第九章 可生化降解固体废物的处理与利用本章重点
好氧堆肥程序、工艺、影响因素
有机物的厌氧发酵过程
影响发酵的因素第一节 好氧堆肥
有机固体废物的堆肥化技术是一种最常用的固体废物生物转换技术，是对固体废物进行稳定化、无害化处理的重要方式之一，也是实现固体废物资源化，能源化的系统技术之一。
堆肥化的基本概念
定义：依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、
真菌等生物，人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质生化转化的微生物学过程叫做堆肥化。堆肥化的产物称作堆肥。
堆肥的定义包含了好氧堆肥和厌氧堆肥，而在欧盟，堆肥化过程仅限定于好氧堆肥。总之，
堆肥化是一种受控制的生物降解和转化的过程。
垃圾堆肥产品中含有有机质和 P,K等多种植物所需的养分,施用后,不仅可以提高农林等产品的产量,而且可以明显改善土壤的物理、化学、生物学性状,因而有望成为发展粮食、蔬菜、花卉、林木生产等方面的有效资源。
使用堆肥的作用
1.施用垃圾堆肥改善土壤的理、化性质 土壤容重随堆肥用量的增加而减小,总团粒结构和水稳团粒结构均有增加趋势,同时土壤固相容积逐渐减少,液相和气相容积逐渐增加,提高了土壤孔隙度和毛管孔隙度,从而提高了土壤的通气透水和田间持水量,明显改善了土壤的物理性质。
施用堆肥可提高土壤的阳离子代换量,改善土壤对酸碱的缓冲能力,提供养分交换和吸附的活性位点,从而提高土壤保肥性。
2.施用堆肥促进植物产量和品质的提高
3.施用堆肥增加土壤的微生物活性,可修复被污染的土壤
4.堆肥是缓效性肥料，不会对农作物产生伤害。
5.堆肥是 CO2的供给源。
使用堆肥过量的不良影响
施用过量堆肥可引起土壤砂化
垃圾堆肥虽含有多种养分,但普遍存在着有机质含量高,而腐殖质含量水平低下,以及有较大比例的砾石成分,长期施用于大田会导致土壤砂化。
重金属污染
重金属污染是垃圾堆肥施用过程中的一个重要问题。
堆肥的原料
堆肥的原料很广泛，有城市生活垃圾、
污泥、农业废弃物、动物粪便等。
城市生活垃圾是最主要的原料，但其中可堆肥物数量、碳氮比、水分等常常不能满足要求，需要进行适当的预处理。
堆肥原料的特性
① 密度 350~650kg/m3
② 组成成分 有机物含量不少于 20%
③ 含水率 40%~60%
④ 碳氮比 20:1~30:1
堆肥的基本原理
在有氧的条件下，依靠耗氧微生物来进行的。有机废物中的可溶性物质可透过微生物的细胞壁和细胞膜被吸收；而不溶性的胶体有机物质，先被吸附到微生物体外，依靠分泌的胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。微生物通过自身的生命代谢活动，进行分解代谢和合成代谢。
堆肥化过程
大致可分为以下三个阶段：
① 中温阶段（产热阶段）
② 高温阶段
③ 腐熟阶段
中温阶段,在发酵之前,垃圾中就存在着各种有害的、无害的菌类,当温度和其他条件适宜时,
各类微生物菌群即开始繁殖,利用一定的养料和微量元素来发展自己的群体。当温度达到
25℃ 以上时,中温微生物菌类进入旺盛的繁殖期,开始活跃地对有机物进行分解和代谢。 20h
左右温度就能升到 50℃ 以上,以无芽孢菌、芽孢菌和霉菌等嗜温好氧性微生物为主的菌类,
它们将单糖、淀粉、蛋白质等易分解的有机物迅速分解。在供热和微生物消化过程中,热量不断积累,这样能节省消化时间。
高温阶段,达到温度 45℃ 以上时,中温微生物受到了抑制或死亡,除了易腐有机物继续分解外,一些较难分解的有机物,如纤维素、木质素也逐渐被分解。此时嗜热真菌、
好热放线菌、好热芽孢杆菌等微生物活动占了优势,腐殖质开始形成。当温度升到 70 ℃ 以上时大量的嗜热菌类死亡或进入休眠状态,在各种酶的作用下,有机质仍在继续分解,热量的产生会由于死亡的微生物酶的作用消退而逐渐降低温度,温度低于 70 ℃ 以下时,休眠好热的微生物又重新活跃起来并产生新的热量,经过反复几次保持在 70
℃ 的高温水平,腐殖质已经基本形成,堆肥物质初步稳定。
腐熟阶段 （降温阶段）,当高温持续一段时间后,随着微生物活动的减弱,温度开始下降到 40℃ 左右,其中易腐熟的物质已成熟,剩下几乎大部分是纤维素,木质纤维素和其他稳定物质,这些物质不需要再加以分解,让它们在土壤中更有利于完全分解。由于土壤的微生物的存在和代谢,
更容易促进植物的生长。
热灭活和无害化
控制消灭垃圾中的病原体有多种方法：堆肥化、
厌氧或好氧消化、热干化、巴氏灭菌消毒、电离辐射处理、掺加石灰化学处理、发酵沉卵方法等。
好氧堆肥化能提供杀灭病原体的热量。病原体细胞的热死主要是由于酶的热灭活所致。
理论上堆层温度 55 ℃ 以上需要 5~7天； 70 ℃ 则需要维持 3~5天。
好氧堆肥过程
现代化堆肥生产，通常由前处理、主发酵（一次发酵、一级发酵或初级发酵）、
后发酵（二次发酵、二级发酵或次级发酵）、后处理、脱臭及贮存等工序组成。
1.前处理 去除不可发酵的组分，调整水分和碳氮比，有时需要添加菌种和酶制剂，以促进发酵正常进行。
2.主发酵 在发酵仓内进行，靠强制通风或翻堆搅拌来供给氧气。
3.后发酵 经过主发酵的半成品被送去后发酵。等到完全成熟的堆肥产品。
4.后处理 进一步去除杂物，根据需要破碎分选。
5.脱臭 化学除臭剂除臭；水、酸、碱水溶液吸收；
臭氧氧化法；活性炭、熟堆肥等 吸附剂吸附法。
影响固体废物堆肥化的主要因素
主要发酵条件：
① 通风供氧
② 堆料含水率
③ 温度其他有有机质含量、颗粒度、碳氮比、
碳磷比,pH值等。
1.通风的作用及控制
在堆肥过程中,通风有 3 个作用,供氧,散热 和 去除水分 。 通风方式有自然通风、强制通风和被动通风,其中强制通风有 3 种方式,正压鼓风、负压抽风和由正压鼓风与负压抽风组成的混合通风。 不同的通风方式对堆肥过程有不同的影响,同其它通风方式相比,强制通风易于操作和控制,是为堆料生物降解提供氧气的最有效方法,并且是堆肥过程能耗的主要影响因素,然而它对通风管附近的堆料有明显的冷却效应。
2.含水率
水分是否适量直接影响堆肥发酵速度和腐熟程度。
最大含水率：受到物质结构强度的限制，也称极限水分，即从透气性角度出发，将固体内部细孔被水填满时的水分含量。
临界水分：既考虑到微生物活性需要，又考虑到保持物料空隙率与透气性需要的综合指标。
通常是以的水分为 45%~60%（质量分数）
3.温度
温度是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因素。
温度的变化速率受到氧气的供应状况及发酵装置、保温条件等影响。
4.堆肥适合的Ｃ /Ｎ
堆肥适合的Ｃ /Ｎ生活垃圾在堆肥过程要求保持一定的碳氮比,研究表明一次发酵适宜的Ｃ /Ｎ为 25∶ 1～ 35∶ 1。Ｃ /Ｎ比过低或过高都不利于嗜氧菌的生长繁殖，
难以达到稳定的最佳堆肥。当Ｃ /Ｎ比高于 35∶ 1时，需要添加粪便或氮肥水进行调节。
腐熟度
腐熟度 (maturity) 是衡量污泥堆肥成熟程度的参数。,腐熟即指堆肥原料所含的能量和营养物质形成了稳定的腐殖质,而所谓腐熟度即堆肥完成度,即堆肥中的有机质经过矿化、腐殖化过程最后达到稳定的程度。
污泥堆肥产品必须腐熟,若腐熟不完全就施于农田则易造成根部缺氧腐烂,并释放出有毒物质,且增加土壤中某些重金属离子的溶解性。
堆肥腐熟度评价指标分为三类：物理学指标、化学指标和生物学指标。物理学指标包括温度、气味、颜色；化学指标包括化学需氧量、挥发性固体含量、易降解有机质、腐殖质物质的变化,C/ N
等；生物学指标包括微生物活性测试和发芽试验。物理学指标易于定性描述堆肥过程所处的状态,因此可作为试验的经验判断,但用作评价则缺乏可比性。
与碳、氮相关的性能参数
与碳、氮相关的性能参数碳源是微生物利用的能源,氮是微生物利用的原料营养源。研究表示碳、氮成分的化学参数在堆肥过程中变化规律是一种比较传统的和实用的腐熟度评价方法。水溶性有机
Ｃ与有机Ｎ的比值已被公认为评价堆肥腐熟度的较好指标,该值约为 5～ 6时表明堆肥已经腐熟。
ＣＯ 2
ＣＯ 2产生量与堆肥腐熟进度的关系非常密切,是一个理想的腐熟度判定指标。Ｃ
Ｏ 2产生量,在整个堆肥过程中下降 90%左右,其中一次发酵期就下降 50%以上。后期深度熟化阶段ＣＯ 2产生量基本稳定在
2ｇ /(ｋｇ ·ｄ )以下。
测试方法
有 Solvita 测试法,Dewar 自热测试法,CO2探管测试法等。
Solvita 测试法 。该测试方法以现代凝胶技术为基础,操作简易、快速,可在 4 h内得出结论。
将样品放入密闭小杯中并放入一个信号器,该信号器能反映 CO2 的存在 (通过颜色 ),对照颜色表可得出结论,颜色对照表从 1 (生堆料 ) 到 8
(腐熟堆肥 ) 变化,读数越大则腐熟程度越好。
Dewar 自热测试法,基于最初欧洲的自热测试标准方法,由 Woods End 实验室总结整理。先调节测试样品的水分,然后插入一支温度计,温度计距瓶底大约 5 cm。样品放入一个绝热真空瓶中,这样置于室温至少 5 d,但不超过 10 d,并测试每天的最高温度,其结果即为腐熟过程的最高升温。该方法的缺点是测试结果只能区分腐熟和不腐熟,时间较长,但比较直观,具有很强的操作性。
第二节 厌氧发酵
用厌氧发酵法处理城市有机生活垃圾,并产生洁净能源 —— 沼气,为人类提供了一种绿色生物能源,具有成本低、环境效益高及可持续发展等特点。其发酵底物不仅是优质的农作物有机肥料,而且因其富含微生物菌体、氨基酸等活性物质,经加工可作为优良的鱼、鸡等动物饲料。可见这种方法是城市有机生活垃圾资源化处理的有效途径之一。对于我国的中小城市,
由于垃圾中的可燃成分较少、热值低,不易焚烧,所以采用厌氧消化的方法较为有利。
有机废物的厌氧消化过程就是有机物质在特定的厌氧条件下,微生物将有机质进行分解,其中一部分碳素物质转化为甲烷和二氧化碳的过程。在这个转化过程中,被分解的有机碳化物中的能量大部分储存在甲烷中,仅一小部分有机碳化物氧化成二氧化碳,
释放的能量作为微生物生命活动的需要。新的研究表明,利用城市生活垃圾厌氧消化,可以将其中的有机物转化为氢气,这一研究进一步扩大了厌氧发酵的概念。目前,厌氧发酵所处理的有机固体废物主要为城市生活垃圾。
有机物厌氧发酵过程
厌氧消化 (anaerobic digestion) 是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物 (anaerobic microbes)(包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷 (methane)和二氧化碳
(carbon dioxide)等物质的过程。
厌氧消化过程
厌氧消化过程划分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
第一阶段为水解酸化阶段。复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。
第二阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和 H2，在降解奇数碳素有机酸时还形成 CO2。
第三阶段为产甲烷阶段。产甲烷细菌将乙酸、
乙酸盐,CO2和 H2等转化为甲烷。此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的 l/3后者约占 2/3。
厌氧消化的三个阶段及有机物变化影响发酵的因素
1.温度
据产甲烷菌适宜温度条件的不同，厌氧法可分为常温消化、中温消化和高温消化三种类型。
在 35℃ 和 53℃ 上下可以分别获得较高的消化效率，
温度为 40-45℃ 时，厌氧消化效率较低。
温度对厌氧消化过程的影响
0
2
4
6
8
25 30 35 40 45 50 55 60
温度（℃）
有机物负荷
(g/L
.
