生活垃圾填埋场的设计

徐執址羟f院固体废弃物处理与处置课程设计某市城市生活垃圾卫生填埋场设计学生姓名李立雪学院名称环境学院学号20141703121班级14环工1专业名称环境工程指导教师项玮2016年11月17日摘要：本设计是对210万人口垃圾卫生填埋场进行工艺设计， 人均垃圾产量 1.2kg/(d?人，设计使用年限为17年。本文首先对我国生活垃圾的处理处置方法进行了综合分析，在此基础上，对填埋场的选址、填埋场的地基与防渗、渗滤液的产生及收集处理、填埋气体的收集及利用、终场覆盖与封场、污水处理工艺以及环境保护和监测等问题进行了深入的探讨。本设计介绍了平原型生活垃圾填埋场单层防渗系统的构造形式， 并以方典型工程为例进行对比，为了填埋场在使用期间能够安全的运作，避免对环境造成危害，本设计在进行过程中严格遵照相关设计标准。关键词：生活垃圾；平原型垃圾填埋场；渗滤液；填埋气体；防渗、八、■前言1.主要设计原始资料 垃圾组成成分及基本性质自然条件 填埋场地理位置 2.处理方法的选用 处理方法的比较 处理方法选择 3场址选择和所选场址自然条件的评析 填埋场的选址原则 场址开发利用应具备的条件 厂址选择的步骤 4垃圾填埋场工程设计 服务人口及范围 垃圾产率的预测 填埋场库容的容积计算 渗滤液及气体的产生量 渗滤液产生量 填埋面积与渗滤液计算 渗滤液调节池设计 填埋场气体的计算 填埋气产量预测 渗滤液及气体的收集设备 4.垃圾的分选系统 5.填埋场工艺设备 5.1.填埋工艺流程 填埋作业 填埋主要设备 6填埋场底防渗系统 --#-调节池的结构渗滤液的最后一个环节是调节池，其主要作用是对水质水量的调节，平衡丰水期和枯水期的差异，为渗滤液处理提供恒定的水量， 同时对渗滤液起到预处理等的作用。调节池结构形式主要有钢筋混凝土结构和自然开挖加 HDPE土工膜防渗结构，这种结构形式主要考虑调节池的容积、场地的地形地貌、场地地址条件、资金等几个方面。以往的调节池设计通常采用露天敞口形式，导致填埋场及周边地区臭气污染严重，影响工作人员的身体健康，为了控制蚊蝇滋生、臭气外逸，本设计中调节池采用浮盖密封的形式。这种HDPE土工膜浮盖，密度比水低，可浮在渗滤液表面，使得整个调节池呈封闭厌氧状态，在去除臭味的同时，可对 COD有一定的去除率，还可以收集沼气用于发电，同时可避免雨季过多的雨水注入调节池。渗滤液的处理渗滤液成分复杂，有机物和氨氮浓度高，微生物营养元素比例失调，因此在选择垃圾渗滤液生物处理工艺时，要根据渗滤液的成分、性质、分析其所采用工艺，最终达到最佳的处理效果。选择工艺时要考虑其它因素， 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。物化预处理去除高质量浓度氨氮操作复杂并且费用较高。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》 (GBI6889-I997)的级标准。渗滤液的产生和导排都要符合相关规定，并且渗滤液中含有的有毒有害的重金属，以及腐殖质之类的严格按标准处理后排放以。下是几种渗滤液的处理方法：以下是填埋场工艺流程图：图填埋气体处理工艺流程填埋气

