1、毕业设计某城市生活垃圾填埋场设计 课程名称：固体废物处理与处置课程设计 设计题目：某城市生活垃圾填埋场设计设计时间：2013.5.28-2013.6.3 班级：10级环工一班 学号： 学生姓名： 指导教师：设计说明书1、绪论1.1生活垃圾1.2生活垃圾处理与处置方法1.3卫生填埋场概述2、工程概况2.1项目背景2.2项目设计编制依据2.3项目设计要求设计计算书3、区域自然地理及经济社会概况3.1自然地理3.2社会经济概况4、填埋场的选址4.1填埋场的选址原则4.2填埋场的选址程序4.3填埋场的选址4.4地址的选定与所需的容积5、填埋作业工艺6、填埋场的地基与防渗6.1填埋区基底工程6.2填埋场
2、的防渗系统6.3防渗材料6.4防渗系统设计规范7、渗滤液的产生及收集处理7.1垃圾渗滤液概念和来源7.2垃圾渗滤液的水质特征7.3渗滤液收集系统 7.3.1收集系统的作用 7.3.2收集系统的构造7.4渗滤液的计算 7.4.1渗滤液产生量的计算 7.4.2渗滤液调节池设计8、填埋气体的产生与收集处理8.1填埋气的组成8.2填埋气体产生量的预测8.3填埋场气体的收集系统8.4气体输送系统8.5填埋气体的利用9、配套工程10、封场工程11、环境保护与检测结语参考文献附图1、绪论1.1生活垃圾概述1.1.1生活垃圾的定义生活垃圾，是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、
3、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。生活垃圾一般可分为四大类：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。城市生活垃圾亦称城市固体废物，是由城市居民家庭、城市商业、餐饮业、旅馆业、旅游业、服务业，以及市政环卫系统、城市交通运输、文教机关团体、行政事业、工矿企业等单位所排出的固体废物。其主要组成为：厨余物、废纸屑、废塑料、废橡胶制品、废编织物、废金属、玻璃陶瓷碎片、庭院废物、废旧家用电器、废旧家具器皿、废旧办公用品、废日杂用品、废建筑材料、给水排水污泥等。1.1.1生活垃圾的危害固体废物，特别是有害固体废物，如处理、处置不当，其中的有害物质可以通过环境介质大气、土壤、地表或地下水体进入生态系统形成
4、污染，对人体产生危害，同时破坏生态环境，导致不可逆生态变化。（1）对土壤环境的影响：固体废物不加利用，任意露天堆放，不但占用一定的土地，导致可利用土地资源减少，而且如填埋处理不当，不进行严密的场地工程处理和填埋后的科学管理，容易污染土壤环境。（2）对水体环境的影响：固体废物可随地表径流进入河流湖泊，或随风迁徙落入水体，从而将有害物质带入水体，杀死水中生物，污染人类饮用水水源，危害人体健康；固体废物产生的渗滤液危害很大，它可进入土壤污染地下水，或直接流入河流、湖泊或海洋，造成水资源的水质型短缺。（3）对大气环境的影响：对方的固体废物中的细微颗粒、粉尘等可随风飞扬，进入大气并扩散到很远的地方；一些
5、有机固体废物在适宜的温度和湿度下还可发生生物降解，释放出沼气，在一定程度上消耗其上层空间的氧气，使植物衰败；有毒有害废物还可发生化学反应生成有毒气体，扩散到大气中危害人体健康。1.2生活垃圾处理与处置方法1.2.1焚烧焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定量的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中有还有毒物质在8001200的高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化和资源化的处理技术。1.2.2堆肥堆废化是在控制条件下，利用自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，促进来源于生物的有机废物发生生物稳定作用，使可被生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质的生物
