500万人口山谷型生活垃圾卫生填埋场工艺设计.docx
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500万人口山谷型生活垃圾卫生填埋场工艺设计
500万人口山谷型生活垃圾卫生填埋场工艺设计
摘要
本次毕业设计在对城市概况和自然条件分析的基础上,通过对垃圾处理技术方案的比较,确定厌氧型卫生填埋技术为该城市垃圾的处理方案。
根据地形及原始资料,选择出合理的填埋地址。
通过对渗滤液处理方案的选择及其工程设计计算,确定主要采用UASB+SBR工艺处理渗滤液。
本次设计内容包括:
填埋场总平面图的布置、填埋场的场地平整、渗滤液和填埋气的收集与导排、防渗系统的设计、地下水的导排、封场平面图的布置、填埋场断面图的绘制和渗滤液处理的设计等。
关键词厌氧型填埋场;渗滤液;SBR;
500millionpeopleinthevalley-basedsolidwastesanitarylandfilldesignprocess
Abstract
Thegraduationprojectprofilesandinthenaturalconditionsofthecitybasedontheanalysis,bycomparisonoftechnicalsolutionsforwastedisposal,todeterminetheanaerobicsanitarylandfillformunicipalsolidwastetreatmenttechnologyoptions.Accordingtotheterrainandtherawdata,selectareasonablelandfilladdress.LeachatetreatmentprogramthroughtheselectionandengineeringdesigncalculationstodeterminethemainprocessusingUASB+SBRleachatetreatment.
Thedesignincludes:
thetotalplanofthelayoutofthelandfill,landfillsitepreparation,landfillleachateandgascollectionandguiderow,anti-seepagesystemdesign,groundwaterdischargeguide,closureplanlayout,mappingsectionofthelandfillandleachatetreatmentdesign.
KeywordsAnaerobiclandfil;leachate;SBR;
第一章绪论
1.1引言
X市一直沿用垃圾简易填埋的方式处理生活垃圾,设备简陋,处理方式比较落后,环境污染比较严重。
随着城市建设的发展,城市规模不断扩大,生活垃圾产量逐渐增加,由此带来的环境问题日益严重,原有的垃圾处理方式、处理能力、处理设施已不能满足城市垃圾处理的要求。
建设新的垃圾处理项目已迫在眉睫。
经过论证,市政府决定在该市山区某镇自然冲沟内建设垃圾填埋场。
1.2项目基本情况
1.2.1项目名称
某山谷型生活垃圾填埋场
1.2.2建设地点
X市山区某镇自然冲沟内
1.2.3项目主管、执行及编制单位
(1主管单位:
XXX环境卫生管理局
法人代表:
XXX
(2)编制单位:
苏州科技学院
法人代表:
XXX
1.3编制依据及参考文献
(1)委托书
XXX环境卫生管理局2011.3
(2)垃圾填埋场1/1000实测地形图
XXX城市规划设计研究院2011.2
(3)《XXX城区垃圾处理场工程地质水文地质勘察报告》(初步勘察)XXX工程勘察总公司2007.4
(4)业主提供的其他相关资料
(5)环境空气质量标准(GB3095-1996)
(6)恶臭污染物排放标准(GB14554-1993)
(7)大气污染物综合排放标准(GB16297-1996)
(8)污水综合排放标准(GB8978-1996)
(9)城市区域环境噪声标准(GB3096-2008)
(10)工业企业厂界噪声标准(GB12348-1990)
(11)生活垃圾卫生填埋技术规范(CJJ17-2004)
(12)生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889-2008)
(13)城市环境卫生设施规划规范(GB50337-2003)
(14)城镇环境卫生设施设置标准(CJJ27-2005);
(15)城镇垃圾农用控制标准(GB8172-1987)
