【X市800吨日处理量的城市生活垃圾卫生填埋场设计13000字】

X市800吨日处理量的城市生活垃圾卫生填埋场设计摘要新密市位于河南省郑州市，是第三批国家生态文明建设示范市县，且已经入选2020中国全生态百优榜。生活垃圾处理处置不当，有害物质将会通过环境介质进入生态系统，对环境造成污染，对人体产生危害，因此对生活垃圾进行恰当的处理处置是有必要的。卫生填埋是目前应用较为广泛的生活垃圾处理处置的手段之一，具有成本造价低、占地面积小、操作方便等优点。该设计通过新密市800吨／天城市生活垃圾卫生填埋场的设计，实现该地区生活垃圾的无害化、资源化、减量化处理。该设计依据所选厂址的具体情况，采用平原型填埋场，为地上地下填埋类型；同时，该设计选用厌氧填埋的方式，填埋场所需库容需达到438万m³，设计库容为443.9万m³，垃圾坝选用土石坝。该设计的防渗系统选用GCL和HDPE双层防渗层的水平防渗系统，这种防渗层具有更好的防渗性能。除此，本文也对渗滤液导排系统以及臭气导排系统进行了设计。通过综合考虑，该填埋场将收集的渗滤液通过UASB+MBR系统处理达标后排放，并对渗滤液调节池、UASB以及MBR等各渗滤液处理设备进行了设计计算。另外本设计还对厂区的布局、道路运输以及绿化工程进行了整体布置。关键词：生活垃圾；垃圾处理；卫生填埋；工程设计目录TOC\o"1-2"\h\u31364第一章概述 73224第一节设计背景 710593第二节填埋场概况 729159第三节城市概况 813284第四节自然条件 1029359第五节设计依据 1125013第二章填埋场选址 139564第一节选址要求 1312144第二节场址选定 1415500第三节填埋场类型 1421472第三章卫生填埋场工艺 1620448第一节工艺确定 1623580第二节填埋场库容的计算 169251第三节防渗系统 1832143第四节渗滤液导排系统 2013750第五节渗滤液处理工艺 2329998第六节填埋气体导排系统 2822705第四章工程概预算 3220448第一节总图布置原则 3223580第二节场区布置情况 3222705第五章工程概预算 348221参考文献 39概述设计背景垃圾在日常生活中随处可见，垃圾也根据其特征被划分为了多个种类，其中在城市的日常生活中以及在为城市日常生活提供服务的活动过程中产生的以及由法律、行政法规所规定的城市生活中产生的固体废物被称为城市生活垃圾，其包括以下几类：居民的街道垃圾、商业垃圾、生活垃圾、集贸市场垃圾、公共场所及机关、企事业单位非生产活动产生的垃圾。截至2015年无害化处理能力显著提高，全国设市城市和县城生活垃圾无害化处理能力达到75.8万吨/日，生活垃圾无害化处理率也达到了90.2%，但随着国家改革开放的大力推进，社会经济的快速发展和人民日益提高的生活水平，城市生活垃圾的产生量、清运量快速增长，垃圾处理的随意性、不科学性突显，导致环境问题日趋严峻，因此对生活垃圾处理的规范化进程，以及无害化处理能力和水平亟待提高。数据表明，全国范围内2019年有337个大中城市的垃圾产生量达到3.43亿吨，预估在2020年将增长到3.6亿吨。根据数据统计，城镇人均垃圾清运量在2017年约为0.95kg/d。在生活垃圾的处理方面，我国主要应用国际主流的处理方法即焚烧和填埋并重的处理工艺，除此之外随着科学技术的不断进步人们也针对处理特定成分垃圾设计了相应的生化处理技术以减少对环境的负面影响。2004至2017年中国城市生活垃圾卫生填埋比率从44.4%上升到55.9%，由此可见卫生填埋场在城市生活垃圾的处理中有着不可或缺的作用。[6]填埋场概况服务范围：河南省郑州市新密市中心城区及南部地区。城市生活垃圾卫生填埋场设计规模：800t/d。填埋场设计年限：15年。城市概况1.3.1地理位置新密市位于河南省，隶属于郑州市，处于北纬39°19′-34°40′、东经113°09′-113°41′之间，市区中心位于郑州市西南30公里，市境东与新郑市毗邻，南与禹州市搭界，西与登封市接壤，西北与巩义市相接，北与荥阳市为邻，东北与郑州市二七区相连。[1]南北宽约32.4km，东西长约46.2km，总面积1001平方公里。1.3.2服务人口据2019年新密年鉴所示，截至2018年年末新密市常住总人口813137人，比上年末增加3476人。[2]由此计算得2018年新密市人口增长率约为0.43%。