d）
0
1
2
3
4
产气量
（L
/
L
.
d）
有机负荷产气量
温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用。短时内温度升降 5℃,沼气产量明显下降，
波动的幅度过大时，甚至停止产气。
温度的波动，不仅影响沼气产量，还影响沼气中甲烷的含量，尤其高温消化对温度变化更为敏感。
温度的暂时性突然降低不会使厌氧消化系统遭受根本性的破坏，温度一经恢复到原来水平时，
处理效率和产气量也随之恢复。
2.pH值
每种微生物可在一定的 pH值范围内活动，产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜的
pH值范围较广，在 4.5-8.0之间。
产甲烷菌要求环境介质 pH值在中性附近，最适宜 pH值为 7.0-7.2,pH6.8-7.5较为适宜。
pH主要取决于代谢过程中自然建立的缓冲平衡，取决于挥发酸、碱度,CO2、氨氮、氢之间的平衡。
可通过投加石灰或调整原料碳氮比来进行调节。
3.搅拌混合
实验证明,搅拌有利于提高沼气发酵物料中的细菌含量。沼气池主要微生物种群的垂直分布，
经搅拌的沼气池各层产甲烷菌比静态高出 10～
100 倍。沼气池在不搅拌的情况下，发酵料液明显地分成结壳层、清液层、沉渣层,严重影响发酵效果。对沼气池进行搅拌，可以使池内温度均匀，使微生物与发酵原料充分接触，加快发酵速度，提高沼气量。因此,搅拌对垃圾厌氧消化影响很大，不仅可以缩短反应周期，
提高产气率，还可以提高沼气中甲烷含量，提高垃圾中有机碳利用率。
4.底物组成对固态厌氧消化的影响
对于不同的有机物,其可生化降解性不同，在相同的条件下,采用相同的消化工艺,沼气产量会相差很大,甚至达到 40 %以上。另外,底物组成不同,在发酵过程中的营养需求与调控也不同。对于像以秸秆为主的底物,须补充 N 源的营养,因为秸秆中的碳氮比较高,达 75,1,而一般的厌氧消化所需的碳氮比为 25～ 30 。因此在秸秆消化过程中需加入尿素、粪便等 N 源物质。
5.添加剂和有毒物质
在发酵液中添加少量有益的化学物质，
有助于促进厌氧发酵，提高产气量和原料利用率。例如：硫酸锌、磷矿粉、碳酸钙、炉灰等。
有毒物质会使发酵过程受到抑制。
6.接种物
厌氧发酵中均重数量的多少和质量的好会直接影响沼气的产生。
酒厂、屠宰场和城市小水污泥活性较强，
可直接作为接种物添加。
发酵工艺
1,根据发酵温度分为：常温发酵（自然发酵）、中温发酵（ 28~38℃ ）和高温发酵（ 48~60℃ ）；
2,根据进料方式分：批量进料、半连续进料和连续进料；
3,根据发酵方式：二步（相）发酵和一步
（混合）发酵
根据原料的物理状况分：液体发酵（固体含量在 10%以下）、固体发酵（固体含量 20%左右）
和高浓度发酵（介于液体发酵和固体发酵之间，
总固体含量 15%~20%）；
根据发酵装置类型：传统消化器、厌氧接触消化、上流式厌氧污泥床、厌氧流化床、厌氧生物转盘、管道式消化器、折流式消化器发酵装置 — 小型水压式沼气池第十章 固体废物最终处置本章重点填埋场的设计填埋场的构造类型渗滤液的产生及控制
LFG的产生及控制填埋场密封系统最终处置要求
固体废物的最终处置是为了使固体废物最大限度地与生物圈隔离而采取的措施，
是解决固体废物的最终归宿问题。
处置方法分类
基本方法是通过多重屏障实现有害物质同生物圈的有效隔离。
概括来说可分为海洋处置和陆地处置两大类。
土地填埋处置
它是从传统的堆放和填埋处置发展起来的一项最终处置技术。因其工艺简单、
成本较低、适于处置多种类型的废物，
目前已成为一种处置固体废物的主要方法。
土地填埋处置种类
土地填埋处置种类很多，采用的名称也不尽相同。按填埋地形特征可分为山间填埋、平地填埋、废矿坑填埋；按填埋场的状态可分为厌氧填埋、好氧填埋、
准好氧填埋；按法律可分为卫生填埋和安全填埋等。
填埋场填埋物
填埋物应是下列城市生活垃圾：
1,居民生活垃圾；
2,商业垃圾；
3,集市贸易市场垃圾；
4,街道清扫垃圾；
5,公共场所垃圾；
6,机关、学校、厂矿等单位的生活垃圾。
填埋物严禁包含下列有毒有害物：
1,有毒工业制品及其残物；
2,有毒药物；
3,有化学反应并产生有害物的物质；
4,有腐蚀性或有放射性的物质；
5,易燃、易爆等危险品；
6,生物危险品和医疗垃圾；
7,其他严重污染环境的物质。
填埋场的场址选择
1,填埋场场址设置应符合当地城市建设总体规划要求：符合当地城市区域环境总体规划要求；符合当地城市环境卫生事业发展规划要求。
2,填埋场对周围环境不应产生影响或对周围环境影响不超过国家相关现行标准的规定。
3,填埋场应与当地的大气防护。水土资源保护。
大自然保护及生态平衡要求相一致。
4,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。
5,选择场址应由建设、规划、环保、设计、国士管理、地质勘察等部门有关人员参加。
6,填埋场宜选在地下水贫乏地区 。
7,填埋场防洪应符合规定 。
8,填埋场选址顺序
① 场址初选根据城市总体规划、区域地形、地质资料在图纸上确定 3个以上候选场址；
② 候选场址现场踏勘选址人员对候选场址进行实地考察，并通过对场地的地形、地貌、植被、
水义、气象、交通运输和人口分布等对比分析确定预选场址；
③ 预选场址方案比较选址人员对 2个以上（含 2个）的预选场址方案进行比较，并对预选场址进行地形测量、初步勘探和初步工艺方案设计，
完成选址报告，并通过审查确定场址。
填埋场不应设在下列地区
1,地下水集中供水水源的补给区；
2,洪泛区；
3,淤泥区；
4,填埋区距居民居住区或人畜供水点
500m以内的地区；
5,填埋区直接与河流和湖泊相距 50m以内地区；
填埋场不应设在下列地区
6,活动的坍塌地带、地下蕴矿区、灰岩坑及溶岩洞区；
7,珍贵动植物保护区和国家自然保护区；
8,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；
9,军事要地、基地，军工基地和国家保密地区。
场地的设计
卫生土地填埋的场地设计包括场地的面积和容量的确定、地下水的保护措施及降解气体的控制等。
场地的面积和容量
场地的面积和容量与城市的人口、垃圾产率、填埋高度、垃圾与覆盖材料之比和填埋后的压实密度有关。
每年填埋的固体废物体积：
覆土体积
，填埋后废物的压实密度城市人口
）（人垃圾产率，
C
m/kg-D
P
d/kg
3 6 5
3
W
C
D
WP
V
如果填埋高度为 H，则每年所需土地面积为：
A=V/H
实际占地面积确定后，还要考虑场地周围土地的使用，要注意保留适当的缓冲区。
表面水控制
填埋场设计时必须考虑直接落入填埋体的降雨量和场外流入场内的径流量。径流量通常用环绕填埋体的沟渠引走，沟渠尺寸、结构及建材由填埋场的具体情况决定。为了防止冲刷，沿陡坡下来的径流必须用铺砌好的沟渠、岩石渠道或闭合断面沟渠引走。所有表面径流原则上不能让其进入填埋场，常用 25年或 50
年一遇的最大雨量来设计渠道大小。
地下水保护
防止表面水进入填埋体有助于保护地下水。通过适当的选址、控制和引开表面径流，禁止过分潮湿的废物放置，利用覆盖材料如土壤、植被等可以达到保护地下水的目的。另外，还可以利用防渗层达到保护地下水的目的。在填埋场的底部和侧面，要求使用防渗层，防渗层有几种：天然固有的防渗层、粘土人工筑成的防渗层和合成膜防渗层。合成膜只能在天然层支撑的情况下使用。
排气及防爆
填埋场必须控制填埋物产生的气体，严禁填埋气体爆炸，并应符合下列规定：
1,填埋场应设气体导排设施。
2,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。
排气及防爆
3,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。
4,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。
排气及防爆
5,在填埋区应设消防贮水池和消防给水系统等灭火设施。
6,填埋区应设防火隔离带，其宽度宜为
8m
7,填埋场区中，甲烷气体的含量不得超过
5％；建（构）筑物内，甲烷气体含量不得超过回 1.25％。
填埋场的构造类型
1,自然衰减型填埋场
2,封闭型填埋场
3,半封闭型填埋场自然衰减型填埋场
允许部分渗滤液由填埋场基部渗透，利用下伏包气带土层和含水层的自净功能来降低渗滤液中污染物的浓度，使其达到能接受的水平。
全封闭型填埋城
设计概念是将废物和渗滤液与环境隔绝开，将废物安全保存相当一段时间（数十甚至上百年）。
顶部安装入渗水收排系统（ SLCR），底部安装渗滤液收集主系统（ LCRS）和渗滤液检测收排系统（ LDCR）。衰减过程是在废物中进行的。
半封闭型填埋场
介于自然衰减型填埋场和全封闭型填埋场之间。
顶部密封系统要求不高，大气降水会部分进入填埋场；底部一般设单层密封系统，渗滤液也可能部分泄露进入下包气带和地下含水层。
填埋场类型的选择
对于废物处置率低的场合（只限无害废物）可以设计成自然衰型填埋场。
自然衰型填埋场不可必免会影响地下水，
不适用于处置大规模的废物；封闭型填埋场是大规模处置废物的唯一选择。
因此，小规模废物适合用自然衰型填埋场处置，封闭型填埋场适合处置大规模处置废物。
填埋方式
固体废物填埋场的构筑方式和填埋方式与地形地貌有关。可分为：
1,山谷型填埋
2,平地型填埋