气体净化设备自动点燃放空气体净化设备气体净化设备气体加压机C.4O2卜i燃汽轮机（或气体内燃机）丄发电机（1）渗滤液回喷渗滤液回喷是即渗滤液收集起来，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。 生物活性由于渗滤液增加垃圾湿度，而提升，从而加速了废物分解、甲烷生产，其次由于喷灌中的蒸发作用，使渗滤液体积减小。（2）输送至城市污水处理厂处理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：厌氧生物处理、好氧生物处理以及二者的结合。 好氧处理包括生物转盘、活性污泥法、好氧稳定塘、氧化沟、和滴滤池等。厌氧处理包括上厌氧固定化生物反应器、流式厌氧污泥床UASB、混合反应器及厌氧稳定塘等等。物理化学法：活性炭吸附、化学还原、化学沉淀、离子交换、及湿式氧化法、辐照法、超声波法膜处理、化学氧化、、催化氧化等多种方法。与生物处理相比，物化处理出水水质比较稳定，受水质水量变化的影响较小，尤其是对BOD5/CODcr比值较低（0.07〜0.20），相比于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。（3）预处理渗滤液经过适当预处理可运输至城市污水厂处理，由于污染物浓度高且渗滤液水质水量变化大，因此，优先考虑城市污水处理与渗滤液处理相结合。填埋场气体的导排和利用7.1填埋场气体的组成与产生原理（1）填埋场气体的组成填埋场的气体主要是填埋垃圾中的可降解生物将有机物进行降解，分解为氨气、二氧化碳、一氧化碳、氢气、硫化氢、甲烷、氮气和氧气。此外含有少量的微量气体。表7.1填埋场气体的成分组分体积分数（干组分体积分数（干组分体积分数（干基）%基）%基）%甲烷45〜60氧气0.1〜-1.0氢气0〜0.2一氧化碳40〜60硫化氢0〜1.0一氧化碳0〜0.2氮气2〜5氨气0.1〜-1.0微量气体0.06〜-0.6（2）产生原理填埋场气体的的产生是个非常复杂的问题。综合国外研究可将垃圾填埋场释放气体的产生过程划分为四个阶段。第一阶段 好氧阶段一定量的空气随着垃圾进入填埋场，在微生物的作用下，将有机物进行了降解分解我二氧化碳，同时放出大量的热。好氧分解在短时间内进行，释放出较大的能量。第二阶段一一过渡阶段氧气被完全耗尽时，厌氧开始进行。复杂的有机物如多糖、蛋白质等在微生物的作用下分解和化学作用下水解、发酵，不溶性物质迅速变成可溶性的物质并产生挥发性脂肪酸、二氧化碳、少量的氢气、极少量氮气。第三阶段一一产酸产甲烷阶段微生物将第二阶段累积的溶于水的产物转化为 1〜5个碳原子的酸和醇、二氧化碳、氢气。另外在在产酸菌的作用下，利用二氧化碳、氢气在甲烷菌的作用下转化为甲烷和二氧化碳。第四阶段一一稳定阶段当废物中大部分可降解有机物可转化为甲烷和二氧化碳后，填埋场气体产生的产生速率显著减少，填埋场处于稳定阶段或成熟阶段。7.2填埋场气体收集和导排填埋场气体导排方式在选择填埋场气体导排方式时，根据填埋场的实际情况，进行综合考虑，确定最佳方案。填埋场必须设置有效的填埋气体导排设施，严防填埋气体自然聚集、迁移引起的火灾和爆炸。填埋场不具备填埋气体利用条件时，应主动导出并采用火炬法集中燃烧处理。由于本次设计为新建填埋场，初期产气量不大，而后会迅速增加。填埋场所产生的气体主要是以甲烷和硫化氢为主，此种情况下，回收气体一方面可以作为源来进行使用，另一方面，还可以避免气体泄漏引起的意外爆炸。填埋场气体的导排方式主要有两种，即主动导排和被动导排。(1)主动导排主动导排主要由抽气井、气体收集管、冷凝水收集井、泵站，抽风机和气体检测设备。主动导排是在填埋场内铺设一些垂直导气井或水平的盲沟，用管道将这些导气井和盲沟相连接至抽气装备。