6、化学过程。堆肥化系统的分类：按温度分为中温堆肥和高温堆肥；按技术分为露天堆肥和机械密封堆肥。1.2.3卫生填埋卫生填埋是“利用工程手段，采取有效技术措施，防止渗滤液及有害气体对水体和大气的污染，并将垃圾压实减容至最小，填埋占地面积也最小。在每天操作结束或每隔一定时间用土覆盖，使整个过程对公共安全及环境均无危害”1的一种土地处理垃圾方法。固体废物填埋场的构筑方式和填埋方式与地形地貌有关，可分为山谷型填埋和平地型填埋方式。平地型填埋又可分为地上式、地下式和半地下式。2山谷型填埋场（图1）地上式填埋场（图2）半地上半地下式填埋场（图3）2、工程概况2.1项目背景在生活垃圾处理处置方式中，填埋无疑占据
7、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【3】。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
8、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。2.2项目设计编制依据1 城市生活垃圾卫生填埋技术规范（CJJ17-2004）2 生活垃圾填埋污染控制标准（GB 16889-2008）3 城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准，中华人民共和国建设部主编，“建标2009124号”文4 生活垃圾填埋场环境监测技术标准（CJ/T3037）5 中华人民共和国工程建设标准强制性条文城市建设部分6 恶臭污染物排放标准（GB14554-93）7 工业企业厂界噪声
9、标准（GB1234812349-90）8 污水综合排放标准（GB8978-1996）9 环境空气质量标准（GB3095-1996）10 大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）11 地面水环境质量标准（GB3838-88）12 地下水质量标准（GB/T14848-93）13 土壤环境质量标准（GB15618-1995）14 危险废物鉴别标准（GB5085）15 城市生活垃圾采样和物理分析方法（CJ/T3039-1995）16 堤防工程设计规范（GB50286-98）17 厂矿道路设计规范（GBJ22）18 地基基础设计规范（DBJ08-11-99）19地基处理技术规范（DBJ0840
10、-99）20 室外排水设计规程（GBJ14）21 堤防工程设计规范（GB50286-98）22 供配电系统设计规范（GB50052）23 生活垃圾填埋场渗滤液处理工程技术规范（HJ 564-2010）2.3项目设计要求（1）总体要求按照设计任务合理选择设计方案，工艺流程要有一定的灵活性；设计概念清楚、参数选择恰当、计算正确，说明书简明扼要、文字流畅、论点明确；图纸表达正确、符合制图规范；图面整洁、布局合理、图中线型和尺寸标注符合要求；整个设计过程严格遵照相关标准。（2）设计说明书要求内容完整、阐述清楚、计算准确、文理通顺，提倡用计算机解决复杂计算问题。设计说明书要求8000字以上，使用A4纸。
11、内容包括目录、前言、正文、计算书、设计计算框图、小结及参考文献等。设计说明书中应当设计的依据及指导思想；设计方案的确定及具体技术指标的选用原则和技术要求的说明（3） 设计计算书包括填埋场总容量、填埋总量计算；垃圾填埋工艺流程及填埋作业程序确定；填埋场主体工程工艺设计计算；主体设施的工艺参数计算及主要尺寸的确定等；配套工程及辅助设施和设备的计算与工艺布置。（4）设计图纸包括垃圾填埋场平面布置图、处理工艺图及主要构筑物（防渗排渗系统、导气系统复合防渗衬里、渗滤液处理工艺等）结构图。图纸要求至少3张，其中2图纸2张，3图纸1张，手绘和计算机绘图应至少各一张。3.区域自然地理及经济社会概况3.1自然地
12、理 3.1.1地理位置 五寨位于晋西北黄土高原，东、东北与神池紧邻，南、东南与宁武接壤，西、西南与岢岚交界，北、西北与偏关、河曲相接。介于东经11128112,北纬38443917之间，南北长60公里，东西宽25公里，总面积为1391平方公里，折合208.65万亩。 3.1.2地形地貌及地质 全县地势东南高，西北低，南部荷叶坪山海拔2783米，芦芽山海拔2739米，西北部韩家楼村海拔1300米。东、西、北部为黄土丘陵区，南部为石山区。全县土地总面积208.7万亩，其中可耕地面积60万亩，占全县总土地面积28.7；宜林地面积74.7万亩，占全县总面积的36；宜牧地面积50万亩，占全县总面积的24
