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4.1.3渗沥液处理设计水量及水质的确定10

4.1.4污水处理工艺方案对比10

4.1.5污水处理工艺方案比较及选择12

五、环境保护与监测13

5.1设计依据13

5.2环境污染来源及污染物分析13

5.3环境监测14

参考文献15

任务书

1项目设计原始资料

（1）该城市服务人口40万人，现有垃圾产量1.0~1.5kg/d.人，垃圾压实密度600kg/m3，垃圾场服务年限为15~20年。

（2）气象资料：

该城市位于我国北方，地处中纬度平原地区，温带季风气候，四季分明，昼夜温差大，无霜期短，多年平均气温4~15oC。

多年平均降水量为460~600mm。

日最大降雨量可达180mm，该城市年主导风向为西北风。

（3）场址概况：

填埋场库区周围汇水面积0.6km2。

场底表土厚度0.5~4.6m不等，平均2.2m。

土壤渗透系数为6.0×

10-4m/s。

场址地下水稳定水位埋深0.8m。

（4）距离填埋场5km处有城市污水处理场，紧挨填埋场有水、电源及公路。

2设计要求

（1）总体要求

按照设计任务合理选择设计方案，工艺流程要有一定的灵活性；

设计概念清楚、参数选择恰当、计算正确，说明书简明扼要、文字流畅、论点明确；

图纸表达正确、符合制图规范；

图面整洁、布局合理、图中线型和尺寸标注符合要求；

整个设计过程严格遵照相关标准。

（2）设计说明书

使用A4纸。

内容包括目录、前言、正文、计算书、设计计算框图、小结及参考文献等。

设计说明书中应当设计的依据及指导思想；

设计方案的确定及具体技术指标的选用原则和技术要求的说明

（3）设计计算书

包括填埋场总容量、填埋总量计算；

垃圾填埋工艺流程及填埋作业程序确定；

填埋场主体工程工艺设计计算；

主体设施的工艺参数计算及主要尺寸的确定等；

配套工程及辅助设施和设备的计算与工艺布置。

（4）设计图纸

填埋场总体平面布置图或工艺流程图一张；

手绘和计算机绘图均可。

课程设计时间：

2015年1月11日~2015年1月16日

一、概述

1.1设计原则与范围

1.1.1编制原则

城市生活垃圾处理作为城市环境治理和环境保护项目，应在贯彻国家垃圾处理技术政策和城市总体规划指导的前提下，合理选择厂址和处理工艺、严格控制二次污染并防止新的污染产生，使工程的各项指标符合国家的有关法规和标准规定。

本项目的编制原则是：

1）在认真贯彻执行国家关于城市垃圾处理的法规（条例）和技术标准的同时，结合当地环境卫生事业的发展，根据生活垃圾产生情况科学规划，合理确定建设规模，对生活垃圾实行安全处置，使之真正达到国家规定的垃圾处理要无害化、减量化和资源化的总体目标。

2）坚持因地制宜和科学态度，选择合理的技术路线，采用先进工艺和技术上成熟的设备，确保各类设施互相协调，技术切实可行，降低垃圾处理的建设投资和运行成本，提高项目的社会效益和环境效益。