① 地上式：适用于地下水位高的平原。
② 地下式：要求地下水位深，有良好的天然密封层。
③ 半地下式渗滤液的产生和控制
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的渗滤液所造成的。渗滤液的污染控制是填埋场设计、运行和封场的关键性问题。
填埋场渗滤液组成及特征
（一）渗滤液的主要成分
垃圾渗滤液是由垃圾分解后产生的内源水与外来水分 (包括大气降水、地表水、地下水入侵 )
所形成的液体,其中含有大量的有机物、无机离子、以及离子 -有机化合物。垃圾渗滤液水质的变化受垃圾组成、垃圾含水率、垃圾体内温度、
垃圾填埋时间、填埋规律、填埋工艺、降雨渗透量等因素的影响,尤其是降雨量和填埋时间的影响。
主要成份可分为下列四类：
1,常见元素和离子，如 Cd,Mg、硫酸根和碳酸根等；
2,微量金属，如 Mn,Ni,Pb等；
3,有机物，常以 TOC,COD来计量，酚等也可以单独计量；
4,微生物
（二）渗滤液浓度变化特征在填埋初期，渗滤液中的有机酸浓度较高，
而挥发性有机酸占有量不到 1%；随着时间的推移，挥发性有机酸的比例将增加。
渗滤液中有机物浓度降低的速度，好氧填埋要比厌氧填埋快些。
对于普遍采用的厌氧填埋，渗滤液的性质一般为,
1,色嗅 淡茶色或暗褐色，色度在 2000~4000之间，有较浓的腐化臭味。
2,pH值 填埋初期 6~7，弱酸性，随着时间的推移，可提高到 7~8。
3,BOD5 随着时间和微生物的增加,BOD5也随着增加。一般填埋 6个月至 2.5年达到最高峰，
此时 BOD5多以溶解性为主，随后开始下降。
4,COD 初期 COD略低于 BOD5，随着时间推移,BOD5急速下降,COD下降缓慢。
5,TOC 浓度一般为 265~2800mg/L。
BOD5/ TOC可反映有机碳氧化状态。
6,溶解总固体 随时间而变化。填埋初期溶解性盐的浓度可达 10000mg/L。填埋
6~24个月达到峰值。
7,SS 一般在 300mg/L以下。
8,氮化物 氨氮浓度较高，以氨态为主，
一般为 0.4mg/L，有时高达 1mg/L。
9,重金属 生活垃圾单独填埋时，重金属含量很低，一般不会超标；但与工业废物或污泥混埋时，可能超标。
渗滤液的产生及控制
（一）渗滤液的来源
1,直接降水
2,地表径流
3,地表灌溉
4,地下水
5,废物中的水分
6,覆盖材料中的水分
7,有机物分解生成水
（二）渗滤液的产生量
渗滤液的产生量通常由下列因素决定：
1,填埋场构造 对渗滤液产生量有很大影响
2,降雨 影响渗滤液产生的降雨特征：降雨强度、
降雨量、降雨频率和降雨周期
3,地表径流 包括入流和出流,入流是指来自场地表面上坡方向的径流水，称为区域地表径流，对渗滤液的产生量有较大影响。出流是指填埋场场地范围内产生并流出的地表水，
称为填埋场地表径流。
4,贮水量 渗入土层的水分，只有部分会下渗进入废物层，另一部分则滞留在土层内。土层的贮水量与土层厚度，实际土壤含水率和田间持水量有关。
5,腾发量 地表蒸发和植物蒸腾作用
6,其他因素
① 形成填埋场气体所消耗的水分 有机物的厌氧分解要消耗水分。
② 形成水蒸气所消耗的水分 填埋场中的气体通常是水蒸气饱和态的。
（三） 控制渗滤液产生量的工程措施
1,入场废物含水率的控制 随填埋废物带入的水分，相当部分会在废物压实过程中沥滤 出来，在渗滤液产生量中占相当大的比例。为此，城市生活垃圾填埋一般要求含水率 <30%（质量分数）
2,控制地表水的入渗量 由于地表水渗入是渗滤液的主要来源，因此消除或减少地表水的渗入量是填埋场设计的最为重要的方面。
地表水管理的目的是不让区域地表径流进入填埋场区，
不让填埋场内径流通过废物，对外界造成污染。
控制地表水的入渗量措施
（ 1）雨水流路
在填埋场周围设置场外排洪沟，防止场外周边地域的地表径流进入。
施工或生产运行期间，宜采用分区施工、
分区填埋、分区封顶的操作方式，以控制开放性作业面面积，同时可以减少降水产生的渗滤液量。
（ 2）雨水沟
也叫排水浅槽，流过或绕过填埋场，承载填埋区域的全部径流。（见前图）
（ 3）涵洞
用于排除道路下面的水，涵洞进出口处应有平缓的过渡，以减少进出口处的侵蚀。
（ 4）雨水储存塘
在许多情况下，需要建造暴雨储存塘来储存改道后的暴雨地表径流。
在地表水进入天然流域之前，需要使之通过一座专设的沉淀塘，减少排入水体中的总溶解固体（ TDS）量。
（ 5）增加覆盖层的贮排水作用
中间覆盖层和最终覆盖层可以防止地表水进入填埋场。
在中间覆盖层上铺设第二层废物时，先把土层除去，堆放在一边，然后填埋，
再把土壤盖上。
最终覆盖层可设置衬层 -排水层。
3.控制地下水入渗量措施
有关的法规规定填埋场地底部距离地下水最高水位应 >1m，但在所有季节都要求符合这项原则是很难的。若不采取工程措施来降低地下水位，防止场外水进入填埋场，则由于地下水的入浸势必导致填埋场的渗滤液剧增。
（ 1）设置隔离层
通过低渗透率材料的隔离作用防止地下水进入填埋区，是一种常用的被动控制型方式。
使用的方法有：使用合成材料柔性膜、
帷幕灌浆、打入钢板桩等。为取得更可靠的效果，这种隔离层需要潜入现场的地下某一低渗透层。
（ 2）设置地下排水管法
采用补射排水管的方法来控制浅层水，在农业上已经应用了多年。可在场区边界开挖沟渠，
放入排水管，并用高渗透性材料回填，当地下水位升高时，就会流入排水渠 排走，为防止排水管被堵，应在管外用无纺布包裹。
（ 3）抽取地下水法
在处置区附近开凿一系列的井眼，经过抽取地下水，在填埋区下面形成一个漏斗。该方法有效但会增加运行费用。
渗滤液收排系统
（一）收排系统的作用
保证在填埋场预设寿命内正常运行，收集并将填埋场内渗滤液排至场外指定地点，避免渗滤液在填埋场底部蓄积。渗滤液蓄积会引起以下问题：
1,填埋场内水位升高导致更强烈的浸出，使渗滤液的污染物浓度增大；
2,底部衬层上的静水压增加，导致更多的渗漏；
3,填埋场的稳定性受到影响；
4,渗滤液可能扩散到填埋场外。
（二）收排系统的构造
由收集系统和输送系统组成。
收集系统主要部分是一个位于底部防渗层上面的由砂或砾石构成排水层，在排水层内设有穿孔管网。
输送系统由渗滤液贮存罐、泵和输送管道组成，有条件时可利用地形以重力流形式让渗滤液自流到处理设施。
典型的填埋场收排系统由以下几个部分组成：
1.排水层 通常由粗砂粒砾铺设厚 30cm以上构成，水平渗透系数大于 10-2cm/s，坡度不小于 2%。排水层和废物之间应设置天然或人工过滤层，避免小颗粒土壤和其他物质堵塞排水层。
2.管道系统
一般在填埋场内平行铺设，位于衬层的最低处。管道上开有许多小孔。管间距要合适，还应具有一定的纵向坡度。
3.隔水衬层
由粘土或人工合成材料构筑，具有一定的厚度，能阻碍渗滤液的下渗，并具有一定坡度（通常 2%~5% ），以利于渗滤液流向排水管道。
4.集水井、泵、检修设施以及监测和控制装置等。
（三）避免系统失效的措施
1.管道堵塞及清除造成管道堵塞的原因：
① 细颗粒的结垢
② 微生物增长
③ 化学物质沉淀清洗机械：通条机、缆绳机、爬斗。
2.避免管道破裂渗滤液收集管最好选用具有一定柔韧性的塑料管，为了防止破裂，渗滤液管应该小心施工，只有当渗滤液沟准备就绪后，
才能将渗滤液管搬到现场施工，避免重型机械压过。
3.避免设计缺陷
一般来说，渗滤液的流量非常小，但有的填埋场可能由于分流结构的失效，使得流量增大，收集管的尺寸可能不足。
收集管还可能由于不均衡的沉降而失效。
集管与二级管的联结不应使用 T型接头，
应采用较小的弯头，以便于清理工作的进行。
（四）渗滤液处理
基本方法有,
1,渗滤液循环
2,渗滤液蒸发
3,处理后处置
4,排往城市污水处理系统渗滤液循环
渗滤液循环就是将渗滤液回灌或回注到填埋场中。通过回注可以提高垃圾层的含水率,增加垃圾的湿度,增强垃圾中微生物的活性 ;可加速甲烷的产生速率和垃圾中污染物溶出及有机物的分解。
其次,通过回注不仅可以降低渗滤液污染物的浓度,还可以因喷洒过程中挥发等作用减少渗滤液的产生量。在杭州市天子岭垃圾填埋场进行的为期 1年的渗滤液回注现场实验结果表明,可基本实现渗滤液产生与蒸发量的平衡,渗滤液的水质也得到净化,COD从 10400mg/L降至 142mg/L,
总 N由 899mg/L降至 18mg/L。
但渗滤液的喷洒会带来空气污染及多层中间覆土使填埋体透水性降低等问题,这些因素一定程度上限制了渗滤液循环处理方法的应用。
渗滤液与污水处理厂合并处理
渗滤液与污水处理厂合并处理是最为简单的处理方案,其原理是利用污水对渗滤液的缓冲、稀释作用达到渗滤液与城市污水的合并处理。这种方法不仅可以节省单独建设渗滤液处理系统的大额费用,还可以降低处理成本,但应引起注意的是,渗滤液的水质及其变化特点会给城市污水处理厂带来较大的冲击负荷,影响甚至破坏城市污水厂的正常运行。若该城市污水厂设计中未考虑接纳附近垃圾填埋场的渗滤液,那么其所能接纳而不对其运行构成威胁的渗滤液比例是很有限的。
现场污水处理设施
对于大型填埋场，建立现场污水处理设施是很有必要的。
早期渗滤液可生化性高，可以依靠一系列生物处理方法处理，但到了后期还得采用化学 — 物理的处理方法来处理。如：
pH值调节 — 吹脱 — 加氯消毒工艺
pH值调节 — 吹脱 — 吸附混凝工艺
我国垃圾填埋厂渗滤液处理工艺，多数选用厌氧加好氧的生物处理方法。例如，
北京的阿苏卫垃圾卫生填埋场采用“厌氧 + 氧化沟”的方法处理垃圾渗滤液 ；
杭州天子岭垃圾填埋场，建设初期主体工艺采用,缺氧 + 好氧两段活性污泥法”