(16)城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准(建标[2001]101号);
(17)生活垃圾卫生填埋场封场技术规程(CJJ112-2007);
(18)生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范(CJJ113-2007);
(19)垃圾填埋场用高密度聚乙烯土工膜(CJ/T234-2006);
(20)城市生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规程(CJJ93-2003)
(21)工业企业设计卫生标准(GBZ1-2002);
(22)工业企业厂界噪声标准(GB12348-2008);
(23)地表水环境质量标准(GB3838-2002);
(24)地下水质量标准(GB/T14848-1993);
(25)生活垃圾填埋场环境监测技术要求(GB/T18772-2002)
(26)生产过程安全卫生要求总则(GB12801-1991);
(27)建筑设计防火规范(GB50016-2006);
(28)生活垃圾填埋场无害化评价标准(CJ/T107-2005);
(29)城市生活垃圾处理及污染防治技术政策(建城[2000]120号),建设部、国家环境保护总局、科技部,2000.5.29;
(30)其他有关国家标准和规范。
1.4编制原则
(1)在城市总体规划的指导下,按照全面规划、分期实施的原则,使工程建设与城市发展相协调,在保护环境的前提下,逐步实现垃圾无害化、减量化、资源化,以发挥本项目的社会效益、环境效益和经济效益。
(2)执行国家关于环境保护的政策,符合国家的有关法规、标准和规范。
(3)采用高效节能、易于管理、技术先进、稳定可靠的处理工艺,确保垃圾处理效果,
(4)积极创造一个良好的生产和生活环境,注重垃圾填埋场的环境建设,把卫生填埋场设计成为与周边环境相适应协调的花园式场景。
1.5项目概况
1.5.1服务城区规模
拟建处理场服务范围为X市市区,服务人口15万,消纳城区产生的垃圾。
1.5.2工程规模
填埋场总设计有效库容约为289万m3,设计使用年限为15年。
1.5.3生活垃圾处理工艺
采用厌氧卫生填埋工艺。
1.5.4填埋库区底部处理
结合地质勘察报告,在填埋库区底部采取GCL(4800G/m2)+1.5mm厚HDPE膜复合防渗处理方案,避免对地下水的影响。
1.5.5污水处理工艺
垃圾渗沥液经渗沥液导排系统收集后集中送至污水处理区处理。
本场污水处理规模为200m3/日,吹脱+UASB+SBR+混凝沉淀+反渗透处理工艺,处理达到GB16889-2008中规定的的一般地区标准后,外排。
1.5.6项目基本指标
(1)场址:
X市山区某镇自然冲沟内
(2)用地规模:
240000m2
(3)垃圾处理方式:
厌氧卫生填埋法
(4)填埋库容:
289万m3
(5)使用年限:
15年
第二章基础资料
2.1城市人口
该市目前常住人口为500万人,流动人口为100万人左右;其中垃圾收集服务区域面积为320平方公里,其中人口为260万人左右。
随着未来市区区域的扩展,将来垃圾收集服务面积将进一步增长,估计平均每年服务面积增长率为1.2%。
人口增长率每年为0.98%。
企业单位直接输送到垃圾填埋场的垃圾为整个垃圾输送量的10%。
2.2自然条件
填埋场周围多为平地。
地理位置优越,有主要公路与填埋场相接,交通便利。
场区周边有供排水管网,电利设施齐全。
2.2.1气温
××市多年(1972-2005年)平均气温11.6℃,最高气温39.3℃(1997年7月27日),最低气温-18.3℃(1981年1月25日)。
2.2.2风
××属季风地区,全年风速风向变化较大,1971-2000年平均风速2.3m/s,最大风速15.3m/s(出现在1988年8月19日),主导风向为SW向。
2.2.3降水
××市多年(1972-2005年)平均降水量472.0毫米,30年最大年降水量996.5(1975年)毫米。
典型年(1996年)平均月降水量如下:
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
月降水量(mm)
10.2
0.0
29.0
45.0
3.5
156.2
92.6
60.5
17.2
43.1
13.4
21.2
××市降水量年内分配极不均匀,年降水70--76%集中在汛期内(6--9月份),7月份降水量占全年的20--25%。