考虑新密市现有生活垃圾处理项目，该项目服务人数拟为50万人。1.3.3新密市城镇总体规划根据《新密年鉴》查得该市各城镇规模与职能规划。表1.1新密市城乡体系、规模与职能规划一览表[3]城镇名称城镇等级人口规模职能定位主导产业新密中心城区Ⅰ48万人综合型现代服务业、高科技产业新密新区Ⅰ30万人综合型服装、装备制造、绿色经济循环超化Ⅱ4万人工贸型绿色耐材、加工制造业大隗Ⅱ2万人工贸型耐材、造纸和物流刘寨Ⅱ3万人旅游型文化旅游、休闲度假、商贸服务白寨Ⅱ3万人旅游型副食品生产、旅游服务米村Ⅲ＜1.5万人工贸型建材、煤炭和机械牛店Ⅲ＜1万人工贸型煤炭循环经济、商贸平陌Ⅲ＜1万人综合型绿色耐材、新型建材来集Ⅲ＜1万人综合型绿色耐材苟堂Ⅲ＜1万人工贸型物流商贸岳村Ⅲ＜1.5万人综合型物流商贸1.3.4交通新密市铁路、公路四通八达，京广郑密宋大支线自东向西横贯全境，全长72公里；公路通车总里程达2268公里，居全省县市前列，公路网密度由“十一五”末的1.6km/km2提高到25km/km2，初步形成了“八纵八横”干线公路交通路网体系。[1]1.3.5垃圾产生情况新密市人均生活垃圾日产生量约1.3千克/人/天。表1.22006年郑州市生活垃圾组成成分[4]A：有机物（％）55.02动植物（％）纤维类（％）8.0546.97B：无机物（％）28.96灰砾（％）砖石（％）26.672.29C：可回收物（％）纸类（％）塑料橡胶（％）玻璃（％）金属（％）木竹（％）5.523.971.560.591.36D：其他1.41表1.32006年郑州市生活垃圾理化性质[4]月份/月密度/（kg/m³）含水率/％pH热值/（kJ/kg）N/％P/％K/％3345.0026.877.024611.640.390.540.756336.0036.246.815082.360.420.671.159326.0033.366.845167.300.480.600.9512353.0028.576.934633.100.450.420.93平均值340.0031.266.904873.750.440.560.95自然条件1.4.1地形地势新密市地处豫西浅山丘陵区，南、北及西部三面环山，中部丘谷交错，向东逐渐开阔与平原相接，形成西高东低向东开口的箕形地貌。全市有大小山峰、岗岭800余座，呈分散型由西向东北及东南方向渐伸渐低。主要山脉有西北山系列和南山系列，海拔分别在400-1000米和600-800米。山区大部分基岩裸露。中部丘陵地区海拔多在200-500米，丘陵地区被横沟谷切割成条带垄岗地形。东部河谷平原，海拔在200米以下。地势起伏大，山丘分散。西部相对高度900米以上，山势峻峭，谷深狭窄；东部相对高度百米左右，岭坡低缓，谷地平坦开阔。地势由西向东逐渐平坦。境内最高峰是五指岭东麦熟堳堆，海拔1108.5米，最低点是曲梁镇交流寨，海拔114米。1.4.2水文资料1.地表水新密市境内大小河流、沟溪有5000余条，常年有径流的河流30多条，总流域面积1001km2，河道长度96.5km。境内主要河流有消水、泽河、凑水河、绥水河和黄水河等，属淮河流域沙颖河水系，其中，双泊河是淮河上游的一条重要支流，也是横贯新密市东西的最大的一条河流，属省市重点控制河流。地下水新密市为一标准式山区闭合流域，地下水流向依地势自北西向南东方向。地下水可采资源比较缺乏，分布亦不均匀，主要分布在城关、超化、平陌、大隗、曲梁、苟堂中东部地区，补给来源主要是大气降水，其次为河流入渗和人工补给，水利坡度为10‰，山前局部可达20‰。新密市的地下水主要分布在双泊河区域以及东部的平坦地区，在西部的山区中存在的地下水比较匮乏。但是能够为人所开采的地下水主要集中在中部的丘陵地区以及河谷地区。1.4.3气象资料新密市属亚热带向暖温带过度的大陆性气候，四季分明，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季湿润凉爽，冬季寒冷少雪。全年最多的风向是西、西北风和东、东北风。气温、降水等：年平均气温，℃14.3年最低气温，℃-12.4年最高气温，℃41.5降雨量，mm/年658.4年蒸发量，mm/年2123.0年平均日照率，%49.4无霜期，天222常年主导风向：WNW；最大风速（m/s）：1.5；设计依据根据《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》CJJ17-2004，《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》(建标[2001]101号)，城市生活垃圾的规范处理是被囊括在城市环境治理项目之中的，处于在城市总体规划的指导下进行，因此需要在场址的选择上遵循保持合理、最优的原则，在垃圾的处理过程中严格按照相关标准严防二次污染的产生以降低对环境的再次破坏。