进行垃圾渗滤液的处理。
填埋场气体的产生与控制
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，用以收集场内产生的气体，并将其用于生产能量或是在有控制的条件下放空或火化，
其目的在于减少对大气的污染。
（一）填埋场气体的组成特征
从广义上讲，填埋场气体可分为两类：
一类是生活垃圾中的有机组分经过厌氧微生物的分解，产生以甲烷和二氧化碳为主的气体；
另一类是垃圾中挥发性液体的挥发作用，，或由于生物分解而产生的有毒、
有害气体。
主要含有：氨、一氧化碳、二氧化碳、
氢、硫化氢、甲烷、氮和氧等主要气体。
其特征为，温度达 43~49℃,相对密度约
1.02~1.06，为水蒸气所饱和。
此外气体中还含有种类繁多的挥发性有机化合物（ VOCs）。
1.产气过程
第一阶段 —— 初始调整阶段 此阶段是在好氧条件下发生
第二阶段 —— 过程转移阶段 氧气被消耗，
厌氧条件开始形成并发展
第三阶段 —— 酸性阶段
第四阶段 —— 产甲烷阶段
第五阶段 —— 稳定化阶段
2.LFG产生量
影响废弃物产生气体的因素有废弃物的成份、含水量、颗粒尺寸、填埋时间、
pH值和温度等。目前还没有填埋气体产生量的明确标准,只能应用现有资料进行估算。
1.经验估算典型的垃圾填埋场，每年的近似产气量为
0.06m3/kg,如果是干旱或半干旱的气候条件，又没有添加水，产气量会降到
0.03~0.045m3/kg。相反，如果填埋后有很合适的湿度条件，产气量可能达到
0.15m3/kg或更高。
2.化学计量计算法
324
2
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)
4
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(
d N HCO
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NOHC
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（三） LFG的运动
填埋场气体的运动与填埋场的构造及环境地质条件有关，其运动方向除向上迁移扩散外，还可能向下或在地下横向运动。
1.LFG向上迁移
气体流通量覆盖层厚度的浓度面的气体分别为覆盖层表面和底总孔隙率扩散系数，
L
CC
cmcmscmD
L
CCD
cmcmN
AA
t
AAt
A
A\;/,;/2
)(
)/(
12
33
12
3/4
33
2.LFG向下迁移
二氧化碳的密度是空气的 1.5倍，甲烷的
2.8倍，有向填埋场底部运动的趋势，最终可能在填埋场底部聚集。会使地下水
pH值降低，并通过溶解作用增加地下水的硬度和矿化度。
LFG的横向迁移
3.LFG的横向迁移
LFG可通过渗透性地质介质水平迁移，
或通过树根造成的裂痕、洞穴、地下的管道等迁移到远离填埋场的地方才释放到大气中，有时会进入建筑物。在未封衬的填埋场外 400m仍能发现甲烷和二氧化碳的浓度高达 40%。如果对甲烷不加以控制，则可能在填埋场附近的建筑物或其它封闭空间中聚集。
影响 LFG迁移和释放的因素
① 覆盖和垫层材料
② 地质条件
③ 水文条件 — 水位的上升和垃圾压力的增加，能够增加 LFG地下迁移和释放。
④ 大气压 — 当大气压低时 LFG排放和迁移将增加。
（四）填埋场气体的控制系统
填埋场气体的控制系统的作用是减少填埋气体向大气的排放量和在地下的迁移，
并回收利用甲烷气体。
控制有主动和被动之分。对于被动系统，
填埋场中气体的压力是气体运动的动力。
对于主动控制系统，采用抽真空的方法来控制气体的运动。
1.LFG收集器（主动控制）
LFG收集器有三种类型：
① 垂直井
② 水平沟
③ 地表收集器
2.填埋场气体被动控制
① 压力释放孔 /燃烧器 — 在最终覆盖层上安装排气孔
② 周边拦截沟渠 — 由砾石充填的沟渠和埋在砾石中的穿孔塑料管组成，沟渠外侧要铺设防渗衬层。
③ 周边屏障沟渠 — 充填有相对渗透性较差的膨润土或粘土的阻截沟渠。
④ 填埋场内的不可渗透屏障
⑤ 微量气体吸收屏障 — 使用吸附物质如堆肥产品延缓微量气体的逸出
（五）密封系统的设计
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。
填埋场密封系统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：
垂直密封是在填埋场周边利用基础下方存在的不透水层，在其中建设垂直密封墙（防渗帷幕）；表面密封指填埋场表面的覆盖层。
1.密封系统作用
① 尽量封闭渗滤液于填埋场中，使其进入渗滤液收排系统，防止污染环境；
② 控制填埋场气体的迁移；
③ 控制地下水，防止其形成过高的上升压；
防止地下水进入填埋场造成渗滤液产生量的增加。
2.衬层系统
2.1衬层系统的构成
填埋场基础密封主要通过在填埋场底部和周边建立衬层系统来达到密封的目的。
衬层系统通常包括渗滤液收排系统,防渗系统（层）、保护层和过滤层等。
必须对防渗层提供合适的保护，粘土等矿物质防渗层容易受到腐蚀，柔性膜容易被刺穿，同时，点状集中应力也会造成膜的破损。
2.2衬层材料
防渗层是由透水性较小的防渗材料铺设而成的。
渗透系数小、稳定性好、价格便宜是防渗材料选择的依据。目前通用的主要有两种,粘土和人工合成材料。粘土除天然粘土外,还有改良土
(如改良膨润土 ),而人工合成材料虽然有许多种,
但目前最常用的是 HDPE(高密度聚乙烯 )。实际上,在大部分填埋场建设中所选用的衬层系统是复合衬层,即用粘土 (人工或天然 )层和人工合成材料层复合而成一个完整的衬层系统。
2.3衬层系统的设计
① 确定填埋场类型
② 确定场区地下水功能和保护等级
③ 确定衬层材料及衬层结构
④ 在现场水文地质勘察的基础上，确定衬层的有关设计参数
⑤ 考虑衬层的施工及其对衬层质量的影响。
3.垂直防渗系统
防止渗滤液和气体向周围渗透，同时也阻止周围地下水流入填埋场。
垂直防渗系统包括：
① 打入法施工的密封墙；
② 工程开挖法施工的密封墙；
③ 土层改造法施工的密封墙。
4.填埋场表面密封
功能：
① 减少雨水和溶化雪水等渗入填埋场；
② 控制填埋场气体从上部的释放；
③ 抑制病原菌的繁殖；
④ 避免地表径流水的污染，避免危险废物的扩散；
⑤ 避免危险废物与人和动物的直接接触；
⑥ 提供一个可以进行景观美化的表面；
⑦ 便于填埋土地的再利用。
4.1表面密封系统的结构设计
表面密封系统通常由多层组成。主要分为两部分：
① 土地恢复层，即表层；
② 密封工程系统，由保护层、排水层（可选）、防渗层（包括底土层）和排气层组成。
（六）填埋场环境监测
监测的目的：
① 检查填埋场是否按设计要求正常运行；
② 确保填埋场符合所有管理标准。
监测项目：填埋场内渗滤液水位、排水系统内水位、渗滤液渗漏情况、场址周围地下水水质、填埋场及其周围土壤和大气中的气体浓度、最终覆盖的稳定性。
好氧堆肥程序、工艺、影响因素
有机物的厌氧发酵过程
影响发酵的因素第一节 好氧堆肥
有机固体废物的堆肥化技术是一种最常用的固体废物生物转换技术，是对固体废物进行稳定化、无害化处理的重要方式之一，也是实现固体废物资源化，能源化的系统技术之一。
堆肥化的基本概念
定义：依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、
真菌等生物，人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质生化转化的微生物学过程叫做堆肥化。堆肥化的产物称作堆肥。
堆肥的定义包含了好氧堆肥和厌氧堆肥，而在欧盟，堆肥化过程仅限定于好氧堆肥。总之，
堆肥化是一种受控制的生物降解和转化的过程。
垃圾堆肥产品中含有有机质和 P,K等多种植物所需的养分,施用后,不仅可以提高农林等产品的产量,而且可以明显改善土壤的物理、化学、生物学性状,因而有望成为发展粮食、蔬菜、花卉、林木生产等方面的有效资源。
使用堆肥的作用
1.施用垃圾堆肥改善土壤的理、化性质 土壤容重随堆肥用量的增加而减小,总团粒结构和水稳团粒结构均有增加趋势,同时土壤固相容积逐渐减少,液相和气相容积逐渐增加,提高了土壤孔隙度和毛管孔隙度,从而提高了土壤的通气透水和田间持水量,明显改善了土壤的物理性质。
施用堆肥可提高土壤的阳离子代换量,改善土壤对酸碱的缓冲能力,提供养分交换和吸附的活性位点,从而提高土壤保肥性。
2.施用堆肥促进植物产量和品质的提高
3.施用堆肥增加土壤的微生物活性,可修复被污染的土壤
4.堆肥是缓效性肥料，不会对农作物产生伤害。
5.堆肥是 CO2的供给源。
使用堆肥过量的不良影响
施用过量堆肥可引起土壤砂化
垃圾堆肥虽含有多种养分,但普遍存在着有机质含量高,而腐殖质含量水平低下,以及有较大比例的砾石成分,长期施用于大田会导致土壤砂化。
重金属污染
重金属污染是垃圾堆肥施用过程中的一个重要问题。
堆肥的原料
堆肥的原料很广泛，有城市生活垃圾、
污泥、农业废弃物、动物粪便等。
城市生活垃圾是最主要的原料，但其中可堆肥物数量、碳氮比、水分等常常不能满足要求，需要进行适当的预处理。
堆肥原料的特性
① 密度 350~650kg/m3
② 组成成分 有机物含量不少于 20%
③ 含水率 40%~60%
④ 碳氮比 20:1~30:1
堆肥的基本原理
