空气中扩散，需要对填埋场进行有效的管理，及时合理的缓解措施(如加强绿化、及时洒水等)，以在一定程度上减少空气中微生物的浓度。

场区周围应设安全防护设施，以防止垃圾中的轻质物如塑料、废纸等随风飘扬到填埋场区以外。填埋场周围宜设10～20m宽度的绿化防护带，以与周围环境相隔离。封场后及时种上草皮和灌木。据研究表明，需选择一些浅根系且耐的植物,其中枸杞就是一种非常好的植物，甚至可直接在填埋1年后的废弃地上种植，其他还有苦株，刺槐和白蜡树等。同时，部分稳定化的填埋单元可以作为临时的进场垃圾预处理基地或插花培训场所等用途

而且，对于已封闭的填埋场是可以再利用的。城市垃圾填埋场大多建在城市近郊的山坳、荒地或海滩里，随着城市规模的不断扩大，此类垃圾填埋场也将逐渐被新兴的工业民用建筑所包围，其土地利用价值将进一步提高，封场之后的填埋场经安全防范处理后除可用于种植各类经济林木、改造为种植浅表作物的良田以外，也可用作兴建公园、娱乐场、高尔夫球场、休闲广场等。