固废课程设计任务书-垃圾填埋场.pdf

课程设计说明书课程设计说明书 设计题目设计题目 某城市生活垃圾卫生填埋处理工艺设计某城市生活垃圾卫生填埋处理工艺设计 课程名称课程名称 固体固体废物的处理与处置废物的处理与处置 学生姓名学生姓名 学学 号号 专业班级专业班级 环境工程 环境工程 1 1 班 班 指导教师指导教师 于于 涛涛 学学 院院 石油化工学院石油化工学院 时时 间间 20152015 年年 秋秋 学期学期 前前 言言 本次 某城市生活垃圾卫生填埋处理工艺设计 的课程设计是由杨松文 张 佳兴 石浩男 许建宝 张岩 何小娟和林爽七位同学共同合作完成的 固体废物处理与处置课程设计是为配合环境工程专业核心课程 固体废物处 理与处置 学习而单独设立的设计性实践课程 是对固体废物从产生到分类 收 集 运输 中间处理 最终处置及资源化技术的工程设计 是课程教学的重要组 成部分 是培养学生工程设计能力和创新能力的重要实践教学环节 作为环境工 程专业的一门专业必修课 教学目的是在课程设计过程中 使学生学习固体废物 全过程管理中的基本原理 固体废物收运工艺设施的工作原理和特性 固体废物 处理与处置工程的设计步骤及建 构筑物计算方法 主要设备或治理工艺的图纸 绘制等 培养学生调查研究 文献查阅及资料收集 比较确定设计方案 工程设 计计算 图纸绘制与技术文件编写能力 通过本课程设计达到以下目的 a 培养学生正确的设计思想 严谨的科学态度和良好的工作作风 b 巩固 加强和深化学生所学的理论知识和专业技能 培养学生的工程设 计能力 包括设计计算和计算机绘图能力 c 通过课程设计实践 培养综合运用固体废物处理与处置设计课程和其他 先修课程的理论与专业知识来分析和解决固体废物处理与处置设计问 题的能力 d 学习固体废物处理与处置设计的一般原则 方法和步骤 掌握固体废物 处理与处置设计的一般规律 e 进行固体废物处理与处置设计基本技能的训练 如培养查阅资料和手册 的能力 掌握设计计算 设计计算说明书的编制以及设计图的绘制等基 本方法 掌握工程设计的相关标准和技术规范 f 引导学生发挥其主观能动性和创造性 既培养学生的团队协作精神 又 严格要求学生独立完成所规定的课程设计任务 将提高学生的工程素质 始终贯彻在整个课程设计中 本设计说明书的完成是我们七人 全班同学和老师共同努力的结果 同时感 谢于老师对我们课设任务的指导与建议 其中 本书第三章 填埋场的选址与库 容计算 由张佳兴设计 第四章 卫生填埋工艺设计 由石浩男设计 第五章 防 渗工程设计 由许建保设计 第六章 渗滤液处理设计 由何小娟设计 第七章 填埋气体收集与利用设计 由张岩设计 第九章 工程预算 由林爽设计 其 余部分由杨松文设计 整理 由于设计水平有限 加之时间仓促 说明书中不妥之处在所难免 敬请老师 批评指正 中国 兰州 2016 年 1 月 目 录 兰州理工大学课程设计说明书 I 目目 录录 1 绪论绪论 1 1 1 城市生活垃圾概述 1 1 1 1 城市生活垃圾的定义 1 1 1 2 生活垃圾的危害 1 1 2 生活垃圾处理与处置方法 1 1 2 1 焚烧 1 1 2 2 堆肥 2 1 2 3 卫生填埋 2 2 工程概况工程概况 3 2 1 项目背景 3 2 2 项目设计 3 2 3 厂址所需容积的计算 3 3 填埋场的选址与库容计算填埋场的选址与库容计算 5 3 1 填埋场选址原则 5 3 2 填埋场基本概况 5 3 2 1 地形地貌与地质构成 5 3 2 2 气象参数 6 3 2 3 拟选场址及其概况 6 3 2 4 拟选场址的确定 6 3 3 垃圾坝与库容 7 3 3 1 垃圾坝 7 3 3 2 库容计算 7 3 3 3 库容确定 8 3 4 工程建设规模 8 3 5 总体布置 8 4 卫生填埋工艺设计卫生填埋工艺设计 9 5 防渗工程设计防渗工程设计 13 5 1 防渗系统的介绍 13 5 2 防渗材料 13 5 3 防渗系统构造 14 5 4 防渗系统的设计 14 6 渗滤液处理设计渗滤液处理设计 16 6 1 渗滤液的计算 16 6 2 渗滤液收集导排系统 17 6 3 渗滤液处理工艺确定 17 6 3 1 渗沥液回喷处理介绍 18 7 填埋气体收集与利用设计填埋气体收集与利用设计 19 7 1 填埋气的组成 19 7 2 填埋气体产生量的预测 20 目 录 兰州理工大学课程设计说明书 II 7 3 填埋场气体的收集系统 21 7 4 填埋气的处理方式 22 7 4 1 焚烧处理 22 7 4 2 填埋气体回收利用 22 7 5 填埋气的处理 22 8 环境保护与环境监测环境保护与环境监测 23 8 1 环境保护 23 8 2 环境监测 23 8 2 1 监测目的和要求 23 8 2 2 监测项目 24 8 2 3 监测方案 24 9 工程预算工程预算 