城市生活垃圾卫生填埋场毕业论文

城市生活垃圾卫生填埋场的设计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环境问题，同时，随着人类环保意识的加强，城市生活垃圾卫生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其机理尚有待深入研究和探讨，为此，本文结合卫生填埋场的建设，对此进行了探讨。因此，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资源，实现可持续发展是卫生填埋所必须研究解决的重要课题。本文首先对我国垃圾填埋场进行了综合分析，探讨了城市生活垃圾的特性，在此基础上，对填埋场的选址、防渗层的构造措施、防渗材料的工程特性、渗滤液的产生及处理、填埋气体的收集及利用、封场措施、填埋场的综合利用以及环境保护和监测等问题进行了深入的探讨。关键词生活垃圾；填埋场；防渗层；渗滤液；填埋气体ABSTRACTALONGWITHECONOMICDEVELOPMENT,INDUSTRIALIZATIONANDURBANIZATIONPROCESSACCELERATED,THESCALEOFTHECITIESCONSTRUCTIONEXPANDED,POPULATIONKEEPSPOURINGINTOCITIES,MSWHAVEINCREASEDDRASTICALLYMSWPOLLUTEDTHEENVIRONMENTANDCONSTITUTEDASERIOUSTHREATTOTHESURVIVALANDTHEHEALTHOFURBANRESIDENTS,HASBECOMEAPUBLICHAZARDMSWMANAGEMENTHASBECOMEMANYLARGECITIESMAJORENVIRONMENTALPROBLEM,MEANWHILE,ASPEOPLESENVIRONMENTALAWARENESSINCREASING,THEDESIGNTHEORYANDTECHNICALPROBLEMSOFMSWSANITARYLANDFILLSITEHAVERECEIVEDTHEATTENTIONINCREASINGLYWHICHTHEYDESERVEDHOWEVER,CHINASSANITARYLANDFILLSDESIGNTHEORYANDITSMECHANISMHASYETTOBETHOROUGHLYSTUDIEDANDDISCUSSED,FORTHIS,BASEDONTHESANITARYLANDFILLSBUILDING,THEPAPERDISCUSSEDITTHEREFORE,THEQUESTIONOFHOWTOSOLVETHEPROBLEMOFTHEGARBAGESFINALDISPOSALINSAFEANDEFFECTIVESOLUTION,AVOIDTHESECONDARYPOLLUTION,ANDMAKETHETRASHBECOMETHERESOURCESWHICHAREABLETOBEDEVELOPMENTEDANDUTILIZATED,THESANITARYLANDFILLSSUSTAINABLEDEVELOPMENTISTHEIMPORTANTISSUESMUSTBESTUDIEDANDRESOLVEDTHISPAPERONGARBAGELANDFILLFORACOMPREHENSIVEANALYSISTOEXAMINETHEMSWCHARACTERISTICS,ONTHISBASIS,ONTHELANDFILLSITE,THECONSTRUCTIONOFIMPERMEABLELAYER,IMPERVIOUSMATERIALSTOTHEENGINEERINGCHARACTERISTICSOFLEACHATEPRODUCTIONANDPROCESSING,LANDFILLGASCOLLECTIONANDUTILIZATION,THECLOSUREOFTHEFARMS,COMPREHENSIVEUTILIZATIONOFTHELANDFILLANDENVIRONMENTALPROTECTIONANDMONITORINGCONDUCTEDINDEPTHDISCUSSIONSKEYWORDSMSWLANDFILLIMPERMEABLELAYERLEACHATELANDFILLGAS第一章绪论11概述垃圾处理的最佳方式是综合处理，由于城市垃圾处理方式和技术的选择受垃圾成分、经济发展水平、能源结构、自然条件及传统习惯因素的影响，因而每个城市的选择可能各不相同，没有统一和固定的模式。在生活垃圾处理处置方式中，填埋无疑占据着举足轻重的位置，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2。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。垃圾卫生填埋具有处理和最终处置生活垃圾的双重功能，其主要优点是速度快、方法简单，技术比较成熟，在较大范围内能适应垃圾产量的变化，建设费用和管理费用相对较低。