在有氧的条件下，依靠耗氧微生物来进行的。有机废物中的可溶性物质可透过微生物的细胞壁和细胞膜被吸收；而不溶性的胶体有机物质，先被吸附到微生物体外，依靠分泌的胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。微生物通过自身的生命代谢活动，进行分解代谢和合成代谢。
堆肥化过程
大致可分为以下三个阶段：
① 中温阶段（产热阶段）
② 高温阶段
③ 腐熟阶段
中温阶段,在发酵之前,垃圾中就存在着各种有害的、无害的菌类,当温度和其他条件适宜时,
各类微生物菌群即开始繁殖,利用一定的养料和微量元素来发展自己的群体。当温度达到
25℃ 以上时,中温微生物菌类进入旺盛的繁殖期,开始活跃地对有机物进行分解和代谢。 20h
左右温度就能升到 50℃ 以上,以无芽孢菌、芽孢菌和霉菌等嗜温好氧性微生物为主的菌类,
它们将单糖、淀粉、蛋白质等易分解的有机物迅速分解。在供热和微生物消化过程中,热量不断积累,这样能节省消化时间。
高温阶段,达到温度 45℃ 以上时,中温微生物受到了抑制或死亡,除了易腐有机物继续分解外,一些较难分解的有机物,如纤维素、木质素也逐渐被分解。此时嗜热真菌、
好热放线菌、好热芽孢杆菌等微生物活动占了优势,腐殖质开始形成。当温度升到 70 ℃ 以上时大量的嗜热菌类死亡或进入休眠状态,在各种酶的作用下,有机质仍在继续分解,热量的产生会由于死亡的微生物酶的作用消退而逐渐降低温度,温度低于 70 ℃ 以下时,休眠好热的微生物又重新活跃起来并产生新的热量,经过反复几次保持在 70
℃ 的高温水平,腐殖质已经基本形成,堆肥物质初步稳定。
腐熟阶段 （降温阶段）,当高温持续一段时间后,随着微生物活动的减弱,温度开始下降到 40℃ 左右,其中易腐熟的物质已成熟,剩下几乎大部分是纤维素,木质纤维素和其他稳定物质,这些物质不需要再加以分解,让它们在土壤中更有利于完全分解。由于土壤的微生物的存在和代谢,
更容易促进植物的生长。
热灭活和无害化
控制消灭垃圾中的病原体有多种方法：堆肥化、
厌氧或好氧消化、热干化、巴氏灭菌消毒、电离辐射处理、掺加石灰化学处理、发酵沉卵方法等。
好氧堆肥化能提供杀灭病原体的热量。病原体细胞的热死主要是由于酶的热灭活所致。
理论上堆层温度 55 ℃ 以上需要 5~7天； 70 ℃ 则需要维持 3~5天。
好氧堆肥过程
现代化堆肥生产，通常由前处理、主发酵（一次发酵、一级发酵或初级发酵）、
后发酵（二次发酵、二级发酵或次级发酵）、后处理、脱臭及贮存等工序组成。
1.前处理 去除不可发酵的组分，调整水分和碳氮比，有时需要添加菌种和酶制剂，以促进发酵正常进行。
2.主发酵 在发酵仓内进行，靠强制通风或翻堆搅拌来供给氧气。
3.后发酵 经过主发酵的半成品被送去后发酵。等到完全成熟的堆肥产品。
4.后处理 进一步去除杂物，根据需要破碎分选。
5.脱臭 化学除臭剂除臭；水、酸、碱水溶液吸收；
臭氧氧化法；活性炭、熟堆肥等 吸附剂吸附法。
影响固体废物堆肥化的主要因素
主要发酵条件：
① 通风供氧
② 堆料含水率
③ 温度其他有有机质含量、颗粒度、碳氮比、
碳磷比,pH值等。
1.通风的作用及控制
在堆肥过程中,通风有 3 个作用,供氧,散热 和 去除水分 。 通风方式有自然通风、强制通风和被动通风,其中强制通风有 3 种方式,正压鼓风、负压抽风和由正压鼓风与负压抽风组成的混合通风。 不同的通风方式对堆肥过程有不同的影响,同其它通风方式相比,强制通风易于操作和控制,是为堆料生物降解提供氧气的最有效方法,并且是堆肥过程能耗的主要影响因素,然而它对通风管附近的堆料有明显的冷却效应。
2.含水率
水分是否适量直接影响堆肥发酵速度和腐熟程度。
最大含水率：受到物质结构强度的限制，也称极限水分，即从透气性角度出发，将固体内部细孔被水填满时的水分含量。
临界水分：既考虑到微生物活性需要，又考虑到保持物料空隙率与透气性需要的综合指标。
通常是以的水分为 45%~60%（质量分数）
3.温度
温度是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因素。
温度的变化速率受到氧气的供应状况及发酵装置、保温条件等影响。
4.堆肥适合的Ｃ /Ｎ
堆肥适合的Ｃ /Ｎ生活垃圾在堆肥过程要求保持一定的碳氮比,研究表明一次发酵适宜的Ｃ /Ｎ为 25∶ 1～ 35∶ 1。Ｃ /Ｎ比过低或过高都不利于嗜氧菌的生长繁殖，
难以达到稳定的最佳堆肥。当Ｃ /Ｎ比高于 35∶ 1时，需要添加粪便或氮肥水进行调节。
腐熟度
腐熟度 (maturity) 是衡量污泥堆肥成熟程度的参数。,腐熟即指堆肥原料所含的能量和营养物质形成了稳定的腐殖质,而所谓腐熟度即堆肥完成度,即堆肥中的有机质经过矿化、腐殖化过程最后达到稳定的程度。
污泥堆肥产品必须腐熟,若腐熟不完全就施于农田则易造成根部缺氧腐烂,并释放出有毒物质,且增加土壤中某些重金属离子的溶解性。
堆肥腐熟度评价指标分为三类：物理学指标、化学指标和生物学指标。物理学指标包括温度、气味、颜色；化学指标包括化学需氧量、挥发性固体含量、易降解有机质、腐殖质物质的变化,C/ N
等；生物学指标包括微生物活性测试和发芽试验。物理学指标易于定性描述堆肥过程所处的状态,因此可作为试验的经验判断,但用作评价则缺乏可比性。
与碳、氮相关的性能参数
与碳、氮相关的性能参数碳源是微生物利用的能源,氮是微生物利用的原料营养源。研究表示碳、氮成分的化学参数在堆肥过程中变化规律是一种比较传统的和实用的腐熟度评价方法。水溶性有机
Ｃ与有机Ｎ的比值已被公认为评价堆肥腐熟度的较好指标,该值约为 5～ 6时表明堆肥已经腐熟。
ＣＯ 2
ＣＯ 2产生量与堆肥腐熟进度的关系非常密切,是一个理想的腐熟度判定指标。Ｃ
Ｏ 2产生量,在整个堆肥过程中下降 90%左右,其中一次发酵期就下降 50%以上。后期深度熟化阶段ＣＯ 2产生量基本稳定在
2ｇ /(ｋｇ ·ｄ )以下。
测试方法
有 Solvita 测试法,Dewar 自热测试法,CO2探管测试法等。
Solvita 测试法 。该测试方法以现代凝胶技术为基础,操作简易、快速,可在 4 h内得出结论。
将样品放入密闭小杯中并放入一个信号器,该信号器能反映 CO2 的存在 (通过颜色 ),对照颜色表可得出结论,颜色对照表从 1 (生堆料 ) 到 8
(腐熟堆肥 ) 变化,读数越大则腐熟程度越好。
Dewar 自热测试法,基于最初欧洲的自热测试标准方法,由 Woods End 实验室总结整理。先调节测试样品的水分,然后插入一支温度计,温度计距瓶底大约 5 cm。样品放入一个绝热真空瓶中,这样置于室温至少 5 d,但不超过 10 d,并测试每天的最高温度,其结果即为腐熟过程的最高升温。该方法的缺点是测试结果只能区分腐熟和不腐熟,时间较长,但比较直观,具有很强的操作性。
第二节 厌氧发酵
用厌氧发酵法处理城市有机生活垃圾,并产生洁净能源 —— 沼气,为人类提供了一种绿色生物能源,具有成本低、环境效益高及可持续发展等特点。其发酵底物不仅是优质的农作物有机肥料,而且因其富含微生物菌体、氨基酸等活性物质,经加工可作为优良的鱼、鸡等动物饲料。可见这种方法是城市有机生活垃圾资源化处理的有效途径之一。对于我国的中小城市,
由于垃圾中的可燃成分较少、热值低,不易焚烧,所以采用厌氧消化的方法较为有利。
有机废物的厌氧消化过程就是有机物质在特定的厌氧条件下,微生物将有机质进行分解,其中一部分碳素物质转化为甲烷和二氧化碳的过程。在这个转化过程中,被分解的有机碳化物中的能量大部分储存在甲烷中,仅一小部分有机碳化物氧化成二氧化碳,
释放的能量作为微生物生命活动的需要。新的研究表明,利用城市生活垃圾厌氧消化,可以将其中的有机物转化为氢气,这一研究进一步扩大了厌氧发酵的概念。目前,厌氧发酵所处理的有机固体废物主要为城市生活垃圾。
有机物厌氧发酵过程
厌氧消化 (anaerobic digestion) 是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物 (anaerobic microbes)(包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷 (methane)和二氧化碳
(carbon dioxide)等物质的过程。
厌氧消化过程
厌氧消化过程划分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
第一阶段为水解酸化阶段。复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。
第二阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和 H2，在降解奇数碳素有机酸时还形成 CO2。
第三阶段为产甲烷阶段。产甲烷细菌将乙酸、
乙酸盐,CO2和 H2等转化为甲烷。此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的 l/3后者约占 2/3。
厌氧消化的三个阶段及有机物变化影响发酵的因素
1.温度
据产甲烷菌适宜温度条件的不同，厌氧法可分为常温消化、中温消化和高温消化三种类型。
在 35℃ 和 53℃ 上下可以分别获得较高的消化效率，
温度为 40-45℃ 时，厌氧消化效率较低。
温度对厌氧消化过程的影响
0
2
4
6
8
25 30 35 40 45 50 55 60
温度（℃）
有机物负荷
(g/L
.