25 9 1 编制说明 25 9 1 1 编制范围 25 9 1 2 编制依据 25 9 1 3 费用及费率 25 9 2 估算汇总 25 10 结论与建议结论与建议 28 附件附件 29 参考文献参考文献 30 第一章 绪论 兰州理工大学课程设计说明书 1 1 绪论绪论 1 1 城市生活垃圾概述城市生活垃圾概述 1 1 1 城市生活垃圾的定义城市生活垃圾的定义 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 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 1 2 生活垃圾的危害生活垃圾的危害 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生活垃圾处理与处置方法 1 2 1 焚烧焚烧 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 800 1200 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 第一章 绪论 兰州理工大学课程设计说明书 2 1 2 2 堆肥堆肥 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 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 的一种 土地处理垃圾方法 表 1 1 垃圾处理工艺比较表 方式方式 堆肥法堆肥法 卫生填满法卫生填满法 焚烧法焚烧法 选址 较易 仅需避开居民密集区 气味 影响半径小 200m 运输距离适中 较困难 要考虑地形 地质条件 防止地表水 地下水污染 一般远 离市区 运输距离较远 易 可靠近市区建设 运输距离较近 占地 中等 大 小 适用条件 从无害化角度 垃圾中可生物降解 有机物 10 从肥效出发 应 40 无机物 60 含水量0 5t d 垃圾低位 值 3300kJ kg 时不需 添加辅助燃料 工艺 季节性运行 工艺简单 管理方便 设备复杂 最终处理 非堆肥物需作填埋处理 约占总量 的 30 无 残渣需作填埋处理 约 占初始量的 10 25 资源利用 作农肥 垃圾分选回收部分物资 垃圾分选回收部分废品 填埋气收 集 终场复垦再生土地资源 发电 供热 垃圾圾中 的可燃物质全部烧掉 大气污染 较小 有轻微气味 较小 填埋气体有污染 处置不当 易爆炸 较大 烟气处置不当有 轻微气味 水污染 可能性较小 较大 渗滤液量较大 达标难度大 可能性较小 成本 中等 较小 运行费较低 但投资大 较大 减容量 70 容量增大 接近一半 有害气体排放 有轻微气味 未减 增大 污水排放 无 永久排放 无 有效利用 无 无 部分利用 环境影响 较小 大 很大 自然污染 较小 未变 转为轻微气味 有益贡献 较大 无 无 最终产物 作农肥 垃圾分选回收部分物资 原样未变 大量无用灰渣 第二章 工程概况 兰州理工大学课程设计说明书 3 2 工程概况工程概况 2 1 项目背景项目背景 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 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 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 2 2 项目设计项目设计 1 A 乡人口现状为 2015 年城镇人口为 5116 人 农村人口为 4410 人 根 据多年的统计资料 A 乡的城镇人口增长率为 3 77 人口自然增长率为 7 2 A 乡 2016 年生活垃圾人均日产生量按 1 30kg d 控制 2023 年人均日 产生量按 1 20kg d 控制 2035 年人均日产生量按 1 10kg d 控制 2 3 厂址所需容积的计算厂址所需容积的计算 每年所需的场地体积为 式中 W 垃圾产生率 kg d 人 P 城市人口 D 压实后垃圾的密度 kg m3 D 800kg m3 r 覆土与垃圾之比 r 1 4 第一年填埋的废物体积为 设城市生活垃圾的人均日产量按等差数列计算 依次每年填埋的废物体积可 以计算 如下表 2 1 r1 D WP 365 垃圾压实密度 每年垃圾产生量 V 3 1 7228m 4 5 800 97491 3 365 r 1 D WP 365V 第二章 工程概况 兰州理工大学课程设计说明书 4 该乡生活垃圾产生量预测结果统计表 2 1 年份年份 城镇人口城镇人口 增长率增长率 城镇人口城镇人口 数数 人口自然人口自然 增长率增长率 农村人口农村人口 数数 人均日垃人均日垃 圾产生量圾产生量 