现代卫生填埋场的研究分析
鲁可 指导老师：刘荣
摘要：随着经济的发展，工业化与城市化进程的加快，城市建设规模的扩大，人口不断涌入城市，使城市生活垃圾急剧增多。城市垃圾污染环境，对城市居民的健康和生存构成严重威胁，已成为社会一大公害。治理城市生活垃圾已成为我国各大城市的重大问题。同时，随着人类环保意识的加强，城市生活垃圾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机理尚有待深入研究和探讨。为此，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能源，实现可持续发展是卫生填埋场所必须研究解决的重要课题。
Abstract: with the development of economy. The process of industrialization and urbanization, the expansion of the scale of urban construction, the influx of population into the city, the rapid increase in urban domestic waste. Municipal solid waste pollution environment, the health and survival of urban residents pose a serious threat, has become a major social hazard. Management of municipal solid waste has become a major issue in the major cities of China. At the same time, the design theory and engineering technology of municipal solid waste sanitary landfill has been paid more and more attention with the strengthening of the environmental significance of human. However, WoG
关键词：固体废弃物 卫生填埋场 问题分析 工程性质
一、固体废弃物的定义
我国《固体废弃物污染环境防治法》（2005）中将固体废弃物定义为：生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中气态物品、物质以及法律，行规规定纳入废物管理的物品、物质。可见，固体物质的概念具有时间、空间的相对性。提倡资源的社会再循环。目的是充分利用资源，增加社会与经济效益，减少废物处置的数量，以利于社会发展。
二、固体物质的种类 固体废物的种类很多，如按其性质可分为有机物和无机物，按其形态可分为固体的（块状、粒状、粉状）和泥状的，按其来源可分为矿业的、工业的、城市生活的、农业的和放射性的。
此外，固体废弃物处理通常是指通过物理、化学、生物、物化及生化方法把固体废弃物转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程。固体废弃物处理的目标是无害化、减量化、资源化。目前采用的主要方法包括压实、破碎、固化、焚烧、生物处理等。
三、固体废弃物的处理
1)压实技术：压实是一种通过对废物实行减容化，降低运输成本、延长填埋场寿命的预处理技术。压实是一种普遍采用的固体废弃物预处理方法。如汽车、易拉罐、塑料瓶等通常首先采用压实处理。适于压实减少体积处理的固体废弃物还有垃圾、松散废物、纸带、纸箱及某些纤维制品等。对于那些可能使压实设备
损坏的废弃物不宜采用压实处理，某些可能引起操作问题的废弃物，如焦油、污泥或液体物料，一般也不宜作压实处理。
