固体废物 垃圾填埋场课设Word文档格式.docx
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2.6.1渗滤液收集系统10
2.6.2渗滤液处理方法11
2.7填埋气体的产生与收集处理13
2.7.1填埋气体的组成13
2.7.2填埋气体产生量预测13
2.7.3填埋气体收集15
2.7.4填埋气体收集系统选择15
2.7.5填埋气体收集系统设计与计算16
2.8封场工程16
2.8.1终场覆盖系统功能16
2.8.2填埋场封场系统设计16
2.8.3封场后土地回用17
2.9环境保护与监测18
2.9.1环境保护18
2.9.2环境监测18
3.参考资料19
3.1设计依据19
3.2参考资料20
4.设计小结20
1.设计任务书
1.1课程设计目的
本设计是固体废物处置工程课程教学的环节之一，具有巩固、综合利用和深化理解所学知识的作用，通过课程设计使学生熟悉固体废物处理与处置的基本原理，了解城市生活垃圾处置基本方法，熟悉城市生活垃圾填埋场设计的基本程序，熟悉城市生活垃圾填埋场地址选择原则和垃圾填埋场面积及容量的设计计算；
并绘制生活垃圾填埋场平面布置图和相关图纸。
培养学生认真的科学态度和创新精神，以及灵活应用理论知识解决实际问题的能力。
1.2课程设计任务
（1）收集相关资料，了解目前城市生活垃圾处置的基本方法，并针对国内外城市垃圾处置现状，研究扬州市城市生活垃圾处置方法，确定扬州市区生活垃圾处置的方案；
（2）根据研究的方案，初步进行扬州市区生活垃圾处置（如填埋场）地址选择以及生活垃圾处置场（填埋场）的环境影响分析；
（3）对城市生活垃圾卫生填埋场进行相关的设计计算和平面布置。
如垃圾填埋场容量和面积等相关的设计计算，并完成生活垃圾填埋场总平面布置图、进场道路和水平防渗图、地下水导排系统和渗滤液处理工艺流程和平面布置图的设计；
1.3设计资料
（1）概况
某市总面积6634平方公里，市区总面积988.81平方公里，2015年该市总人口453.61万，其中市区人口112.52万人，自然增长率为3.8‰。
现辖区域在东经119度01分至119度54分、北岸31度56分至33度25分之间。
该市位于市区西北角的有一垃圾卫生填埋场，填埋场占地面积15.2公顷，有效库容为200万立方米，服务周期为10年。
所产生的污水将通过13.5公里的管道流入城市污水处理厂进行处理。
假设20017年已经填满。
但随着城市垃圾量的不断增加，为了解决2018～2030市区垃圾出路问题；
拟新建一个垃圾填埋场（服务期12年）。
（2）自然因素资料
1、气象条件：
该市位于北亚热带湿润气候区，兼受西风带和副热带高压交替影响。
四季分明，气候温和，年平均降雨1030毫米左右，但年际变化大，最大年降雨量1930.6mm，最小年降雨量424.1mm。
降雨量年内分布不均，60%集中在汛期6～9月份。
水雨量充沛，日光充足，无霜期平均为222天。
受季风影响较大，冬季盛行干冷的偏北风以东南风和西北风居多，春季多东南风，秋季多东北风。
冬季偏长，夏季次之，春秋季较短。
年平均气温15℃，与同纬度地区相比，冬冷夏热较为突出。
2、地形地质：
土壤划分为水稻土、潮土、黄棕壤和沼泽土四个土类。
大部分地区的成土母质为湖相沉积物母质，沿江地区北接低丘冈地为长江冲积物，沿江平原圩区为长江新冲积母质。
土壤冰冻深度为0.8米。
填埋场土质一般为砂质粘土，承载能力较好。
地下水埋深4～5米。
1.4设计成果
（1）设计计算说明书；
（2）该城市的生活垃圾卫生填埋场的场址位置；
（3）绘制生活垃圾填埋场总平面布置图；
（4）渗滤液处理工艺流程。
1.5设计要求
要求查阅参考文献，综合运用课堂所学知识，充分发挥独立思考和独立工作能力，全面认真完成任务。
设计应体现出技术上可行、经济上合理，在保证质量的前提下，尽量做到投资节省，安全可靠，运行费用低，管理方便。
设计能合乎规范、计算正确，图纸表达清楚。
说明书内容简要，论证充分，文字通畅。
具体要求如下：
1、总体要求：
课程设计报告书包括以下部分：
封面、目录、正文、参考文献、致谢、图纸。
报告正文不得少于20页；
参考文献20条以上。
2、报告书打印格式：
A4纸、word格式；
封面统一格式；
文字部分：
主标题小二黑体；
副标题四号黑体；
正文小四宋体；
1.5倍行距。
3、图纸要求：
提交A3号图2张以上，最好手工绘制，如果计算机CAD绘制，每个同学图纸内容必须不同，否则图纸成绩以雷同处理。
1.6设计成绩的评定
1、课程设计平时成绩不及格者不能参加答辩，平时成绩主要是对学习态度，独立工作能力，完成设计的质和量。
2、答辩是对学生课程设计的总结，更是对学生完成工程师训练的质量检查，因此每个学生必须通过答辩。
1.7参考资料
中华人民共和国建设部令第27号《城市生活垃圾管理办法》；
《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》；
《生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17—2004）；
《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889—1997）；
《生活垃圾填埋场环境监测技术标准》（CJ/T3037—1995）；
聂永丰.三废处理工程设计手册（固体废物卷）北京：
化学工业出版社.