13、；居民点及工矿用地4万亩，交通用地8.3万亩，水域1.5万亩，暂难利用地102万亩。全县人均土地22亩，人均耕地6.4亩。3.1.3河流水系 该县主要河流有朱家川河、县川河、岚漪河、清涟河、鹿角河，是晋西北的富水县之一。较大的水库有南峰水库、白草庄水库、郭家河水库。 3.1.4水文与气象 该县属亚寒带大陆气候，冬季长而寒冷，夏季短而无酷暑，常年风沙大，雨雪少。年平均气温4.9，平均降水478.5毫米。平均日照2872小时，无霜期110 130天。3.2社会经济概况该县总人口为15万人。其中非农业人口点68%，少数民族有汉、布依、苗、侗、回等8个民族，人口约2.5万人，占16.67%。该县的主要
14、经济支柱产业是马铃薯、胡麻、黄牛、花菇、药材、葵花及其炒货业。2004年全县完成国内生产总值33221万元，完成固定资产投资12588万元，实现财政收入4072万元，农民人均纯收入998元，城镇居民可支配收入5042元。 4.填埋场的选址 4.1填埋场的选址原则场址的选择是卫生填埋场全面设计规划的第一步。影响选址的因素很多，主要应从工程学、环境学、经济学、法律和社会学等方面来考虑。主要遵循两条原则是：一是从防止环境污染的角度考虑的安全原则，二是从经济角度考虑的经济合理原则。安全原则是选址的基本原则。维护场地的安全性，要防止场地对大气的污染，地表水的污染，尤其是要防止渗沥水的释出对地下水的污染。
15、因此，防止地下水的污染时场地选择时考虑的重点。 经济原则对选址也有相当大的影响。场地的经济问题是一个比较复杂的问题，它与场地的规模、容量、征地费用、运输费、操作费等多种因素有关。应充分利用场地的天然地形条件，尽可能减少挖掘土方量，降低场地施工造价。另外一个必须考虑到的因素是土地的所有权和租期。选址的一个先决条件是要能确定场地中哪一个最能达到“可能选出的最好场地”所要求的标准。满足以下基本条件：应服从城市发展总体规划（其建设规模应与城市化进程和经济发展水平相符）；场址应满足一定的库容量要求（填埋场满足一定的服务年限，一般要在10年以上）；场址应具有良好的自然条件（包括地质条件稳定、气象、地表水域
16、保护、无居民）；场址运距应尽量缩短（主要为了降低运输费用，运输距离一般不超过20千米）；场址应具有较好的外部建设条件（方便的外部交通、可靠的供电电源、充足供水条件）。4.2填埋场的选址程序（1）资料搜集（2）野外勘探（3）预选场地的社会、经济和法律条件调查（4）预选场地可行性研究报告（5）预选场地的初堪工作（6）预选场地的综合地质条件评价技术报告（7）工程勘察阶段 4.3填埋场的选址本设计填埋场的选址经过从工程学、经济学、环境学、政策法规等方面的综合的缜密的考虑而选取的。1) 从经济学上看，此填埋场满足一定的库容量，能容纳6001200t/d的垃圾处理量；附近有一大道，距县中心仅9.87公里，
17、场址交通方便，运距合理；场址周围有相当数量的土石料，用于天然防渗层和覆盖层的粘土等。2) 从工程学方面看，场地有适当的自然地形作为填埋空间其地形、地貌及土壤条件适当；天然地层的渗透性系数最好能达到10-8m/s以下，并具有一定厚度，其地质条件很好；场址蒸发量大于降水量，不位于台风经过的地区，其暴雨发生率也较低，位于大气混合扩散作用的下风向，即气象条件适当。3) 从环境学上看，场址远离专用水源补给区2000米以外，地基基础位于最高丰水位标高至少1米以上，对地表水、地下水影响较小，同时场址位于居民区2000米以外，且位于居民区的下风向对居民区的影响也较小。4) 从政策法规上看，此填埋场的建立符合城
18、市发展规划，符合当地城市环境卫生事业发展规划要求2。 4.4地址的选定与所需容积设垃圾填埋场服务年限为15年，覆土与垃圾压实之比为1:4，填埋高度为10m，地上3m，地下7m，取W为1.0kg/d*人，取D为600kgm3，该地区主导风向为西南风，因此生活和管理设施宜集中布置并处于夏季主导风向的上风向，即垃圾填埋场的西南角，以减少对人们的影响。采用平原型填埋。每年所需的场地体积为：式中： W垃圾产生率(kgd人)； P城市人口； D压实后垃圾的密度(kgm3)；r覆土与垃圾之比。每年所需的场地面积为：第一年填埋的废物体积为：设城市生活垃圾的年增长速率为5%（自定）填埋的总废物体积为=11406