设计主要遵循以下要求：1.坚决贯彻落实国家的相关政策方针，坚持实事求是的原则，从实际出发，因地制宜的做好垃圾的综合合理利用，提高能源的转化效率同时增加资源的回收利用率，降低土地的使用面积，加大对垃圾处理工艺的创新和科研力度，努力实现垃圾的无害化、减量化、资源化处理。2.在总体上坚持国家制定的垃圾处理技术政策，同时因地制宜不断进行再创新，找好符合当地实际情况的垃圾处理的工艺，形成多层次、多类型的整体化的配套技术。3.对垃圾处理工艺坚持科学的观点，积极主动采用新设备、新工艺、新材料，在垃圾处理设施的建设方面不断改进和完善，提供技术保障助力环卫事业的发展。填埋场选址选址要求根据《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》[7]，对场址的选择应满足以下几个方面：垃圾填埋场场址的选择不应和当地城市建设的总体规划发生冲突，完全符合当地城市现行的区域环境总体规划要求以及卫生事业的发展规划要求。2.垃圾处理过程中，不应对所选场址周围的自然生态环境产生负面影响或者对其造成的破坏应在国家相关标准的规定范围内。3.填埋场的选址应符合当地现行的针对大气防护、水土资源保护的相关法律、法规和规范，与生态环境的平衡与保护政策和标准相一致。4.填埋场应满足设计的库容，整体使用年限宜十年以上，在特殊情况下，整体使用年限也应不低于八年。5.场址选择的工作次序。1）初选：首先按照当地城市的城市规划、地形情况、地理地质数据，初选出三个以上的备选场址。2）预选：选派工作人员实地考察初选的场址，综合分析当地的地质情况、地理条件、生态情况、水文数据、气象变化、道路运输和居民居住分布的情况等因素，对初选场址进行对比，选择出预选场址；3）终选：选派工作人员对预选场址进行对比分析，并完成对预选场址的具体地质地形的前期测量，完成初步的建设和垃圾处理的工艺设计，撰写选址报告，报送审批，最终确定填埋场场址。6.填埋场宜选在地下水贫乏地区。场址选定图2.1填埋场选址图2.2选址周边情况该选址位于郑州市新密市来集镇。首先根据城市总体规划中各城乡的主要职能，将其定在超化镇、平陌镇或者来集镇。考虑到常年主导风向，将该卫生填埋场定在新密中心城区的下风向，即首要考虑中心城区的东南方向。该地区坡度较为平缓，空地面积较大，距离最近的河流2.6km，地下水水位较低，有效避免填埋场渗滤液对河流的影响。故综合考虑后将城市生活垃圾卫生填埋场的场址选在此处。填埋场类型填埋场按地形地貌分为四大类:1.山谷型填埋场2.沟壑型填埋场3.坡地型填埋场4.平原型填埋场填埋场的类型需结合当地的实际状况进行选择。所选厂址位于平原，且地下水位较深，所以选择地上地下填埋的平原型填埋场。卫生填埋场工艺工艺确定卫生填埋有很多类型，其中厌氧填埋、好氧填埋以及准好氧填埋三种最主要的类型，我国目前大多数填埋场采用厌氧填埋的工艺类型，该方法具备建造结构简单、工作操作方便、工程造价少、回收废气的特点；好氧填埋的工作原理和类型与高温堆肥相似，该方法能够有效减少在垃圾降解过程中，渗滤液对附近范围内地下水的污染，同时好氧填埋的高温特征，可有效的消灭垃圾中的有毒有害的致病菌，但是其具有结构复杂，施工难度大等缺点；准好养场地介于好养和厌养间，同样具有上述好氧填埋的缺点。后两种填埋方式均不易推广，经比较该设计选定厌氧填埋方法。[8]沼气导排（后期回收发电）沼气导排（后期回收发电）盲沟、碎石导流层收集污水处理站排水沟收集沉淀池阴水明沟（截洪沟）备料场汽车装卸机冲洗水渗滤液垃圾转运汽车终场生态恢复排入地表水体灭虫覆土压实铺平卸料灭虫覆土压实铺平卸料计量计量雨水雨水粘土粘土图3.1生活垃圾卫生填埋工艺流程图填埋场库容的计算3.2.1填埋容积的预测每年填埋场容积（3.1）式中：V—每年的垃圾填埋容积，单位为万m3T—每年的垃圾产量D—垃圾的最终压实密度，取1.0t/m3则V=365×800/1.0=292000m3=29.2万m3（3.2）说明：本设计暂不设计15年后的使用选址时要考虑留出预留地。