固体废物处理与处置-课程设计

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%。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：以填埋为体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的城市固体废物，是由城市居民家庭、城市商业、业等单位所排出的固体废物。其主要组成为：厨余1.1.2项目组成原创力文档1.1.3服务范围和规模人口40万人，现状垃圾产量1.2kg/d.人，垃圾容重量400kg/m³,服务年限15序号项目名称单位数量备注1垃圾年处理最大量万吨/年2使用年限年3处理垃圾总量约为万吨3填埋库容万立方米4占地面积万平方米5管理区万平方米6填埋库区万平方米7立方米/天8渗滤液平均处理量立方米/天9调节池的容积立方米1.2.1设计原则2.1卫生填埋处理工艺现在城市生活垃圾处理方法有三种：卫生填埋，焚烧，堆肥。其方法如下：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。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；按技术分为露灭雄无水印肥和机械密封堆肥。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。固体废物填埋场的构筑方式和填埋方式与地形地貌有关，可分为山谷型填埋和平地型填埋方式。平地型填埋又可分为地上式、地下式和半b)卫生填埋技术始于20世纪60年代，它是在传统的堆放、填坑基础上，出场地防护处理、周密的填埋计划、渗出液收集和处理、填埋气收集和处理、严格的监测网络、最终封场与土地恢复利用等多项工序才能建成。卫生填埋的类型主要有主要有厌氧、好氧和半好氧三种。其主要特点如下表2-1:填埋类型特点及应用情况厌氧填埋操作简单，施工费用低，可回收甲烷气体，目前广泛采用。好氧和半好氧填埋分解速度快，垃圾稳定化时间短，但工艺要求较复杂，费用较高，尚处于研究阶段。考虑到厌氧填埋过程简单，不需要通风设备；过程可控性、降解快、生产过程全封闭；资源效果好，可将潜在与废弃有机物中的低品位生物能转化为可以直接利用的高品位沼气；产物可再利用，经厌氧硝化后的废物基本得到稳定；综合以上因素本次设计选择厌氧填埋。此生活垃圾卫生填埋场为平原型的，因此我们不考虑对场地进行大幅度平整，只需进行小范围的平整，同时同时对场底进行平整、夯实、铺设防渗系统。根据处理物料和《城市生活垃圾填埋技术标准》以及工程地质条件，本设计采用改良型厌氧卫生填埋工艺，主要生产工艺流程如图2-1和2-2所示灰渣→图2-1垃圾预处理回收流程图破碎：减少废物颗粒粒度，为后续分选做准备。卡载高清无水印施药灭蝇2.2工程建设规模2.2.1填埋场总库为(6)每年垃圾增长率为5%,则年份每人每天所产垃圾量垃圾年增长率垃圾年产量重量kg含水率70%降到35%后的重验坡重可回收部分百量回收之后所剩重量Kg压实后体积覆土后体积日处理重量日处日处积156326273400846639468857663672195078940305509932085力文档63949265原创4987711处理垃圾总量3780564吨年平均处理量252037吨总体积1788498m³日均垃圾处理量填埋高度12m(地下8m,地上4m)式中V=1.2×1788498=2146197.6m填埋区采用长方形，分两个区域，每个区域也是面积相等，地下为立方体、地上为锥体(有小于1/3坡度)本设计设长为a=480m,填埋分四个区，逐个区域进行填埋买个区域面积每个区域边长长为373m,计算宽=89424.9/373=240m。在填埋库区底部及四壁铺设高密度聚乙烯(HDPE)土工膜作为防渗衬里时，膜厚度不应小于1.5mm,并应符合填埋场防渗的材料性能和现行国家相关标准的要求。防渗方式采取水平防渗；防渗材料选用人工合成膜防渗；防渗结构采用单层衬里系统；中场防渗分为两个部分：第一部分是土地恢复层，即为表土层；第二部风湿密封层(系统),从上至下有保护层、排水层、防渗层和调整层(或基础层)组成，以防止对地下水的污染，设置渗滤液收集系统，引入污水处理厂处理。