d）
0
1
2
3
4
产气量
（L
/
L
.
d）
有机负荷产气量
温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用。短时内温度升降 5℃,沼气产量明显下降，
波动的幅度过大时，甚至停止产气。
温度的波动，不仅影响沼气产量，还影响沼气中甲烷的含量，尤其高温消化对温度变化更为敏感。
温度的暂时性突然降低不会使厌氧消化系统遭受根本性的破坏，温度一经恢复到原来水平时，
处理效率和产气量也随之恢复。
2.pH值
每种微生物可在一定的 pH值范围内活动，产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜的
pH值范围较广，在 4.5-8.0之间。
产甲烷菌要求环境介质 pH值在中性附近，最适宜 pH值为 7.0-7.2,pH6.8-7.5较为适宜。
pH主要取决于代谢过程中自然建立的缓冲平衡，取决于挥发酸、碱度,CO2、氨氮、氢之间的平衡。
可通过投加石灰或调整原料碳氮比来进行调节。
3.搅拌混合
实验证明,搅拌有利于提高沼气发酵物料中的细菌含量。沼气池主要微生物种群的垂直分布，
经搅拌的沼气池各层产甲烷菌比静态高出 10～
100 倍。沼气池在不搅拌的情况下，发酵料液明显地分成结壳层、清液层、沉渣层,严重影响发酵效果。对沼气池进行搅拌，可以使池内温度均匀，使微生物与发酵原料充分接触，加快发酵速度，提高沼气量。因此,搅拌对垃圾厌氧消化影响很大，不仅可以缩短反应周期，
提高产气率，还可以提高沼气中甲烷含量，提高垃圾中有机碳利用率。
4.底物组成对固态厌氧消化的影响
对于不同的有机物,其可生化降解性不同，在相同的条件下,采用相同的消化工艺,沼气产量会相差很大,甚至达到 40 %以上。另外,底物组成不同,在发酵过程中的营养需求与调控也不同。对于像以秸秆为主的底物,须补充 N 源的营养,因为秸秆中的碳氮比较高,达 75,1,而一般的厌氧消化所需的碳氮比为 25～ 30 。因此在秸秆消化过程中需加入尿素、粪便等 N 源物质。
5.添加剂和有毒物质
在发酵液中添加少量有益的化学物质，
有助于促进厌氧发酵，提高产气量和原料利用率。例如：硫酸锌、磷矿粉、碳酸钙、炉灰等。
有毒物质会使发酵过程受到抑制。
6.接种物
厌氧发酵中均重数量的多少和质量的好会直接影响沼气的产生。
酒厂、屠宰场和城市小水污泥活性较强，
可直接作为接种物添加。
发酵工艺
1,根据发酵温度分为：常温发酵（自然发酵）、中温发酵（ 28~38℃ ）和高温发酵（ 48~60℃ ）；
2,根据进料方式分：批量进料、半连续进料和连续进料；
3,根据发酵方式：二步（相）发酵和一步
（混合）发酵
根据原料的物理状况分：液体发酵（固体含量在 10%以下）、固体发酵（固体含量 20%左右）
和高浓度发酵（介于液体发酵和固体发酵之间，
总固体含量 15%~20%）；
根据发酵装置类型：传统消化器、厌氧接触消化、上流式厌氧污泥床、厌氧流化床、厌氧生物转盘、管道式消化器、折流式消化器发酵装置 — 小型水压式沼气池第十章 固体废物最终处置本章重点填埋场的设计填埋场的构造类型渗滤液的产生及控制
LFG的产生及控制填埋场密封系统最终处置要求
固体废物的最终处置是为了使固体废物最大限度地与生物圈隔离而采取的措施，
是解决固体废物的最终归宿问题。
处置方法分类
基本方法是通过多重屏障实现有害物质同生物圈的有效隔离。
概括来说可分为海洋处置和陆地处置两大类。
土地填埋处置
它是从传统的堆放和填埋处置发展起来的一项最终处置技术。因其工艺简单、
成本较低、适于处置多种类型的废物，
目前已成为一种处置固体废物的主要方法。
土地填埋处置种类
土地填埋处置种类很多，采用的名称也不尽相同。按填埋地形特征可分为山间填埋、平地填埋、废矿坑填埋；按填埋场的状态可分为厌氧填埋、好氧填埋、
准好氧填埋；按法律可分为卫生填埋和安全填埋等。
填埋场填埋物
填埋物应是下列城市生活垃圾：
1,居民生活垃圾；
2,商业垃圾；
3,集市贸易市场垃圾；
4,街道清扫垃圾；
5,公共场所垃圾；
6,机关、学校、厂矿等单位的生活垃圾。
填埋物严禁包含下列有毒有害物：
1,有毒工业制品及其残物；
2,有毒药物；
3,有化学反应并产生有害物的物质；
4,有腐蚀性或有放射性的物质；
5,易燃、易爆等危险品；
6,生物危险品和医疗垃圾；
7,其他严重污染环境的物质。
填埋场的场址选择
1,填埋场场址设置应符合当地城市建设总体规划要求：符合当地城市区域环境总体规划要求；符合当地城市环境卫生事业发展规划要求。
2,填埋场对周围环境不应产生影响或对周围环境影响不超过国家相关现行标准的规定。
3,填埋场应与当地的大气防护。水土资源保护。
大自然保护及生态平衡要求相一致。
4,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。
5,选择场址应由建设、规划、环保、设计、国士管理、地质勘察等部门有关人员参加。
6,填埋场宜选在地下水贫乏地区 。
7,填埋场防洪应符合规定 。
8,填埋场选址顺序
① 场址初选根据城市总体规划、区域地形、地质资料在图纸上确定 3个以上候选场址；
② 候选场址现场踏勘选址人员对候选场址进行实地考察，并通过对场地的地形、地貌、植被、
水义、气象、交通运输和人口分布等对比分析确定预选场址；
③ 预选场址方案比较选址人员对 2个以上（含 2个）的预选场址方案进行比较，并对预选场址进行地形测量、初步勘探和初步工艺方案设计，
完成选址报告，并通过审查确定场址。
填埋场不应设在下列地区
1,地下水集中供水水源的补给区；
2,洪泛区；
3,淤泥区；
4,填埋区距居民居住区或人畜供水点
500m以内的地区；
5,填埋区直接与河流和湖泊相距 50m以内地区；
填埋场不应设在下列地区
6,活动的坍塌地带、地下蕴矿区、灰岩坑及溶岩洞区；
7,珍贵动植物保护区和国家自然保护区；
8,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；
9,军事要地、基地，军工基地和国家保密地区。
场地的设计
卫生土地填埋的场地设计包括场地的面积和容量的确定、地下水的保护措施及降解气体的控制等。
场地的面积和容量
场地的面积和容量与城市的人口、垃圾产率、填埋高度、垃圾与覆盖材料之比和填埋后的压实密度有关。
每年填埋的固体废物体积：
覆土体积
，填埋后废物的压实密度城市人口
）（人垃圾产率，
C
m/kg-D
P
d/kg
3 6 5
3
W
C
D
WP
V
如果填埋高度为 H，则每年所需土地面积为：
A=V/H
实际占地面积确定后，还要考虑场地周围土地的使用，要注意保留适当的缓冲区。
表面水控制
填埋场设计时必须考虑直接落入填埋体的降雨量和场外流入场内的径流量。径流量通常用环绕填埋体的沟渠引走，沟渠尺寸、结构及建材由填埋场的具体情况决定。为了防止冲刷，沿陡坡下来的径流必须用铺砌好的沟渠、岩石渠道或闭合断面沟渠引走。所有表面径流原则上不能让其进入填埋场，常用 25年或 50
年一遇的最大雨量来设计渠道大小。
地下水保护
防止表面水进入填埋体有助于保护地下水。通过适当的选址、控制和引开表面径流，禁止过分潮湿的废物放置，利用覆盖材料如土壤、植被等可以达到保护地下水的目的。另外，还可以利用防渗层达到保护地下水的目的。在填埋场的底部和侧面，要求使用防渗层，防渗层有几种：天然固有的防渗层、粘土人工筑成的防渗层和合成膜防渗层。合成膜只能在天然层支撑的情况下使用。
排气及防爆
填埋场必须控制填埋物产生的气体，严禁填埋气体爆炸，并应符合下列规定：
1,填埋场应设气体导排设施。
2,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。
排气及防爆
3,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。
4,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。
排气及防爆
5,在填埋区应设消防贮水池和消防给水系统等灭火设施。
6,填埋区应设防火隔离带，其宽度宜为
8m
7,填埋场区中，甲烷气体的含量不得超过
5％；建（构）筑物内，甲烷气体含量不得超过回 1.25％。
填埋场的构造类型
1,自然衰减型填埋场
2,封闭型填埋场
3,半封闭型填埋场自然衰减型填埋场
允许部分渗滤液由填埋场基部渗透，利用下伏包气带土层和含水层的自净功能来降低渗滤液中污染物的浓度，使其达到能接受的水平。
全封闭型填埋城
