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指导教师：
许士洪
一、课题名称：
某山谷型卫生填埋场工艺设计
二、设计任务：
根据有关部门批准的任务书，拟在某城市新建一座城市垃圾卫生填埋场，要求对该填埋场进行工艺设计。
三、设计资料：
1、设计数据：
该城市现有人口数量70万，根据城市规划,至2030年人口约108万，服务年限20年。
我国人均生活垃圾产量约0。
8~1。
4kg/（人·
d）,垃圾容重（压实密度）0.4～0。
6t/m3。
填埋场覆土与垃圾体积比为1：
3。
5。
2、工程建设场地概况
本工程建设场址距市中心15km，三面环山，峡谷面积约1km2，地面标高55.0~71。
0米。
3、工程水文地质
3.1工程地质
裸露的地层为棕黄色粉质黏土，渗透系数为1.0×
10－7～2。
6×
10－8cm/s，厚度为2~3m..
3.2水文地质
建设场地中含水层主要为黄土层潜水，场地地下水埋深约3～4m,水位年变幅1～2m。
4、气象
工程场地属温暖带半湿润大陆性季风气候，具有冬长夏短，春秋温凉典型特征.四季分明，春季和冬季干旱多风,夏季炎热，降雨集中，秋季天气晴朗，日照充足。
气温:
年平均气温：
13.5℃
极端最低气温:
-3℃
极端最高气温：
41℃
年平均相对湿度：
70~85%
降雨
年平均降水量:
6。
9mm/d
日最大降水量：
8.6mm/d
日最小降水量：
4。
2mm/d
风
冬季平均风速:
2.1m/s
夏季平均风速:
2.5m/s
主导风向:
西南
最大冻土深度：
230mm
5、相关规范及标准
1）生活垃圾卫生填埋技术规范（CJJ17—2004）
2）生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889—2008）
3）生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范（CJJ113—2007）
四、要求：
1、进行该填埋场的方案论证与设计;
2、进行填埋场工艺设计（包括库容设计、填埋工艺、防渗系统、导气系统、封场覆盖、渗滤液收集）,并写出设计说明书；
字数不少于5000字;
3、绘出填埋场流程图，平面图，填埋场场地平整图、填埋场封场图、渗滤液收排及填埋气导排系统图、集气集液系统断面图。
（要求达到初步设计要求）
五、设计时限：
1周
六、设计进度
1、设计动员，布置任务,提出要求，强调纪律,（时间0.5d）.
2、文献查阅，了解垃圾填埋场设计的工艺与方法（时间ld）。
3、进行工艺设计与计算（时间1d）.
4、绘制图纸（时间2d）。
5、编写设计说明书（时间l。
5d）。
七、参考文献
《环境工程设计手册》、《三废处理工程技术手册》（固废卷）、《固体废弃物处理与处置》、《环境工程》、《中国沼气》、其他相关书籍及刊物、及网络资源.
第二部分设计说明书
第一章填埋场方案论证与设计
1。
1城市的生活垃圾处理方式论证：
城市的生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、堆肥和焚烧三种。
这三种主要处理方式的使用条件和效果各有特点详见表1—1。
表1—1常用垃圾处理方法的比较
方式
填埋法
焚烧法
堆肥法
选址
较难,一般远离市区10km，还要考虑水文、地质、气候条件
较易，可靠近市区,但应避开主导上风
较易,可在市郊，但需避开住宅密集区
占地面积
大，按容积与使用年限计算
小，90~120m2/t
小，180～330m2/t
适用条件
使用范围广,对垃圾成分无严格要求。
垃圾热值要大于
3347～3766kJ/kg
垃圾中有机物含量不低20％~40％
工艺
工艺简单,管理方便
设备复杂
季节性运行
最终处理
无
残渣需作填埋处理，约占初始量10%~25％
非堆肥物需作填埋处理，约占总量的30％
资源利用
垃圾分选回收部分废品;
填埋气收集；
终场复垦再生土地资源
发电、供热;
垃圾中的可燃物质全部烧掉
作农肥；
垃圾分选回收部分物资
大气污染
较小，填埋气体有污染,处置不当易爆炸
较大，烟气处置不当有一定污染
较小,有轻微气味
水污染
较大（渗滤液量大,达标难度大）
可能性较小
成本
较小（运行费较低）,但投资大
较大
中等
减容量
容量增大
接近一半
70％
有害气体
排放
未减
增大
有轻微气体
污水排放
永久排放
有效利用
部分利用
环境影响
很大
大
较小
自然污染
未变
较为轻微气体
有益贡献
最终产物
原样未变
大量无用灰渣
作农肥、垃圾分选回收部分物资
由于填埋处理垃圾消纳的量大,单位投资相对较低，比较适应我国目前大部分城市的经济承受能力,因此，在此设计中选择卫生填埋作为处理城市生活垃圾的方法。
2填埋场结构形式论证：
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.