据当地气象资料记载,多年(1972-2005年)来,连续1日最大降水量为330.5mm(1997年8月18日00时00分-24时00分),连续3日最大降水量为402.5mm(1997年8月18日-20日),连续5日最大降水量为552.8mm(1997年8月19-23日)。
2.2.4蒸发量
场区多年陆地年平均蒸发量为450毫米,水面年平均蒸发量为1150毫米。
2.3交通状况
根据X市垃圾收运方案,市区生活垃圾以小车分散收集后先分别运送至市区中转站,然后送入该生活垃圾卫生填埋场进行填埋。
自X市市区至该生活垃圾卫生填埋场全程约25km,沿途经310国道,连接310国道与东杭路,道路良好,交通方便,具备全天候运输条件。
2.4工程水文地质情况
地下水平均水位为-2.7m,波动范围0.3—0.6m,地面平均标高为+1.95m,(黄海标高,以下同)。
2.5土质条件
历史上没有造成灾害的地震和台风记录。
地表侏罗纪火山岩系,岩石类型为霏细斑岩、流纹斑岩和晶屑凝灰岩,岩石坚硬,干抗压强度为1500-2800MPa。
容许地耐力为350-400Kpa,桩尖极限阻力为600-800Kpa,极限侧摩阻力为110-120KPa。
第三章填埋场工程设计
3.1设计依据
(1)《生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17-2004)
(2)《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》(建标[2001]101号)
(3)《厂矿道路设计规范》(GBJ22-87)
(4)《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB50067-97)
(5)《建筑给水排水设计规范》(GBJ50015-2003)
(6)《建筑设计防火规范》(GBJ16-2006)
(7)《城镇环境卫生设施设置标准》(CJJ27-2005)
(8)《工业企业厂界噪声限值》(GB12348-2008)
(9)有关地形图及国家现行相关规范
3.2库区平整及分区
3.2.1库区平整
库底平整需清除谷底软弱土层及植被层,然后至设计库底平整标高。
库底纵坡:
场底纵坡以渗沥液盲沟为主控制线,库底高度由中心向四周降低,坡度≥2.0%。
库底横坡原则上以满足盲沟导排的要求为主,有≥2%的排水坡。
库底表面必须平整,地表排水畅通,不允许有积水现象。
库区边坡的平整首先应清除植被、耕植土层及树根,然后压实,对于少部分边坡应削缓平顺,不应成台阶状,反坡或突然变坡,变坡处变坡角小于20°。
为了有利于HDPE土工膜的安全铺设、土石方工程量的减少并且满足库区和边坡防渗结构的边坡稳定性,库区边坡坡度定为≤1:
1。
3.2.2填埋作业分区
本工程将库区分为两个区,中间设置分区坝。
两个区面积分别为140000m2和100000m2。
3.3填埋工艺
垃圾填埋作业,主要采用机械化作业。
填埋作业的基本原则:
分单元填埋,分层碾压;保障日覆盖、中间覆盖;疏水导气,同步施工;控制扬尘,定期消杀。
3.3.1填埋单元
填埋库区划分为若干相对独立的作业区,然后按顺序逐区进行单元式填埋作业。
填埋垃圾前应制定填埋作业计划,实行单元分层作业。
每天填埋作业构成一个填埋单元,每个单元填成长方形斜坡体,高度5m,宽度按2~3倍压实机作业宽度敷设,其斜坡面不大于1:
3(高:
水平)。
在填埋单元之间设置临时坝和排水沟,保证垃圾堆体的稳定和有效的雨污分流。
3.3.2摊铺和压实作业
本填埋场采用推土机及压实机联合进行垃圾摊铺和压实作业。
垃圾摊铺和压实作业分层进行。
垃圾摊铺采用平推和由上往下推两种。
作业面坡度控制在1:
3。
平面排水坡度控制在2%左右。
铺匀后用压实机进行3-5次压实,压实密度不小于0.8t/m3。
为防止填埋场运行初期由于垃圾压实机械对HDPE土工膜造成破坏,在填埋场底部填埋的2m垃圾应以小颗粒厨渣为主,避免大颗粒和尖锐物料对土工膜的损坏。
3.3.3覆盖作业
填埋场的覆盖有三种:
每日覆盖、中间覆盖和最终覆盖。
每日覆盖可采用0.5mmHDPE土工膜。
中间覆盖采用0.3m厚压实粘土覆盖。
本工程场区平整后尚有部分余土方量,可临时堆放作为垃圾填埋每日覆盖和中间覆盖土用,不足部分从库外取用。
3.3.4信号及标志
在门卫地磅房顶设交通信号灯一处。
道路路面上用热缩性涂料,按交通规范设置路面标志线,路侧按交通部门管理规定设置必要的交通标志牌。
场区出入口、水池边、场房内外等明显处按规范设置警示标志。