填埋区内设置填埋气体的导气和收集系统，可渗透性排气和阻挡层排气，在填埋垃圾内部安装竖井，竖井可采用穿孔管居中的石笼，穿孔管外宜用级配石料等料状物填充。竖井宜按填埋作业层的升高分段设置和连接；竖井设置的水平间距不应大于50m;管口应高出场地1m以上。应考虑垃圾分解和沉降过程中堆体的变化对气体导排设施的影响，严禁设施阻塞、断裂而失去导排功能，在不透气的顶部覆盖层中安装排气管。每个区域的填埋分单元进行，每一单元的垃圾高度宜为2-4m,最高不得超过6m。单元作业宽度按填埋作业设备的宽度及高峰期同时进行作业的车辆数确定，最小宽度不宜小于6m。单元的坡度不宜大于1:3。每完成一个单元用土壤覆盖，压实完成一个单元；当完成所有单元后进行封场，封场后面第三章进行详细介绍。场址限制条件、可以使用的土地容积、入场道路、地(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(2)场址限制条件：场址至少应位于居民区1km(参照德国标准)以外或(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(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，(1)资料搜集(2)野外勘探(5)预选场地的初堪工作(7)工程勘察阶段3.1.2选址依据湿度主导风向3.1.3填埋场总平面布设地面积宜为总面积的70%-90%,不得小于60%,取80%;醇潘区渗滤液和沼气收集区填埋预处理区域预处理区域图3-1平面布设草图否实用的重要标志。此垃圾填埋场高度设计为12米，地下8米，地上4米。此外，填埋场设计还要结合当地的地形和附近花草植物的种类，使封场后的垃圾填埋场与周边环境绿化相协调。因此，垃圾填埋场最终封场设计还必须考虑：覆盖系统的整体结构；覆盖率的渗透率；地表的坡度；景观设计；场地下陷时的补救方法；在静态和动态条件下的边坡稳定性。本填埋场的最终覆盖系统从上到下分别为：15cm带有会浅根植被的表土层，60cm保护层，HDPE土工膜，土工网排水层，45cm压实粘土层。封场后顶面坡度为2%,以利于降雨的自然排放。终期覆盖营养土采用填埋区内挖方耕植土或自场外运进，终期覆盖粘土根据实际情况从库外取用115cm带有会浅根植被的表土层：其作用于促进植物生长并保护屏障层，提供一定的持水能力。260cm保护层：其作用为将渗入覆盖层的水分贮存起来直到通过植物的蒸腾作用散失；将垃圾和掘地动物以及植物根系隔离开来；使人和垃圾接触的可能性减少；保护覆盖系统中下面各层免受过度干湿交替和冰冻的影响而导致覆盖材料破裂损坏；侧向排水。3HDPE土工膜：采用与基础衬垫系统的防渗材料一致的2.0m原创办文档度(HDPE)膜，使其与上下方的粘土层结合形成复合防渗结构。下载高清无水印4土工网排水层：采用有土工布滤层的土工网，其作用为降低其下面屏障层的水头，从而使渗过覆盖系统的水分最小化；降低覆盖材料中孔隙水的压力，提高边坡的稳定性。545cm压实粘土层：压实粘土的还是具有一定的防渗作用，与HDPE土工膜结合使用，既经济又方便。无纺土工布图3-2封场结构剖面3.3填埋场纵剖面图生物降解之后，垃圾堆体的总体积，结合各方面的参数，确定了15年垃圾总量为1788498m³·每年垃圾都会沉降一定的距离，确定15垃圾总高约为12m,纵面下载高清无水印40-75cm的薄层，然后压实。垃圾层厚度应为2.5-3m。一次性填埋处理垃圾层再在该填埋层上层盖一层90~120cm的土壤，压实后就成为一个比较标考虑各方面的因素，计算确定垃圾相对于零高程的堆高为17m。确定，按规范要求，厚度不超过60cm,且从作业单元的边每一单元的垃圾高度均在2m～4m的范围内，最高不超过6m。填埋单元根每一单元垃圾厚度2.3m,覆土厚度0.2m,覆土材料采用开挖土，即平均每单元压实后连覆土共厚2.5m。每一个单元垃圾分层碾压，逐步升高的垃圾堆体高出填埋坑上坑口部分，应堆成斜坡面，坡度取1:5(高：水平)。4.1.1填埋区基底工程裂，场底基础表面经碾压后，方可在其上贴铺人度。