1。
2.1气体成分论证
不同类型的填埋方式对气体的产量有影响，直接决定着填埋气体是否能够在进行利用。
实践证明：
好氧填埋、半好氧及循环式填埋的气体产生量比较少;
而厌氧填埋的沼气产生量比较多.
表1-2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
从表1-2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。
2堆体堆高论证
本工程地区地表裸露的地层为棕黄色粉质黏土，渗透系数小于1。
0×
10－7cm/s，厚度为2～3m.。
而在填埋面积一定的情况下，填埋高度同气体回收量有着密切的联系，一般填埋场的气体如果要具备利用价值，要求的填埋高度应在20m以上。
本填埋场高度约为26m，可以满足气体回收利用的条件。
3结构形式确定
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。
3填埋场类型论证：
垃圾卫生填埋场根据其所在的地形不同可分为四种类型：
平原型填埋场、山谷型填埋场、坡地型填埋场和滩涂型填埋场.而由于本工程建设场址距市中心15km，三面环山，峡谷面积约1km2，因此采用山谷型填埋场。
山谷型填埋场一般具有如下特点：
利用山谷形成的贮留空间,在山谷下游修筑堤坝建造而成；
场地为独立的水文地质单元，地下水流至谷口向外排泄；
在库区外设置环库截洪沟,拦截场外雨水,排入场区下游;
渗沥液收集后汇入下游的调节池，作集中处理.山谷型填埋场具有填埋容量大、建设费用低等优点,但由于山谷大都位于地下水上游,填埋场对地下水的影响是一个必须重点考虑的因素；
另外山谷地区地质条件的复杂性、山谷汇集洪水对填埋场的破坏也是要考虑的因素。
第二章、填埋工艺设计
2.1库容设计：
2.1。
1城市概况：
该城市现有人口数量70万，根据城市规划，至2030年人口约108万，服务年限20年.我国人均生活垃圾产量约0.8～1。
d）。
垃圾容重（压实密度）0.4～0。
3.5。
在此期间,城市生活垃圾量随人口的增加而呈递增趋势,设20年人口自然增长率为a，则有70×
（1+a）20=108。
故20年人口自然增长率为a=2.2%，即城市生活垃圾年增长率.
2.1.2填埋场库容计算：
填埋场总容量包括填埋垃圾的体积和覆土的体积。
取人均生活垃圾产量为1kg/（人·
d），垃圾容重（压实密度）0.5t/m3。
（1）计算公式：
①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。
②每年所需的场地面积为:
（2）计算结果:
20年间城市生活垃圾量随人口增长而递增，年增长速率为2.2%，计算列表如下：
年份
库容量/万m3
2010
65。
7
2021
83.47
2011
67.15
2022
85。
31
2012
68。
62
2023
87。
18
2013
70。
2024
89.10
2014
71.68
2025
91.06
2015
73。
25
2026
93。
06
2016
74。
86
2027
95。
2017
76。
51
2028
97。
2018
78.19
2029
99.34
2019
79。
91
2030
101.53
2020
81.67
总量
1730.03
计算举例：
第一年库容量计算如下：
2030年库容量计算如下：
由上表可知，服务年限20年间库容总量为1730.03万m3，日平均规模2369。
90m3/d，填埋场的起始规模为1800m3/d。
厂区总面积约1km2，而根据《生活垃圾卫生填埋技术规范》的要求，填埋库区的占地面积宜为总面积的70％～90%，不得小于60%，本设计取80%。
填埋库区面积：
则填埋高度：
2填埋场的选址
。
1选址的考虑因素
填埋场的选址总原则是应以合理的技术、经济方案，尽量少的投资,达到最理想的经济效益，实现保护环境的目的。
必须加以考虑的因素有:
运输距离、场址限制条件、可以使用的土地容积、入场道路、地形和土壤条件、气候、地表和水文条件、当地环境条件以及填埋场封场后场地是否可被利用.