1.2.2处理方案选择原则

处理方案选择的原则是：

技术成熟，工艺简洁，设备可靠，能适应生活垃圾的特性，满足环境保护的要求，同时还要考虑下列因素的影响：

1）当地的经济实力和投资能力

2）城市建设和社会发展对环境的要求

3）各种垃圾处理方法的优缺点

4）生活垃圾理化性质及变化趋势

5）技术与设备的可靠性和适应性

6）对资源再利用的潜力和程度

1.2设计工程措施

（1）垃圾挡坝用来保证场内垃圾堆体的稳定。

山地填埋场的挡坝一般设在填埋场下游，平原和滨海滩地填埋场的挡坝则设在填埋单元的四周。

（2）道路系统包括进场道路和场内道路。

（3）防渗导流系统防止垃圾渗滤水污染地下水和地表水，并将渗滤水收集、导向渗滤水处理系统

（4）渗滤液处理系统对渗滤水进行处理，是出水达到国家规定的排放标准；

或将垃圾渗滤水经预处理达到规定标准后导入城市合流污水管道。

（5）沼气疏导系统防止沼气在垃圾堆体的深处集聚而导致爆炸和火灾。

沼气量较多的填埋场还可以将沼气收集起来经简单净化后加以利用。

（6）其他辅助设施

（7）封场及场地再利用工程

二、总垃圾量计算

该城市人口40万，每天每人平均垃圾产量为1-1.5kg，设计服务年限15-20年。

年产垃圾最大量为

kg=

t。

日处理垃圾量为

垃圾每年清运率100%，按最大使用年限设计，则填埋场总填埋量为

t（按最长年限计算）。

按照设计要求，压实后为600kg/

，则垃圾压实后总体积为730万

。

2.1场址面积大小计算

按覆土与垃圾体积之比为1/4来计算，

垃圾总体积

=

，

则总填埋量

；

设计填埋高度h=10米，则填埋场面积为：

2.2渗滤液调节池的设计

设计最小容量

，为降低工程造价，取深度

则可计算最小需要面积

取宽b=200m，则长l=663m。

三、场址概况

3.1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

这四种类型的填埋场各有利弊，其选择需结合当地的实际情况。

该城市属平原地区，但紧挨填埋场有水、电源及公路，考虑到渗滤液的安全处理，推荐场址为平原型填埋场。

3.2填埋场等级划分与规模确定

“城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准”规定：

垃圾卫生填埋场根据建设规模（总库容）和日处理能力两种方式进行分类与分级。

按填埋场建设规模划分：

Ⅰ类总库容1200万m3以上

Ⅱ类总库容500万m3～1200万m3

Ⅲ类总库容200万m3～500万m3

Ⅳ类总库容100万m3～200万m3

按日处理能力划分：

Ⅰ级日处理量1200t/d以上

Ⅱ级日处理量500t/d～1200t/d

Ⅲ级日处理量200t/d～500t/d

Ⅳ级日处理量200t/d以下

根据C县城市居民生活垃圾产量和场址库容，项目为Ⅱ类Ⅱ级处理场规模。

三、垃圾场主要工程介绍

3.1防渗工程

根据填埋场防渗设施（或材料）铺设方向的不同，可将填埋场防渗分为垂直防渗和水平防渗，根据所用防渗材料的来源不同又可将水平防渗进一步分为自然防渗和人工防渗两种。

3.1.1水平防渗

防渗是卫生填埋处理技术的主要标志，它能防止垃圾在填埋过程中产生的渗滤液、填埋气体对填埋场的水体和土壤污染，减少渗滤液的产生量，并为以后对填埋气体有序、可控制地手机和利用创造空间。

防渗的技术关键是防渗层的构造，其结构形式直接决定了防渗效果和工程建设投资。

水平防渗层的构造形式，经历了最初的不加限制到早期的粘土单层设计，直至进气的柔性膜与粘土复合层的发展历程。

用于填埋场防渗层的天然材料主要有粘土、亚粘土、膨润土，人工合成材料主要有聚氯乙烯（PVC）、高密度聚乙烯（HDPE），条状低密度聚乙烯（LLDPE）、超低密度聚乙烯（VLDPE）、氯化聚乙烯（CPE）和氯磺化聚乙烯（CSPE）。

高密度聚乙烯（HDPE）膜作为一种高分子合成材料，有其抗拉性好、抗腐蚀性强、抗老化性能高等优良的物性、化学性能，使用寿命50年以上。

比如防渗功能比最好的压实粘土高107倍（压实粘土的渗透系数级数为10-7级，而HDPE防膜的渗透系数级数为10-14级）；

其断裂延伸率高达600%以上，完全满足垃圾填埋运行过程中由蠕变运动所产生的变形；

其它有利于施工、填埋运行。

方案：

单层HDPE＋膨润土复合防渗衬垫

1）竖向结构其竖向结构构造自上而下分别如图所示：

图4单层膜＋膨润土复合垫

2）工程造价：

HDPE膜、含膨润土交织土工布选用进口产品，土工布选用国内产品，其余按当地市场价格，单位工程造价大概为166.1元/m2。

方案特点:

A）该方案相对经济

B）适用性：

单层膜＋膨润土的复合防渗衬垫最为经济实用。

既可解决单层摸的穿刺问题，又可减少造价，不仅防渗效果良好，可靠性、耐久性也好，且施工方便，膨润土能够对局部渗漏点起到补漏的作用。

图5水平防渗结构图

3.1.2垂直防渗

填埋场的垂直防渗系统是根据填埋场的工程、水文地质特征，利用填埋场基础下方存在的独立水文地质单元、不透水或弱透水层等，在填埋场一边或周边设置垂直的防渗工程（如防渗墙、防渗板、注浆帷幕等），将垃圾沥出液封闭于填埋场中进行有控制地导出，防止沥出液向周围渗透污染地下水和填埋场气体无控制释放，同时也有阻止周围地下水流入填埋场的功能。

垂直防渗系统在山谷型填埋场中应用较多，在平原区填埋场中也有应用。

垂直防渗系统广泛用于新建填埋场的防渗工程和已有填埋场的污染治理工程，尤其对于已有填埋场的污染治理，因目前对其基底防渗尚无办法，因此周边垂直防渗就特别重要。

根据施工方法的不同，可用于垂直防渗墙工程施工的方法有地基土改性法、打入法和开挖法等。

3.2填埋气体收集导排及利用

1、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。

未达到安全稳定的旧填埋场应设置有效的填埋气体导排和处理设施。

2、填埋气体导排设施应符合下列规定：

1填埋气体导排设施宜采用竖井（管），也可采用横管（沟）或横竖相连的导排设施。

2竖井可采用穿孔管居中的石笼，石笼宜用级配石料等粒状物填充。

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，防止设施阻塞、断裂而失去导排功能。

3填埋深度大于20m采用主动导气时，宜设置横管。

4有条件进行填埋气体回收利用时，宜设置填埋气体利用设施。

3、填埋库区除应按生产的火灾危险性分类中戊类防火区采取防火措施外，还应在填埋场设消防贮水池，配备洒水车，储备灭火干粉剂和灭火沙土。

应配置填埋气体监测及安全报警仪器。

4、填埋库区防火隔离带应符合本规范5.0.9条的要求。

5、填埋场达到稳定安全期前的填埋库区及防火隔离带范围内严禁设置封闭式建（构）筑物，严禁堆放易燃、易爆物品，严禁将火种带入填埋库区。

6、填埋场上方甲烷气体含量必须小于5%；

建（构）筑物内，甲烷气体含量严禁超过1.25%。

7、进入填埋作业区的车辆、设备应保持良好的机械性能，应避免产生火花。

8、填埋场应防止填埋气体在局部聚集。

填埋库区底部及边坡的土层10m深范围内的裂隙、溶洞及其他腔性结构均应予以充填密实。

填埋体中不均匀沉降造成的裂隙应及时予以充填密实。

9、对填埋物中的可能造成腔型结构的大件物品应进行破碎。

3.2.1填埋场气体收集系统的设计与计算

抽气井井距可用下式来计算：

X=2Rcos30°

式中，X—三角形布置井的间距；

R—影响半径。

本设计为主动导排，根据规范井距为90~100m，取90m，则

3.3监测井

由于场区深层地下水大于30m，监测井检测深层地下水投资很大，因此在本项目中，依据《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889）设置地下水监测井，以检测地表水的水质。

监测井包括地下水本底监测井、污染扩散监测井、污染监测井等，并根据地表水依山势的流向设置，本底井一眼设置在填埋场地表水流向上游50m处；

污染扩散经两眼，设置在填埋场两旁各50m处；

污染监测井两眼，设置在填埋场地表水流下游30m处和50m处。

3.4填埋工艺

城市垃圾由环卫部分的垃圾运输车运至垃圾处理厂，经垃圾填埋入口的地磅称重记录后驶入垃圾填埋库区，在现场人员的指挥下按填埋作业顺序进行倾倒、摊铺、压实、洒药和覆土，拉简单元分层填埋。