但填埋场的一个与生俱来的缺点占地面积大，据估计全国现有的大中型填埋场大约有200座左右，按平均每座占地60HM2,则大约占了12万HM2土地，相当于1/4个上海市区面积。同时，除了日益增加的垃圾，世界上其他资源能源都日渐稀少，统计资料显示到目前为止，我国填埋场或堆场中已堆积的垃圾大约有60多亿，并且城市生活垃圾总量仍以每年810的速度增长，全国城市生活垃圾年产量达到15亿吨11。在这样一个严峻的时刻，可持续发展的理念已经深入人心，因此，填埋方式也必将发生转变，可持续填埋也终将会进入人们的视线，垃圾填埋场也将从一个单纯的藏污纳垢场所变为一种资源的矿场，从而真正体现填埋场的可持续发展的理念，这就需要填埋场设计人员在设计时使填埋场不仅安全填埋生活垃圾，不对填埋场周围环境造成危害，还有利于填埋垃圾的资源化、能源化和填埋场的后续开发利用，真正做到填埋场的可持续发展。12本地区的概况本地区位于东部长江下游，属于经济较发达地区，随着城市的发展，城市人口不断增加，市区面积不断扩大，且近年来，郊区农村的生活垃圾的处理也越来越受到重视，并将最终纳入城市卫生填埋系统，以解决农村环保意识和环卫设施相对落后，农村生活垃圾污染不断加剧的现象，因此所需要的填埋场面积将越来越大；而居民消费结构的改变，不仅使生活垃圾产生的量增加，市区的生活垃圾量每年的递增速度超过了10。垃圾的成分也起了很大的变化，垃圾中的大件刚性固体废物、有机废物、塑料制品和对环境有危害的重金属等物质所占的比例快速增加。然而，从长远来考虑，即使采用最现代化的填埋技术，也有安全隐患，因此要尽可能少地填埋垃圾，搞好垃圾源头控制，还应根据垃圾处理的需要，进行有限度的分类回收，循环利用垃圾，尽量使垃圾无害化、减量化、资源化。城市垃圾处理技术应向多元化方向发展，向综合处理方向发展。但现阶段首先应建设符合标准的城市生活垃圾卫生填埋场，逐步消除垃圾堆放场，优先解决城市日益增加的垃圾产量的出路问题。本市的生活垃圾主要为居民生活垃圾，商业垃圾，集贸市场垃圾，街道清扫垃圾，公共场所垃圾，机关、学校、厂矿等单位的生活垃圾。有机物约占总量的60，其中废纸、塑料、玻璃、金属、织物等可回收物约占总量的30，近年来，城市煤气化率上升，厨余类有机物在垃圾中比重增大，利用潜力增加，但需要分类收集，垃圾中煤渣、灰土含量下降，垃圾容重进一步降低，运输车辆需求增加，填埋作业难度加大；垃圾中可回收物质增加；垃圾发热值也有了很大的提高。13生活垃圾卫生填埋场的特点及本设计的内容填埋场主要用来填埋城市垃圾等一般固体废物，使其对公众健康和环境安全不会造成危害。所谓填埋就是在铺设有良好防渗性能衬垫的场地上，将固体废弃物铺成一定厚度的薄层，加以压实，并加上覆盖层。其场地必须具有合适的水文，地质和环境条件，并要进行专门的规划、设计，严格施工和加强管理。为防止周围环境被污染，必须设有一个渗滤液收集和处理系统，还要提供气体（主要为甲烷和二氧化碳）的排除或回收通道，并对填埋过程中产生的水、气和附近的地下水进行监测，还需能达到抵御百年一遇以上洪水的设计标准。图11和图12分别为一现代卫生填埋场的简图2和剖面图13。图11现代卫生填埋场简图图12现代卫生填埋场剖面图填埋场的功能主要有两个方面，即贮留固体废物、隔断固体废物污染和对固体废物进行处置。通常一个完整的卫生填埋场地主要由填埋场、辅助设施和未利用的空地组成。填埋场建设程序主要包括场址的选择、环境影响评价、地质灾害评估、可行性研究、土地征用、工程初步设计、施工图设计、工程施工、竣工验收等环节7。填埋工程的项目应包括填埋场场地平整，基底处理，填埋单元划分，周边和单元之间的通道，衬垫系统，渗滤液收集系统，封顶级配，封顶剖面，雨水管理系统，地下水监测系统和填埋气体监测系统。图13表示固体废弃物的堆填过程和封闭后的情况2。在现代卫生填埋场设计中最重要的关键部位包括衬垫系统，渗滤液收集系统，气体收集系统和最终覆盖（封顶）系统。衬垫系统位于填埋场底部和四侧，它是一种水力屏障，用来隔离固体废弃物以免对填埋场的地下水和四周的土产生物染。衬垫系统是填埋场最重要的组成部分，填埋场渗滤液是由于降水经过废弃物过滤和对废弃物压榨产生的，是一种典型的污染液，若不加处理排入周边土体及地下水中，将对土体和地下水产生严重的污染，渗滤液收集系统用来收集填埋场中产生的渗滤液并将其排放至废水处理站或集水池集中进行处理。气体收集系统用于收集废物中有机成分分解时产生的气体，收集后的气体可用来发电或有控制地进行燃烧。对填埋场进行封顶的目的是减少封闭后降水对填埋场的渗入以减少渗滤液的产生2。图13废弃物填埋过程的封闭A填埋单元基底和渗滤液收集系统；B填埋场固体废弃物的堆填；C封顶后的封闭填埋场不同填埋单元之间的相互联系和填埋的次序在填埋场设计中十分重要，根据这些单元如何组合，从几何外形来看，一般可将填埋场的型式分成四类见图1421平地堆填填埋过程只有很小的开挖或不开挖图14A，通常适用于比较平坦且地下水埋藏较浅的地区。2地上和地下堆填填埋场由同时开挖的大单元双向布置组成，一旦两个相邻单元填满了，它们之间的面积也就填满了图14B，通常用于比较平坦但地下水埋藏较深的地区。