固废课程设计.docx
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固废课程设计
某城市生活垃圾卫生填埋处理工艺方案设计
一、前言：
在生活垃圾处理处置方式中，填埋无疑占据着举足轻重的位置，从全球来看，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%。
美国联邦环保局（USEPA）和很多州都已详细制定关于填埋场选址、设计、施工、运行、水气监测、环境美化，封闭性监测以及维护年限的法规。
而在我国,由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，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：
以填埋为主的路线，因此填埋必将在今后很长一段时间占据主导地位，许多大中城市新建的垃圾填埋场，其日处理能力都达上千吨，总填埋库容达数千万立方米。
关键词：
固体废物安全填埋“三化”处理环境保护
二、设计目的：
通过本课程设计，掌握城市生活垃圾卫生填埋处理工艺设计的一般方法，巩固所学知识，学会将书本上的理论知识与实际应用相结合。
三、设计原始资料：
⑴城市服务人口50万人，现状垃圾产量1.5kg/（d·人），垃圾容重量350kg/m3，垃圾压实密度900kg/m3，覆土体积取垃圾体积的1/4，垃圾填埋高度取15米，垃圾场服务年限为20年。
⑵气象资料
气温
湿度
降水量
风向
最冷月平均气温
最热月平均气温
极端最低气温
极端最高气温
最冷月平均湿度
最热月平均湿度
平均年降水量
日最大降水量
冬季
夏季
主导风向
4.2℃
35.4℃
1.3℃
39.6℃
73%
85%
2864.8mm
315mm
西北
东南
东南
⑶场址概况：
填埋场库区周围汇水面积0.9km2。
场底表土厚度1.2-5.3m不等，平均2.6m。
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。
⑷紧挨填埋场有水、电源及公路，城市污水处理场与填埋场间的距离为25km。
四、填埋场的总体规划
4.1、填埋场基本设定
该地区主导风向为东南风，因此生活和管理设施宜集中布置并处于主导风向的上风向，即垃圾填埋场的东南角，以减少对人们的影响。
垃圾卫生填埋场根据其所在的地形不同可分为四种类型：
①平原型填埋场②山谷型填埋场③坡地型填埋场和④滩涂型填埋场。
该填埋场库区周围汇水面积0.9km2。
场底表土厚度1.2-5.3m不等，平均2.6m。
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。
因此采用平原型填埋场。
4.2、填埋场结构形式
根据填埋场填埋层空气的存在状态可分为厌氧填埋和好氧填埋，好氧填埋又有两种不同的方式——好氧填埋半好氧填埋方式。
表1不同填埋构造的CO2和CH4的产生比率
填埋构造形式
CO2
CH4
备注
半好氧型填埋
80
20
其他成分数据：
氮17%；氧小于1%；二氧化硫小于20ppm；
氨气0.6ppm；硫化氢6.8ppm
循环式半好氧型填埋
90
10
好氧型填埋
95
5
从表1可以看出，厌氧填埋中CH4成分远高于好氧填埋，满足资源再利用的条件。
根据以上的特点，本工程采用厌氧填埋技术。
大量厌氧分解产生的填埋气体通过气体导排系统排出，并需配备完善的填埋气体收集利用系统和渗滤液处理系统来处理场区渗滤液和回收填埋气体。
4.3、填埋场总体布置原则
1、填埋库区的占地面积宜为总面积的70％-90％，不得小于60％。
填埋场宜根据填埋场处理规模和建设条件做出分期和分区建设的安排和规划。
2、填埋场类型应根据场址地形分为山谷型、平原型、坡地型。