总人口总人口 垃圾量垃圾量 t a 日产量日产量 t d 垃圾体积垃圾体积 m3 a 覆土量覆土量 m3 a 年体积年体积 m3 a 累计体累计体 积积 m3 a 2016 0 0377 5308 8732 0 007 4440 87 1 3 9749 743 4626 253 12 67467 5782 81644 1445 704 7228 521 7228 521 2017 0 0377 5509 01772 0 007 4471 95609 1 2983333 9980 974 4729 9 12 95863 5912 37539 1478 094 7390 469 14618 99 2018 0 0377 5716 70769 0 007 4503 25978 1 2816667 10219 97 4780 986 13 09859 5976 23244 1494 058 7470 291 22089 28 2019 0 0377 5932 22757 0 007 4534 7826 1 265 10467 01 4832 88 13 24077 6041 10034 1510 275 7551 375 29640 66 2020 0 0377 6155 87255 0 007 4566 52608 1 2483333 10722 4 4885 572 13 38513 6106 96448 1526 741 7633 706 37274 36 2021 0 0377 6387 94894 0 007 4598 49176 1 2316667 10986 44 4939 046 13 53163 6173 80747 1543 452 7717 259 44991 62 2022 0 0377 6628 77462 0 007 4630 6812 1 215 11259 46 4993 287 13 68024 6241 60896 1560 402 7802 011 52793 63 2023 0 0377 6878 67942 0 007 4663 09597 1 1983333 11541 78 5048 276 13 83089 6310 34547 1577 586 7887 932 60681 56 2024 0 0377 7138 00563 0 007 4695 73764 1 2 11833 74 5183 18 14 20049 6478 97445 1619 744 8098 718 68780 28 2025 0 0377 7407 10845 0 007 4728 60781 1 1909091 12135 72 5275 175 14 45253 6593 96901 1648 492 8242 461 77022 74 2026 0 0377 7686 35643 0 007 4761 70806 1 1818182 12448 06 5369 642 14 71135 6712 05296 1678 013 8390 066 85412 81 2027 0 0377 7976 13207 0 007 4795 04002 1 1727273 12771 17 5466 642 14 9771 6833 3027 1708 326 8541 628 93954 44 2028 0 0377 8276 83225 0 007 4828 6053 1 1636364 13105 44 5566 237 15 24996 6957 79594 1739 449 8697 245 102651 7 2029 0 0377 8588 86883 0 007 4862 40554 1 1545455 13451 27 5668 489 15 53011 7085 61163 1771 403 8857 015 111508 7 2030 0 0377 8912 66918 0 007 4896 44238 1 1454545 13809 11 5773 464 15 81771 7216 83001 1804 208 9021 038 120529 7 2031 0 0377 9248 67681 0 007 4930 71747 1 1363636 14179 39 5881 226 16 11295 7351 53255 1837 883 9189 416 129719 2 2032 0 0377 9597 35193 0 007 4965 23249 1 1272727 14562 58 5991 842 16 416 7489 80194 1872 45 9362 252 139081 4 2033 0 0377 9959 17209 0 007 4999 98912 1 