3谷地堆填堆填的地区位于天然坡度之间图14C，它可能包括少许地下开挖。4挖沟堆填与地上和地下堆填相类似，但其填埋单元是狭窄的和平行的图13D。通常仅用于比较小的废物沟。图14四种填埋场类型A平地堆埋B地上和地下堆填C谷地堆填D挖沟堆埋在本次设计过程中，以卫生填埋场技术标准作为建设和运行的技术要求，深入探讨卫生填埋场的设计方法的主要方面及应用上应注意的若干技术，对填埋作业区建设HDPE膜衬垫的人工防渗系统，雨污水分流系统，渗滤液处理系统等，填埋操作采取分层压实、日覆盖、中间覆盖和堆坡填埋后的终场覆盖工艺；铺设纯玻璃钢管道，将预处理后的渗透液输送至市区污水厂进行深度达标处理；填埋气体收集纯化后用于发电，对封场填埋单元进行长期的监测和维护，最终场地将规划建设为园艺基地、生态型休闲度假区或者是以环保和生态教育为主题的森林公园。第二章填埋场的选址21场址的选择这是卫生填埋的第一步也是最重要的一步。本市人口常驻人口近290万，全市面积3843平方公里，境内地貌类型复杂，地势东部平原坦荡，西部丘陵起伏。有可观的江滩资源，是重要的土地后备资源。丘陵地带的土质为黄棕壤，平原地区多为水稻土。膨润土矿为特大型矿床，储量位于全国第三位。选址要遵循两个原则一场址能够满足垃圾卫生填埋、防止污染的需要，二是经济合理。22选址的要考虑的因素1城市总体规划、区域环境规划、城市环境卫生专业规划及相关规划；2土地利用价值及征地费用，场址周围人群居住情况与公众反映，填埋气体利用的可能性；3地形、地貌及相关地形图，土石料条件，包括取土石料难易、远近和存储总量；4工程地质与水文地质；5洪泛周期（年），降水量，蒸发量，夏季主导风向及风速，基本风压值；6道路、交通，给排水及供电条件；7拟填埋处理的垃圾量和性质，服务范围、垃圾收集运输情况；8城市污水处理现状及规划资料；9城市电力和燃气现状及规划资料。除此以外,还要考虑与项目建设相关的各个环节,包括图21中的各项因素。图21填埋场场址选择的考虑因素123选址顺序根据2004年建设部城市生活垃圾填埋技术规范的规定，垃圾卫生填埋场场址的选择如下地区合作法律允许选择企业监督资金法律规定环境地区国家资金来源政府同意控制监督控制管理对人的危害垃圾、环境与健康运行管理地区合作计划和场地开发寻找和选择场地国际组织国际银行社会因素包括垃圾收集系统、分类系统等宗教和文化沼气利用再利用公众工作尽可能再利用管理体制废水处理填埋场场址设置应符合当地城市建设总体规划要求，符合当地城市环境卫生事业发展规划要求。填埋场对周围环境不应产生污染或对周围环境影响不超过国家相关现行标准的规定。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。填埋场应与当地的大气防护、水资源保护、大自然保护及生态平衡要求相一致。选址应由建设、规划、环保、设计、国土管理、地质勘察等部门有关人员参加。填埋场防洪应符合表21的规定表21填埋场防洪标准填埋场总容量（104M3）防洪标准（重现期）年设计校核大于500501002005002050注降雨量取值为7天最大降雨量。填埋场宜选在地下水贫乏地区。填埋场不应设在下列地区1地下水集中供水水源地及补给区；2洪泛区和泄洪道；3填埋库区与污水处理区边界距居民居住区或人畜供水点500M以内的地区；距河流和湖泊50M以内的地区；距民用机场3KM以内的地区；4活动的坍塌地带，尚未开采的地下蕴矿区、灰岩坑及溶岩洞区；5珍贵动植物保护区和国家、地方自然保护区；6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；7军事要地、基地，军工基地和国家保密地区。24环境影响评价与检查场址在进行场址选择时要对备选的场地进行综合的环境影响评估，即环境影响评价。建设项目环境影响评价报告书必须在项目的可行性研究阶段完成；在进行可行性研究的同时，必须对建设项目的环境影响作出评价。环境影响评价的目的是填埋场建造前、建造过程中以及建成后评估、确定它对环境的潜在影响；指出如何减少或排除对环境的影响；确定环境背景值以便监督检查可能发生的环境问题。241全面科学的环境影响评价对垃圾卫生填埋场建设进行环境影响评价，可分为三个阶段。1）准备阶段。通告，告知所有关系人；确认作出环境影响评价的必要性；确认作出环境影响评价的规模；环境影响评价工作有关各个方面的组织；确认环境影响评价工作范围。2）研究阶段。项目对环境影响的确认；项目对环境影响的描述；项目对环境影响的检验；备选场址现况检查；两种决策（选中与否）比较；考虑采取补偿措施；起草环境影响评价报告。3）后期评价阶段。审查环境影响评价报告；决定项目可以进行或项目只能靠补偿措施进行或项目不可进行。242场址的检查备选场址现况检查在环境影响评价研究阶段进行。地质与水文方面的检查作为重点。检查的结果应列入环境影响评价报告书中。检查内容应包括地质结构、渗透性、离地下水的距离、场址的天然坡与人工坡的稳定性、低层土的承载能力与变形特性、自然灾害（地震、暴风雨、洪灾等）风险。