综上所述，该填埋场库容为438万m3，可满足该地区15年内的生活垃圾填埋需求。3.2.2垃圾坝高度基于节省资金投入和节约土地资源的原则，在填埋场的建设过程中，应建设符合原则的设计合理的垃圾坝。垃圾坝高能够增加填埋场的库容量，但会由于建设的工程量增大导致投入资金增加；相反垃圾坝低，会降低库容量，从而降低填埋场的使用年限和长期的经济效益。该工程建造垃圾坝所土料均可来源于填埋场的挖方量，无需另外运输土料。本设计垃圾坝高5m，宽6m。3.2.3填埋边坡的设计国内外垃圾填埋场的运行经验显示，填埋边坡的作用除了维持垃圾堆体的稳定外其实际作用是保障碾压车辆的行走，因此如果填埋坡上下高度差过大，尤其是在雨季降水较多的情况下，容易导致机械车辆行车困难，影响填埋场的工作运行；如果其坡度过陡，碾压车辆由于动力问题不易爬升且容易发生车辆的侧翻；相反坡度过缓就会导致填埋场库容减小。填埋堆体边坡的另一个作用是维持堆体稳定，其主要包括保障堆体在降水较多的季节，发生地质灾害和渗滤液过多的情况下维持堆体的稳定。填埋堆体以10m为一个升层，边坡取1:3时可同时满足，上述要求。本次填埋场的填埋坡的设计为：使用碾压车辆对低于垃圾坝标高的库区进行压实，从下到上按照1:3的坡度进行压实，当上升达到10m时，碾压车辆进行作业修建一个平台，之后继续向上压实垃圾堆，按照5%的的坡度向上向中央堆积垃圾，直至达到堆体中心标高。之后同样以5%的坡度使堆体从顶部连接至排水沟，便于雨水的排出。3.2.4填埋场库容设计计算根据该地区地形选取地下地上填埋类型，下窄上宽的梯子型填埋区，设计高度15m，地上5m，地下10m，垃圾坝以上10m。梯形台计算公式为（3.3）其中：V1—梯形台体积，m3；S1—上截面面积，㎡；S2—下截面面积，㎡；H—垂直高度，m；填埋区共设上、中、下三个截面，下截面设计为400m×400m，中截面设计为450m×450m，上截面设计为380m×380m。则由公式计算得其库容为271.25+172.63=443.9万m³＞438万m³（3.4）3.2.5垃圾坝坝型垃圾坝坝型的选择应从多重因素进行考虑，其中主要可以从成本、材料以及稳定性等因素进行出发，考虑选型。垃圾坝根据建筑原料可分为土石坝、混凝土与钢板桩坝等。其中混凝土坝和浆砌石坝的体积小，但是对地质要求较高，同时因混凝土坝和浆砌石坝地基都需要二期工程处理，具有更高的造价；而土石坝体积相对较大，所需筑坝材料较多，但对地质条件要求不高且造价低。近年来国内垃圾填埋场中，垃圾坝以土石作为主要原料。故该工程的垃圾坝选用土石坝。防渗系统随着生活垃圾的填埋，不可避免的会产生渗滤液和一些有害气体，而有害物质会渗透进入土壤，随后又会逐步扩散，从而污染到周边的环境和水源，因此，减少渗滤液的产生在卫生填埋场的设计过程中有着不可或缺的重要性，防渗处理情况是卫生填埋的重要指标。目前采取的防渗处理方式主要分为垂直防渗处理和水平防渗处理两种，水平防渗处理又可以分为天然防渗和人工防渗，本设计中采用水平防渗处理的人工防渗。3.3.1防渗层设计原则1.防渗层需有效地防止渗滤液透过，从而避免地下水受到污染，恶化水质，影响地下水的正常使用；2.防渗层应具有良好的抗击能力、防刺穿能力，以防止其因外力破坏而失效；3.因填埋场要长时间运行至15年，故防渗系统应具有良好的抗老化能力。3.3.2防渗层设计要求1.防渗层应对填埋场底面及四壁进行全面覆盖；2.应保证渗滤液在使用年限乃至影响年限内不应透过防渗层造成土壤污染；3.在防渗层上方设保护措施，以保证防渗层不受到损坏。3.3.3防渗层的选择当前我国填埋场常见的水平防渗方法主要有以下四种：粘土防渗层。该方法对天然粘土层土质的要求较高，需满足其防渗性能标准，该方法作为传统垃圾卫生填埋场的方式，对土壤要求十分严格，如今很少能够找到符合要求的场地作为填埋场地，如若强行使用只会让效果差强人意。膨润土防渗层。在土质条件不理想，和所需情况相差较大时，可采用适当的粘土和膨润土相混合的方法，两者经均匀搅拌后按一定工艺进行施工形成防渗层。高密度聚乙烯(HDPE)防渗层。经科学研究表明，HDPE具有很好的防渗性，但单层HDPE膜防刺穿效果差，故效果不理想。土工合成材料膨润土垫(GCL)和HDPE双层防渗层。HDPE化学性质稳定、耐高低温、耐油、耐酸碱盐等多种化学物质腐蚀、抗老化、抗紫外线、抗分解、机械强度较高、成本低、施工速度快、环保无毒性。