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计算书定稿
安徽建筑工业学院
毕业设计(计算书)
专业环境工程
班级二班
姓名吴蓉蓉
学号08203030230
课题庐江市生活垃圾填埋场工程设计
指导教师韦雪华
二○一二年六月八日
目录
1.垃圾产量的预测1
1.1从人口数和人均垃圾量预测垃圾量2
1.2从垃圾年增长率预测垃圾量3
2.规模和使用年限7
3.工程内容10
3.1渗沥液产生量10
3.2库区防渗材料用量11
3.3渗沥液调节池12
3.4永久截洪沟13
3.5填埋场总产气量14
3.6覆盖用土14
4.给水17
1.垃圾产量的预测
庐江市及所辖17个乡镇日产垃圾约310吨,大部分居民的居所垃圾在附近随处堆填,部分被镇上沿江居民倒入河流,部分由镇上村民就地燃烧,还有小部分由板车运至现已建成的生活垃圾填埋场。
运量约每天200吨。
由于整个区域垃圾清运量没有准确的数据,根据CJ/T106-1999《城市生活垃圾产生量计算及预测方法》,数据不足,缺乏作为线性相关分析预测的依据。
以下从人口数量增长和垃圾产量增长两个方面来预测垃圾产量。
1.1从人口数和人均垃圾量预测垃圾量
利用总人口与人均垃圾量之积预测垃圾产生量。
根据庐江市和所辖17个乡镇的现状人口为38.8万人(第六次人口普查),预测2015年56.8万人,2020年80.6万人,2025年99.3万人。
根据全国大中城市人均垃圾量统计,人均垃圾产量为0.8~1.2kg/人.日,庐江市虽不属大中城市,但处于新建城市和乡镇的的高速发展阶段,人均垃圾产量取0.8kg/人.日,可得庐江2011年垃圾日产量为310吨/日。
城市规划人口及人均生活垃圾产率预测表
表1-1
规划年限
城市规划人口(万人)
人均生活垃圾产率(kg/人.日)
2011
38.8
0.8
2015
56.8
0.92
2020
80.6
1.14
2025
99.3
0.95
采用方法一预测生活垃圾日产量表
表1-2
年份
城市人口
人均生活垃圾产率(kg/人.日)
生活垃圾日产量(吨/天)
2011
38.8
0.80
310
2012
43.3
0.82
355
2013
47.8
0.85
406
2014
52.3
0.88
460
2015
56.8
0.92
522
2016
60.2
0.95
585
2017
64.2
1.01
670
2018
68.2
1.08
767
2019
72.5
1.11
841
2020
80.6
1.14
918
2021
84.3
1.08
910
2022
88.1
1.05
925
2023
91.8
1.04
955
2024
95.6
1.00
956
2025
99.3
0.95
943
1.2从垃圾年增长率预测垃圾量
据建设部统计近几年城市生活垃圾年增长率为4%-5%,庐江最近几年发展迅速,随着城市和乡镇的稳步发展,垃圾年增长率也趋于稳定。
预测时以2011年垃圾日产量310吨作为基量,以后年垃圾产生量的增长率为5%,2011~2025年的垃圾量预测见下表。
采用方法二预测生活垃圾日产量表
表1-3
序号
年份
生活垃圾日产量(吨/天)
垃圾年增长率预测
1
2011
310
2
2012
326
5%
3
2013
342
5%
4
2014
359
5%
5
2015
377
5%
6
2016
396
5%
7
2017
416
5%
8
2018
437
5%
9
2019
459
5%
10
2020
482
5%
11
2021
506
5%
12
2022
531
5%
13
2023
557
5%
14
2024
585
5%
15
2025
615
5%