同时要进行其它相关的调查及检验附近居民点的情况；道路与其它交通情况；当地的气象条件；处理渗滤液与利用沼气的可能性；对当地生态环境的影响（包括风景）；对现有水文条件（水域）的影响；对文化、宗教场所与疗养胜地（旅游）的影响；描述费用的情况。另外，在场址调查中要积累照片资料。这些资料可能被用于今后对场址的情况作更好的总体评估；描述场址的细节问题（观察现场）；为以后的分析作原始资料1。25地址的选定与所需的容积垃圾填埋场可选在市区的东北角、港截洪坝下游500米处。那里为多年淤积的荒滩泽地，场地宁静深幽，人烟稀少，无农作物，不受主风向的影响，总规划占地83公顷，一期规划占地20公顷，设计填埋高度为55米，总容积达110万立方米，设计使用年限为10年，填埋场二期工程规划总占地面积32公顷，设计使用年限为810年。足够安全接收市区以及周边部分郊县的垃圾5。本市人口常驻人口近290万，产生的垃圾约18KG人天，城市垃圾的单位体积重量815KGM3,覆土与垃圾之比以土壤为覆盖材料，则覆土与垃圾之比约为1314；压实密度500800KGM3。每年所需的场地的体积3式中W垃圾产生率KG日人；P城市人口；D压实后垃圾的密度KGM3；R覆土与垃圾之比。每年所需的场地的面积第三章设计要求与总体布置31填埋场设计的基本依据填埋场的设计应符合城市生活垃圾卫生填埋技术规范和现行的其它相关标准，设计前应掌握下列资料城市用地规划、区域环境规划、场址周围人群活动分布与城区的关系；地形、地貌及相关地形图；地层结构、岩石及地质构造等工程地质条件；3651WPVRD每年垃圾产生量垃圾压实密度HVA地下水水位深度、流向等场址水文地质资料及利用情况；夏季主导风及风速；降水量、蒸发量等气象背景资料；周围水系流向及用水状况；洪泛周期（年）；待填埋处理的垃圾总量和日填埋量；垃圾类型、性质、组成成分；石料条件，包括取土石料难易、远近和存储总量；交通条件及供水供电条件。垃圾卫生填埋场的设计与一般工程项目的设计内容基本相同，如三通一平、场区布局、建筑物、构筑物、防洪、防火、绿化、环保等。32总体布置在填埋场入口处应具备通道、错车的空间、计量设施、检查站、工作人员休息室、更衣室、淋浴设备、化验室、车间和机器房等；主体包括场底基础处理与防渗系统；周边设引排地表水的分区截洪沟、库区截洪沟及地下水导排系统；场区道路；石笼、盲沟等渗滤液导流系统；潜水装置、排气装置、收容装置和冲洗装置共同构成的渗滤液接纳系统，还有单独开辟的渗滤液净化处理系统和填埋气体导排及回收利用系统，以及最终的填埋场封场系统及各种监测设施等等。填埋库区的占地面积应为场区总面积的7090，还应留一定的空间在填埋场前设立一个垃圾处理中心，预先分离收集有用物质和有害物质。第四章填埋场的地基与防渗41填埋区基底工程城市生活垃圾卫生填埋技规范规定，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113时可以保证渗滤液排顺畅1。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。42填埋场的防渗系统填埋场防渗系统，不仅要能防止渗滤液渗出污染地下水，还要防止地下水涌入填埋场。通常的防渗方法有水平防渗和垂直防渗。垂直防渗指山谷型填埋场，地质条件较好，场底为无裂缝基岩，一般在地下水出口处建筑防渗帷幕，使填埋场底部的渗滤液阻积于帷幕前的水池中，不向下游及邻近地区渗透。我国典型的山谷型垂直防渗填埋场有杭州天子岭填埋场等。在特殊地质条件的平原也可采用垂直防渗技术。水平防渗指平原性地貌的填埋场，在水平方向设置防渗系统，在填埋场的底部和周边形成隔离层，可实现渗滤液和地表水、地下水的分流处理、排放，如北京安定填埋场和深圳下坪垃圾填埋场等2。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109M/S。1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。43防渗材料防渗层是由透水性小的防渗材料铺设而成的，渗透系数KF小，稳定性好，价格便宜是防渗材料选择的依据。目前，常用的主要有4种粘土、膨润土、土工膜、土工织物膨润土垫GCL。1普通粘土一个合格的粘土衬垫其透水率必须很低K1107CM/S并有足够的抗剪强度和最小的收缩势，以防脱水开裂。2膨润土是一种优良的天然粘土，其主要成份是蒙脱石矿物，膨润土的渗透系数K107CM/S，具有极强的防水性，这主要是由于该土壤吸水后，体积会迅速膨胀，形成一层连续不透水柔性隔离层，而且可以自动修补土层中的缝隙，阻止水分子通过。3土工膜是一种溥的、柔韧的、连续的、不透水的合成材料，具有长期比学稳定性及良好的机械性能，多用于填埋场之底及边坡防渗透系统中，也可用于填埋场封场系统。最常用的是高密度聚乙烯HDPE膜。4土工织物膨润土垫GCL是由两层或多层土工织物或土工膜中间夹一层膨润土粉末以针刺缝合或粘接而成的一种复合材料，可以替代一般粘土密封层。国外大量用于垃圾卫生填埋场的防渗结构，它可单独使用，也可与土工膜组合使用。44防渗系统的构造单层防渗层是指单独使用压实粘土、膨润土或HDPE膜等铺设而成的防渗层，其造价低，施工快，但安全系数低，只有地下水污染风险极低的情况下（如地下水位低、土质防渗性好）才推荐使用。