2)破碎技术;为了使进入焚烧炉、填埋场、堆肥系统等废弃物的外形尺寸减小，预先必须对固体废弃物进行破碎处理。经过破碎处理的废物，由于消除了大的空隙，不仅使尺寸大小均匀，而且质地也均匀，在填埋过程中更容易压实。固体废弃物的破碎方法很多，主要有冲击破碎、剪切破碎、挤压破碎、摩擦破碎等，此外还有专用的低温破碎和湿式破碎等。
3)分选技术;固体废物分选是实现固体废物资源化、减量化的重要手段，通过分选将有用的充分选出来加以利用，将有害的充分分离出来；另一种是将不同粒度级别的废弃物加以分离。分选定基本原理是利用物料的某些性质方面的差异，将其分选开。例如利用废弃物中的磁性和非磁性差别进行分离；利用粒径尺寸差别进行分离；利用比重差别进行分离等。根据不同性质，可以设计制造各种机械对固体废弃物进行分选。分选包括手工捡选、筛选、重力分选、磁力分选、涡电流分选、光学分选等。
4)固化处理技术;固化技术是通过向废弃物中添加固化基材，使有害固体废弃物固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程。理解的固化产物应具有良好的抗渗透性，良好的机械特性，以及抗浸出性、抗干─湿、抗冻─融特性。这样的固化产物可直接在安全土地填埋场处置，也可用做建筑的基础材料或道路的路基材料。固化处理根据固化基材的不同可以分为水泥固化、沥青固化、玻璃固化、自胶质固化等。
5)焚烧和热解技术;焚烧法是固体废物高温分解和深度氧化的综合处理过程。好处是把大量有害的废料分解而变成无害的物质。由于固体废弃物中可燃物的比例逐渐增加，采用焚烧方法处理固体废弃物，利用其热能已成为必然的发展趋势。以此种处理方法固体废弃物，占地少，处理量大，在保护环境、提供能源等方面可取得良好的效果。欧洲国家较早采用焚烧方法处理固体废弃物，焚烧厂多设在10万人口以上的大城市，并设有能量回收系统。日本由于土地紧张，采用焚烧法逐渐增多。焚烧过程获得的热能可以用于发电。利用焚烧炉发生的热量，可以供居民取暖，用于维持温室室温等。目前日本及瑞士每年把超过65%的都市废k0dfjer料进行焚烧而使能源再生。但是焚烧法也有缺点，例如，投资较大，焚烧过程排烟造成二次污染，设备锈蚀现象严重等。
热解是将有机物在无氧或缺氧条件下高温(500-1000C)加热，使之分解为气、液、固三类产物。于焚烧法相比，热解法则是更有前途的处理方法。它的显著优点是基建投资少6)生物处理技术;生物处理技术是利用微生物对有机固体废物的
分解作用使其无害化。种种技术可以使有机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料，还可以用来从废品和废渣中提取金属，是固体废物资源化的有效的技术方法。目前应用比较广泛的有：堆肥化、沼气化、废纤维素糖化、废纤维饲料化、生物浸出等。
对于因技术原因或其他原因还无法利用或处理的固态废弃物，是终态固体废弃物。终态固体废弃物的处置，是控制固体废弃物污染的末端环节，是解决固体废弃物的归宿问题。处置的目的和技术要求是，使固体废弃物在环境中最大限度地与生物圈隔离，避免或减少其中的污染组成对环境的污染与危害。
4)固化处理技术;固化技术是通过向废弃物中添加固化基材，使有害固体废弃物固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程。理解的固化产物应具有良好的抗渗透性，良好的机械特性，以及抗浸出性、抗干─湿、抗冻─融特性。这样的固化产物可直接在安全土地填埋场处置，也可用做建筑的基础材料或道路的路基材料。固化处理根据固化基材的不同可以分为水泥固化、沥青固化、玻璃固化、自胶质固化等。
5)焚烧和热解技术;焚烧法是固体废物高温分解和深度氧化的综合处理过程。好处是把大量有害的废料分解而变成无害的物质。由于固体废弃物中可燃物的比例逐渐增加，采用焚烧方法处理固体废弃物，利用其热能已成为必然的发展趋势。以此种处理方法固体废弃物，占地少，处理量大，在保护环境、提供能源等方面可取得良好的效果。欧洲国家较早采用焚烧方法处理固体废弃物，焚烧厂多设在10万人口以上的大城市，并设有能量回收系统。日本由于土地紧张，采用焚烧法逐渐增多。焚烧过程获得的热能可以用于发电。利用焚烧炉发生的热量，可以供居民取暖，用于维持温室室温等。目前日本及瑞士每年把超过65%的都市废k0dfjer料进行焚烧而使能源再生。但是焚烧法也有缺点，例如，投资较大，焚烧过程排烟造成二次污染，设备锈蚀现象严重等。