同时GCL作为一种新型的防渗材料，具有抗穿刺、破损后可自愈合等优点。两者结合使用可进一步提高卫生填埋场防渗性能。[9]本设计采用防渗性能更好、发展前景更为广阔的土工合成材料膨润土垫(GCL)和HDPE双层防渗层。3.3.4防渗层的设计《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程规范》对防渗层的具体要求如下：[10]HDPE膜的厚度应不低于1.5mm；应选取规格高于600g/m2的非人工织造土工布作为HDPE膜的保护层，；GCL的渗透系数应小于5X10-11m/s，同时其规格应不小于5000g/m2；GCL底下需选取一定厚度的压实粘土作为保护层，压实粘土渗透系数应小于1X10-7m/s。据此，本设计所选的HDPE膜厚度为2.5mm，规格为750g/m2；GCL土工布厚度为5mm，压实粘土2m，天然夯实地基1m；同时应选取5.5mm厚的700g/m2的非人工制造土工布当做保护膜，并在此之上铺设700mm的砂砾排水层和160g/m2的编织土工布。3.3.5防渗系统的锚固防渗系统的锚固平台可以保证防渗系统的铺设稳定，该设计将锚固平台设为环状，两两之间间隔10m，同时设锚固沟宽、沟深均为0.3m，和垃圾坝相距0.6m。渗滤液导排系统渗滤液导排系统主要用于对填埋库内产生的渗透液进行收集导排。污泥在水中积攒时间过长的话会产生有害物质，从而使渗滤液净化处理的难度增加；同时，积水过多会会导致填埋场下方的水平衬垫负荷增加，从而破坏水平防渗系统。因此渗滤液的收集导排应更为高效。3.4.1渗滤液导流层设计的原则1.渗滤液导流层应有效地对填埋场边坡渗滤液进行导排；2.导流层应避免导流过程中产生堵塞的情况；3.导流层不能对防渗层造成破坏，保证防渗系统的正常运作。3.4.2渗滤液的产量渗滤液的产量受多重因素影响，主要包括降水量、垃圾自身性质、蒸发量、地下渗水、场底排水设备的情况等。该设计按照国内卫生填埋场运营经验，主要考虑降水量和垃圾自身渗沥液的含量。1.垃圾自身渗出的水分按照已有的填埋场运行经验，垃圾自身渗出的渗滤液应占到其总重的10~20%，取15%。则该期内平均日渗滤液产量L（单位m3/d）为:L=Ax15%=120m3/d（3.5）式中：A——该期内平均垃圾日产量，单位为t/d。2.降水引起的渗滤液量垃圾场生成的液体大部分由大气降水组成。本设计选取如下经验公式:Q=（C1A1+C2A2+C3A3）I/365/1000（3.6）式中：Q—日平均渗滤液（m3/d）A1—填埋作业区面积A2—中间覆盖区面积A3—终场覆盖区面积C1—A1渗透系数，取1.0C2—A2渗透系数，取0.5C3—A3渗透系数，取0.1I—区域年降雨量658.4mm/年A1、A2、A3的面积分别为16.00万m2，20.25万m2和14.44万m2，则Q=（160000+101250+14440）×658.4/365/1000=497.3m3/d（3.7）同理，根据新密市最大年降水量1204.20mm（1964年）可计算得最大降水渗滤液产量为Qmax=990.6m3/d由此算得平均渗滤液总量为Q总=120+497.3=617.3m3/d（3.8）最大渗滤液总量为Q总max=120+990.6=1110.6m3/d（3.9）3.4.3渗滤液导流层设计的要求1.为避免淤堵，应在导流的材料上铺设土工织物作为过滤材料；2.导流层需要同时设置对应的导渗盲沟和次盲沟，从而有助于最终对渗滤液的排放，并加强渗滤液的导排能力；3.导渗盲沟做法宜采用由织质土工布材料包裹碎石，并在盲沟内铺设有花管；4.盲沟中的碎石粒径应在60mm～100mm之间，且在碎石的选择上尽量选择更为平滑的石粒。5.导渗管材应该选择HDPE花管，花管的直径需要按照渗滤液的产生量等多种因素确定，需要选择适当的壁厚和抗压性能比较强的管材。3.4.4渗滤液导排系统的组成在保护层上依次铺设平均300mm厚直径在2～10mm之间的砂砾石保护层和300mm厚直径在16～32mm之间的碎石层作为渗滤液导流层。主盲沟中铺设DN355HDPE穿孔花管，并设计被200g/㎡织质土工布所包裹；次盲沟沟内填充卵石，并坡向主盲沟。渗滤液导出光壁管穿过垃圾坝后，利用重力流流入渗滤液调节池。参照《给水用聚乙烯管材国家标准》（GB/T13663－2000），选用标准尺寸比为SDR13.6的PE80级高密度聚乙烯管材作为渗滤液导排。