设计概念是将废物和渗滤液与环境隔绝开，将废物安全保存相当一段时间（数十甚至上百年）。
顶部安装入渗水收排系统（ SLCR），底部安装渗滤液收集主系统（ LCRS）和渗滤液检测收排系统（ LDCR）。衰减过程是在废物中进行的。
半封闭型填埋场
介于自然衰减型填埋场和全封闭型填埋场之间。
顶部密封系统要求不高，大气降水会部分进入填埋场；底部一般设单层密封系统，渗滤液也可能部分泄露进入下包气带和地下含水层。
填埋场类型的选择
对于废物处置率低的场合（只限无害废物）可以设计成自然衰型填埋场。
自然衰型填埋场不可必免会影响地下水，
不适用于处置大规模的废物；封闭型填埋场是大规模处置废物的唯一选择。
因此，小规模废物适合用自然衰型填埋场处置，封闭型填埋场适合处置大规模处置废物。
填埋方式
固体废物填埋场的构筑方式和填埋方式与地形地貌有关。可分为：
1,山谷型填埋
2,平地型填埋
① 地上式：适用于地下水位高的平原。
② 地下式：要求地下水位深，有良好的天然密封层。
③ 半地下式渗滤液的产生和控制
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的渗滤液所造成的。渗滤液的污染控制是填埋场设计、运行和封场的关键性问题。
填埋场渗滤液组成及特征
（一）渗滤液的主要成分
垃圾渗滤液是由垃圾分解后产生的内源水与外来水分 (包括大气降水、地表水、地下水入侵 )
所形成的液体,其中含有大量的有机物、无机离子、以及离子 -有机化合物。垃圾渗滤液水质的变化受垃圾组成、垃圾含水率、垃圾体内温度、
垃圾填埋时间、填埋规律、填埋工艺、降雨渗透量等因素的影响,尤其是降雨量和填埋时间的影响。
主要成份可分为下列四类：
1,常见元素和离子，如 Cd,Mg、硫酸根和碳酸根等；
2,微量金属，如 Mn,Ni,Pb等；
3,有机物，常以 TOC,COD来计量，酚等也可以单独计量；
4,微生物
（二）渗滤液浓度变化特征在填埋初期，渗滤液中的有机酸浓度较高，
而挥发性有机酸占有量不到 1%；随着时间的推移，挥发性有机酸的比例将增加。
渗滤液中有机物浓度降低的速度，好氧填埋要比厌氧填埋快些。
对于普遍采用的厌氧填埋，渗滤液的性质一般为,
1,色嗅 淡茶色或暗褐色，色度在 2000~4000之间，有较浓的腐化臭味。
2,pH值 填埋初期 6~7，弱酸性，随着时间的推移，可提高到 7~8。
3,BOD5 随着时间和微生物的增加,BOD5也随着增加。一般填埋 6个月至 2.5年达到最高峰，
此时 BOD5多以溶解性为主，随后开始下降。
4,COD 初期 COD略低于 BOD5，随着时间推移,BOD5急速下降,COD下降缓慢。
5,TOC 浓度一般为 265~2800mg/L。
BOD5/ TOC可反映有机碳氧化状态。
6,溶解总固体 随时间而变化。填埋初期溶解性盐的浓度可达 10000mg/L。填埋
6~24个月达到峰值。
7,SS 一般在 300mg/L以下。
8,氮化物 氨氮浓度较高，以氨态为主，
一般为 0.4mg/L，有时高达 1mg/L。
9,重金属 生活垃圾单独填埋时，重金属含量很低，一般不会超标；但与工业废物或污泥混埋时，可能超标。
渗滤液的产生及控制
（一）渗滤液的来源
1,直接降水
2,地表径流
3,地表灌溉
4,地下水
5,废物中的水分
6,覆盖材料中的水分
7,有机物分解生成水
（二）渗滤液的产生量
渗滤液的产生量通常由下列因素决定：
1,填埋场构造 对渗滤液产生量有很大影响
2,降雨 影响渗滤液产生的降雨特征：降雨强度、
降雨量、降雨频率和降雨周期
3,地表径流 包括入流和出流,入流是指来自场地表面上坡方向的径流水，称为区域地表径流，对渗滤液的产生量有较大影响。出流是指填埋场场地范围内产生并流出的地表水，
称为填埋场地表径流。
4,贮水量 渗入土层的水分，只有部分会下渗进入废物层，另一部分则滞留在土层内。土层的贮水量与土层厚度，实际土壤含水率和田间持水量有关。
5,腾发量 地表蒸发和植物蒸腾作用
6,其他因素
① 形成填埋场气体所消耗的水分 有机物的厌氧分解要消耗水分。
② 形成水蒸气所消耗的水分 填埋场中的气体通常是水蒸气饱和态的。
（三） 控制渗滤液产生量的工程措施
1,入场废物含水率的控制 随填埋废物带入的水分，相当部分会在废物压实过程中沥滤 出来，在渗滤液产生量中占相当大的比例。为此，城市生活垃圾填埋一般要求含水率 <30%（质量分数）
2,控制地表水的入渗量 由于地表水渗入是渗滤液的主要来源，因此消除或减少地表水的渗入量是填埋场设计的最为重要的方面。
地表水管理的目的是不让区域地表径流进入填埋场区，
不让填埋场内径流通过废物，对外界造成污染。
控制地表水的入渗量措施
（ 1）雨水流路
在填埋场周围设置场外排洪沟，防止场外周边地域的地表径流进入。
施工或生产运行期间，宜采用分区施工、
分区填埋、分区封顶的操作方式，以控制开放性作业面面积，同时可以减少降水产生的渗滤液量。
（ 2）雨水沟
也叫排水浅槽，流过或绕过填埋场，承载填埋区域的全部径流。（见前图）
（ 3）涵洞
用于排除道路下面的水，涵洞进出口处应有平缓的过渡，以减少进出口处的侵蚀。
（ 4）雨水储存塘
在许多情况下，需要建造暴雨储存塘来储存改道后的暴雨地表径流。
在地表水进入天然流域之前，需要使之通过一座专设的沉淀塘，减少排入水体中的总溶解固体（ TDS）量。
（ 5）增加覆盖层的贮排水作用
中间覆盖层和最终覆盖层可以防止地表水进入填埋场。
在中间覆盖层上铺设第二层废物时，先把土层除去，堆放在一边，然后填埋，
再把土壤盖上。
最终覆盖层可设置衬层 -排水层。
3.控制地下水入渗量措施
有关的法规规定填埋场地底部距离地下水最高水位应 >1m，但在所有季节都要求符合这项原则是很难的。若不采取工程措施来降低地下水位，防止场外水进入填埋场，则由于地下水的入浸势必导致填埋场的渗滤液剧增。
（ 1）设置隔离层
通过低渗透率材料的隔离作用防止地下水进入填埋区，是一种常用的被动控制型方式。
使用的方法有：使用合成材料柔性膜、
帷幕灌浆、打入钢板桩等。为取得更可靠的效果，这种隔离层需要潜入现场的地下某一低渗透层。
（ 2）设置地下排水管法
采用补射排水管的方法来控制浅层水，在农业上已经应用了多年。可在场区边界开挖沟渠，
放入排水管，并用高渗透性材料回填，当地下水位升高时，就会流入排水渠 排走，为防止排水管被堵，应在管外用无纺布包裹。
（ 3）抽取地下水法
在处置区附近开凿一系列的井眼，经过抽取地下水，在填埋区下面形成一个漏斗。该方法有效但会增加运行费用。
渗滤液收排系统
（一）收排系统的作用
保证在填埋场预设寿命内正常运行，收集并将填埋场内渗滤液排至场外指定地点，避免渗滤液在填埋场底部蓄积。渗滤液蓄积会引起以下问题：
1,填埋场内水位升高导致更强烈的浸出，使渗滤液的污染物浓度增大；
2,底部衬层上的静水压增加，导致更多的渗漏；
3,填埋场的稳定性受到影响；
4,渗滤液可能扩散到填埋场外。
（二）收排系统的构造
由收集系统和输送系统组成。
收集系统主要部分是一个位于底部防渗层上面的由砂或砾石构成排水层，在排水层内设有穿孔管网。
输送系统由渗滤液贮存罐、泵和输送管道组成，有条件时可利用地形以重力流形式让渗滤液自流到处理设施。
典型的填埋场收排系统由以下几个部分组成：
1.排水层 通常由粗砂粒砾铺设厚 30cm以上构成，水平渗透系数大于 10-2cm/s，坡度不小于 2%。排水层和废物之间应设置天然或人工过滤层，避免小颗粒土壤和其他物质堵塞排水层。
2.管道系统
一般在填埋场内平行铺设，位于衬层的最低处。管道上开有许多小孔。管间距要合适，还应具有一定的纵向坡度。
3.隔水衬层
由粘土或人工合成材料构筑，具有一定的厚度，能阻碍渗滤液的下渗，并具有一定坡度（通常 2%~5% ），以利于渗滤液流向排水管道。
4.集水井、泵、检修设施以及监测和控制装置等。
（三）避免系统失效的措施
1.管道堵塞及清除造成管道堵塞的原因：
① 细颗粒的结垢
② 微生物增长
③ 化学物质沉淀清洗机械：通条机、缆绳机、爬斗。
2.避免管道破裂渗滤液收集管最好选用具有一定柔韧性的塑料管，为了防止破裂，渗滤液管应该小心施工，只有当渗滤液沟准备就绪后，
才能将渗滤液管搬到现场施工，避免重型机械压过。
3.避免设计缺陷
一般来说，渗滤液的流量非常小，但有的填埋场可能由于分流结构的失效，使得流量增大，收集管的尺寸可能不足。
收集管还可能由于不均衡的沉降而失效。
集管与二级管的联结不应使用 T型接头，
应采用较小的弯头，以便于清理工作的进行。
（四）渗滤液处理
基本方法有,
1,渗滤液循环