然后将气体抽出来。主动收集系统是采用抽真空的方法来控制气体的流动。(2)被动导排被动导排就是不用机械抽气设备，利用垃圾体内的气体压力来收集填埋气体。被动收集设施根据设置方向分为竖向收集方式和水平收集方式两种类型。 被动收集系统的优点是费用较低，而且维护保养也比较简单。若将排气口与带阀门的管子连接，被动收集系统即可转变成主动收集系统。这两种方式各有优缺点，水平收集则比较适用在未封场的垃圾场上或者正在进行作业的垃圾填面上，其缺点是易与填埋作业发生冲突，集气半径相对小一些，优点是可在边填埋边集气，利于沼气的及时收集，。垂直收集适合在已封场的垃圾填埋场或已封顶的垃圾填埋单元进行沼气的收集，其特点是封顶后打井易于操作，垃圾覆盖较好利于集气，集气半径较大，但一般不能边填埋边集气。经对比上述两种收集方式的优缺点，本设计选择竖向收集井方式。即主动导排竖向收集方式。722填埋场抽气系统的设计由上一小节选用了竖向收集气体的方式，竖井向上的收集方式是气体会沿着竖井来到地面上被燃烧和利用。气体输送管被安装在填埋场顶部。这种方法不仅提高了气体的控制程度，而且提高了气体的收集效率。竖井收气的关键问题是竖井的间距，竖井的间距的计算。竖井井距可用下式来计算：X=2Rcos30°式中：R——影响半径。（注：在缺少实验数据的情况下，影响半径可采用 45m）X――三角形布置井的间距；本设计为被动导排，根据规范对于深度大并用人工薄膜的情况下井距为45〜60m，取50m，则一 X ■- 50-_R 28.87m30m2cos302cos30填埋场终场覆盖与封场8.1终场覆盖的设计该垃圾填埋场设计使用年限为 17年，覆盖在前面提到的日覆盖， 而在十七年到期后进行终场覆盖。最终覆盖层由上至下有三部分组成：上层为营养土层，压实厚度0.6m，中间层为自然土，压实厚度为0.3m，下层为粘土层(渗透系数W10_7cm/s),压实厚度为0.6m;，其主要功能为防止植物根系穿透防渗层而导致渗水。 封场后顶面坡度为5%，以利于降雨的自然排出。覆盖层由上至下有三部分组成：上层营养土层、中间自然土层、下层粘土层。各层功能如下：营养土层，用以种植草皮或浅根植物，设计采用压实厚度为 0.6m的营养土层。封场后顶面坡度为5%，以利于降雨的自然排出。粘土层，具有保护柔性土工膜不受植被根系、 紫外线和其他有害因素的伤害作用。设计米用渗透系数w107cm/s，压实厚度为0.6m的粘土层。自然土层，为生态修复植物种植的基础层， 其主要功能为防止植物根系穿透防渗层而导致渗水。设计采用压实厚度为 0.3m的自然土层。最终覆盖的组成填埋场的最终覆盖系统的主要组成有：表土层、保护层、排水层、屏障层和基础层、气体手集层。卫生填埋场的最终覆盖一般为两层或三层。特殊情况用五层。表土层表土层的作用是促进植物的生长并保护层屏障，通常由当地的土壤组成，一般厚度为150〜600mm。表土层能提供一定的持水能力，从个人消弱将于冲刷的能力。防止长期的侵蚀。表土层包括地表土、地表土以下的侵蚀控制材料、铺路、卵石材料。保护层它将深入覆盖层的水分储藏起来，直到地表水被蒸发或是被植物吸收利用；将垃圾和掘地动物以及植物的根系隔离开来；使人和垃圾的接触的可能性最小；保护层最常使用的材料是土壤、循环再生或再利用的废弃物以及带有土工布防渗层的卵石。屏障层屏障层被视为是最终覆盖系统中最为总要的组成。 屏障层使渗过覆盖系统的渗滤液最小化，其中还直接的作用是阻碍水分的渗过， 间接作用是提高这两层的储水能力，并减少保护层和表土层被水分饱和的时间， 使它们的侵蚀最小化从而提高边坡的稳定性。