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哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称：固体废物处理与资源化 设计题目：垃圾填埋场的设计 院 系：市政环境工程学院 班 级：环境工程一班 设 计 者：刘鑫岩 学 号：1072710111 指导教师：刘冬梅 设计时间：2010-6-212010-6-25 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名：刘鑫岩 院 （系）：市政环境工程学院 专 业：环境工程 班 号：0727101 任务起至日期： 2010年 6月 21日至 2010年 6月 25日 课程设计题目：垃圾填埋场设计 已知技术参数和设计要求：1. 城市自然状况：华北地区 丘陵2. 城市人口：目前人数（万人）134 人口增长情况（）4.13. 城市垃圾量预测：目前垃圾量（kg/人*d）1.0 垃圾增长速率（）2.0 处理年限（年）18 工作量：1. 垃圾填埋方式及处置厂厂址的选择2. 填埋厂工艺流程设计3. 填埋场设计计算（垃圾量，填埋区场地）4. 填埋场方法设计（填埋操作方法、渗滤液及气体控制系统） 工作计划安排：1. 查阅和搜集资料2. 进行设计计算3. 设计方案比较4. 绘制垃圾填埋场平面图5. 绘制预处理工艺图6. 完成设计说明书7. 检查并提交成果 同组设计者及分工：无 指导教师签字_ 年 月 日 教研室主任意见： 教研室主任签字_ 年 月 日*注：此任务书由课程设计指导教师填写。生活垃圾卫生填埋厂设计说明书一 设计背景垃圾填埋是我国目前大多数城市解决生活垃圾出路的最主要方法，卫生填埋具有技术成熟，处理费用低等优点。在处理一些难于生物降解的固体废弃物的时候，焚烧带来的大气污染非常严重，填埋是一个可行的方法。无论是用分选、堆肥还是焚烧处理其剩余物仍要做最后的填埋处理。目前我国许多大城市都建有大型垃圾填埋场用于处理城市生活垃圾。随着垃圾填埋工艺的不断发展和完善，我国将逐渐形成具有我国特色的垃圾填埋工艺。填埋场的设计也日趋复杂，是我们环境工程工作者必须具备的专业素质之一。本设计主要是针对我国华北地区丘陵地形的大城市。二 厂址选择从城市发展总体规划考虑，作为城市卫生基础设施的主要组成部分，建设规模应与城市化进程和经济发展水平相符。从经济学方面考虑，厂址一定要满足库容量的要求，保证使用年限；并且交通要方便、远近合理，减少运输费用；厂址周围还必须要有相当数量的土石料，便于就地取材。从工程学方面考虑，要考虑地形、地貌等因素，地质条件、水利条件气象条件以及水热电的供应等。从环境学方面考虑，要考虑对地表水地下水的保护，对空气的污染、噪声污染、病原微生物污染以及对居民区的影响。从政策法规方面考虑，要考虑我国的相关的法律法规和行业标准等。本地区是华北丘陵地区，地下水位大于20米，不需考虑埋深对地下水影响；夏季主导风向为东南风，且城区的西北方向是开阔的平原，交通十分便利，土石料资源充足。综合上述因素，最终确定厂区选在距城区不太远的西北地区，并且选在平原地区，采用地下式填埋。三 填埋场总体设计1.垃圾的产生量及预测根据城市现有人口134万，增长率为4.1，以及城市目前垃圾量1.0kg/(人d)，垃圾增长率为2.0%，处理年限为18年，可以得下表：年号人口(万人)人均日产垃圾量(kg/人d)每日垃圾总量（t/d）垃圾年产量（万t/年）生活垃圾累积量（万t）1134.001.001340.0 