进一步完善进场路交通标识,在经常有牲畜活动的路段、连续弯路特别是视线不良的路段前的适当位置设置明显的交通警示标识,同时在路况不佳地段进行加固、增加会车点等措施,确保垃圾运输车辆行车的安全。
3.3.5其他
设立作业监督员制度,派专人负责指挥调度车辆,同时监察和调度作业情况。
垃圾填埋过程中,根据填埋层厚度和作业面标高控制要求,同步施工导气的石笼。
填埋作业过程中洒水降尘:
专用洒水车定时作业,冲洗砼路面、喷洒临时道路,必要时亦对填埋作业面进行喷水降尘。
填埋作业过程中,定期进行垃圾车和作业面的必要消杀,喷洒药剂,除臭、杀菌,灭蝇、灭鼠等。
垃圾填埋过程中,设置必要厚度和标高监测标记,控制填埋层、覆盖层厚度;定期检测压实密度,并规范检测/监测记录。
3.4填埋场库容计算
基础人口260万,人均日产生垃圾1.2kg,服务面积年增长率1.20%,人口能增长率0.98%。
表3-1垃圾产量计算
年份
人均产量
服务面积递增
人口递增
年产量
1
1.2
1.20%
0.98%
11.39
2
1.2
1.20%
0.98%
11.64
3
1.2
1.20%
0.98%
11.89
4
1.2
1.20%
0.98%
12.15
5
1.2
1.20%
0.98%
12.42
6
1.2
1.20%
0.98%
12.69
7
1.2
1.20%
0.98%
12.97
8
1.2
1.20%
0.98%
13.25
9
1.2
1.20%
0.98%
13.54
10
1.2
1.20%
0.98%
13.84
11
1.2
1.20%
0.98%
14.15
12
1.2
1.20%
0.98%
14.46
13
1.2
1.20%
0.98%
14.77
14
1.2
1.20%
0.98%
15.10
15
1.2
1.20%
0.98%
15.43
总量
176.66
企业单位直接输送到垃圾填埋场的垃圾为整个垃圾输送量的10%
所以垃圾总量=176.66*9/10=196.29万m3
垃圾覆土比例为1:
4,垃圾密度取0.8吨/立方米。
库容=196.29*1.25/0.8=289万m3
3.5主要机械设备及计量系统
3.5.1填埋场主要机械设备
全场机械设备分为工程机械、运输车辆、称量系统、污水处理系统等。
本工程机械设备依据《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》中填埋场建设规模选用。
表3-2全场主要设备一览表
序号
设备名称
型号规格
单位
数量
一
工程机械
1
垃圾压实机
总质量26吨级
台
1
2
履带式推土机
环卫型102KW
台
1
3
挖掘机
斗容0.5m3,功率66KW
台
1
4
装载机
5吨
台
1
二
运输车辆
1
工程车
2.0cc
辆
1
2
垃圾自卸车
5吨
辆
3
3
洒水消毒车
8吨
辆
1
4
清扫车
EQ3061GJ
辆
1
5
地磅系统
30t
台
1
6
油罐车
辆
1
7
交通车
辆
1
8
工作车
辆
1
三
主要电气设备
1
主变压器
10.5±2x2.5%/0.4kV,200kVA
套
1
2
高压隔离开关
10kV
套
1
3
低压配电屏
0.4kV
套
3
4
自控设备
套
1
5
电气设备
套
1
6
照明系统
套
1
四
污水处理设备
1
污水处理成套设备
参见污水处理工艺说明
套
1
五
其他设备
1
消防设备
套
1
2
通讯设备
套
1
3
办公设备
套
1
4
生活设备(含空调)
套
1
5
火灾报警设备
套
1
6
实验室设备
套
1
3.5.2进场计量系统
地磅房独立布置,既保证了垃圾运输车进场计量方便,又不影响管理区和其它区域的环境卫生。
地磅房布置在进场道路的中端平直路段,以确保垃圾运输车进场计量方便。
自动汽车衡由电子称,微机、汽车辨识处理系统三大部分组成,能自动辨识汽车的牌号、自重、所属单位,能在静或动态称出汽车重量,通过微机进行数字处理,自动显示汽车毛重、净重等,并将数据分类处理打印出来。
自动汽车衡性能指标如下:
SCS-30无基坑数字式静动态两用电子汽车衡,标准秤台(3×12)全钢台秤台:
衡体台面尺寸:
12×3m
准确度等级:
Ⅲ级
分度值:
20kg
最大称量:
30t
汽车行驶速度:
5~10km/h
动态精度:
<5%。
3.6防渗工程
3.6.1防渗标准
防渗层的防渗标准:
根据现行国家标准《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-1997)和《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17-2004)中的规定,防渗层的渗透系数K≤10-7cm/s。