3.5填埋作业设备选择

科学、合理的汽配垃圾填埋作业所需的机械设备，是保证处理厂正常运行的关键。

设备配备是根据处理厂实际工作量和作业机械的能力而设置，并考虑一定的使用率和完好率。

根据本工程所用的填埋工艺要求，填埋作业应配置装载、推土摊铺、压实、挖掘、取土、运输等作业设备。

1、推土摊铺设备的选择

天买的垃圾及其覆盖土在填埋作业面倾倒后，为有利于下一步的压实作业，需进行推土摊铺作业。

由于城市生活垃圾堆体成分复杂、密度不均匀以及含水率高等特点，选择推土摊铺设备必须具有接地压力适当、功率强劲，技能在相对较短的距离内将卸下的垃圾从一处推至另一处，又能在不平坦的表面甚至斜坡上移动等性能，为此本工程选用湿式履带式推土机用作摊铺设备。

2、压实设备的选择

为了节省垃圾填买的库容、增加垃圾填卖场的服务年限、减少垃圾填埋场的不均匀沉降、最大限度地发挥填埋场的投资效益，填埋垃圾在倾斜和摊铺后，必须分层压实处理，按照《生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17-2007）的规定，垃圾压实密度应大于600kg/m³

，为此垃圾填埋场需配置压实设备。

垃圾填埋场专用压实机，配有专门设计的带齿压实钢轮，具有功率大、爬坡和作业能力强等特点，配有专门设计的带齿压实钢轮，具有功率大、爬坡和作业能力强等特点。

采用专用垃圾压实机可以大大提高垃圾的压实密度，经压实后的垃圾可获得900-1000kg/m³

最佳压实密度，可明显增加填埋场的服务年限。

通过经过专用垃圾压实机压实后的垃圾堆体不易发生不均匀沉降，有利于运输车辆的通行和排渗导气系统的稳定。

因此新建垃圾填埋场，通常首选专用垃圾压实机。

根据本工程设计规模，同时从经济上考虑，本工程拟选用国产压实机1台和履带式推土机1台、

3、取土设备的选择

为了减小填埋场对周围环境的污染，填埋场每一单短作业完成后，应进行覆盖，对于本工程采用黏土覆盖，因此填埋畅需配备挖土、装图和运土设备和车辆，主要包括装载机和自卸汽车等，在这些设备同时兼做填埋畅厂区道路的维护和填埋库区场地的平整等。

4、喷药和洒水设备的原则

填埋场还应有灭蝇、灭虫、灭鼠、防尘和除臭措施，为此垃圾填埋畅需配备洒水、喷药两用车，定期对填埋畅机器周边地区进行喷药和洒水，一所好灭蝇、灭虫、灭鼠、防尘和除臭工作、