1181818 14959 16 6105 378 16 72706 7631 72208 1907 931 9539 653 148621 1 2034 0 0377 10334 6329 0 007 5034 98905 1 1090909 15369 62 6221 902 17 04631 7777 378 1944 345 9721 723 158342 8 2035 0 0377 10724 2485 0 007 5070 23397 1 1 15794 48 6341 485 17 37393 7926 85591 1981 714 9908 57 168251 3 合计 107680 9 14 7508 134601 078 33650 27 168251 3477 第三章 填埋场的选址与库容计算 兰州理工大学课程设计说明书 5 3 填埋场的选址与库容计算填埋场的选址与库容计算 3 1 填埋场选址原则填埋场选址原则 填埋场的选址总原则是应以合理的技术 经济方案 尽量少的投资 达到最 理想的经济效益 实现保护环境的目的 必须加以考虑的因素有 运输距离 场 址限制条件 可以使用的土地容积 入场道路 地形和土壤条件 气候 地表和 水文条件 当地环境条件以及填埋场封场后场地是否可被利用 1 运输距离 运输距离是选择填埋场地的重要因素 对废物管理系统起 着重要作用 尽管运输距离越短越好 但也要综合考虑其他各个因素 2 场址限制条件 场址至少应位于居民区 1km 以外或更远 3 可用土地面积 填埋场场地应选择具有充足的可使用面积的地方 以 利于满足废物综合处理长远发展规划的需要 应有利于二期工程或其他后续工程 兴建使用 尽管没有填埋场大小的法律规定 填埋场地也要有足够的使用面积 包括一个适当大小的缓冲带 并且一个场地至少要运行五年 4 出入场地道路 由于通常适合填埋场的场地不再城市已建的道路附近 因此 建设出入填埋场的道路和使用长距离的运输车成为填埋场选址的重要因素 5 地形 地貌及土壤条件 不宜选址在地形坡度起伏变化大的地方和低 洼汇水处 原则上的地形的自然坡度不应大于 5 6 气候条件 填埋场场址的选择应考虑在温和季节的主导风向 7 地表水水文 所选场地必须在百年一遇的地表水域的洪水标高泛滥区 或最大洪泛区之外 或应在可预见的未来建设水库或人工蓄水淹没和保护区之外 填埋场的场地必须是位于饮用水保护区 水体和洪水区之外 并且必须在春潮区 之外 泥炭沉积超过 1m 的沼泽区之外 还应建在地下水位以上 最佳的填埋场 场址位置是在封闭的流域内 这对地下水资源造成的风险最小 8 地质和水文地质条件 场址应选在渗透性弱的松散岩层基础上 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 9 但地环境条件 填埋场场地位置选择 应在城市工农发展规划区 风 景规划区 自然保护区之外 印在供水水源保护区和供水远景规划区之外 应具 备较有利交通条件 10 地方公众 可通过自发的协议来达到 也可在废物处理合同中加以规 定 3 2 填埋场基本概况填埋场基本概况 3 2 1 地形地貌与地质构成地形地貌与地质构成 A 乡地处中纬度内陆高原 位于黄土高原与青藏高原的过渡地带 黄河自西 向东横贯县境中北部 流程 76 8 公里 全境沟壑纵横 山川相间 呈现多级河 流阶地和盆地丘陵地貌 地势南北高 中间低 形成四山环抱的河谷盆地 第三章 填埋场的选址与库容计算 兰州理工大学课程设计说明书 6 3 2 2 气象参数气象参数 A 乡地处中纬度内陆高原 具典型大陆性气候特征 一年中冬季长而夏秋季 短 干旱少雨 蒸发量较大 日温差较大 日照强烈 无霜期短 温度 多年平均气温 7 8 极端最高气温 34 5 极端最低气温 19 8 多年平均降水量 252 2mm 最大月降水量 164 90mm 最小月降水量 2 30mm 日最大降水量 48 4mm 1 小时最大暴雨量 19 5mm 主导风向 常年主导风向为西南风 多年平均风速 3 0m s 最大风速 16m s 平均大风天数 24 7 天 多年平均相对湿度为 50 1 3 2 3 拟选场址及其概况拟选场址及其概况 1 拟选厂址 根据厂址分析 最后确定拟选生活垃圾填埋场两个 其场址分别位于 拟选场址一 A 乡西北约 5 0km 的山谷一场址 拟选场址二 A 乡东北约 5 0km 的山谷二场址 2 厂址概况 一 拟选山谷一场址 拟选山谷一场址位于某乡西北部 距离某乡约 5 0km 场址优点 拟选场区为天然荒坡 工程地质 水文地质条件良好 环境封闭 周围 1km 范围内无居民 远离自然保护区 周围没有军事重地等 运距适中 交通便利 场地平整 筑坝土方量小 场址缺点 场区有高压输电线路 二 拟选山谷二场址 拟选山谷二场址位于某乡东北部 距离某乡约 