48.9148.912134.551.021372.450.0999.003135.101.041405.651.30150.314135.651.061439.652.54202.855136.211.081474.453.82256.676136.771.101510.055.12311.787137.331.131546.656.45368.238137.891.151584.057.81426.059138.461.171622.359.21485.2610139.031.201661.560.64545.9111139.601.221701.762.11608.0212140.171.241742.863.61671.6313140.741.271785.065.15736.7814141.321.291828.166.73803.5115141.901.321872.368.34871.8516142.481.351917.669.99941.8417143.071.371964.071.691013.5318143.651.402011.573.421086.952.库容区的面积计算（1）计算覆土量本设计中垃圾随年变化率快，覆土量相应也要变化，采用3米垃圾0.2米覆土量的方式进行填埋。由于设计深度为18米，最终覆土量为2.0米。所以垃圾与覆土量的体积比大致为15：3，由于垃圾密度压实后为0.85t/m3，覆土密度约为1t/m3，所以，总覆土量约为垃圾量的23.53%。所以覆土量为：m=23.53%1086.95=255.755(万t)其中，m为覆土重量。（2）计算库容区面积计算库容区的体积，可以根据下式计算：其中，S：卫生填埋场的用地面积（）； Y：填埋场使用年限（a）； ：日处理垃圾量（t/d）; ：垃圾平均密度（t/m3）; ：日覆土量（t/d）； ：覆土的平均密度（t/m3）; H：填埋场预计平均填埋深度（m）； C：垃圾压实沉降系数，C=1.01.8； ：堆积系数与作业方式有关，=0.350.7； ：填埋场的土地利用系数，=0.750.95。但是本设计中的垃圾量随年变化很快，所以采用改进的公式：其中，：总处理垃圾量（t/d）; ：垃圾平均密度（t/m3）; ：总覆土量（t/d）； ：覆土的平均密度（t/m3）; H：填埋场预计平均填埋深度（m）； C：垃圾压实沉降系数，C=1.01.8； ：堆积系数与作业方式有关，=0.350.7； ：填埋场的土地利用系数，=0.750.95。垃圾总量可以从上表中得到，为1086.95万吨，经过预处理的垃圾的密度约为0.85t/m3。根据以上计算，可知总覆土量为255.755万吨，且密度约为1t/m3。本设计中的垃圾填埋平均高度为18米，垃圾压实沉降系数取1.5，堆积系数取0.6，土地利用系数取0.88由以上数据及公式，可得：即填埋区的总需要面积为1.0764。3.填埋区的设计根据以上计算，设计垃圾填埋区长1200米，宽900米，平均深度为18米。同时，根据需要，进行分区，将其分为六个填埋区，每个区域分别为。每个填埋区的中间部分较低，东西两边稍高。底部地面东西向坡度为2%。南北方向地面坡度为3%，约每100米一个起伏，呈波浪形。垃圾填埋区边坡比为1:3。整个填埋区建在整个厂区的西北部分。填埋每层垃圾压实后，进行覆土，平均每3米垃圾层覆土0.2米。 四填埋厂的渗滤液计算和防渗设计1、 渗滤液的计算渗滤液的量的计算可采用经验公式法计算，公式如下：其中，L为渗滤液的产生量，m3/d; 、分别为正在填埋区和已完成填埋区的面积，； 、分别为正在填埋区和已完成填埋区的渗滤系数，一般在0.20.8之间；I为填埋厂所在区域的最大年或月降水量的日换算值，mm/d。 本地区的最大月降雨量为475.8mm，所以I为15.86mm/d。取0.5，取0.2。由以上公式，可得： 所以，每天产生的渗滤液最多为，产生量不是很多。2、 渗滤液收集处理系统的设计由于本地区的天气比较干旱，渗滤液不是很多，所以设置调节池两个，假设停留时间为八小时，每个调节池的容积为280立方米。