渗滤液处理工艺3.5.1设计原则渗滤液处理工艺的选型设计应秉持以下原则：保证所选工艺的稳定性、高效性，使出水水质能够达到相关标准；工艺运行稳定，操作方便，具有一定的抗冲击负荷能力；成本是工艺选择重要指标，在保证渗滤液处理达标的同时应考虑其经济行。3.5.2工艺选择常见的渗滤液处理方法有生物处理法、物理化学法以及物化一生物组合工艺三种。1.生物处理法微生物在环境适宜的情况下可以进行大量繁殖，通过微生物的新陈代谢，可以有效吸附降解渗滤液中的污染物，从而达到分离和去除污染物的效果。生物处理按照微生物呼吸方式不同，可以分为有好氧处理、厌氧处理以及兼性处理三类。2.物理化学法物理化学法是利用物理化学的原理和化工单元操作设计处理工艺，其所需费用远高于生物处理法，考虑其经济型，主要是作为渗滤液的预处理或深度处理工艺与生物处理相结合，其处理方法主要包括吸附法、化学沉淀法、吹脱法、高级氧化技术、膜分离处理技术等。3.物化-生物结合工艺渗滤液具有高浓度、高分子化合物多、高毒性的特点，若只用一种处理工艺很难使其处理后达标。同时结合物化处理工艺的高效以及生物处理的低成本，物化-生物结合已成为渗滤液处理的重要方法。故考虑本设计的渗滤液处理采用物化-生物结合工艺。根据徐竺等[12]的研究表明，厌氧生物处理中上流式厌氧污泥床（UASB）的过滤器在中温（35-40℃）下消化进水COD的去除率可达到95%左右；常温下亦可达到90%左右，在生物处理工艺中处理效果相对较好。新型膜分离技术进行渗滤液处理已逐步扩大采用，其主要包括反渗透、超滤和微孔过滤等。杨宪平等[13]对渗滤液釆用厌氧反应器-膜生物反应器-纳滤工艺进行处理，其结果表明：渗滤液中COD以及BOD5的去除率分别可达到99.4%、99.6%，而超滤膜选择陶瓷膜，该膜具有清洗维护简便且耐酸、耐碱、耐高温的优点，能够很好地解决膜污染的问题。参照已有技术，为保证出水水质稳定达标，本渗滤液处理的设计采用UASB-MBR方法，该工艺流程图如下。图3.2UASB-MBR系统工艺流程图3.5.3处理设备1.渗滤液调节池渗滤液调节池在渗滤液的处理中是十分必要的，在降水量高的时节，渗滤液时常会有溢出的情况发生，而渗滤液调节池的设计均衡了不同季节降水量带来的差异影响，从而保证了渗滤液的有效处理；除此，渗滤液在调节池的停留期间可以达到一定的沉淀效果，从而优化渗滤液处理的进水水质。据前面计算可知平均渗滤液处理量为617.3m3/d；最大渗滤液处理量为1110.6m3/d，则渗滤液调节池容积：V≥（Q总max-Q总）×5=2466.5m³，取整为V=2500m3（3.10）取调节池的有效高程H1为5m，超高H2为0.5m，则水面面积为：A=V/H1=500㎡（3.11）取该调节池的长、宽分别为25m、20m。池的实际尺寸为长×宽×高=25m×20m×5.5m。2.上流式厌氧生物反应器（UASB）（1）UASB反应器尺寸UASB由污泥反应区、气液固\t"/item/%E4%B8%8A%E6%B5%81%E5%BC%8F%E5%8E%8C%E6%B0%A7%E6%B1%A1%E6%B3%A5%E5%BA%8A/_blank"三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成，具有结构简单、负荷率高、水力停留时间短、能耗低和无需设污泥回流装置等优点。[14]因本设计部分设计参数未给予说明，故进出水的COD值参照之前的案例及研究所得COD去除率90%：进水COD=8000mg/L；出水COD=800mg/L。设计流量Q为617.3m³/d，容积负荷率取7kgCOD/（m³/d），污泥产率取0.1kgMLSS/kgCOD。则反应器容积为：V=Q×（S进-S出）/N=617.3×7.2/7=635m³（3.12）式中：V——反应器的有效容积，m³；S进、S出——进出水COD浓度，kgCOD/m³；Q——设计流量，m³/d；N——容积负荷，kgCOD/(m³/d)。据此，选用一座有效容积为635m³长方体的UASB反应器，由经验可知，UASB反应器的高度在3或6米时造价最低且系统运行最优，故取其有效水深H1=6m，超高取H2=0.3m，总高H=6.3m。则反应器的面积为：S=V/H1=635/6=106㎡（3.13）单池的长宽比在2：1附近时，其布水的均匀性和经济型更好，故将反应器的长、宽分别设为15m和7.5m，该池的实际有效容积为675m³。