热解是将有机物在无氧或缺氧条件下高温(500-1000C)加热，使之分解为气、液、固三类产物。于焚烧法相比，热解法则是更有前途的处理方法。它的显著优点是基建投资少6)生物处理技术;生物处理技术是利用微生物对有机固体废物的分解作用使其无害化。种种技术可以使有机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料，还可以用来从废品和废渣中提取金属，是固体废物资源化的有效的技术方法。目前应用比较广泛的有：堆肥化、沼气化、废纤维素糖化、废纤维饲料化、生物浸出等。
对于因技术原因或其他原因还无法利用或处理的固态废弃物，是终态固体废弃物。终态固体废弃物的处置，是控制固体废弃物污染的末端环节，是解决固体
废弃物的归宿问题。处置的目的和技术要求是，使固体废弃物在环境中最大限度地与生物圈隔离 ，避免或减少其中的污染组成对环境的污染与危害。 四、现代卫生填埋场的研究内容
1)场地选址要求：从工程安全角度出发，填埋场的选址应确保其周边环境（生态环境、水环境、大气环境）以及人类生存环境等的安全；从经济角度考虑，只有通过先进的选址技术，才能达到节省工程造价的目的。一般来说，填埋场应设于离湖泊、河流、湿地、洪水淹没区、供水井和有机物一定距离之外；另外，也不允许设于现有地下水或地表水产生污染的区域内；还要求对选址地形地貌、工程地质及水文地质、气候、土壤、交通等进行综合的评估。场地选择的好坏，不仅直接影响到卫生填埋场的建设及建成后的经营管理，而且关系到卫生填埋场的建设是否真正能够实现国家科委所提出的处理减容化的总目标药品求。
2）填埋工程设计与施工：包括填埋工程的四大主要系统:地步防渗系统、浸出液收集与处理系统、填埋气体控制系统与最终覆盖层系统的结构功能与施工技术要求等。在填埋场设计时，应充分分析和评估几个问题：废弃物堆积性的稳定性、废弃物堆积体的变形、密封层的设计问题，排水系统（渗滤液的气体）的设计问题，动力问题，污染物迁移的计算分析等。
3）材料及稳定性变形问题：填埋场可看作是由固体废弃物、土料及土工合成材料组成的构筑物，内含浸出液和填埋气体。它涉及材料的物理、化学、生物和力学等多个学科，根据设计要求选择合适的施工材料和进行施工质量控制也十分重要。
4）环境影响及评价：对填埋场周围环境评估，包括固体废弃物、浸出液及填埋场气体等污染源对环境所造成危害的评价等。其中，浸出液，填埋气体的产出，传播及污染往往成为的研究主题。
5）潜在资源的回收利用和危害物质的处理：
在城市生活垃圾填埋过程中必须考虑潜在资源的回收和有害物质的处理问题。例如，垃圾在填埋后必然会产生沼气，一方面沼气是可以应用的潜在资源，另一方面，沼气是仅次于二氧化碳的可引起温室效应的气体，它对臭氧层的破坏也是非常严重的。而且，它与空气混合后容易发生爆炸，造成人身安全事故，所以，沼气的收集和利用不仅对填埋场的使用年限及环境保护十分有利，而且还会产生很好的经济效益。另外，垃圾中产生的浸出液又可造成外泄污染，所以对其进行必要的回收和处理有十分重要的意义。此外，还包括监测测试、施工机械、经济和社会效益评价等方面。
五、国内外填埋场存在的问题
1）填埋场的沉降：固体废弃物填埋场中填埋场的沉降是一个长期困扰工师和业主的问题，这是因为填埋场的容量分析和填埋场内的淋滤液收集系统、气体收集系统和覆盖系统的安全运行与填埋场的沉降及不均匀沉降密切相关。填埋场的沉降可以分为填埋气内沉降和封顶后沉降。在填埋期内的沉降可以增加填埋场的容量，延长填埋场的服务年限。在封顶后填埋体发生较大的竖向沉降及不均匀沉降，就会使得填埋场内部各种防渗层发生撕裂和破坏，变得支离破碎残缺不全使得填埋体内有过高的渗滤液浸润线水头存在。直接威胁着填埋体的稳定性，同时，排出各种有毒、易燃、易爆危险气体的管网断裂破坏，导致气体淤积堵塞甚至发生爆炸。