比较两种预测方法,由图1-1可以看出,2011-2025年,第二种方法预测垃圾日产量较低,第一种方法预测的垃圾日产量较高,可能是第二种方法所采用的垃圾年增长率5%偏低或第一种方法中人口数量预测较高所致,结合庐江市现状及未来发展趋势,建议2020年以前垃圾预测量采用两种方法的加和平均,2020年以后在2020年垃圾日产量的基础上按5%逐年递增。
垃圾日产量预测详见下表1-1。
图1-1两种垃圾预测方法比较图
庐江市及所辖17个乡镇生活垃圾产量预测表
表1-4
序号
年份
日产量(吨)
1
2011
310
2
2012
340
3
2013
374
4
2014
408
5
2015
450
6
2016
484
7
2017
532
8
2018
586
9
2019
632
10
2020
700
11
2021
735
12
2022
772
13
2023
810
14
2024
851
15
2025
893
按填埋场日处理能力分级
I级:
处理能力≥1200t/d;
II级:
500t/d≤处理能力<1200t/d;
III级:
200t/d≤处理能力<500t/d;
IV级:
处理能力≤200t/d。
结论:
以垃圾产量310吨/日作为垃圾填埋场的起始填埋量,以两种方法预测的垃圾量的加和平均作为2011-2025年的垃圾日产量,由上表可以看出,此填埋场日处理能力在300~900吨/天,根据《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》(建设[2001]),此填埋场建设规模一期为Ⅲ级,二期为Ⅱ级。
2.规模和使用年限
整个填埋场库区占地381亩,分为两个填埋单元,面积分别为185亩、196亩。
最低点控制标高也即膜的最低标高非主盲沟的最低标高确定为151米。
最低控制点如下图2-1所示。
图2-1 最低控制点标高示意图
垃圾车沿进场道路、场内引道进入第一填埋单元。
等第一单元填埋到178米标高时,转移到二期工程的第二填埋单元。
填到178米标高时,再填两个单元上部的5米高程,然后再向上堆填,直到最终封场。
最终填埋标高为196米。
选用等高线剖切法计算填埋区库容:
把固体废弃物堆体看成是一个不规则体,从不规则的底部向上剖切,这样就可以近似地得到一个拟柱体(上下底为两个平行的平面,所有的顶点都在两个平面上的多面体)体积计算公式为:
V=
h(S上+S下+(S上*S下)^1/2)
其中:
V——拟柱体体积m3
h——剖切高度m
S上——上底面积m2(在同一等高线上的点所围合而成的面积)
S下——下底面积m2(在同一等高线上的点所围合而成的面积)
由此种方法从下到上依次类推由多个拟柱体相加最后得出填埋场的总库容。
需要说明的是用该方法来计算库容时h(剖切高度)越小体积就越准确,在实际操作中要根据工程大小来确定剖切高度。
填埋区的各标高段的库容分布情况见下表2-1。
填埋各标高段的库容分布情况
表2-1
标高段
高度(米)
下底面积
(㎡)
上底面积
(㎡)
库容
(万m3)
累积库容
(万m3)
151-156
5
3877.72
10733.08
3.51
3.51
156-161
5
10733.08
23518.00
8.36
11.87
161-166
5
23518.00
48885.51
17.72
29.59
166-171
5
48885.51
73982.18
30.50
60.09
171-176
5
73982.18
100801.62
43.52
103.61
176-181
5
100801.62
132541.03
58.15
161.76
181-186
5
132541.03
142230.65
68.68
230.44
186-191