（4） 排水层排水层的作用是采用渗透性高的材料排除渗入的雨水和雪水。 最终覆盖系统中包含排水层的主要原因是：降低其下面的屏障层的水头，从而使渗过系统的水分最小化；降低覆盖材料中孔隙水压力，从而提高边坡的稳定性。（5） 气体收集层该层在最终覆盖系统中的作用是提供一个稳定的边坡面和支撑面，使得屏障层可以在其上面铺设，并收集垃圾厂产生的气体。在某些填埋场覆盖系统中，单独的气体收集层也可以作为基础层。但是，其它填埋场则可能将基础层和气体收集层分开来铺设。最终覆盖的设计最终覆盖系统的设计目标是： 如果垃圾要求干燥，则必须使地下水的渗入量最少；促进地表排水，并使径流量最大化。控制填埋气的迁移；为人类、动物、植物提供一个隔离屏障。设计覆盖考虑的因素：温度极限，一些场址包括冰冻 --解冻温度；降雨极限，可能产生干缩收裂，导致覆盖层的撕裂；垃圾的沉降，可能会改变排水等高线导致土壤破裂或者其他覆盖材料的破裂；覆盖层上车俩的行驶地震引起的变形风和水流对覆盖层的侵蚀维护的要求8.2终场覆盖材料国外选用的材料为压实黏土、土工薄膜、土工合成黏土层、三种。实际上常常是三种混合使用，近年来粉煤灰的使用也在研究发展中。压实黏土压实黏土的优点：施工难度较小，成本低，有一套成熟的规范。压实黏土使用历史久远，发展也有很多年，技术和经验都已相当的成熟；使用时往往铺设 30〜60cm,被石子刺穿的可能性较小，同时不易被植被根系刺穿。压实黏土的缺点：与另外两种防渗系统相比，它的渗透系数偏大，防渗性能差。使用时需要的土方量比较大、施工大、容易产生裂痕。尤其是受到干燥和冻缩，防渗性便迅速下降，再封场后产生的裂痕难以修复。土工薄膜土工薄膜的优点：防渗性能好，本身不渗水，它的渗水主要是工艺过程中的造成的针孔，微隙渗透系数不超过 10-10cm/s，大大低于黏土。土工薄膜的拉伸性能好于压实黏土，并且节约填埋空间，据研究， HDPE膜的最大拉伸形变比为 5%〜10%，对填埋场的不均匀性远小于黏土。土工膜的缺点：容易被石子刺穿，本身从在这老化问题并可能受到化学和微生物的冲击；施工焊接口处容易出现接触张口；抗剪切性能差对上层土壤进行压实时薄膜可能受到不均匀力而被破坏。土工合成黏土层土工合成黏土层是近十年才用运的一种防渗材料，一般使用土工布夹着膨润土。土工合成黏土层层的优点：渗透系数比压实层低但比土工薄膜高； 抗拉伸能力强，最大的抗拉伸形变为10%〜15%，对垃圾填埋场差异性沉降比较低；与压实填埋场比，它体积小、节约空间、施工量小、发生损坏可以立即迅速修复。土工合成黏土层的缺点：膨润土稀释膨胀后，抗剪切性能差，这就是的斜坡的稳定成为了安全问题；由于施工铺设厚度小，容易被尖锐的石子和植被根系刺穿；其他材料随着城市土地的日益开发，土地逐渐变得不够使用，因此，国外一些先进的国家在开发一种新的材料，解决防渗性能差，成本高的问题研。我国在粉煤灰方面做过研究并取得一定的成果。8.3终场覆盖的植被恢复当填埋场的填埋容量使用完毕后，需要对整个填埋场或填埋单元进行最终覆盖。填埋场最终覆盖系统的基本功能是将垃圾与环境分隔离，减轻感官上的不良印象，避免细菌提供滋生的场所，便于设备的使用和车辆的行驶，为植被的生长提供土壤，植被可以在较长的时间下进行恢复，同时植被的恢复是建立生物群落的第一步。