复合防渗层是多层结构的防渗系统，各层次具有一定的功能，提高了防渗系统的安全性。由于各国国情不同，目前复合防渗层的结构还没有统一的标准，即使同一国家不同地区的填埋场由于垃圾性质、场地地形地质的不同，防渗透层结构也不尽相同，但总的说来一个完整的复合防渗系统应包含以下几个层次1渗滤液排水层该层上部直接与垃圾接触，起着收集和排出渗滤液的作用。该层常规做法是400MM厚粗砂层，粗砂层内按一定间距设置排水盲沟，盲沟内设穿孔管，汇集垃圾填埋体中流出的渗滤液并排出填埋坑外。2保护层保护层是用来保护防渗层的安全的，如在HDPE膜上下覆盖无纺土工布可防止膜被尖锐的东西刺穿和减轻地基变形对膜的拉力；土工膜上部铺设的500MM厚粘土层，也是保护层，目的是使土工膜在数十米高的垃圾堆体的压力下受力均匀。3防渗层该层主要由防渗材料构成，从国内外工程实例来看，该层的结构千差万别，有两层土工膜中间夹一层膨润土的，也有一层土工膜上铺一层膨润土的，还有土工膜与压实粘土组成复合衬垫的以及重复使用单层土工膜防渗层组成双层复合衬垫的。总的来讲，该层至少应设一层土工膜，防渗层层数越多，安全性能越强，但造价也相应提高。考虑到填埋场的土质以粉沙土为主，层与层之间渗透能力较好，因此选择在沙坑内满铺双层复合防渗层已保证垃圾产生的渗滤液不会对地下水造成二次污染。库区（包括盲沟、泵站、预处理池）水平和垂直方向均采用人工防渗技术，防渗材料为HDPE黑膜，膜厚15毫米。4地下水排水层如果设计地区地下水水位较高，为了防止防渗层受到地下水浮力和渗透的影响，应设地下水排水层，具体结构类似于渗滤液排水层，一般在防渗层下铺设400MM厚粗砂层，并设排水盲沟，以将地下水单独排出场外。5地基地基在整理时必须夯实、平整、碾压，筑成符合要求的坡度。地基的处理必须符合整个填埋场渗滤液收集系统的要求。设计上还应验算地基承载力和不均匀沉降。6边坡上的防渗层与填埋场坑底防渗层的结构不同，边坡上防渗层不必设渗滤液排水层和地下水排水层，只是在土工膜上下各加无纺上工织物，上层无纺土工织物上设一层废弃的汽车轮胎，以防机械碾压边坡垃圾时，破坏防渗层，表面再铺设500MM厚粘土保护层。7锚固沟为了固定土工膜和无纺土工布，在填埋坑周边须开挖锚固沟，边渗层在填埋坑底部和边坡铺设完后，将边坡埋入锚固沟，用原土填平、整实2。45人工防渗系统应符合的要求1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地区，库区底部应采用双层衬里防渗系统。2复合衬里系统组成（从下至上）1）库区底部基础、地下水导流层、膜下防渗保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流层、土工织物层、垃圾层，见图41。图41复合衬里（库区底部）系统示意图2）库区边坡基础、地下水导流层、膜下防渗保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流与缓冲层、垃圾层，见图42。图42复合衬里（库区边坡）系统示意图3单层衬里系统组成（从下至上）1）库区底部基础、地下水导流层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流层、土工织物层、垃圾层，见图43。垃圾层土工织物层渗滤液导流层（30CM）膜上保护层HDPE土工膜膜下防渗保护层（粘土厚度100CM、渗透系数不大于10107CM/S）地下水导流层（30CM）基础垃圾层渗滤液导流与缓冲层膜上保护层HDPE土工膜膜下防渗保护层（粘土厚度75CM、渗透系数不大于10107CM/S）地下水导流层（30CM）基础图43单层衬里（库区底部）系统示意图2）库区边坡基础、地下水导流层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流与缓冲层、垃圾层，见图44。图44单层衬里（库区边坡）系统示意图4双层衬里库区底部系统组成（从下至上）基础、地下水导流层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流（检测）层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流层、土工布织物层、垃圾层，见图45。垃圾层土工织物层渗滤液导流层（30CM）膜上保护层HDPE土工膜膜下保护层（粘土厚度100CM、渗透系数不大于10105CM/S）地下水导流层（30CM）基础垃圾层渗滤液导流与缓冲层膜上保护层HDPE土工膜膜下保护层（粘土厚度75CM、渗透系数不大于10105CM/S）地下水导流层（30CM）基础图45双层衬里（库区底部）系统示意图5特殊情况下可采用钠基膨润土垫替代膜下防渗保护层。6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。46人工防渗材料施工应符合的要求1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。