2）填埋场的稳定：填埋场边坡稳定分析乃至合理的边坡设计是关系填埋场
经济和安全的重要问题，填埋场边坡坡度过缓，将减少填埋场的垃圾容量；但边坡坡度过陡，易引起边坡失稳。填埋场边坡失稳现象，无论在国外还是国内都时有发生，如美国纽约、菲律宾马尼拉、我国杭州和重庆等地都发生过，填埋场边坡失稳通常引起填埋场渗滤液泄漏，污染周围环境，给国民经济造成难以挽回的损失。
3）填埋场的防渗：垃圾卫生填埋场防渗处理是选址和建设必须考虑的重要因素，防渗工程的好坏直接关系填埋场是否符合卫生标准和相关环境法规，其方案的选择也直接影响投资国内已建卫生垃圾填埋物大多采用粘土强化防渗方式进行底部防渗处理，但由于受场区地质条件，具体施工方式以及缺乏科学的依据和规范等原因，目前还很难达到国家制订的防渗标准要求，对地下水造成严重的污染。一般而言，不同的结构形式与材料特性，其防渗效果也一样。
4）填埋场中的渗流：根据有关调研，我国绝大多数填埋场由于覆盖系统和渗滤液的排放和收集系统设施不完善，使得渗滤液产生速率难以计算。目前我国对城市固体废弃物的渗透特性研究较少，使得渗滤液计算模型的确定更加困难，只有在填埋场中各个系统正常工作时，考虑填埋体的实际渗透特性，才能合理确定渗滤液的产生速率，但目前，我国很多填埋场的顶部防渗，底部防渗以及收集系统有很多问题。致使填埋场中渗滤液的渗透规律非常复杂，无法准确评估渗滤液数量。 六、发展趋势及展望
1）垃圾处理资源化：要解决垃圾围城问题，必须从源头上做起，把“无害化、减量化、资源化”作为解决固体废物污染的方向和目的。普及清洁生产和循环经济的理论，对垃圾进行分类处理，从源头上减少垃圾容量，将垃圾分类放置、分类收集、分类处理，以达到利用资源和环境保护的目的。需要提及的是，有关部门在制订时，应考虑到环保要求，对以废旧物资为生产原料的企业给与适当的倾斜，以形成一种积极的市场导向。 2）渗滤液的处理：渗滤液的处理已经成为垃圾填埋场建设和发展的难题。目前国内已经运行的填埋场渗滤液处理设施一般都无法达到排放标准。而且现有的渗滤液处理工艺比较复杂。投资处理费用高，处理流程长，效果差。因此，研究适合我国国情，投资少，效果好的渗滤液处理技术，对于保证固体废弃物安全填埋，避免环境污染具有重要意义。
4）渗滤液运移模型：在渗滤液运移模型方面，应继续开展适合各种填埋场地条件和填埋方式的数学模型研究工作，并把开发计算机软件来模拟计算，模拟出堆放期，封场后污染物对地质环境影响程度和范围，为防止地下水污染提供依据。对于渗滤液收集系统的组成，研究重点应放在如何保护渗滤液
收集管不变形，不堵塞而且具有足够的收集能力上 3）填埋场的气体控制：对填埋场的气体控制，国内填埋场往往不设置水平 洞槽，仅采用在填埋面上打竖井的方法抽取场内的填埋场气体。无疑会降低填埋气体收集和利用效率，今后应研究解决如何布置水平气体收集槽并防止不均匀沉降对其的破坏作用。 七、总结
随着我国对环保问题的重视，许多大型的垃圾卫生填埋场已兴建起来，并投资几十个亿进行垃圾处理及垃圾场的改造。但要真正实现生活垃圾的减量化，无害化和资源化，还有一系列的技术难题需要进行攻关研究。
目前，我国还缺乏系列化，国产化和标准化的垃圾处理及填埋设备，需要进行搭理的开发和研制。因此，需要认真学习国外发达国家的经验，通过实践加以总结，结合我国的实际情况，尽快制定出我国自己的设计标准和规范来。
参考文献
钱学德，郭志。诚实固体废弃物（的工程性质.岩土工程，1998，2o（5） 严树，吴文。城市生活垃圾的卫生填埋（长江流域资源与环境，2003）
孙立明，黄凯兴，ZlxuYou.美国城市生活垃圾处理及思考（工业安全与环保，2004，30） 孙志红，饶卫国。填埋场垃圾体安全稳定性分析（中全科学，2005，15） 熊孝波，施斌。国外城市填埋场岩石工程烟酒店最新进展（工程地质，2005）