5、其他设备的选择

为了防止填埋厂垃圾中的纸张、塑料袋等轻质垃圾在填埋过程中的随风飞扬，本工程在垃圾填埋场周边设置防飞散网。

3.6封场工程

1、封场设计应考虑地表水径流、排水防渗、填埋气体的收集、植被类型、填埋场的稳定性及土地利用等因素。

2、填埋场最终覆盖系统应符合下列规定：

1粘土覆盖系统（从下至上）：

垃圾层、排气层、防渗粘土层、排水层、植被层，见图10-1。

其中排气层应采用粗粒或多孔材料；

防渗粘土层的渗透系数不应大于1.0×

10-7cm/s；

排水层宜采用粗粒或多孔材料，应与填埋库区四周的排水沟相连；

植被层应采用营养土，厚度应根据种植植物的根系深浅确定。

植被层（≥15cm）

排水层（20cm～30cm）

防渗粘土层（20cm～30cm）

排气层（≥30cm）

垃圾层

图10-1粘土覆盖系统示意图

2人工材料覆盖系统（从下至上）：

垃圾层、排气层、膜下保护层、土工膜、膜上保护层、排水层、植被层，见图10-2。

土工膜厚度不应小于1mm；

排水层宜采用粗粒或多孔材料；

膜上保护层

HDPE土工膜（20cm～30cm）

膜下保护层（粘土厚度20cm～30cm）

图10-2人工材料覆盖系统示意图

3、封场顶面坡度不应小于5%。

边坡大于10%时宜采用多级台阶进行封场，台阶间边坡坡度不宜大于1∶3，台阶宽度不宜小于2m。

4、填埋场封场后应继续进行填埋气体、渗沥液处理及环境与安全监测等运行管理，直至填埋体稳定。

5、填埋场封场后的土地使用必须符合下列规定：

1填埋作业达到设计封场条件要求时，确需关闭的，必须经所在地县级以上地方人民政府环境保护、环境卫生行政主管部门鉴定、核准；

2填埋体达到稳定安全期后方可进行土地使用，使用前必须做出场地鉴定和使用规划；

3未经环卫、岩土、环保专业技术鉴定之前，填埋场地严禁作为永久性建（构）筑物用地。

四、渗沥液处理工程

4.1.1污水处理方案选择原则

1）技术可靠，力求高效，处理工艺能满足排放标准要求；

2）处理流程应具有一定的抗冲击负荷能力；

3）运行稳定，操作管理简便；

4）尽量降低基建投资与运行费用，少占土地、节约能耗；

5）尽量考虑元近期结合，避免设备的浪费。

4.1.2渗沥液处理方案比较

由于渗沥液水质水量变化的复杂性，其处理方案受多种因素的影响，目前的处理方案主要有：

1）场内循环喷洒处理；

2）在场内建设完全的独立处理工艺；

3）场内与处理和场外与城市污水厂合并处理相结合。

它们的基本特点和使用条件见下表：

表7-1渗沥液处理方案的基本特点和使用条件

渗沥液处理方案

基本特点和使用条件

预处理——合并处理

适用于处理厂居城市污水厂较近的情况，处理效果可得到保证，处理成本较低，但操作时要加以控制，以免对城市污水厂造成冲击负荷。

场内独立处理系统

处理效果稳定，处理出水达标，投资和运行费用巨大。

场内循环喷洒处理系统

可节省投资和运行费用，但渗沥液的喷洒会带来空气污染和不卫生及多层中间覆土使填埋体透水性降低等问题，这些因素限制了审理液循环喷洒的应用。

本项目距离城市污水处理厂5km，因此通过对渗沥液各种处理方的对比以及上述综合分析，本填埋场对渗沥液的处理拟采用预处理——合并处理方案，渗沥液经处理达三级标准后，用吸污车运送至污水处理厂进一步处理。

本污水处理系统排放标准为《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889）中的三级标准，主要控制指标如下：

COD≤1000毫克/升

BOD≤600毫克/升

SS≤400毫克/升。

4.1.3渗沥液处理设计水量及水质的确定

根据渗沥液水量计算，确定渗沥液处理厂设计的规模为60m³

/d。

由于我国的城市垃圾没有分类收集，对于新建的垃圾填埋场，垃圾中有机物含量很高，因此填埋渗沥液中BOD5和COD值很高、由于填埋场还未建成，参考国内外审理也处理方面的相关资料，以及C县城市生活的物理构成成分，初步拟定渗沥液处理涉及的水质如下：

BOD5=8000毫克/升

COD=11000毫克/升

SS=580毫克/升

PH=6-9

4.1.4污水处理工艺方案对比

垃圾渗沥液的处理方法包括物理化学法和生物法，物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、化学氧化与还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等多种方法，与生物处理相比，物理处理法不受水质水量变化的影响，出水水质比较稳定，尤其是对BOD5/COD比值较低（0.07-0.20）难以生物处理的垃圾渗沥液，有较好的处理效果。