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300～400m或更大，如按2%坡度进行设计，则场区两端高差在6～8m或更多。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埋场土体条件较差，需要对其整形，坑底及周4.1.2填埋场的防渗系统4.1.3防渗材料说，天然粘土层和岩石层是否均一以及是否具料，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，并规定所有填埋良好的弹性，随着厚度增加(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材料类型渗透系数对库容的影响抗穿刺能力应用范围HDPE膜较小较差整个基底层防渗压实黏土较大较好场底防渗4.1.4防渗系统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网络)与压实粘土构成符合防渗层4双层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。复合衬里(库区底部)系统示意图单层衬里(库区底部)系统示意图单层衬里(库区边坡)系统示意图4.1.5场地防渗系统法案的选定在本设计中根据所给的原始资料可以知道：土壤渗透系数为6.0×10-4m/s,故k=6.0×10-2>10-5cm/s属于渗漏性场地。场区地下水位较低，离地面仅0.8m,此填埋场没有独立的水文地质单元，也无埋技术规范》可知道，天然粘土类衬里的渗透系数不应大于10-7cm/s并且要2根据原始资料可知该填埋场土壤渗透系数为6.0×10-m/cm渗滤液导流居(≥30cm)膜上保护层HDPE土工膜膜下保护层漆滤液导流(检测)层(≥30cm)膜上保护层HDFE土工膜.膜下保护层(粘土厚度≥100cm,渗透系数不大于地下水学流层(≥30cm)4.2.1垃圾渗滤液概念和来源(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；4.2.2垃圾渗滤液的水质特征(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、4.2.3渗滤液收集系统有一定的纵向坡度(通常为0.5%-2.0%)。并具有一定坡度(通常为2%-5%)。4)集水井、泵、检修设施以及监测和控制装置等。4.3.1渗滤液产生量的计算(1)第一块填埋区块填埋区的面积由表可估算出第一块填埋区大约可服务9年渗滤液平均日产量：Q=I×(C,A,+C₂A₂)×10²=1120.8/365×0.35×958渗滤液最大日产量：(2)第二块填埋区第二块库区面积为A₂=95812.4m²大约从第9年开始直到15年渗滤液平均日产量：Q=Ix(C,A,+C₂A₂)×10³=1120.8/365×(0.21×95812.4+0.35×95812.4)×1渗滤液最大日产量：4.3.2渗滤液调节池设计最小调节池容积的由下式确定：其中：V—调节池有效容积；Qmx—设计最大渗滤液产生量；Q—渗滤液处理厂规模。由于原始资料里并未给出城市污水处理场处理渗滤液的规模，因此设Q=1000垃圾脱水量计算：垃圾日处理量M=690524kg,计算垃圾脱水量M.=M×(70%-35%)=690524×(0.7-A=(V+V1)/H=(16998.5+1208.5)/5.5=3090.6≈334.4渗滤液处理实验项目数据与结果色度(倍)浅黑色，40臭煮沸稍冷5级3级很强明显有强烈的恶臭或异味已能明显察觉悬浮性固体(mg/L)氨氮(mg/L)重金属离子(mg/L)铅镉(Cd)锌(Zn)铜(Cu)污泥A/0系统图4-4渗滤液处理工艺流程垃圾在第t年的填埋气年产气速率可用下式进行计算：L。一气体产生潜力，m³/t,本设计中取170m³/t;k一气体产气常数，本设计中取0.20;式中参数Lo和k的取值参考表6-1:广东省最冷月平均湿度为76%,最热月平均湿度为84%,属于潮湿气候，。表5-1填埋场产期一级模型参数的建议值取值范围潮湿气候中湿度气候干旱气候第2年产气速率：G₂=M₂L