总体布置应按填埋场类型，结合工艺要求、气象和地质条件等因素经过技术经济比较确定。
总平面应工艺合理，按功能分区布置，便于施工和作业；竖向设计应结合原有地形，便于雨污水导排，并使土石方尽量平衡，减少外运或外购土石方。
3、填埋场总图中的主体设施布置容应包括：
计量设施，基础处理与防渗系统，地表水及地下水导排系统，场区道路，垃圾坝，渗沥液导流系统，渗沥液处理系统，填埋气体导排及处理系统，封场工程及监测设施等。
4、填埋场配套工程及辅助设施和设备应包括：
进场道路，备料场，供配电，给排水设施，生活和管理设施，设备维修、消防和安全卫生设施，车辆冲洗、通信、监控等附属设施或设备。
填埋场宜设置环境监测室、停车场，并宜设置应急设施（包括垃圾临时存放、紧急照明等设施）。
5、生活和管理设施宜集中布置并处于夏季主导风向的上风向，与填埋库区之间宜设绿化隔离带。
生活、管理及其他附属建（构）筑物的组成及其面积，应根据填埋场的规模、工艺等条件确定。
6、场道路应根据其功能要求分为永久性道路和临时性道路进行布局。
永久性道路应按现行国家标准《厂矿道路设计规》（GBJ22）露天矿山道路三级或三级以上标准设计；临时性道路及作业平台宜采用中级或低级路面，并宜有防滑、防陷设施。
场道路应满足全天候使用。
7、填埋场地表水导排系统应考虑填埋分区的未作业区和已封场区的汇水直接排放，截洪沟、溢洪道、排水沟、导流渠、导流坝、垃圾坝等工程应满足雨污分流要求。
填埋场防洪应符合表2的规定，并不得低于当地的防洪标准。
表2防洪要求
8、填埋场供电宜按三级负荷设计，建有独立污水处理厂时应采用二级负荷。
填埋场应有供水设施。
9、垃圾坝及垃圾填埋体应进行安全稳定性分析。
填埋库区周围应设安全防护设施及8m宽度的防火隔离带，填埋作业区宜设防飞散设施。
10、填埋场永久性道路、辅助生产及生活管理和防火隔离带外均宜设置绿化带。
填埋场封场覆盖后应进行生态恢复。
五、填埋场的设计计算
5.1、填埋场的分类分级及填埋场总容量计算
已知城市服务人口50万人，现状垃圾产量1.5kg/（d·人），垃圾容重量350kg/m3，垃圾压实密度900kg/m3，覆土体积取垃圾体积的1/4，垃圾填埋高度取15米，垃圾场服务年限为20年。
填埋场的总填埋容量公式
则一年填埋废物的体积为:
304375m3
如果不考虑垃圾产量随时间变化，则运营20年需库容为：
m3
填埋场面积为:
m2
可以设为500m×800m场地。
据《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500~1200万m3
Ⅲ类总库容200~500万m3
Ⅳ类总库容100~200万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
根据该城市居民生活垃圾产量和场址库容，项目为Ⅱ类Ⅱ级规模处理场
5.2、垃圾填埋工艺流程及填埋作业程序确定
1、计量称重
市区各垃圾转运站的垃圾经过收集、压缩、整形打包后运至垃圾填埋场管理区地磅房经称重计量后再运至垃圾填埋区。
2、填埋场作业顺序
进入填埋场区的垃圾填埋按从上而下的顺序。
从上而下的填埋顺序可充分利用已埋区域作为进场道路，填埋初期垃圾中的渗透雨水能够迅速排出。
另外，避免底部由于雨水使垃圾滑动而有可能造成破坏。
3、填埋作业程序
将整个填埋区分为4个大区，分别为填埋一区、填埋二区、填埋三区和填埋四区。
为加快工程的进度，尽快满足接受生活垃圾的要求，将整个填埋库区工程分为二期进行，填埋一期工程包括填埋一区和填埋二区，填埋二期工程包括填埋三区和填埋四区。
先进行填埋一期工程的施工，在进行填埋作业的同时，再来考虑填埋二期工程的进行。
填埋作业应单元分层作业，以一日一层作业单元，每日进行覆盖。
垃圾倾卸后平铺，分层有垃圾压实机械反复碾压，每层厚度为0.4m左右，垃圾压实密度要求达到0.9t/m3。