5
142230.65
141761.37
71.00
301.44
191-196
5
141761.37
130536.85
68.06
369.50
按填埋场建设规模分类:
I类:
总容量≥1200万m3;
II类:
500万m3≤总容量<1200万m3;
III类:
200万m3≤总容量<500万m3;
IV类:
100万m3≤总容量<200万m3;
当填至终场标高196米,总库容369.50万立方米,有效库容按85%计,所以有效库容314.07万立方米,按总容量分类,Ⅲ类是200-500万m3,此填埋场的建设规模属Ⅲ类填埋场。
垃圾压实密度按1.0t/m3,则此填埋场可填埋垃圾314.07万吨。
以填埋场建成的2011年的垃圾日产量约310吨作为起始填埋量,以后按前文中垃圾量的增长相应增加垃圾填埋量。
据此可计算出2011年~2025年可能运至此垃圾填埋场的数量详见下表。
根据前文垃圾量预测,在2011年到2025年,进场垃圾量及所需要的库容见下表。
表中垃圾压实密度按1.0t/m3,垃圾覆土按总库容的15%计。
该市城市生活垃圾所需库容一览表
表2-2
序号
年份
垃圾日产量(吨/天)
垃圾年产量(万吨/年)
垃圾所需库容(万m3)
垃圾和覆土所需库容(万m3)
累计总库容(万m3)
1
2011
310
11.33
12.59
14.81
14.81
2
2012
340
12.43
13.81
16.25
31.06
3
2013
374
13.66
15.18
17.86
48.91
4
2014
408
14.89
16.55
19.46
68.38
5
2015
450
16.42
18.25
21.46
89.84
9
2016
484
17.67
19.63
23.10
112.94
7
2017
532
19.42
21.58
25.38
138.32
8
2018
586
21.41
23.78
27.98
166.30
9
2019
632
23.06
25.62
30.15
196.45
10
2020
700
25.55
28.38
33.39
229.84
11
2021
708
25.84
28.71
33.78
263.62
12
2022
728
26.56
29.51
34.72
298.34
13
2023
756
27.60
30.66
36.07
334.42
14
2024
770
28.12
31.24
36.76
371.18
15
2025
779
28.43
31.59
37.17
408.34
由上表可以看出终场填埋标高为196米、总库容369.50万立方米时,此填埋场的使用年限为14年(2011年~2025年)。
符合建设[2001]101号《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》中规定的“填埋场的合理使用年限应在10年以上”的要求。
3.工程内容
3.1渗沥液产生量
⒈气象资料
庐江市年多年平均降雨量1157.9mm。
⒉渗沥液产生量
垃圾进填埋场后,在生物降解过程中会产生高浓度有机液体,另外还有渗入填埋场的水(包括雨水),总量超过垃圾的极限含水量的部分就以渗沥液形式排出。
垃圾渗沥液产生量受多种因素影响,如降雨量、蒸发量、垃圾特性等,但这些因素各有主次,有关渗沥液产生量的计算方法也很多。
本工程渗沥水收集总原则是实行雨污分流。
对于已填埋区应设表面排水,填埋区与非填埋区和已填埋区应做到雨污分流以尽量减少渗沥液产生量。
渗沥液产生量采用较为普遍的浸出系数法,公式如下:
Q=I·(C1A1+C2A2)/1000
式中,Q—浸出水量,m3/d;
I—日降水量,mm/d;3.17mm/d.