2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。3人工防渗材料的基础处理应符合下列规定1）平整度应达到每平方米粘土层误差不得大于2CM；2）洁净度不采用膜下土工布保护层时，垂直深度25CM内粘土层不应含有粒径大于5MM的尖锐物料；3）压实度位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。606填埋库区地基应是具有承载填埋体负荷的自然土层或经过地基处理的平稳层，且不应因填埋垃圾的沉降而使基层失稳。填埋库区底部应有纵、横向坡度，纵、横向坡度均宜不小于22。47填埋场密封方式填埋场防渗系统中密封层的建设方式多种多样，常见的有黏土膨润土、单层HDPE、双层HDPE、单层HDPE与黏土膨润土复合、HDPE与GCL复合等。黏土膨润土及单层HDPE膜都有防渗材料单一、存在渗漏风险的缺点，逐渐被复合密封方式取代。几种密封方式的比较见表41表41几种密封方式的比较垃圾层土工织物层渗滤液导流层（30CM）膜上保护层HDPE土工膜膜下保护层渗滤液导流（检测）层（30CM）膜上保护层HDPE土工膜膜下保护层（粘土厚度100CM、渗透系数不大于10105CM/S）地下水导流层（30CM）基础项目黏土膨润土单层HDPE膜双层HDPE膜单层HDPE与黏土膨润土复合HDPE与GCL复合防渗性能较好较好好很好很好自我修复能力有无无有有密封层价格元/M26080304060701101206070渗漏风险有,很小有,较小有,很小几乎没有几乎没有施工难度难度大容易容易难度大容易施工速度慢快快慢快附加收益无增加填埋容量增加填埋容量无增加填埋容量由于单一的密封层不能完全保证安全需要,我国个别单一密封层的填埋场发现有渗漏迹象。从上表中可以看出，黏土膨润土、单层HDPE膜、双层HDPE膜存在渗漏风险，国外发达国家现已很少采用；单层HDPE膜与黏土膨润土复合、HDPE膜与GCL复合是国外发达国家目前普遍采用的方法。由于HDPE膜与GCL复合密封层防渗性能好，价格高，易于施工，可能出现的漏水点会因膨润土的迁移而自动愈合，同时可增加垃圾填埋容量，将在本次设计中采用1。第五章渗滤液的产生及收集处理51垃圾渗滤液概念垃圾渗滤液是指超过垃圾所覆盖土层饱和蓄水量和表面蒸发潜力的雨水进入填埋场地后，沥经垃圾层和所覆盖土层而产生的污水。渗滤液还包括垃圾自身所含的水分、垃圾分解所产生的水及浸入的地下水。垃圾渗滤液是一种危害较大的高浓度有机废水，渗滤液中含有大量的有机物、大量的病菌、病毒、寄生虫等以及一些有毒有害的物质9。不仅水质成分复杂，而且其水量及污染物的浓度随垃圾组成、填埋方式、以及不同的季节和气候而有明显的变化，是一种处理难度较大的废水3。因此，国内外一直非常重视对垃圾渗滤液进行有效的控制和处理。但由于受到资金的限制以及渗滤液水质和水量的剧烈变化，目前我国真正对垃圾渗滤液进行达标处理的填埋场并不多。如何充分利用现有的条件，在尽可能减少渗滤液产生量的前提下，对收集后的渗滤液妥善处理，就成为我国垃圾处理的当务之急。52垃圾渗滤液的来源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2。主要来源如图51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；地表径流地下涌出水废物含水降雨流入地表径流填埋场地下渗出浸出液流出蒸发图51填埋场水的平衡示意图353垃圾渗滤液的产生量渗滤液的产生量是受多种因素的影响，如降雨量、蒸发量、地面流失、地下水渗入、垃圾的特性、地下层结构、表层覆土和下层排水设施的设置情况等。（1）降雨量和蒸发量是影响渗滤液产生的重要因素，这可以从当地的气象资料来获得。（2）填埋场表面的斜坡很重要，在平缓的斜坡上，水易于集结，因而大量渗滤，而在较陡的斜坡上，水容易流掉，从而减少了到达垃圾中的水量。垃圾填埋场的最终覆土层一般做成中心高、四周低的拱型，保持12的坡度，这样可使部分降雨沿地表流走。但当表面斜坡大于8左右时，表面径流就有可能侵蚀垃圾堆的顶部覆盖物，使填埋场暴露，因此，表面斜坡应小得足以预防表面侵蚀。（3）填埋最终覆土后，表面上长有植物，可以通过根系吸收水分，并通过叶面蒸发作用减少渗滤液发生量。（4）地下水的渗透，要根据场内渗滤液水位和场外地下水来定，对于防渗情况良好的填埋场，可以不考虑渗滤液的渗出和外部地下水的渗入。54渗滤液产生量的计算方法渗滤液产生量波动较大，但对于同一地区填埋场，其单位面积的年平均产生量是在一定范围内变化的。假如除雨水之外再没有其他的水流入地下土层，基底是密封的，在垃圾中没有贮存的水（因为垃圾本来就很潮湿，可以折算到垃圾含水量中），根据质量守恒的原理，可以得出每平方米填埋场面积的渗滤液产生数量为LPWEWCEGE式中L渗滤液产生量；P降水量10002000MMA；WE地下水进入填埋场；WC填埋垃圾的含水量；E蒸发；GE垃圾填埋场气体的含水量可忽略不计。从上式可以看出尽可能没有水从侧面进入填埋场是十分重要的，这样可以控制渗滤液的产量。