5 0km 场址优点 拟选场区为天然荒坡 工程地质 水文地质条件良好 环境封闭 周围 1km 范围内无居民 周围没有自然保护区 军事重地等 库容较大 运距 适中 交通便利 筑坝和挖方土方小 场址缺点 有农电线路从场区上跨过 3 2 4 拟选场址的确定拟选场址的确定 通过对该乡两个拟选垃圾填埋场场址的比较分析 拟选山谷二场址为理想的 垃圾填埋场址 这是因为 1 符合当地大气防护 水资源防护 大自然保护及生态平衡要求 2 充分利用了天然地形 库区整平工程量小 3 填埋库容满足工程需求 使用年限长 4 交通方便 运距适中 5 工程地质和水文地质条件好 6 征地费用低 没有拆迁费用 7 远离居民居住区和城乡供水水源地 处于夏季主导风向的侧风向 第三章 填埋场的选址与库容计算 兰州理工大学课程设计说明书 7 3 3 垃圾坝垃圾坝与与库容库容 3 3 1 垃圾坝垃圾坝 根据填埋场地形特征 在垃圾填埋场西南侧修筑垃圾坝 最大坝高 6m 宽 4m 用于拦挡填埋垃圾 渗沥液 并有效收集渗沥液 垃圾坝结构形式如图 3 1 图 3 1 垃圾坝的建造示意图 3 3 2 库容计算库容计算 填埋垃圾自库底逐层压实直至填埋封场高程 库底高程 4146 00m 坝顶高 程 4151 83m 最终封场高程 4162 49m 当垃圾填埋高度超过垃圾坝顶高程时 垃圾堆体外坡设计坡度为 1 3 每升高 2 70m 设置 2 0m 宽平台一道 每升高 4 道平台设置 5 0m 平台一道 以减缓或消除坡面径流的侵蚀和冲刷 保护垃圾 堆体封场后的安全 根据本场地地形条件及服务年限 2016 2035 年 内生活 垃圾的填埋总量即 168251 3477m3 压实后的容重按照 0 80t m3计 计算所需垃 圾填埋场总库容为 206434 45m3 其中渗沥液及气体导排设施所占比例为 18 5 根据场地地形条件 分层计算填埋场库容见表 3 1 表 3 1 垃圾填埋场库容分层计算表 序号序号 层底层底 层顶层顶 层高层高 m 库容库容 高程高程 m 面积面积 m2 高程高程 m 面积面积 m2 层间体积层间体积 m3 累积体积累积体积 m3 1 4146 00 6427 4148 96 18855 2 96 37417 36 37417 36 2 4148 96 10341 4151 83 13535 2 87 34262 06 71679 42 3 4151 83 13535 4154 17 10415 2 34 28021 5 99700 92 4 4154 17 10415 4156 86 12921 2 69 31386 92 131087 84 5 4156 86 12921 4159 96 13855 3 1 41502 8 172590 64 6 4159 96 13855 4162 49 12899 2 53 33843 81 206434 45 第三章 填埋场的选址与库容计算 兰州理工大学课程设计说明书 8 3 3 3 库容确定库容确定 由以上计算可知 根据地形特征 当垃圾堆体表面高程到达 4162 49m 时 填埋场库容可达到 206434 45m3 可以完全满足该乡 2016 2035 年 20 年间产生 生活垃圾总填埋库容 168251 3477m3的需要 因此确定本工程垃圾填埋场总库容 为 206434 45m3 有效库容为 168251 3477m3 依据 生活垃圾卫生填埋技术规范 CJJ17 2004 及 城市生活垃圾卫生 填埋处理工程项目建设标准 有关章节规定 库容应保证填埋场使用年限 10 年 以上 根据尕让乡生活垃圾产生量的预测 确定 A 乡生活垃圾填埋场建设本期 使用年限为 20 年 即 2016 2035 年 3 4 工程建设规模工程建设规模 根据 城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准 本工程的建设规模 为 填埋场建设规模分类为 类 填埋场建设规模日处理能力分级为 级 3 5 总体布置总体布置 主体工程应包括 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 70 90 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 卫生填埋工艺设计 兰州理工大学课程设计说明书 9 4 卫生填埋工艺卫生填埋工艺设计设计 本工程生活垃圾填埋场工艺设计为 该乡生活垃圾由垃圾转运车辆运送进入 垃圾填埋场 经计量系统的称重计量 然后进入垃圾填埋场卫生填埋区作业分区 作业单元 在管理人员指挥下 进行卸料 推铺 压实 覆盖 灭虫 最终完成 填埋作业 垃圾填埋场渗沥液通过渗沥液导排系统进入污水调节池 并进行回喷 处理 垃圾填埋气经过气体导排系统收集 导排 