压实的主要作用在于：
增加填埋场库容，延长使用年限；减少渗入垃圾的降水量；有利于运输车辆进入作业面作业。
一个单元完成即每日垃圾压实后，立即进行当日覆盖，覆盖土层厚度0.1m左右，以保持每天作业面清洁，抑制臭味散发，防止蚊虫孽生。
每一作业区完成阶段性高度后，暂时不在其上继续进行填埋时，应进行中间覆盖，覆盖层厚度宜根据覆盖材料确定，土覆盖层厚度宜大于30cm。
4、封场覆盖
填埋场的填埋容量使用完毕后，需对整个填埋场或填埋单元进行最终覆盖。
目的是将垃圾与环境隔离，减轻感官上的不良印象，避免为病原菌提供滋生的场所，便于设备的使用和车辆的行驶，为植被的生长提供土壤，控制填埋气体的迁移扩散并使地表水的渗入量最小化从而减少渗滤液的产生。
同时提供一个可供景观美化和填埋土地再用的表面。
生活垃圾填埋场的封场系统自上而下组成分别为排气层、防渗层、雨水导排层、最终覆土层、植被层。
排气层：
厚度不应小于20cm，倾斜度不小于2%，由透气性好的颗粒物质组成。
防渗层：
天然材料防渗层厚度不应小于50cm，渗透系数不大于10-7cm/s；若采用复合防渗层，人工合成材料层厚度不应小于1.0mm，天然材料层厚度不应小于30cm。
排水层及排水管网：
排水层和排水系统的要求同底部渗滤液集排水系统相同，设计时采用的暴雨重现期不得低于50年。
保护层：
保护层厚度不应小于20cm，由粗砥性坚硬鹅卵石组成。
植被恢复层：
植被层厚度一般不应小于60cm，其土质应有利于植物生长和场地恢复；同时植被层的坡度不应超过33%。
在坡度超过10%的地方，必须建造水平台阶；坡度小于20%时，标高每升高3m，建造一个台阶；坡度大于20%时，标高每升高2m，建造一个台阶。
台阶应有足够的宽度和坡度，要能经受暴雨冲刷。
封场结构示意图
5、其他工艺
填埋场防渗、雨水分流、渗滤液及气体收集。
具体工艺见下。
5.3、填埋场的防渗
5.3.1、防渗材料选择
水平防渗按照防渗材料的来源不同又分为天然防渗和人工防渗两种。
本设计的土壤渗透系数为6.0×10-4m/s。
。
场底表土厚度1.2-5.3m不等。
根据《城市生活垃圾卫生填埋技术规》，本场址不具备自然防渗条件，本项目需要进行人工防渗处理。
并选用性能较优、国外使用经验较多的高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜。
HDPE光面防渗膜具有防渗透能力强、抗老化、使用年限长等优点。
5.3.2、防渗系统的选择
场址地下水稳定水位埋深0.8m。
即地下水位较高，场区地质条件不好。
所以填埋场采用单复合衬里防渗系统。
场地整平后铺装地下水导流层和压实粘土层，两层中间及黏土层上端铺设一层600g/㎡土工布，土工布上再铺设一层1.5mm厚HDPE光面防渗膜，之后再铺设一层土工布，然后铺装渗滤液导流与缓冲层。
虽然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膜下防渗保护层，阻止渗滤液继续渗漏，整个防渗层仍能有效发挥防渗作用。
而且根据相关规定，库区底部系统可以采用单复合衬里防渗层，库区边坡系统也采用单复合衬里防渗层。
5.4、渗滤液的收集和处理
5.4.1、渗滤液的产生及特征
废物渗滤液是指废物在填埋或堆放过程中因其有机物分解产生的水或废物中的游离水、降水、径流及地下水入渗而淋滤废物形成的成分复杂的高浓度有机废水。
垃圾渗滤液的特性如下：
（1）有机污染物浓度高
（2）氨氮含量高
（3）磷含量普遍低
（4）金属离子含量高
（5）溶解性固体含量高
（6）色度高，有臭味
（7）水质历时变化大
5.4.2、渗滤液产量估算
利用经验公式法渗滤液的产生量为：
式中L---
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