同样重要的是垃圾的含水量，它也与渗滤液的水量直接相关9。55减少渗滤液产生量的方法为减少渗滤液的产量，除按照场地选择标准合理选址外，还必须在设计、施工方案和填埋方式上采取必要的措施3，主要包括（1）把填埋场分成几个区段，平时只敞开正在工作的那段表面，这样可以尽量避免雨水的侵入。（2）设置与渗滤液收集主管道并联的雨水收集系统，根据场底横向坡度、高程不同，在渗滤液或雨水进入渗滤液主收集管前设置阀门，使未填埋垃圾区域的清洁雨水可通过雨水系统排出。（3）设置清污分流设施，在填埋场四周设置排水沟、导流渠、导流坝，收集降在填埋场上的雨水，减少地表径流进入场地，并排往洪水调节池，防止其流入填埋场区域。在场外设置截洪沟和疏导渠，截留和疏导填埋区上游地表径流和部分潜水。（4）在场内适当位置设置雨水引流沟和引流管，利用引流设施减少进入填埋场的雨水和潜水量，将雨水在尚未与填埋垃圾接触之前迅速排出场外。（5）在场地四周及场底设置防渗衬里，还可以利用垃圾中的惰性物质构造一道隔离有害物质的屏障。（6）控制地下水，保持地下水水位与垃圾层有足够的安全距离以防止渗滤液污染地下水，防止地下水渗入填埋场，设置地下水导排系统，在场底基础上铺设导流层，导流层底部铺设排水盲沟，盲沟中放置多孔导流管，将渗滤液收集后进行处理。（7）把装填完毕的表面先临时密封，以待将来最终密封。表面水沿着坡道流入干净水管道。（8）设置封场区排水系统，排除降到封场表面的雨水，减少其向垃圾层的渗入量。地表稳态化，即把表面用压实机压密实，选择合适的覆盖材料，并在填埋场主体下沉消失以后，栽培植物加以绿化。56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7，其水质主要呈现以下特征1CODCR和BOD5浓度高。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；2BOD5与CODCR比值变化大。BOD5/CODCR值的高低与渗滤液处理工艺方法的选择密切相关。渗滤液BOD5/CODCR值与垃圾填埋场的使用年限有关，对“年轻”填埋场而言，其渗滤液多具有良好的生化处理可行性，可采用生物方法加以处理。而对于“年老”填埋场的渗滤液的处理而言，必须考虑其可生化性随时间的变化；3金属含量高垃圾渗滤液中含有10多种金属（重金属）离子，由于物理、化学、生物等的作用，垃圾中的高价不溶性金属被转化为低价的可溶性金属离子而溶于渗滤液中，在处理过程中必须考虑对它们的去除；4营养元素比例失调，氨氮的含量高随着填埋场使用年限的增加，当进入产甲烷阶段后，渗滤液中的NH4浓度不断上升。另外，渗滤液中还存在溶解性磷酸盐的不足、碱度较高、无机盐含量高的问题7。另外，渗滤液的化学特性还取决于以下几个方面（1）垃圾的组成成分垃圾的组成成分直接影响到渗滤液的化学特性。（2）垃圾的预加工填埋前将垃圾破碎能增大垃圾的表面积，增加填埋场的密度，降低垃圾对水的渗透性，增大垃圾的持水能力，从而增长了垃圾与水的接触时间，加速垃圾的降解，使渗滤液中污染物的浓度增加。（3）填埋时间垃圾填埋后，其填埋年龄不同，降解速率及持水能力和水的渗透性能均不相同，产生渗滤液的组成及其各组成浓度均不相同。通常，填埋时间越长，渗滤液的浓度越低。（4）填埋场的供水填埋场的供水速率的大小直接决定了填埋场内垃圾的湿度。当供水率很小时，垃圾场内垃圾的湿度小于60，垃圾的降解速率不能达到最大值。当供水率很大时，渗滤液就会被供水所稀释。（5）填埋场的深度当垃圾的透水性能相同时，填埋场越深，渗滤液在填埋场内滞留时间越长，渗滤液的强度越大（所含组分浓度越高）5。57渗滤液收集处理系统571渗滤液收集系统的设计填埋库区防渗系统应铺设渗滤液收集系统和疏通设施。渗滤液收集系统及处理系统包括导流层、盲沟、收集支管、收集干管、调节池、泵房和污水处理设施等。管路设计一般要求为（1）能将填埋场内的渗滤液有效排出；（2）足够牢固以能承受由于垃圾的荷载及系统工作的压实设备带来的物理损坏；（3）能够适应预期的填埋场底部的下沉；（4）能够在填埋场的腐蚀性环境下抵制化学侵蚀；（5）能够承受填埋场底产生的高温（1550）。所有管路使用高密度聚乙烯管材。对于支管，可使用高密度聚乙烯花管，周围堆卵石并包裹土工布保护以防堵塞。在防渗层上铺设渗滤液导流层，导流层选用1632MM直径的卵石。库区底部渗滤液收集和导流采用碎石排水层和HDPE导盲管盲沟，渗滤液收集管沟由HDPE花管和卵石沟组成，为梯形结构，收集干管和支管呈树枝状分布。在场底最低处设一渗滤液提升井，通过干管沟和支管进行收集的渗滤液在此处被提升至渗滤液调节池。收集渗滤液的支管可以使用卵石堆置形成，卵石尽可能均匀，尤其泥土含量不能过高最高不应超过5，以便有足够的空隙用来导排渗滤液。卵石材质要求碳酸钙含量低于10。卵石周围应用土工布包裹以防堵塞。渗滤液主管道之上不应有建筑物，特别应避免修在道路下面。因为渗滤液主管道在不被渗滤液充满时会积聚沼气，这样车辆在其上行走时将形成危险隐患1。572渗滤液的处理方法作为填埋场的副产品，垃圾渗滤液是高浓度的有机污水，受季节影响变化大，处理难度大，是目前我国垃圾卫生填埋场运行管理中的一个很大的难题。