2,渗滤液蒸发
3,处理后处置
4,排往城市污水处理系统渗滤液循环
渗滤液循环就是将渗滤液回灌或回注到填埋场中。通过回注可以提高垃圾层的含水率,增加垃圾的湿度,增强垃圾中微生物的活性 ;可加速甲烷的产生速率和垃圾中污染物溶出及有机物的分解。
其次,通过回注不仅可以降低渗滤液污染物的浓度,还可以因喷洒过程中挥发等作用减少渗滤液的产生量。在杭州市天子岭垃圾填埋场进行的为期 1年的渗滤液回注现场实验结果表明,可基本实现渗滤液产生与蒸发量的平衡,渗滤液的水质也得到净化,COD从 10400mg/L降至 142mg/L,
总 N由 899mg/L降至 18mg/L。
但渗滤液的喷洒会带来空气污染及多层中间覆土使填埋体透水性降低等问题,这些因素一定程度上限制了渗滤液循环处理方法的应用。
渗滤液与污水处理厂合并处理
渗滤液与污水处理厂合并处理是最为简单的处理方案,其原理是利用污水对渗滤液的缓冲、稀释作用达到渗滤液与城市污水的合并处理。这种方法不仅可以节省单独建设渗滤液处理系统的大额费用,还可以降低处理成本,但应引起注意的是,渗滤液的水质及其变化特点会给城市污水处理厂带来较大的冲击负荷,影响甚至破坏城市污水厂的正常运行。若该城市污水厂设计中未考虑接纳附近垃圾填埋场的渗滤液,那么其所能接纳而不对其运行构成威胁的渗滤液比例是很有限的。
现场污水处理设施
对于大型填埋场，建立现场污水处理设施是很有必要的。
早期渗滤液可生化性高，可以依靠一系列生物处理方法处理，但到了后期还得采用化学 — 物理的处理方法来处理。如：
pH值调节 — 吹脱 — 加氯消毒工艺
pH值调节 — 吹脱 — 吸附混凝工艺
我国垃圾填埋厂渗滤液处理工艺，多数选用厌氧加好氧的生物处理方法。例如，
北京的阿苏卫垃圾卫生填埋场采用“厌氧 + 氧化沟”的方法处理垃圾渗滤液 ；
杭州天子岭垃圾填埋场，建设初期主体工艺采用,缺氧 + 好氧两段活性污泥法”
进行垃圾渗滤液的处理。
填埋场气体的产生与控制
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，用以收集场内产生的气体，并将其用于生产能量或是在有控制的条件下放空或火化，
其目的在于减少对大气的污染。
（一）填埋场气体的组成特征
从广义上讲，填埋场气体可分为两类：
一类是生活垃圾中的有机组分经过厌氧微生物的分解，产生以甲烷和二氧化碳为主的气体；
另一类是垃圾中挥发性液体的挥发作用，，或由于生物分解而产生的有毒、
有害气体。
主要含有：氨、一氧化碳、二氧化碳、
氢、硫化氢、甲烷、氮和氧等主要气体。
其特征为，温度达 43~49℃,相对密度约
1.02~1.06，为水蒸气所饱和。
此外气体中还含有种类繁多的挥发性有机化合物（ VOCs）。
1.产气过程
第一阶段 —— 初始调整阶段 此阶段是在好氧条件下发生
第二阶段 —— 过程转移阶段 氧气被消耗，
厌氧条件开始形成并发展
第三阶段 —— 酸性阶段
第四阶段 —— 产甲烷阶段
第五阶段 —— 稳定化阶段
2.LFG产生量
影响废弃物产生气体的因素有废弃物的成份、含水量、颗粒尺寸、填埋时间、
pH值和温度等。目前还没有填埋气体产生量的明确标准,只能应用现有资料进行估算。
1.经验估算典型的垃圾填埋场，每年的近似产气量为
0.06m3/kg,如果是干旱或半干旱的气候条件，又没有添加水，产气量会降到
0.03~0.045m3/kg。相反，如果填埋后有很合适的湿度条件，产气量可能达到
0.15m3/kg或更高。
2.化学计量计算法
324
2
)
8
324
()
8
324
(
)
4
324
(
d N HCO
dcba
CH
dcba
OH
dcba
NOHC
dcba
（三） LFG的运动
填埋场气体的运动与填埋场的构造及环境地质条件有关，其运动方向除向上迁移扩散外，还可能向下或在地下横向运动。
1.LFG向上迁移
气体流通量覆盖层厚度的浓度面的气体分别为覆盖层表面和底总孔隙率扩散系数，
L
CC
cmcmscmD
L
CCD
cmcmN
AA
t
AAt
A
A\;/,;/2
)(
)/(
12
33
12
3/4
33
2.LFG向下迁移
二氧化碳的密度是空气的 1.5倍，甲烷的
2.8倍，有向填埋场底部运动的趋势，最终可能在填埋场底部聚集。会使地下水
pH值降低，并通过溶解作用增加地下水的硬度和矿化度。
LFG的横向迁移
3.LFG的横向迁移
LFG可通过渗透性地质介质水平迁移，
或通过树根造成的裂痕、洞穴、地下的管道等迁移到远离填埋场的地方才释放到大气中，有时会进入建筑物。在未封衬的填埋场外 400m仍能发现甲烷和二氧化碳的浓度高达 40%。如果对甲烷不加以控制，则可能在填埋场附近的建筑物或其它封闭空间中聚集。
影响 LFG迁移和释放的因素
① 覆盖和垫层材料
② 地质条件
③ 水文条件 — 水位的上升和垃圾压力的增加，能够增加 LFG地下迁移和释放。
④ 大气压 — 当大气压低时 LFG排放和迁移将增加。
（四）填埋场气体的控制系统
填埋场气体的控制系统的作用是减少填埋气体向大气的排放量和在地下的迁移，
并回收利用甲烷气体。
控制有主动和被动之分。对于被动系统，
填埋场中气体的压力是气体运动的动力。
对于主动控制系统，采用抽真空的方法来控制气体的运动。
1.LFG收集器（主动控制）
LFG收集器有三种类型：
① 垂直井
② 水平沟
③ 地表收集器
2.填埋场气体被动控制
① 压力释放孔 /燃烧器 — 在最终覆盖层上安装排气孔
② 周边拦截沟渠 — 由砾石充填的沟渠和埋在砾石中的穿孔塑料管组成，沟渠外侧要铺设防渗衬层。
③ 周边屏障沟渠 — 充填有相对渗透性较差的膨润土或粘土的阻截沟渠。
④ 填埋场内的不可渗透屏障
⑤ 微量气体吸收屏障 — 使用吸附物质如堆肥产品延缓微量气体的逸出
（五）密封系统的设计
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。
填埋场密封系统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：
垂直密封是在填埋场周边利用基础下方存在的不透水层，在其中建设垂直密封墙（防渗帷幕）；表面密封指填埋场表面的覆盖层。
1.密封系统作用
① 尽量封闭渗滤液于填埋场中，使其进入渗滤液收排系统，防止污染环境；
② 控制填埋场气体的迁移；
③ 控制地下水，防止其形成过高的上升压；
防止地下水进入填埋场造成渗滤液产生量的增加。
2.衬层系统
2.1衬层系统的构成
填埋场基础密封主要通过在填埋场底部和周边建立衬层系统来达到密封的目的。
衬层系统通常包括渗滤液收排系统,防渗系统（层）、保护层和过滤层等。
必须对防渗层提供合适的保护，粘土等矿物质防渗层容易受到腐蚀，柔性膜容易被刺穿，同时，点状集中应力也会造成膜的破损。
2.2衬层材料
防渗层是由透水性较小的防渗材料铺设而成的。
渗透系数小、稳定性好、价格便宜是防渗材料选择的依据。目前通用的主要有两种,粘土和人工合成材料。粘土除天然粘土外,还有改良土
(如改良膨润土 ),而人工合成材料虽然有许多种,
但目前最常用的是 HDPE(高密度聚乙烯 )。实际上,在大部分填埋场建设中所选用的衬层系统是复合衬层,即用粘土 (人工或天然 )层和人工合成材料层复合而成一个完整的衬层系统。
2.3衬层系统的设计
① 确定填埋场类型
② 确定场区地下水功能和保护等级
③ 确定衬层材料及衬层结构
④ 在现场水文地质勘察的基础上，确定衬层的有关设计参数
⑤ 考虑衬层的施工及其对衬层质量的影响。
3.垂直防渗系统
防止渗滤液和气体向周围渗透，同时也阻止周围地下水流入填埋场。
垂直防渗系统包括：
① 打入法施工的密封墙；
② 工程开挖法施工的密封墙；
③ 土层改造法施工的密封墙。
4.填埋场表面密封
功能：
① 减少雨水和溶化雪水等渗入填埋场；
② 控制填埋场气体从上部的释放；
③ 抑制病原菌的繁殖；
④ 避免地表径流水的污染，避免危险废物的扩散；
⑤ 避免危险废物与人和动物的直接接触；
⑥ 提供一个可以进行景观美化的表面；
⑦ 便于填埋土地的再利用。
4.1表面密封系统的结构设计
表面密封系统通常由多层组成。主要分为两部分：
① 土地恢复层，即表层；
② 密封工程系统，由保护层、排水层（可选）、防渗层（包括底土层）和排气层组成。
（六）填埋场环境监测
监测的目的：
① 检查填埋场是否按设计要求正常运行；
② 确保填埋场符合所有管理标准。
监测项目：填埋场内渗滤液水位、排水系统内水位、渗滤液渗漏情况、场址周围地下水水质、填埋场及其周围土壤和大气中的气体浓度、最终覆盖的稳定性。