水力停留时间t=672/(617.3/24)=26h（3.14）实际表面水力负荷q=Q/A=617.3/24/112.5=0.23m/h<1.0m/h，符合相应设计要求（3.15）三相分离器为取得良好的分离效果，三相分离器的相关规定如下：沉淀区表面水力负荷应小于1.0m/h；集气罩顶部以上水深取0.5~1.0之间，取0.5m；沉淀区的斜壁角度取45°~60°污泥更容易落入反应区，取50°；沉淀区的高度取0.5~1.0m；沉淀槽底部缝隙的流速在流入沉淀区前需小于2m/h；分离器总沉淀水高H至少1.5m；分离器水力停留时间t取1.5~2h；该设计共设置4个集气罩，即4个三相分离器，沿长边依次布置，则每个三相分离器的长、宽分别为7.5m和3.75m。三相分离器的设计图如下：图3.3三相分离设计图按照相应要求，h1、h2、h3的取值分别为0.3m、0.5m、1.4m。则b1=h3/tan50°=1.17m（3.16）b2=3.75-2b1=1.41m（3.17）集气罩间的污泥回流缝中液体的上升速度：v1=Q/S1=Q/nlb1=25.72/(4×7.5×1.17）=0.73m/h（3.18）设集气室回流缝的宽度CD=0.3m，则回流缝中的气体流速：v2=Q/S2=Q/2nlCD=25.72/(2×4×7.5×0.3）=1.43m/h（3.19）据此可知，v1<v2<2m/h，符合要求。CH=CD×sin40°=0.19m（3.20）DH=CD×sin50°=0.23m（3.21）设上集气罩的下底宽CF=1.8m，则：DE=2DH+CF=2.26m（3.22）DI=0.5(DE-b2)=0.425m（3.23）AI=DI×tan50°=0.51m（3.24）则h5=CH+AI=0.70m（3.25）h4=0.5CF/tan50°=0.76m（3.26）BC=CD/sin40°=0.47m（3.27）AD=DI/cos50°=0.66m（3.28）BD=DH/cos50°=0.36m（3.29）AB=AD-BD=0.30m（3.30）据此得出三相分离器的高度H=h2+h4+h5=0.50+0.76+0.70=1.96m（3.31）UASB总高6.3m，其中超高0.3m，沉淀区1.96m，反应区4.04m。3.MBR处理系统渗滤液经过UASB的处理后，泵入MBR处理系统。MBR系统由生化反应区和超滤两部分组成。该系统采取两级A/O串联运行，由射流曝气机进行曝气。T=25℃时，取污泥负荷Ns=0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)；进水流量617.3m³/d=25.72m³/h；超滤后回流污泥SVI=100，污泥回流比R=100%。一级A/O回流污泥浓度Xr=12000mg/L，则一级硝化池的污泥浓度为：X=[R/(1+R)]Xr=6000mg/L（3.32）通过活性污泥法反应动力学公式可计算得硝化池容积：V==612.14m³，取613m³（3.33）式中：Kd——内源呼吸系数，d-1；Y——污泥产率系数，kgVSS/kgBOD5，取0.7kgVSS/kgBOD5。取硝化池有效水深H=6m，则硝化池面积A=V/H=102.17㎡，取103㎡（3.34）则硝化池的长、宽分别设为13m、8m，超高取0.5m故该硝化池的长×宽×高=13m×8m×6.5m反硝化池容积为VD==163.08m³（3.35）式中：VD——反硝化池的容积，m³；DNR——反硝化速率，T=25℃时，DNR=6mgNO3-N/(gMLSS·h)反硝化池的有效水深取5.5m，超高0.5m，则反硝化池的长×宽×高=6m×5m×6m。二级A/O取污泥龄为40d，内源呼吸系数为0.05，污泥产率系数0.7。则硝化池容积为V==120m³（3.36）有效水深取5m，超高0.5m，则硝化池的长×宽×高=6m×4m×5.5m。反硝化池的容积为VD==23m³（3.37）有效水深取3m，超高0.5m，则反硝化池的长×宽×高=4m×2m×3.5m超滤系统超滤系统的作用是将颗粒直径大于0.02mm的颗粒物截留于系统之中，从而分离掉部分固体颗粒物，该设计选用德国Memos管式膜，该超滤膜为外置管式超滤膜，单管膜面积为31㎡。该超滤系统采用反冲洗和连出水交替运行的方式，出水持续时间为10min，反冲洗时间为20s。