19、2.5+119765.625+125753.9063+132041.6016+138643.6816+145575.8657+152854.659+160497.392+168522.2616+176948.3746+185795.7934+195085.583+204839.8622+215081.8553+225835.9481=2461304.909m3填埋库容占体积的70%-90%，取80%填埋场预计填埋深度8-10m，取10m填埋用地面积为A=V/H=3076631.136/10=307663.1136m2五.填埋作业工艺卫生填埋通常是每天把垃圾运到填埋场，经性质和计量判定后进入填埋
20、场内。垃圾按指定的单元作业点卸下，卸车后用推土机推铺，再用压实机碾压。分层压实到需要高度后，再在上面覆盖粘土和聚乙烯膜料，并重复上述的卸料、推铺、压实和覆盖的过程。以一日一层作业单元，每日进行覆盖。垃圾的压实密度大于0.8 t/m3。每层垃圾厚度为2.53.0m，每层覆土矿工为1530cm，通常四层厚度组成一个大单元，上面覆盖土在4550cm。填埋时先从右到至左推进，然后从前向后推进。左、中、右之间的联线之间呈圆弧形，使覆盖面上排水畅通地流向两侧进入排水沟或边沟等，以减少雨水渗入垃圾体内，前后上部的连线呈一定坡度。外坡为1：4，顶坡不小于2%。单元厚度达到设计厚度后，可进行临时封场，在其上面覆
21、盖4550cm厚的粘土。并均匀压实，再加上15cm厚的营养土，种植浅根植物。最终封场覆土厚度大于1m。填埋场的作业方式实行分区分单元填埋，以分区分单元填埋为前提，然后再来考虑分层的填埋作业。为最大限度防止污染扩散，填埋作业过程中，正在进行填埋作业的子填埋区是裸露的，日覆盖采用膜覆盖，其他的区域均为中间覆盖或临时封区。 首先进行的作业的是整平后的一区填埋库区底部，在实际进行填埋作业的过程中，要考虑是和填埋作业库区临时作业道路结合起来实施。第一次到达的填埋作业高度为距离整平询问绝对标高2m而后开始第二层填埋作业单元的设置。随着填埋作业高度的增加，可利用的填埋作业有效面积也在增加，这时为气体利用提供
22、方便，已经经过临时封场的填埋单元可以通过导气石笼中间的垂直气井，将导气管和周围的移动式集气站连接起来，就可以对气体进行再利用了。整个填埋区的作业顺序是：先一区、二区、再三区，然后开始二期工程。填埋二期工程作业时，和填埋一区形成新的水平面积，继续向上填埋，形成堆体后临时封场，填埋三期作业。其填埋作业工艺流程图如图所示：图5.1 填埋作业工艺流程图6.填埋场的地基与防渗6.1填埋区基底工程城市生活垃圾卫生填埋技术规范规定，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
23、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300400m或更大，如按2%坡度进行设计，则场区两端高差在68m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4。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。6.2填埋场的防渗系统防渗系统是卫生填埋处理技术的主要标志，它能防止垃圾在填埋过
24、程中产生的渗滤液、填埋气体对填埋场的水体和土壤污染，减少渗滤液的产生量，并为以后对填埋气体有序、可控制地手机和利用创造空间。根据填埋场防渗设施 (或材料) 铺设方向的不同，可将填埋场防渗分为垂直防渗和水平防渗，根据所用防渗材料的来源不同又可将水平防渗进一步分为自然防渗和人工防渗两种。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。4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