C1—正填埋区浸出系数;
C2—已填埋区浸出系数;
A1—正填埋区面积,m2;
A2—已填埋区面积,m2。
在正填埋区域中,对于直接排放地表水的面积,浸出系数为0.4~0.7,取值为0.6;在已完成填埋的区域,对于不直接排放雨水的面积,浸出系数为0.2~0.4,取值为0.2。
两个填埋单元占地面积如下:
第一单元:
A
=185×666.7=123339.5m2
第二单元:
A
=196×666.7=130973.2m2
根据经验及实践,当第一个填埋单元正在填时,填埋场按年平均降雨量计算的渗沥液产生量最小,此时
Q=3.17×0.6×A
/1000
=3.17×0.6×123339.5/1000
=234.9m³/d
当填到第二个填埋单元时,填埋场计算的渗沥液产生量最大,此时
Q=3.17×(0.2×A
+0.6×A2)/1000
=3.17×(0.2×123339.5+0.6×130973.2)/1000
=329.7m³/d
则按年平均降雨量计算的渗沥液最大日平均产生量329.7m³/d,最小日平均产生量234.9m³/d,因此经分析比较,确定调节池调节后的渗滤液处理规模为350t/d。
3.2库区防渗材料用量
第一单元:
占地面积123339.5m
,上围周长a=1370m,下围面积12075m
,周长490m,库区侧面高为45.00m,则库区侧面面积:
S=(1370+490)×45×3×1∕2=125550m
;
S
=125550+12075=137625m
第二单元:
占地面积130973.2m
,上围周长a=1455m,下围面积8525m
,周长380m,库区侧面高为35.00m,则库区侧面面积:
,则库区侧面面积:
S=(1455+380)×35×3×1∕2=96338m
;
S2=96338+8525=104863m
。
由上可知:
整个库区HDPE膜、无纺土工布、GCL用量为S
+S
=24.25万m
;库区底部碎石用量为:
V=(12075+8525)×0.9=1.9万m3。
具体见下表3-1所示:
防渗材料用量
表3-1
名称
铺设范围
库区区材料耗量
场地
从场底至标高共45m
HDPE膜:
24.25万m2
无纺土工布:
24.25万m2
GCL:
24.25万m2
场底
碎石:
1.9万m3
3.3渗沥液调节池
由于一年内同一地区的降雨量时间分布上是不均衡的(雨季多,旱季少),因此垃圾渗沥液的产生量也是不均衡的。
为恒定渗沥液处理站的处理规模,就必须设置渗沥液调节池。
调节池的功能是蓄水而后调节渗沥液处理站的进水水质和水量。
设计取最大月降雨量进行来水量(渗沥液产生量)和出水量(渗沥液处理站处理量)的平衡计算。
调节池计算公式如下:
Q=Q1-Q2
Q—调节池容积,
;
—最大月降雨量,
;
—渗沥液处理站处理量,
;
由于该市最大月降雨量为102.7mm,汇水面积是262746.47m2,则调节池容积计算如下:
V=102.7×10m-3×262746.47-350×30
=15775
确定的渗沥液调节池有效池容为16000立方米。
采用HDPE膜防渗。
调节池防渗膜下也铺设地下水收集管,污水处理厂建成前直接排入东十三里河。
3.4永久截洪沟
此填埋场为Ⅲ级垃圾填埋场,所以根据《城市生活垃圾填埋场处理工程项目建设标准》永久截洪沟的设计标准按二十年一遇山区防洪标准进行设计,按五十年一遇标准进行校核。
利用公路科学研究所经验公式:
Q=KFn
式中,Q——雨洪流量,m3/s;
K——径流模数,重现期为20年时,取18.7,重现期为50年时,取23.4;
F——汇水面积,Km2;
n——面积指数,当F<1Km2时,n=1。
设计流量5.21m3/s,环库截洪沟沿填埋库区边线布置,截洪沟由干砌块石筑成,,根据《水污染控制工程》块石浆砌圬工最大允许流速为2.0~4.5m/s,取流速为4.0m/s。
断面尺寸根据各段截流洪量的大小而定,均为梯形断面,m=1.5,超高按0.2米计,总长2100米。
梯形断面图如下所示:
梯形断面过水断面面积:
ω=(b+mh)×h,边坡系数m=a∕H=cotа。
因为截洪沟水深h<2.5m,根据《给排水设计手册》第七册表8-11知m=1,ω=(b+h)×h。
根据《水污染控制工程》块石浆砌圬工最大允许流速为2.0~4.5m/s,取流速为4.0m/s。
截洪沟A的计算如下:
汇水面积F=0.13Km2
Q=KF
=23.4×0.13=3.04m3/s