同时，渗滤液中含有大量的C、N和P等营养元素，因此，将渗滤液作为液体肥料得到了许多研究者的青睐，根据兰吉武的研究,渗滤液经过一定的预处理后对植物进行浇灌是可行的，特别是填埋6年后，垃圾产生的渗滤液经过一定程度的稀释后，对植物的生长有明显的促进作用11。渗滤液的组成成分是随时间而发生变化的，对于填埋时间少于5年的渗滤液，其中的有机物浓度高，PH值较低，低分子脂肪酸多，BOD5及COD浓度较高，BOD5/CODCR值在0506，同时各类重金属离子的浓度也相对较高，采用生化处理方法是有效的；而随着垃圾填埋年数的增加，有机物浓度降低，PH接近中性一般属缓冲液，腐殖质类物质增加，BOD5及COD浓度较低，BOD5/CODCR值下降，而NH3N的浓度较高，重金属离子浓度相对较低，成份比初期要复杂的多，可生化性降低，生化处理难以达到较好的效果。在实际中，因填埋时间的存在先后的差别，使得“年轻”和“年老”的渗滤液并存。因此，为了满足渗滤液处理效果在垃圾填埋场的使用期间和封场后一直能够满足环境的要求，采用常规的生物处理技术难以达标排放，而单独采用物理化学方法则费用较高。因此，采用实用可行的预处理技术，将垃圾渗滤液中的大量悬浮杂质、难降解大分子有机物、有毒有害的重金属离子、高浓度氨氮等不利于生物处理的物质去除或转化为可生物降解的物质，提高BOD5/CODCR值和降低氨氮浓度，再采用生物处理，必要时再采用物化方法进行深度处理，最终将其排入城市污水处理管道，进入污水处理厂。国外渗滤液的处理一般有以下几种形式）回喷填埋场；）输送至城市污水处理厂统一处理；）现场处理；渗滤液回喷是人类最早采用的污水处理法，即将渗滤液收集起来，通过喷灌使之回流到填埋场，利用土地吸附，土壤生物降解及垃圾填埋层的厌氧滤床作用使渗滤液降解，循环填埋场的渗滤液由于增加垃圾湿度，从而提高了生物活性，加速了甲烷生产和废物分解，其次由于喷灌中的蒸发作用，使渗滤液体积减小，有利于废水处理系统的运转，具有投资省、效果好，无需专门处理设施投资等特点，且可使垃圾保持湿润，加速填埋场的稳定，同时也会导致土层和垃圾层中NH3N浓度不断升高，主要用于降雨量较少的干旱地区（年降雨量小于700MM）。渗滤液经过适当预处理运输至城市污水处理厂是目前比较好的选择方式之一，由于渗滤液水质水量变化大，且污染物浓度高，现场处理并达标排放处理工艺较复杂，投资和运行成本较高，因此，要求从填埋场管理和填埋工艺等方面尽可能减少污水产生量，并优先考虑渗滤液处理与城市污水处理相结合。目前，在填埋场已建成的渗滤液处理系统中以生物法处理为主，但运行状况良好的少之又少。1由于本设计采用改良型厌氧卫生填埋方式，管理严格，渗滤液具有水量相对较少、有机物浓度高、氨氮浓度高、处理难度相对较大的特点。本设计中的渗滤液经预处理后排入城市污水处理厂，经济且可靠。垃圾渗滤液的预处理方法主要包括生物法、物理化学法等。由于处理费用相对较低，生物法在垃圾渗滤液的处理领域应用较广。生物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。好氧处理包括活性污泥法、氧化沟、好氧稳定塘、生物转盘和滴滤池等。厌氧处理包括上流式厌氧污泥床UASB、厌氧固定化生物反应器、混合反应器及厌氧稳定塘等等。一般来说，生物法处理设备和运行管理简单，但受水质和水量变化的影响较大，尤其当氨氮浓度较高、重金属离子浓度较高时，生物法将受到抑制，对难降解的有机物则无能为力。物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、化学氧化、化学还原、离子交换、膜处理、催化氧化及湿式氧化法、辐照法、超声波法等多种方法。与生物处理相比，物化处理受水质水量变化的影响较小，出水水质比较稳定，尤其是对BOD5/CODCR比值较低007020，难以生物处理的垃圾渗滤液，有较好的处理效果。但物化方法处理成本较高，不适于大水量垃圾渗滤液的处理7。573渗滤液处理方法的选择垃圾渗滤液具有成分复杂，水质水量变化巨大，有机物和氨氮浓度高，微生物营养元素比例失调等特点，因此在选择垃圾渗滤液生物处理工艺时，必须详细测定垃圾渗滤液的各种成分，分析其特点，以便采取相应的对策。还应通过小试和中试，取得可靠优化的工艺参数，以获得理想的处理效果5。物化预处理去除高质量浓度氨氮操作复杂、费用高；直接生化时高质量浓度的氨氮可能会抑制微生物的活性；高质量浓度的有机物会抑制硝化反应的进行；目前对COD浓度在50000MG/L以上的高浓度渗滤液采用厌氧方法进行处理，对COD浓度在5000MG/L以下的垃圾渗滤液采用好氧生物处理法。对于COD在500050000MG/L之间的垃圾渗滤液，好氧或厌氧方法均可，选择工艺时主要考虑其它因素。渗滤液的处理可采用多种方法的综合，使得处理后的渗滤液排放达到生活垃圾填埋污染控制标准GBL6889L997中的二级标准，即C0D300MGL、BOD5150MGL、NH3N15MGL、SS200MGL。废水的可生化性不高的问题可通过调整营养比例、增加碳源等方法解决。对于水中重金属含量有超标现象，可采用前期预