（1）运输距离：
运输距离是选择填埋场地的重要因素，对废物管理系统起着重要作用。
尽管运输距离越短越好，但也要综合考虑其他各个因素。
（2）场址限制条件:
场址至少应位于居民区1km（参照德国标准）以外或更远。
（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，以利于满足废物综合处理长远发展规划的需要，应有利于二期工程或其他后续工程兴建使用.尽管没有填埋场大小的法律规定，填埋场地也要有足够的使用面积,包括一个适当大小的缓冲带,并且一个场地至少要运行五年。
（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，因此，建设出入填埋场的道路和使用长距离的运输车成为填埋场选址的重要因素.
（5）地形、地貌及土壤条件：
不宜选址在地形坡度起伏变化大的地方和低洼汇水处，原则上的地形的自然坡度不应大于5%。
（6）气候条件：
填埋场场址的选择应考虑在温和季节的主导风向。
（7）地表水水文：
所选场地必须在百年一遇的地表水域的洪水标高泛滥区或最大洪泛区之外，或应在可预见的未来建设水库或人工蓄水淹没和保护区之外。
填埋场的场地必须是位于饮用水保护区、水体和洪水区之外，并且必须在春潮区之外、泥炭沉积超过1m的沼泽区之外。
还应建在地下水位以上。
最佳的填埋场场址位置是在封闭的流域内，这对地下水资源造成的风险最小.
（8）地质和水文地质条件：
场址应选在渗透性弱的松散岩层基础上，天然地层的渗透性系数最好能达到10-8m/s以下，并具有一定厚度。
（9）当地环境条件：
填埋场场地位置选择,应在城市工农发展规划区、风景规划区、自然保护区之外;
印在供水水源保护区和供水远景规划区之外;
应具备较有利交通条件.
（10）场地的最后利用：
填埋场封场以后,要求有相当面积的土地能做他用，如建设公园、高尔夫球场或做仓库等。
这些均需在填埋场设计和运行时统筹考虑。
封场后准备用于做仓库。
依据设计所给出的当地气候、地理地形、水文地质及工程地质等条件分析，由于该地区地形比较平坦，土质抗渗透性较差，土层厚度过小而地下水埋藏较浅，并综合考虑冬季冰冻严重时土方难以开挖的情况,因而决定选取平原填埋型中的高层埋放垃圾的方式。
在确定高于地平面的填埋高度时,必须充分考虑到作业的边坡比，通常为1:
2.2。
2选址的规范要求
填埋场选址应先进行下列基础资料的收集:
（1）城市总体规划，区域环境规划，城市环境卫生专业规划及相关规划;
（2）土地利用价值及征地费用,场址周围人群居住情况与公众反映，填埋气体利用的可能性;
（3）地形、地貌及相关地形图，土石料条件；
（4）工程地质与水文地质；
（5）洪泛周期（年）、降水量、蒸发量、夏季主导风向及风速、基本风压值；
（6）道路、交通运输、给排水及供电条件；
（7）拟填埋处理的垃圾量和性质，服务范围和垃圾收集运输情况;
（8）城市污水处理现状及规划资料；
（9）城市电力和燃气现状及规划资料.