实用环境工程手册.固体废物污染控制资源化；
赵由才.城市生活垃圾卫生填埋技术与管理手册.北京:
化学工业出版社.
赵由才,龙燕等主编.生活垃圾卫生填埋处理技术.北京:
化学工业出版社.2004.
李颖主编.城市生活垃圾卫生填埋场设计指南.北京：
中国环境科学出版社.2005.
宁平等主编.固体废物处理与处置实践教程.北京化学工业出版社.2005.
2.设计说明书
2.1设计概况
2.1.1城市概况
1.区域气象资料
气象条件：
2.地形地质
土壤划分为水稻土、潮土、黄棕壤和沼泽土四个土类。
2.1.2工程概况
某市总面积6634平方公里，市区总面积988.81平方公里，2015年该市总人口453.61万，其中市区人口112.52万人，自然增长率为3.8‰。
该市位于市区西北角的有一垃圾卫生填埋场，填埋场占地面积15.2公顷，有效库容为200万立方米，服务周期为10年。
2.2选址基本原则及拟选位置区域
2.2.1填埋场选址原则
场址的选择是卫生填埋场全面设计规划的第一步。
影响选址的因素很多，主要应从工程学、环境学、经济学、法律和社会学等方面来考虑,遵循的两条原则：
一是从防止环境污染的角度考虑的安全原则，二是从经济角度考虑的经济合理原则。
安全原则是选址的基本原则。
维护场地的安全性，要防止场地对大气的污染，地表水的污染，尤其是要防止渗沥水的释出对地下水的污染。
因此，防止地下水的污染是场地选择时考虑的重点。
经济原则对选址也有相当大的影响。
场地的经济问题是一个比较复杂的问题，它与场地的规模、容量、征地费用、运输费、操作费等多种因素有关。
应充分利用场地的天然地形条件，尽可能减少挖掘土方量，降低场地施工造价。
满足以下基本条件：
①应服从城市发展总体规划（其建设规模应与城市化进程和经济发展水平相符）；
②场址应满足一定的库容量要求（填埋场满足一定的服务年限，一般要在10年以上）；
③场址应具有良好的自然条件（包括地质条件稳定、气象、地表水域保护、无居民）；
④场址运距应尽量缩短（主要为了降低运输费用，运输距离一般不超过20千米）；
⑤场址应具有较好的外部建设条件（方便的外部交通、可靠的供电电源、充足供水条件）。
2.2.2填埋场选址
本设计填埋场的选址经过从工程学、经济学、环境学、政策法规等方面的综合的缜密的考虑而选取的。
（1）从经济学上看，此填埋场满足一定的库容量，能容纳600~1500t/d的垃圾处理量；
场址交通方便，运距合理。
（2）从工程学方面看，场地有适当的自然地形作为填埋空间其地形、地貌及土壤条件适当；
天然地层渗透性系数达到107cm/s以下，并具有一定的厚度，其地质条件很好；
场址蒸发量大于降水量，不位于台风经过的地区，其暴雨发生率也较低，位于大气混合扩散作用的下风向，即气象条件适当。
（3）从环境学上看，场址远离专用水源补给区2000米以外，地基基础位于最高丰水位标高至少1米以上，对地表水、地下水影响较小，同时场址位于居民区2000米以外，且位于居民区的下风向对居民区的影响也较小。
（4）从政策法规上看，此填埋场的建立符合城市发展规划，符合当地城市环境卫生事业发展规划要求。
2.3库容计算
设垃圾填埋场服务年限为12年，覆土与垃圾压实之比为1:
4，填埋高度为10m，地上3m，地下7m，取W为1.2kg/d*人，取D为600kg/
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）；
r－覆土与垃圾之比。
每年所需的场地面积为：
第一年填埋的废物体积为：
设城市生活垃圾的年增长速率为5%
填埋的总废物体积为
=1026745+1078082.25+1131986.363+1188585.681+1248014.965+1310415.713+1375936.499+1444733.323+1516969.99+1592818.489+1672459.414+1756082.384=15342830.07m3