其缺点主要是处理成本较高，不适用于大量垃圾渗沥液的处理及单独处理，可与生化法相结合来处理。

生物法主要有好痒生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。

a）好氧生物处理

可用于垃圾渗沥液处理的好氧生化工艺有多种，如活性污泥法、氧化沟法、好氧稳定塘、生物转盘法等。

好氧处理能有效地降低BOD5、COD和氨氮，还可以去除其他一些污染物质如铁、锰等金属，其中活性污泥法因其费用低、效率高而得到最广泛的应用。

许多学者研究发现活性污泥能去除渗沥液中99%的BOD5和80%以上的有机碳，及时进水中有机碳高达1000mg/L，污泥生物相也能很快适应并起作用。

在低负荷下运行的活性污泥系统，能去除渗沥液中80%-90%的COD，出水BOD5＜20mg/L。

试验研究结果表明，对于COD=4000-13000mg/L、BOD5=1600-11000mg/L、NH4-N=87-590mg/L的渗沥液，混合式好氧活性污泥法对COD的去除效率可以稳定达到90%以上。

众多实际运行的垃圾渗沥液处理系统也表明，活性污泥法比化学氧化法等其他方法的处理效果更佳。

低氧、好氧活性污泥法以及SBR法等改进型活性污泥流程，因其具有能维持较高的运转负荷、好时短等特点，比常规活性污泥法更具有效果。

同济大学有关研究人员用低氧——好氧活性污泥法处理渗沥液，在控制运行条件下，效果卓越。

最终总去除率分别为COD的96.4%和BOD5的99.6%、SS的83.4%。

处理后的出水肉进一步用碱式氯化铝进行化学混凝沉淀处理，可以使出水的COD下降到100mg/L以下。

b）厌氧生物处理

厌氧生物处理的运用已经有近百年的历史。

近20年来，随着微生物学、生物化学等科学发展和工程实践的积累，不断开发出新的厌氧工艺，克服了传统工艺的水力停留时间长、有机负荷低等特点，使它在理论和时间上有了很大的进步，在处理高浓度（BOD5≥2000mg/L）有机废水方面取得了良好效果。

艳阳生物有许多优点，最主要的是能耗少，操作简单，因此投资及运行费用低廉，由于产生的剩余污泥量少，所需的营养物质也少。

近年来，开发的砂氧生物处理方法有：

厌氧生物滤池、厌氧接触池、上流式厌氧流化床反应器等，厌氧滤池是用于处理溶解性有机物.

c）厌氧与好氧的结合方式

虽然实践已经证明厌氧生物法对高浓度有机废水处理的有效性，但单独采用厌氧发处理渗沥液也很少见。

对高浓度的垃圾渗沥液采用厌氧——好氧相互结合的处理工艺经济合理，处理效率又高。

目前国内外大多采用该方法处理垃圾渗沥液。

下表列出了不同填埋年限渗沥液特征值的变化及各种处理工艺的适应性。

各处理工艺效果比较表

渗沥液特征值

各种工艺的处理效果

填埋年限

COD/TOC

BOD/COD

COD（mg/L）

生物

化学好氧

化学沉淀

活性炭吸附

反渗透

＜5年

＞2.8

＞0.5

＞10000

好

差

一般

5-10年

2.0-2.8

0.1-0.5

500-10000

＞10年

＜2.0

＜0.1

＜500

4.1.5污水处理工艺方案比较及选择

通过对渗沥液处理各种方法和技术的分析，经过综合考虑，夲填埋场污水处理工艺考虑两个方案，对其进行比较，以便进一步优化推荐方案。

1）方案一：

厌氧+好氧生物处理工艺

渗沥液处理站离填埋库区比较近，好氧及厌氧处理后的剩余污泥用污泥泵抽送至填埋库区的适当地段填埋，剩余污泥中的水及丰富的微生物深入垃圾堆体后，可以加速垃圾熟化过程，同时可以减少污泥的处理费用。

其工艺流程见下图：

2）方案二：

厌氧生物处理+物化法

其中厌氧段采用上流式厌氧反应器，物化段采用AMT技术（分子分解污水处理工艺）。

AMT技术原理：

此技术从物质微观分子结构出发，通过系列物理化学作用，破坏污染物分子间的化学键，生成大量具有高度反应活性的自由基，并被氧化性极强的羟基氧化为无机物；

而参与的污染物