根据计算，渗滤液收集系统设计如下：在每个填埋区以南北方向的中心线为界，在两边东西方向交错铺设渗滤液收集管，每隔50米一根，最终汇流至中心线处的主导流管，再经过主流管传至污水处理单元部分，然后进入渗滤液收集泵和提升站，将其提升至污水处理单元进行处理。具体工艺可见设计图。本厂将渗滤液、生活污水及其他污水统一集中处理，采用生物处理法处理污水，具体内容不详述。3、防渗系统的设计厂区按照2%的坡度设计。采用水平防渗的方法进行人工防渗。人工防渗大致有单层衬垫防渗系统、复合衬垫系统、双层衬垫系统和双层复合衬垫系统四种。采用单层衬垫防渗系统要求为：（1） 填埋区底部基础、地下水导流层厚度大于30cm；膜下保护层，黏土厚度大于100cm，渗透系数不大于；HDPE土工膜；膜上保护层；渗滤液导流与缓冲层，厚度要大于30cm；土工织物层。（2） 边坡基础、下水导流层厚度大于30cm；膜下保护层，黏土厚度大于75，渗透系数不大于；HDPE土工膜；膜上保护层；渗滤液导流与缓冲层其他的没有特别要求而本区的特点是：垃圾处理过程产生的渗滤液量少，全年降水量也少，地表水也较少，地下水较深，渗入较少。综合以上的各种原因，本厂的防渗系统采用单层衬垫防渗系统。因为本厂区的条件满足其要求，并且虽然单层防渗系统虽然防渗性能较差，但是经济节约，适合于本厂的现实环境和条件。五填埋气体的收集与利用系统的设计1气体产生量的计算 气体产生量可以采用理论需氧量法计算，公式如下： 其中，L0：填埋废物的理论产气量，m3； W：废物质量，kg； ：垃圾中的有机物含量质量分数，（干重）； ：垃圾的含水率（质量分数），；：单位质量废物的TOC，kg/kg；一般取1.2； ：单位TOC相当的填埋场产气量，m3/kg；根据本厂区的工艺，W取最后一年的最大值，为，取1.2，取0.12， 取50%，取60%。根据以上公式，得：即每天产生气体量为：。2气体收集及处理系统的设计本厂设计采用垂直抽气井进行气体收集，垂直抽气井抽气后由专门的输气管道输送气体。垂体抽气井采用等边三角形布局，垂直抽气井的井间距计算公式如下：其中，D：三角形布局的井间距离，m； R：垂直抽气井的有效半径，m。本厂设计的井间距为45米，半径R为25.98米。在垂直抽气井抽气后，有专门的南北走向的管道将其集体输送至沼气处理区。六防洪沟的设计及填埋厂的终场覆盖1、 防洪沟的设计本地区为丘陵地区的平原地带，但是其西南侧地势较高，所以在西侧和南侧设置防洪沟。下面进行防洪沟设计的计算。其中： q暴雨强度； P重现期（年）； 降雨历时，本次设计取10min，即0.167h。 当p=5%，即重现期为20年时，暴雨强度为：435.2843汇水量公式：Qp=Fq其中：F汇水面积 km2径流系数，0.10.3，本设计取0.25填埋区：Qp=Fq=； 当p=2%，即重现期为50年时，暴雨强度为：493.5971汇水量公式：Qp=Fq其中：F汇水面积 km2径流系数，0.10.3，本设计取0.25填埋区：Qp=Fq=；由上述计算可知：暴雨强度公式推导所得流量值小于推理公式计算推导所得流量值。故洪水总量以及管渠计算都按推理公式计算结果来求。由于厂区设计，可以知道西侧和南侧的长度分别为1200米及900米，汇水面积约为。根据以上计算，设计防洪沟过水断面为梯形，截洪沟的断面面积计算方式如下： （m2）其中，b：截洪沟沟底宽度，m；h：截洪沟内水深，m；m：边坡系数，取0.9。综上，本厂设计防洪沟内水流速度为2.8m/s。所以根据以上公式，设计底部宽1.2米，设计水深为0.55米，安全高度为0.3米，即总高度为0.85米。2、填埋厂终场覆盖的设计生活垃圾卫生填埋厂的最终覆盖系统主要组成有：表土层、保护层、排水层、屏障层和基础层/气体收集层等5层。考虑本厂所在的地区的环境条件，以及其他综合因素。本厂采用典型的填埋厂最终覆盖系统，在填埋最终由下至上分别为：30cm的垃圾排气层，45