填埋库容占体积的70%-90%，取80%
填埋场预计填埋深度8-10m，取10m
填埋用地面积为A=V/H=19178537.59/10=1917853.759m2=
设填埋场宽b=1200m,则填埋场长为a=
2.4平面布置（单元分区）
2.4.1厂区总平面布置
平面组成：
本处理厂工程主要由生产管理区、填埋区以及污水处理区组成。
平面特点：
实行功能分区，各分区有机联系；
生产管理区景观和建筑有机融合在一起。
在整个厂区的平面规划布局上，力求把其设计成现代化园林式的工厂，其特点是分区明确，把填埋区、污水处理区对生产管理区的大气污染和噪音污染的影响降到最小。
总平面布置设计能够适应垃圾量在高峰期和低峰期时，垃圾运输车的进厂要求；
能够满足各种填埋作业设备的日常运行；
能够使各功能分区具有相对的独立性，最大限度避免交叉污染。
厂内工程主要包括卫生填埋场区、生产管理区、污水处理区三大部分，整个厂的总平面布置按照国家现行各种规范要求，根据场址的实际地形地貌、水文地质、所处风向、朝向以及卫生填埋工艺的需要，综合考虑而设计的。
其中生产管理区包括行政办公和辅助生产区机修车间、停车场、消防水池等。
整个厂区总占地面积约200公顷，其中填埋库区占地约192公顷，生产管理区占地约3公顷,污水处理区占地约5公顷。
生产管理区以综合办公楼为主体，并配以景观绿化；
为了减少填埋区、污水处理区对生产管理区的干扰，平面布置时，在生产管理区与填埋区、污水处理区之间规划了一条30m宽的绿化带；
在进厂道路边布置地磅房和消防水池，方便车辆在进填埋场之前进行称重；
通过以上平面布置就使得整个生产管理区的平面布置在功能上实现了分区，尽量减少车辆的互相干扰以及减少噪音等的干扰，为管理区创造了一个好的环境。
在整个生产管理区内配以花圃、水池，路旁种植常绿性树木以及草坪等，见缝插针式的布置绿化，使厂区绿化率达到约40.00%。
另外，将调节池和污水处理站放在填埋场的东边，即整个地势较低的地方，污水处理站布置在靠近调节池和路边的位置上，方便调节池与污水处理区的管道连接。
卫生填埋场区包括填埋库区、垃圾坝、垭口坝、分区坝、进填埋区作业路、环填埋库区道路、各种排洪构筑物、污水调节池、渗沥液处理设施以及根据卫生填埋工艺确定的辅助工程（如地下水导排、渗沥液导排等）等组成。
2.4.2厂区道路设计
在对整个厂区的道路进行组织设计时，应遵循以下原则：
（l）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。
交通组织的实施将通过设置的安全设施来保证，设施包括标志、标线、道口标柱等，作业人员也将进行交通组织内容的培训。
2.5预测渗滤液产生量
2.5.1渗滤液产生量计算
根据本填埋场的实际情况和已知条件，决定采用浸出系数法来计算本填埋场的渗滤液产出量。
浸出系数法公式：
Q=（C1A1+C2A2）×
I×
10-3
Q——表示渗滤液年产生量，m3/d；
A1——填埋场作业区面积，m2；
A2——填埋场覆盖区面积，m2；
C1——填埋场作业区渗出系数，取0.4；
C2——填埋场覆盖区渗出系数，其值为0.2-0.4；
I——表示最大年或月降雨量的日换算值，mm。
关于日降水量，已知条件为年平均降雨量1030mm。
浸出水量按填埋场最终覆土时情况计算：
C1=0，A1=0，C2取标准值为0.3。
填埋场的服务年限为12年，填埋库区面积为A2=1.92×
m2
渗滤液平均日产量：
Q=（C1A1+C2A2）×
10-3=0.3×
1.92×
10
×
1030/365×
10-3=1625.42m3/d
渗滤液最大日产量：
Qmax=（C1A1+C2A2）×
I´
1930.6/365×
10-3=3046.65m3/d
2.5.2渗滤液调节池容积计算
最小调节池容积的由下式确定：
V≥（Qmax-Q）×
5
其中：
V——调节池有效容积；
Qmax——设计最大渗滤液产生量；
Q——渗滤液处理厂规模。
设Q=80m3/d，则：