3.6.2防渗系统设计
根据可研报告,本工程填埋防渗系统采用HDPE膜与GCL复合衬层结构方案。
具体场底及边坡的防渗设计如下:
场底防渗(自下而上):
平整基底;地下水导流层:
卵(砾)石厚300m
(D20~50mm);长丝土工布隔离层200g/m2;粘土支持层:
厚1000mm;GCL(4800g/m2);1.5mm厚光面HDPE膜;长丝土工布保护层400g/m2;渗沥液导流层:
卵(砾)石厚300mm(D20~50mm);长丝土工布隔离层190g/m2;保护层200mm;原生垃圾。
边坡防渗(自下而上):
基础层300mm;阻隔层300mm;2.5mm厚单糙面
HDPE膜;膜上保护层100mm;排水层200mm;表土层200mm;原生垃圾。
HDPE膜的具体技术性能指标详见《垃圾填埋场用高密度聚乙烯土工膜》(CJ/T234-2006)。
GCL的单位面积总质量为4800g/m2,其中单位面积膨润土质量为4500g/m2。
具体技术性能指标详见《钠基膨润土防水毯》(JG/T193-2006)。
3.6.3防渗施工
防渗材料铺设的时候,库底及边坡平整基底必须满足设计要求,其他应按照下列要求执行:
(1)各种防渗材料铺设前应保护铺设面完全符合质量安全要求。
直接铺设在土建结构面上时,应保证构建面结构稳定,坡面平缓过渡,垂直深度25cm内不得有任何有害杂物;铺设在下一层土工材料之上时,应保证下一层土工材料施工质量合格,表面无积水、无杂物。
(2)合理地选择铺设方向,尽可能地减少接缝受力。
(3)铺设工具不得对土工材料的正常使用功能产生损害。
(4)合理布局每片材料的位置,力求接缝最少。
(5)在坡度大于10%的坡面上和坡脚1.5m范围内不得有横向接缝,一般土工膜的焊接采用双轨焊接。
(6)各种土工材料的搭接宽度不得低于相应的连接标准。
(7)铺设过程中调整材料的搭接宽度时不得损害已连接的部分。
(8)铺设过程中防止任何因装卸活动、高温、化学物质泄漏或其它因素而破坏土工材料。
(9)用于卷材展开的机械设备不得造成土工材料的明显划伤,并不得造成铺设基底表面的破坏。
(10)片材铺设平顺、贴实,尽量减少褶皱
(11)铺设后应及时压载锚固,所有土工材料均须保证当日铺设当日连接锚固。
3.7填埋场渗沥液及地下水收集导排系统
3.7.1渗沥液水量
计算公式如下:
Q=ICA/1000
Q:
渗沥液产生量,m3/a;
I:
降雨强度,mm;
C:
浸出系数,取0.6;
A:
填埋区汇水面积,m2;
具体计算见表5-3。
3.7.2填埋场渗沥液收集导排系统
渗沥液收集导排系统主要由设置在底部防渗层上的反滤层、集液导排盲沟组成。
渗沥液收集导排系统的工作机理为:
各垃圾层的渗沥液通过中间层支盲沟进入主盲沟,最后经主盲沟排入调节池。
(1)反滤层:
在库底防渗保护层上铺设一层300mm中粗砂或级配卵(砾)石。
反滤层的级配砾石粒径按上小下大配置。
反滤层应有≥2%坡度坡向集水盲沟。
(2)渗沥液收集盲沟:
盲沟内设置高密度聚乙烯(HDPE)穿孔花管,管外填充中粗砂和卵石作过滤层。
填充材料粒径从管周至沟边依次减小。
(a)主盲沟:
沿库区底部南北向设置一条渗沥液收集主盲沟,采用梯形断面,最大断面尺寸为:
上底宽1.0m,下底宽1.6m,深0.7m。
盲沟内铺设HDPE穿孔花管和级配卵(砾)石(粒径D20~D50mm),HDPE穿孔花管管径为DN315,主盲沟铺设至主垃圾坝处,由DN315HDPE无孔管穿坝,将渗沥液引入调节池,渗沥集水管内为非满流,充满度h/D≤0.7。
(b)次盲沟:
垃圾填埋进行中间覆土前,需在压实垃圾层面上铺设次盲沟,然后再进行中间覆土。
次盲沟均按50m间距设置,采用矩形断面,断面尺寸为B×H=0.25×0.25m,盲沟内填充级配碎石,粒径D20~D50mm。
液在
3.7.3调节池
(1)调节池容积
渗沥液主要来自大气降水,设计标准的采用对工程规模和环境安全影响甚大。
国内目前有三种计算方法:
①按20年一遇连续7日最大降雨量计算确定;②按多年平均逐月降雨量以及渗沥液处理规模的平衡计算确定;③按历史最大日降雨量设计。
从国内工程实例看,按②、③种方法进行计算比选是安全可取的。
本工程选用②种方法进行计算。
具体计算见表5-3
(2)调节池防渗形式与结构形式
采用土工膜防渗结构形式。
为阻止调节池内渗沥液渗出池外,调节
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