v=4.0m/s
ω=Q/v=3.04/4.0=0.761m
根据《给排水设计手册》第七册,选用尺寸为b=0.9m,B=1.8m,H=0.9m的梯形断面。
截洪沟B的计算如下:
汇水面积F=0.125Km2
Q=KFn=23.4×0.125=2.91m3/s
v=4.0m/s
ω=Q/v=2.91/4.0=0.728m
根据《给排水设计手册》第七册,选用尺寸为b=0.9m,B=2.2m,H=0.8m的梯形断面。
3.5填埋场总产气量
根据垃圾填埋场废气估算公式:
VCH4=1.8997×RCH4×(1-W)P×C
其中V—1kg垃圾在标准状态下产生的废气量(m3);
1.8997(m3)—1kg有机碳转化为理想气体的体积;
R—转化为气体的体积比例;
RCH4—般为50%~90%,取50%;
W—垃圾含水率,取50%;
P—垃圾有机物含量,取40.3%;
C—垃圾有机物碳含量,取58.9%。
则VCH4=1.8997×0.5×(1-0.5)×40.3%×58.9%
=0.11m3/kg
则VCH4为0.11m3/kg,因为整个填埋场可以填埋的垃圾总量为314.07万吨,所以整个填埋场的总产气量为:
0.11×314.07×10
=3.45×108m3。
3.6覆盖用土
垃圾填埋过程中所需要的覆盖土包括:
中间层覆盖土、终场覆盖粘土、终场覆盖营养土。
垃圾中间覆盖用土是总库容的15%,则用量V=369.50×0.15=55.5万m3;
多孔材料用量计算如下:
多孔材料厚为0.3m,填埋区面积为381亩即25.43万平方米,则多孔材料用量V=25.43×0.3=7.63万m3;
防渗粘土用量:
V=25.43×0.35=8.90万m3;
粗粒材料用量:
V=25.43×0.3=7.63万m3;
营养植被层土用量V=25.43×0.15=3.81万m3:
;
覆盖支持土层用量:
V=25.43×0.45=11.44万m3;
覆盖用土量详见下表。
覆盖用土及多孔材料用量表
表3-2
项目
单位
数量
垃圾中间覆盖用土
万m3
55.5
终场覆盖用粘土
万m3
8.90
终场覆盖营养土
万m3
3.81
覆盖支持土层
万m3
11.44
覆盖用土合计
万m3
79.65
粗粒材料
万m3
7.63
多孔材料
万m3
7.63
由上表可知覆盖用土总需要量为79.65万立方米。
2012—2029年该市生活垃圾填埋场覆盖用土量预测表
表3-3
序号
年份
垃圾日产量
(吨/天)
日用土量
(立方米)
年用土量
(万立方米)
1
2011
310
54.78
2.00
2
2012
340
60.08
2.19
3
2013
374
66.04
2.41
4
2014
408
71.99
2.63
5
2015
450
79.39
2.90
6
2016
484
85.43
3.12
序号
年份
垃圾日产量
(吨/天)
日用土量
(立方米)
年用土量
(万立方米)
7
2017
532
93.88
3.43
8
2018
586
103.49
3.78
9
2019
632
111.50
4.07
10
2020
700
123.51
4.51
11
2021
708
124.95
4.56
12
2022
728
128.42
4.69
13
2023
756
133.43
4.87
14
2024
770
135.95
4.96
15
2025
779
137.46
5.02
4.给水
排水量=用水量×80%,计算列表如下:
填埋场用水量表
表4-1
序号
用水点
用水标准
用水户
用水量(m3)
排水量(m3)
备注
一
辅助生产区
1
洗车用水
350L/车次
70车次/天
24.5
22
2
绿化用水
4L/米2次
5000米2
1
0.9
3
冲洒道路
1L/米2天
5000米2
5
4.5
4
渗沥液处理站
7.5吨/天
7.5吨/天
6.75
5
小计
38
34.65
6
未预见水量
7.6
1.54
按20%计
7
总计
45.6
41
二
生活管理区日总水量
1
生活管理区综合生活用水
280L/人·天
40人
11.2
8.96
2
未预见水量
2.24
1.792
按20%计
3
总计
13.4
10.7
三
日总水量
59
51.7
填埋场总用水量总计约50吨/天作为生产、生活用水水源。
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