V=（Qmax-Q）×
5=（3046.65-80）×
5=14833.25m3/d
调节池的水面面积A，调节池的有效水深H取5m，超高0.5m，则
A=V/H=14833.25/5=2966.65m2
取调节池的宽度B为40m，则调节池的长度L=2475.84/40=74.17m，取75m。
池的实际尺寸：
长×
宽×
高＝75m×
40m×
5.5m
2.6渗滤液处理工艺
2.6.1渗滤液收集系统
填埋库区防渗系统应铺设渗滤液收集系统和疏通设施。
渗滤液收集系统及处理系统包括：
导流层、盲沟、收集支管、收集干管、调节池、泵房和污水处理设施等。
管路设计一般要求为：
能将填埋场内的渗滤液有效排出；
足够牢固以能承受由于垃圾的荷载及系统工作的压实设备带来的物理损坏；
能够适应预期的填埋场底部的下沉；
能够在填埋场的腐蚀性环境下抵制化学侵蚀；
能够承受填埋场底产生的高温（15~50℃）。
所有管路使用高密度聚乙烯管材。
对于支管，可使用高密度聚乙烯花管，周围堆卵石并包裹土工布保护以防堵塞。
在防渗层上铺设渗滤液导流层，导流层选用16~32mm直径的卵石。
库区底部渗滤液收集和导流采用碎石排水层和HDPE导盲管盲沟，渗滤液收集管沟由HDPE花管和卵石沟组成，为梯形结构，收集干管和支管呈树枝状分布。
在场底最低处设一渗滤液提升井，通过干管沟和支管进行收集的渗滤液在此处被提升至渗滤液调节池。
收集渗滤液的支管可以使用卵石堆置形成，卵石尽可能均匀，尤其泥土含量不能过高（最高不应超过5%），以便有足够的空隙用来导排渗滤液。
卵石材质要求碳酸钙含量低于10%。
卵石周围应用土工布包裹以防堵塞。
渗滤液主管道之上不应有建筑物，特别应避免修在道路下面。
因为渗滤液主管道在不被渗滤液充满时会积聚沼气，这样车辆在其上行走时将形成危险隐患。
2.6.2渗滤液处理方法
渗滤液的组成成分是随时间而发生变化的，对于填埋时间少于5年的渗滤液，其中的有机物浓度高，pH值较低，低分子脂肪酸多，BOD5及COD浓度较高，BOD5/CODCr值在0.5～0.6，同时各类重金属离子的浓度也相对较高，采用生化处理方法是有效的；
而随着垃圾填埋年数的增加，有机物浓度降低，pH接近中性（一般属缓冲液），腐殖质类物质增加，BOD5及COD浓度较低，BOD5/CODCr值下降，而NH3-N的浓度较高，重金属离子浓度相对较低，成份比初期要复杂的多，可生化性降低，生化处理难以达到较好的效果。
在实际中，因填埋时间的存在先后的差别，使得“年轻”和“年老”的渗滤液并存。
因此，为了满足渗滤液处理效果在垃圾填埋场的使用期间和封场后一直能够满足环境的要求，采用常规的生物处理技术难以达标排放，而单独采用物理化学方法则费用较高。
因此，采用实用可行的预处理技术，将垃圾渗滤液中的大量悬浮杂质、难降解大分子有机物、有毒有害的重金属离子、高浓度氨氮等不利于生物处理的物质去除或转化为可生物降解的物质，提高BOD5/CODCr值和降低氨氮浓度，再采用生物处理，必要时再采用物化方法进行深度处理，最终将其排入城市污水处理管道，进入污水处理厂。
国外渗滤液的处理一般有回喷填埋场、输送至城市污水处理厂统一处理和预处理等。
（1）渗滤液回喷
渗滤液回喷是人类最早采用的污水处理法，即将渗滤液收集起来，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，循环填埋场的渗滤液由于增加垃圾湿度，从而提高了生物活性，加速了甲烷生产和废物分解，其次由于喷灌中的蒸发作用，使渗滤液体积减小，有利于废水处理系统的运转，具有投资省、效果好，无需专门处理设施投资等特点，且可使垃圾保持湿润，加速填埋场的稳定，同时也会导致土层和垃圾层中NH3-N浓度不断升高，主要用于降雨量较少的干旱地区（年降雨量小于700mm）。
（2）输送至城市污水处理厂统一处理