最终在管口点燃排放 场区周 围洪 雨水经过截洪沟收集 导排至填埋区外 生活垃圾填埋场工艺流程图见图 4 1 图 4 1 生活垃圾填埋场工艺流程图 一 垃圾的计量 生活垃圾在进入填埋场之前都要称重计量 本工程选用 SCS 15 型电子汽 车衡计量系统 设备主要有秤体 传感器 仪表 计算机 打印机等 该系统可 分别按年 季度 月 日及每车统计垃圾量 记录收集车的运行状况 并能适时 输出相关数据 打印统计报表 二 垃圾填埋处理工艺 一 垃圾填埋处理工艺 垃圾卫生填埋作业工艺流程为 卸料 推铺 压实 覆盖 灭虫 垃圾转运车运送垃圾进入垃圾填埋场 经计量系统的称重计量 然后进入垃 圾卫生填埋区 在作业面上倾倒垃圾 推土机将垃圾推平 由推土机进行压实处 理 当达到单元作业厚度时 再由推土机推土进行单元覆盖 当垃圾厚度达到中 间覆盖层厚度时 进行中间层覆盖 如此返复 直至终场 垃圾卫生填埋作业工艺流程见下图 4 2 1 卸料 本工程垃圾转运车在进入垃圾填埋场后 直接进入卸料层面进行卸料 晴天 时车辆在垃圾堆体表面直接行驶 雨天时可在垃圾堆体表面铺设建筑垃圾或卵砾 石做为道路垫层 也可以利用预制水泥板铺设临时道路 2 推铺 第四章 卫生填埋工艺设计 兰州理工大学课程设计说明书 10 本工程转运车倾倒的垃圾由 T160 型推土机推铺 推铺有利于垃圾压实工序 的顺利进行 保证设计压实密度的实现 每次摊铺垃圾厚度 0 4 0 45m 图 4 2 垃圾填埋作业工艺流程图 3 压实 填埋垃圾的压实可以有效的增加填埋场的消纳能力 延长填埋场的使用年限 减少填埋场的沉降量 不仅有利于垃圾堆体的稳定 也有益于增加堆积物边坡的 稳定性 以利于土地的后期开发利用 是填埋场作业中很重要的工序 垃圾填埋 场的有效压实能够增加填埋场强度 防止坍塌 防止填埋场不均匀沉降 能够减 少垃圾孔隙率 有利于形成厌氧环境 减少渗入垃圾堆体中的降雨量及蚊蝇 蛆 虫的滋生 减少垃圾渗沥液和填埋气体的迁移 提高填埋气体的产生量 也有利 于填埋机械的在垃圾堆体上的移动 减少机具的保养和维护 4 覆盖 生活垃圾卫生填埋场覆土是卫生填埋的重要特征之一 也是区别于露天堆放 的重要因素 垃圾土料覆盖分为日覆盖 中间覆盖和终场覆盖 每一覆盖的功能 作用不同 对覆盖土料的要求也不一样 1 日覆盖 日覆盖是在完成每天垃圾填埋量后进行 日覆盖的作用有 改善道路交 通 改善填埋区环境状况 减少恶臭气体的散发 减少遇风天气尘土和 轻质垃圾漫天飞扬 降低疾病通过鸟类 鼠类 蚊蝇等的传播 降低火灾 危险 选用土工膜作为日覆盖材料 日覆盖层厚度不计 2 中间覆盖 中间覆盖是在完成设计 2 5m 厚度后进行 生活垃圾填埋设计中间覆盖的作 用 防止垃圾填埋气的无序排放 减少雨水渗入垃圾堆体的数量 从而减 少渗沥液的产生量 通过碾压的中间覆盖粘土形成坡向填埋区排水设施的坡 度 利于填埋区雨水的导排 中间覆盖土料需要透气性 透水性能差 所以选用粘性土做为日覆盖土料较 为适宜 中间覆盖层厚度为 0 3m 3 终场覆盖 终场覆盖是完成设计厚度要求后最终进行的垃圾堆体表层覆盖 终场覆盖贯 穿于垃圾填埋场垃圾填埋高度高于垃圾坝至终场的整个过程 终场覆盖的作用 减少雨水渗入垃圾堆体的数量 从而减少渗沥液的产生量 防止填埋气外 溢 扩散 阻止鸟类 鼠类 蚊蝇等与生活垃圾的接触 杜绝疾病的传播 第四章 卫生填埋工艺设计 兰州理工大学课程设计说明书 11 避免填埋垃圾遇风 雨四处飞扬 漂流 阻断垃圾堆体与人和动物的直接 接触 终场覆盖有利于垃圾堆体表面的植被和绿化 便于垃圾填埋土地的 再利用 根据 生活垃圾卫生填埋场封场技术规程 CJJ112 2007 有关规定 本工 程垃圾填埋最终封场覆盖层采取下面作法 在 0 2m 厚的日覆盖土上铺一层 0 3m 厚的碎石排气层 上面再铺一层 0 4m 厚的防渗粘土层 其次再铺一层 0 3m 厚的 卵石排水层 最上层是 0 7m 厚的植被层 其中覆盖支持土层厚 500mm 营养土 植被层厚 200mm 5 灭虫 为了防止垃圾填埋场蚊蝇滋生 鼠害泛滥 在垃圾堆体表面进行喷药杀虫 本工程设计垃圾填埋场配置专门灭虫人员 在夏秋季节蚊蝇活动期每天上 下午 各进行 1 次喷药操作 也可根据苍蝇 蚊虫的出现规律进行适时的调整 二 填埋作业方式 根据生活垃圾填埋场垃圾填埋工序确定本工程生活垃圾填埋作业方式 本垃 圾填埋场垃圾填埋作业方式采用单元填埋法 即根据垃圾填埋场的实际情况和生 活垃圾的产生量 可以将垃圾填埋区划分为几个填埋单元 当填埋区较小时也可 以作为一个单元使用 垃圾转运车倾倒垃圾后 由推土机摊铺 摊铺厚度 0 4 0 45m 本工程填埋场压实机械采用推土机进行 推土机推铺完成后 再来回碾 压 3 4 次 压实后的垃圾容重应不低于 0 80T m3 本工程设计中间层垃圾厚度 2 5m 