25、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。6.3防渗材料 防身材料多种多样，目前常用的主要有两类：黏土与人工合成材料。黏土除天然黏土外，还有改良土（如改良膨润土等）；人工合成材料种类很多，如高密度聚氯乙烯（HDPE）、低密度聚氯乙烯（LDPE）、聚氯乙烯(PVC)膜等,但近二十年来，国内外填埋场最常用的是高密度聚氯乙烯（HDPE）膜。实际上，大部分填埋场所选用的防渗层材料均是黏土和HDPE膜。1、黏土粘土是土衬层中最重要的部
26、分，其具有低渗透特性。填埋场黏土衬层分为两类：自然黏土衬层与人工压实粘土衬层。自然黏土衬层是具有低渗透率、富含粘土的自然形成物，其渗透率应小于或等于。一般来说，天然粘土层和岩石层是否均一以及是否具有较低的渗透率，是很难检测验证的，仅仅使用自然黏土衬层作为填埋场防渗层是不可靠的。2、人工合成材料高密度聚乙烯（HDPE）膜是人工合成材料中最常用，也是最理想的防渗材料，它能有效阻止渗滤液的渗漏。美国环保署于1982年停止单独使用黏土作为有害废弃物处理场的防渗材料，并规定所有填埋场必须有一层防渗衬垫，在填埋场封场后，也必须采用防渗层进行封场以减少渗滤液的产生。6HDPE膜具有优良的机械强度、耐热性、耐
27、化学腐蚀性、抗环境应力开裂和良好的弹性，随着厚度增加（一般范围在0.75-2.5mm），其断裂点强度、屈服点强度、抗撕裂强度、抗穿刺强度逐渐增加。垃圾填埋场一般采用1.5-2.5mm厚的HDPE膜作衬垫层。HDPE膜与压实黏土的特点和性能6材料类型渗透系数K（m/s）对库容的影响抗穿刺能力应用范围HDPE膜1（10-13-10-14）较小较差整个基底层防渗压实黏土1（10-6-10-7）较大较好场底防渗6.4防渗系统设计规范 本设计选择人工防渗系统，应符合以下要求： 人工合成衬里的防渗系统应采用复合衬里防渗系统，位于地下水贫乏地区的防渗系统也可采用单层衬里防渗系统，在特殊地质和环境要求非常高的
28、地区，库区底部应采用双层衬里防渗系统。 特殊情况下可采用钠基膨润土垫替代膜下防渗保护层。填埋场防渗系统基础与天然地下水水位的间距不得小于2m。 场区地下水位较低，此填埋场没有独立的水文地质单元，也无不透水层或弱透水层，因此也属于渗透性场地，故不宜采用垂直防渗系统，而采用水平防渗系统。由于度量粘土衬层渗透性的主要指标是渗透系数，根据城市生活垃圾卫生填埋技术规范可知道，天然粘土类衬里的渗透系数不应大于10-7cm/s并且要2米厚的粘土。因原始资料中并未给出当地土层中天然粘土的渗透系数，对比以上所介绍的三种防渗材料性能并考虑施工中常用的材料，故排除了用天然材料作衬垫层的方案，而选择了人工合成防渗膜。
29、在人工合成防渗膜中选用了性能较优，国内外使用经验较多的高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜。且地下水位较高，场区地质条件不好，因此选择了双层衬层防渗系统。人工合成防渗膜施工应满足以下要求：铺设HDPE土工膜应焊接牢固，达到强度和防渗漏要求，局部不应产生下沉拉断现象。土工膜的焊（粘）接处应通过试验、检验。在垂直高差较大的边坡铺设土工膜时，应设锚固平台，平台高差应结合实际地形确定，不宜大于10m。边坡坡度宜小于12。人工防渗材料的基础处理应符合下列规定：平整度：应达到每平方米粘土层误差不得大于2cm；洁净度：不采用膜下土工布保护层时，垂直深度2.5cm内粘土层不应含有粒径大于5mm的尖锐物料；压实度：位
30、于库区底部的粘土层不得小于93%；位于库区边坡的粘土层不得小于90%。双层衬里（库区底部）系统示意图57.渗滤液的产生及收集处理7.1垃圾渗滤液概念和来源垃圾渗滤液是指垃圾在填埋或堆放过程中因其有机物分解产生的水或废物中的游离水、降水、径流及地下水入渗而淋滤垃圾形成的成分复杂的高浓度有机废水。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
31、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；7.2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6，其水质主要呈现以下特征：(1)CODCr和BOD5浓度高，比值变化大：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；