平均实时流量Qave，m³/hη1=（3.38）Qave=Q×η1×η2=25.72×1.03=26.5（3.39）式中：ta——出水的持续时间，mintb——反冲洗的时间，minη1——膜反冲洗的折合系数η2——抽停折合系数，取1膜面积SA=1000Qave/J=1000×26.5/65=407.7㎡（3.40）式中：J——设计膜通量膜元件通道数（3.41）所需膜元件数量，取整数14（3.42）该超滤系统采用水平安装，共分为两组，每组由七个膜管道串联组成。填埋气体导排系统3.6.1填埋气的性质填埋气是在生活垃圾进行厌氧填埋后由于生物降解作用所产生的复杂气体，由于其具有可燃性，通常具有一定的利用价值。填埋气中主要包括甲烷、二氧化碳、氮气、氢气、硫化氢等，其中甲烷占比最高，可达到45%~50%，其低位发热值比较高的是18900KJ/㎡，故填埋气体中接近一半的成分可作为燃料，用于污水供热和采暖。此外，填埋气中还含有氨气、甲硫醇和硫化氢等具有恶臭气味的有毒气体。填埋气体对环境的影响甚广，主要可概括为以下几方面1.填埋库区处于完全密封状态下时，随着填埋的时间逐渐增加，气体在场内逐步积累汇集，气体增加到一定程度后会导致场内的气压过高，从而导致填埋场周围的气体的迁移引发爆炸。2.填埋气体中的硫化氢及其他挥发性气体具有恶臭气味甚至毒性，会对周边环境造成恶劣影响，从而扰乱周边居民的生产生活，影响其身心健康。3.二氧化碳遇水发生化学反应从而生成碳酸，影响水质，导致地下水硬化。3.6.2填埋气产生影响因素入场垃圾成分、堆体含水率和填埋压实密度是填埋气产生量及产生速率的主要影响因素。1.生活垃圾中可降解物的含量是确定卫生填埋场产生气体含量的决定因素。我国的城市生活垃圾中厨余垃圾所含比例较高，有机物的碳氮比约为20/1。研究表明，当垃圾中碳氮比在20/1~30/1时，厌氧微生物具有最好的生长环境，且其生长状态最佳，从而导致生活垃圾卫生填埋场的填埋气体产率增加，周期减短。而对比发现，我国的填埋生活垃圾中碳氮比确在此期间，因此我国的生活垃圾也具有较快的产气速率和较短的产气周期。2.微生物生长过程中，水以及各种营养物质发挥了关键的作用，生活垃圾中含水率的不同会影响厌氧降解过程中微生物的生长情况最终对填埋垃圾的降解速率以及产气速率产生变化。微生物的生长环境对含水率有着严苛的要求，如果堆体垃圾中含水率过多，会对菌体的生长代谢产生负面影响，降低堆体的产气速率，增加运行隐患。因此渗滤液的收集排导是生活垃圾卫生填埋场的必备环节，填埋场稳定、高效的运行，必须要做到对堆体含水率的准确把握。3.垃圾填埋的压实作业会压缩垃圾堆体的体积，缩小生活垃圾单体之间的间隙从而减小气体流通的通道孔径对填埋气的产生和收集产生影响。当对堆体的压实过密时会产生两方面的影响，积极的反面其会使库容利用率和堆体稳定性得到提高，但另一方面由于渗滤液的倒排速率和填埋气的产生和收集速率降低，使得填埋场的工作过程中的成本投自增加，因此应在垃圾压实时采取适当的压实。3.6.3填埋气的导排和收集在填埋场初建期间，由于场区所排放的生活垃圾含量较少，产生的填埋气体含量也不高，填埋气体不易点燃，利用价值也相对不高，故前期的2~3年间无需进行填埋气体的导排，但随着填埋场使用时间的增长，生活垃圾含量也会不断增加，不难想象，其中的填埋气体量也将不断增加，这将大大的提高填埋气体的利用效率，且若不及时对其进行导排收集处理，将会造成难以预估的危害。当前常用的填埋气收集方主要分为两种：垂直竖井收集和垂直竖井与水平横井混合收集。相较之下，垂直竖井收集结构简单，操作便捷，成本低，密封好，故本设计选用垂直竖井收集。[11]图3.4竖向填埋气导气井构造填埋气导气井中包括收集管、汇合管和集合管，其中每个汇合管同时连接几个收集管，而集合管又同时连接着几个汇合管，填埋气经收集管收集后到汇合管，再由汇合管输送至集合管，最后从集合管排出导气井，经抽气机将填埋场产生的气体抽出收集，以备之后的利用，不难看出，这种方法大大的节省了用材，提高了经济性。填埋气体输送系统、收集系统的管道管材有PVC和PE两种。PE较PVC更为柔软，可承受压力较大，使用寿命长，扩展延伸的性能较好，但安装费用更高，PVC更适宜地上气体的传输，但在温度低于4度的情况下易被紫外线伤害致使管材变脆。本设计选用PVC材料作为输送、收集管道。为保障填埋气的顺利导排，避免填埋气带来的不利影响，并给予其充分的利用，本设计的填埋气导排处理进行了如下设计：该设计在纵向上沿主盲沟和、横向上沿支盲沟分别设置导气石笼，纵向与横向各导气