垃圾暴露面坡比为 1 3 如图 4 3 当完成一个填埋单元 一日垃圾 时 即垃圾压实高度达 2 5m 时 覆盖土 0 3m 并进行压实 图 4 3 垃圾单元填埋法示意图 三 单元填埋作业计划 填埋场年工作日按 365 天计 填埋作业每天工作一个班 共 10 小时 即从 早上 8 点到晚上 6 点 根据本工程日产生活垃圾 15m3 的实际情况 将每日垃圾填埋量作为一个日 填埋单元 完成日单元填埋时进行日覆盖 设计中间层厚度为 2 5m 设计日作 业宽度 2m 则日单元长度为 3m 第四章 卫生填埋工艺设计 兰州理工大学课程设计说明书 12 图 4 4 垃圾卫生填埋作业工艺流程 第五章 防渗工程设计 兰州理工大学课程设计说明书 13 5 防渗工程防渗工程设计设计 5 1 防渗系统的介绍防渗系统的介绍 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 场底防渗系统主要有水平防渗系统和垂直防渗系统两种类型 水平防 渗系统是在填埋区底部及周围铺设低渗透性材料制作的衬层系统 垂直防渗系统 将密封层建在填埋场的四周 主要利用填埋场基础下方存在的不透水层或弱透水 层 将垂直密封层构筑在其上 以达到将填埋气体和垃圾渗滤液控制在填埋场之 内的目的 同时也有阻止周围地下水流入填埋场的功能 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 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 5 2 防渗材料防渗材料 防渗材料多种多样 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 黏土是土衬层中最重要的部分 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 scm101101 76 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 HDPE 膜具有优良 的机械强度 耐热性 耐化学腐蚀性 抗环境应力开裂和良好的弹性 随着厚度 第五章 防渗工程设计 兰州理工大学课程设计说明书 14 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 5 3 防渗系统防渗系统构造构造 防渗层组成主要有以下 6 种类型 1 单层 HDPE 膜防渗层 2 压实粘土防渗层 3 双层 HDPE 膜 中间含 HDPE 网格 与压实粘土构成的复合防渗层 4 双层 HDPE 膜与压实粘土构成的复合防渗层 5 HDPE 膜与压实粘土构成的复合防渗层 6 双层 HDPE 膜 中间含 HDPE 网格 防渗层 单层 HDPE 膜防渗层结构简单 施工容易 投资较省 但是其防渗安全性 差 一旦 HDPE 膜某处受损 下面的自然土层渗透系数大 垃圾渗滤液很容易 通过 HDPE 膜的破损处渗出 使整个防渗层失去防渗作用 这种防渗层目前也 很少采用 复合防渗层结构复杂 施工也较难 投资相对较高 但其防渗安全性很高 因为即使单层 HDPE 膜 发生破损 但很快渗滤液会遇到另一层 HDPE 膜或者压 实粘土层 阻止渗滤液继续渗漏 整个防渗层仍能有效发挥防渗作用 5 4 防渗系统的设计防渗系统的设计 因该地地处黄河上游 为保护下游黄河水不受污染 本工程防渗系统采用双 层人工防渗结构 根据库区防渗要求 依据相关技术规范 标准 将库底及侧壁防渗层结构按 自下而上的顺序叙述如下 库区底部防渗层结构 场区底部整平夯实 铺设 1000mm 厚粘土层 渗透系数 不大于 1 10 7m s 铺设 HDPE 膜 1 5mm 层 铺设 600g m2土工布 复合土工排水网 铺设 600g m2土工布 铺设 HDPE 膜 1 5mm 层 铺设 600g m2土工布 300mm 厚的卵石渗沥液导流层 15 35mm 200g m2的土工布一层 库区侧壁防渗层结构 场区侧壁整平夯实 图 5 1 双层衬里 库区底部 系统示意图 铺设 750mm 厚粘土层 渗透系数不大于 1 10 7m s 铺设 HDPE 膜 1 5mm 层 第五章 防渗工程设计 兰州理工大学课程设计说明书 15 铺设 600g m2土工布 复合土工排水网 铺设 600g m2土工布 铺设 HDPE 膜 1 5mm 层 铺设 600g m2土工布 300mm 厚的卵石渗滤液导流层 15 35mm 垃圾坝内坡防渗层结构 坝内坡整平夯实 铺设 750mm 厚粘土层 渗透系数 不大于 1 10 7m s 铺设 HDPE 膜 1 5mm 层 铺设 600g m2土工布 复合土工排水网 铺设 600g m2土工布 铺设 HDPE 膜 1 5mm 层 铺设 600g