渗滤液经过适当预处理运输至城市污水处理厂是目前比较好的选择方式之一，由于渗滤液水质水量变化大，且污染物浓度高，现场处理并达标排放处理工艺较复杂，投资和运行成本较高，因此，要求从填埋场管理和填埋工艺等方面尽可能减少污水产生量，并优先考虑渗滤液处理与城市污水处理相结合。
目前，在填埋场已建成的渗滤液处理系统中以生物法处理为主，但运行状况良好的少之又少。
由于本设计采用改良型厌氧卫生填埋方式，管理严格，渗滤液具有水量相对较少、有机物浓度高、氨氮浓度高、处理难度相对较大的特点。
本设计中的渗滤液经预处理后排入城市污水处理厂，经济且可靠。
（3）预处理
垃圾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。
生物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。
好氧处理包括活性污泥法、氧化沟、好氧稳定塘、生物转盘和滴滤池等。
厌氧处理包括上流式厌氧污泥床UASB、厌氧固定化生物反应器、混合反应器及厌氧稳定塘等等。
一般来说，生物法处理设备和运行管理简单，但受水质和水量变化的影响较大，尤其当氨氮浓度较高、重金属离子浓度较高时，生物法将受到抑制，对难降解的有机物则无能为力。
物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、化学氧化、化学还原、离子交换、膜处理、催化氧化及湿式氧化法、辐照法、超声波法等多种方法。
与生物处理相比，物化处理受水质水量变化的影响较小，出水水质比较稳定，尤其是对BOD5/CODCr比值较低（0.07～0.20），难以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。
2.7填埋气体的产生与收集处理
2.7.1填埋气体的组成
填埋气主要是填埋垃圾中可生物降解有机物组分在微生物作用下通过生化降解的产物，其中主要含氮气、二氧化碳、一氧化碳、氢气、硫化氢、甲烷、氮气和氧气等，以及很少量的微量气体。
垃圾填埋气典型组分及含量如下表所示：
垃圾填埋气典型组分及含量
组分
甲烷
二氧化碳
氮气
氧气
硫化氢
氨气
氢气
一氧化碳
微量气体
含量（体积分数/%）
45~50
40~60
2~5
0.1~1.0
0~1.0
0~0.2
0.01~0.6
填埋气的主要成分是甲烷和二氧化碳，该气体不仅是温室气体，而且还是易燃易爆气体。
甲烷和二氧化碳等在填埋场地面上聚集过量会使人窒息。
2.7.2填埋气体产生量预测
垃圾在第t年的产气速率为：
Gt=MtL0ke-kt
Gt—第t年垃圾的产气速率，m3/a;
Mt—第t年所填垃圾量，t;
L0—气体产生潜力，m3/t;
取160m3/t
K—气体产气常数，1/a，取0.06；
t—年份，a。
e—取2.72
变量
取值范围
建议数值
潮湿气候
中湿度气候
干旱气候
L0（m3/t）
0~312
140~180
K（1/a）
0.003~0.4
0.10~0.35
0.05~0.15
0.002~0.10
填埋场产期一级模型参数的建议值[8]
第一年产气量：
G1=MtL0ke-kt=﹙600×
1026745/1000﹚×
160×
0.06×
2.72—0.06=556.94万m3/a
第二年产气量：
G2=G1+MtL0ke-kt=556.94+﹙600×
1078082.25/1000）×
2.72—﹙0.06×
2﹚/10000=1107.65万m3/a
第三年产气量：
G3=G2+MtL0ke-kt=1107.65+﹙600×
1131986.363/1000﹚×
2.72-﹙0.06×
3﹚/10000=1652.20万m3/a
第四年产气量：
G4=G3+MtL0ke-kt=1652.20+﹙600×
1188585.681/1000﹚×
2.72﹙—0.06×
4﹚/10000=2190.66万m3/a
第五年产气量：
G5=G4+MtL
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