填埋场植被的恢复过程：适应性物种的进入土壤肥料的缓慢积累结构的缓慢改善毒性的缓慢下降新的适应物种的进入新的环境条件的变化群落的进入填埋场圭寸场后生态恢复过程：最终覆盖系统形成适宜的植被土壤条件填埋场的稳定化植被恢复8.4圭寸场后的土地回用根据不同的目的填埋场的稳定性要求也不同，填埋场的稳定化程度直接决定其土地回用的可能性。判断填埋场的稳定化指标主要有填埋场释放气体的质量、表面沉降速度、渗滤液水质、、垃圾矿物化的程度、垃圾体的温度等。但是，到目前为止还没有填埋场稳定化的定量标准。国外对填埋场的土地回用规定：3年后经过鉴定达到稳定阶段后方可使用；、填埋场满容后，即填埋场停止填埋垃圾后，至少在 5年内(即不稳定期)要对其封场检测，不准使用，要坚持防火、防爆；、处于稳定阶段的填埋场可做绿化用地、人造景观用地、堆肥厂用地，废弃物无害化处理厂以及无机物质堆放场用地等；（4） 、作出场地使用规划，按规划逐步回用填埋场土地；（5）、未经长期观测和环境卫生专业技术部门鉴定之前， 填埋场地绝对禁止作为工厂、商店、机关、学校、住宅以及公共场所的建筑用地。8填埋场环境监测8.1大气污染物的监测与控制颗粒物采样点数目和采样点设置按照 GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》附录C的规定执行；颗粒物场界排放限值w 1.0mg/m3，每日进行一次沼气成份分析。臭气浓度、氨、硫化氢、甲硫醇场界排放限值：根据生活垃圾填埋场所在区域，分别按GB14553-93《恶臭污染物排放标准》执行。恶臭污染物的采样点、 采样频率按GB14554-93《恶臭污染物排放标准》 规定执行8.2水体监测与控制污水监测包括生活垃圾处理设施渗沥液监测。表8.2 渗滤液的的监测内容和方法序号监测项目执行标准1pHGB/T6920-19862悬浮物GB/T11901-19893化学需氧量（CODcr）GB/T11914-19894五日生化需氧量（ BOD5）GB/T7488-19875氨氮GB/T7478-19876总大肠菌值GB/T7959-19877电导率GB/T13580.3-1992土壤污染监测与控制为了防止在强风天气中垃圾飞散，除了采取及时覆盖措施外，还需考虑设置移动式栅栏并设置绿化隔离带，防止轻物质飞散。另外，为防止填埋作业尘土飞扬，可用清水对垃圾进行喷洒。为了防止运输过程中垃圾飞散，建设填埋场专用道路，采用集装箱密封车进行运输。垃圾运输车需要经常清洗，保证沿途环境不受污染，并定期冲洗道路，防止粉尘产生。噪声监测与控制生活垃圾填埋场噪声监测按 GB12349-90《工业企业厂界噪声测量方法》规定执行。垃圾卫生填埋场附近属于农村地区，执行 GB3096-93《城市区域环境噪声标准》的1类标准。评价区没有大的工业污染源， 声环境质量较好， 可以达到1类标准要求。填埋场大部分作业机器设备噪声在选型上均控制在 85dB以下。对噪声较大的机具和设备，可以采取消音、隔音和减振措施并尽量避免机械空转，这样可以减少机具和设备的噪声污染。道路组织原则在对整个厂区的道路进行组织设计时，应遵循以下原则：（1） 在垃圾产生高峰期和平稳期，都能满足场内正常生产运行的需要；（2） 简单明了实用，能够保证场内车辆行驶安全。根据以上组织原则，考虑各功能分区交通组织的相互联系性，特别是道路组织要与填埋工艺道路联系起来。整个厂区道路交通组织如下：垃圾车辆从市区进到厂区，在两边入口处进行称重，然后进入填埋场区。根据本工程的特点和人员上下班以及客货的运输，设置了生活用车三辆，其中小轿车一辆，中型旅行车（27座）一辆，客货两用