m2土工布 图 5 2 复合衬里 库区边坡 系统示意图 300mm 厚的卵石渗滤液导流层 15 35mm 第六章 渗滤液处理设计 兰州理工大学课程设计说明书 16 6 渗滤液处理设计渗滤液处理设计 6 1 渗滤液的计算渗滤液的计算 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 详见图 6 1 图 6 1 填埋场水的平衡示意图 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 其水质主要呈现以下特征 1 CODCr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 2 BOD5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 垃圾渗沥液的产生量可以根据水量平衡法准确计算 但是由于该乡蒸发量 径流量的计算过程不确定参数较多 在实际计算中很难取得满意的结果 所以本 工程渗沥液产生量的计算拟采用经验公式法 垃圾渗沥液计算经验公式 1 如下 CIAQ 1000 1 1 式中 Q 渗沥液平均日产生量 m3 d C 渗出系数 I 降雨量 mm d 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 第六章 渗滤液处理设计 兰州理工大学课程设计说明书 17 A 填埋场汇水面积 由式 1 代入数据可计算出填埋场渗滤液平均日产生量为 0 6 252 2 365 26958 10 3 11 18m3 d 最大月降雨量为 164 90mm 计算出填埋场日最大产生量为 0 6 164 90 30 26958 10 3 90m3 d 考虑一个月调节容量容积为 11 18 30 335 4m3 按最大月渗滤液日产生量约 90m3 d 取 10d 调节容量 容积为 900m3 综合考虑确定污水调节池容积为 1000m3 6 2 渗滤液收集导排系统渗滤液收集导排系统 垃圾处理场渗沥液的收集和排出系统 是垃圾处理场能否正常运行的重要设 施 如果渗沥液收集和排出系统不能正常工作 将会使渗沥液大量蓄积于处理场 内 从而导致以下问题 1 由于渗沥液的积蓄 使处理场底部的防渗层上的水压增大 从而使渗 沥液的渗漏导致地下水及下游水体和土地受到污染 2 由于渗沥液的积蓄 使填埋的垃圾在水中浸泡 从而使大量污染物浸 出 导致渗沥液污染物浓度增加 本项目垃圾处理场渗沥液的收集导排系统主要由设于底部防渗层上的渗沥 液导流层 导流盲沟 竖向石笼组成 导流层实际上是在场地底水平防渗层之上铺设的 300mm 厚的卵石 宽 300mm 粒径为 16 50mm 施工时 卵石要求从上至下 粒径逐渐加大 这样 既能截细小颗粒 又能 确保排水通畅 导流盲沟布置在库底 盲沟内铺设 HDPE 花管并填满级配卵石 直径分别 为 15 25 35mm 铺设宽度 2000mm 盲沟内 HDPE 花管直径为 315mm 长 度位 212m 砂垫层厚 100mm 石笼 在整个填埋库区内按 40m 间距设置竖向导气石笼 石笼由直径 900mm 的铁丝网填以级配碎石形成 石笼内设置直径 100mm 的 HDPE 穿孔花管 渗沥液收集导排系统的工作机理是 各垃圾层的渗沥液进入附近的石笼或流 到坡面上 再经石笼或坡面流入导流层进入盲沟 最后经渗沥液收集管排入渗沥 液调节池中 6 3 渗滤液处理工艺渗滤液处理工艺确定确定 生活垃圾处理的核心问题是确保对周围环境的影响最小 垃圾卫生填埋场渗 沥液处理的好坏是衡量垃圾填埋场质量的重要指标 为了防止渗沥液对周围环境 如地表水 地下水 土壤等的污染危害 国内外对渗沥液处理技术的研究日益重 视 然而 由于我国垃圾填埋场的建设起步较晚 而垃圾渗沥液的成分复杂 浓 度高 而且浓度 产生量变化大 因此 国内目前尚无十分有效和完善的统一处 理技术被普遍采用 大多数地方是根据当地实际情况 在综合分析技术 经济的 情况下有针对性地提出自己的处理方案和处理工艺 根据调查 国内目前渗沥液处理的方式主要分三类 1 在垃圾填埋场设置预处理设施 将预处理后的渗沥液送入污水处理厂最 终达标处理后排放 第六章 渗滤液处理设计 兰州理工大学课程设计说明书 18 2 垃圾填埋场建设独立 完善的渗沥液处理系统 将渗沥液处理达标后排 放 3 渗沥液在垃圾填埋场回喷循环处理 6 3 1 渗沥液回喷处理介绍渗沥液回喷处理介绍 1 渗沥液回喷处理的基本原理 渗沥液回喷处理的基本原理是 在经过防渗处理的垃圾填埋场设置渗沥液导 排系统 并收集 导排进入污水调节池 污水调节池中的渗沥液由污水泵回喷进 入垃圾填埋场进行循环 这样既可以提高垃圾堆体的稳定性 增大填埋气的产生 率 而且在蒸发量大于降雨量的地区可以通过蒸发大大减少