填埋场不应设在下列地区:
（1）地下水集中供水水源地及补给区;
（2）洪泛区和泄洪道；
（3）填埋库区与污水处理区边界距居民居住区或人畜供水点500m以内的地区；
（4）填埋库区与污水处理区边界距河流和湖泊50m以内的地区；
（5）填埋库区与污水处理区边界距民用机场3km以内的地区；
（6）活动的坍塌地带、尚未开采的地下蕴矿区、灰岩坑及溶岩洞区;
（7）珍贵动植物保护区和国家、地方自然保护区；
（8）公园、风景、游览区、文物古迹区、考古学、历史学生、物学研究考察区；
（9）军事要地、基地、军工基地和国家保密地区。
填埋场选址（应符合现行国家标准《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889）和相关标准的规定）应符合下列要求：
（1）当地城市总体规划、区域环境规划及城市环境卫生专业规划等专业规划要求；
（2）与当地的大气防护、水土资源保护、大自然保护及生态平衡要求相一致；
（3）库容应保证填埋场使用年限在10年以上，特殊情况下不应低于8年；
（4）交通方便，运距合理；
（5）人口密度、土地利用价值及征地费用均较低；
（6）位于地下水贫乏地区、环境保护目标区域的地下水流向下游地区及夏季主导风向下风向；
（7）选址应由建设项目所在地的建设、规划、环保、环卫、国土资源、水利、卫生监督等有关部门和专业设计单位的有关专业技术人员参加.
填埋场选址应按下列顺序进行：
（1）场址候选：
在全面调查与分析的基础上，初定3个或3个以上候选场址.
（2）场址预选：
通过对候选场址进行踏勘，对场地的地形、地貌、植被、地质、水文、气象、供电、给排水、覆盖土源、交通运输及场址周围人群居住情况等进行对比分析，推荐2个或2个以上预选场址。
（3）场址确定:
对预选场址方案进行技术、经济、社会及环境比较,推荐拟定场址。
对拟定场址进行地形测量、初步勘察和初步工艺方案设计，完成选址报告或可行性研究报告，通过审查确定场址.
3选址的程序
（1）资料搜集
（2）野外勘探
（3）预选场地的社会、经济和法律条件调查
（4）预选场地可行性研究报告
（5）预选场地的初堪工作
（6）预选场地的综合地质条件评价技术报告
（7）工程勘察阶段
2.3、填埋场工艺设计
2.3.1分区设计
本填埋场主体工程主要由填埋区、管理区、沼气发电区、污水处理区和综合用房五部分组成。
整个场区总占地面积约1。
0km2,其中垃圾填埋区面积约为0。
8km2,其余面积主要用于管理区、沼气发电区、污水处理区和综合用房等建设，详见填埋区平面布置图。
整个场区设置一个进出口,在进口处设置地磅台和洗车台。
同时建设20m宽的绿化带将管理区和进填埋场的道路隔开，以吸收污染物,使管理区和填埋区有机地分开.
由于西南风为全年主导风向,为防止填埋区气体污染的影响，将管理区等设置于填埋区的西南方。
根据地形，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.
3.2填埋作业方法
垃圾在指定的单元作业点卸下，卸车后用推土机推铺,再用压实机碾压。
分层压实到需要高度后，再在上面覆盖粘土和聚乙烯膜料，并重复上述的卸料、推铺、压实和覆盖的过程。
以一日一层作业单元，每日进行覆盖.垃圾的压实密度约为0。
5t/m3。
每层垃圾厚度为2.5～3.0m,每层覆土为15~30cm，通常四层厚度组成一个大单元，上面覆土45～50cm之间。
每天作业结束时，可在填埋场作业面上喷药，以避免蚊虫滋生及疾病传播.
填埋时先从右到至左推进,然后从前向后推进。
左、中、右之间的联线之间呈圆弧形，使覆盖面上排水畅通地流向两侧进入排水沟或边沟等，以减少雨水渗入垃圾体内，前后上部的连线呈一定坡度。
外坡为1：
3,顶坡不小于2。
单元厚度达到设计厚度后，可进行临时封场，在其上面覆盖45～50cm厚的粘土。
并均匀压实，再加上15cm厚的营养土,种植浅根植物。
最终封场覆土厚度大于1m。
3基底工程
《城市生活垃圾卫生填埋技规范》规定，场底地基是具有承载能力的自然土层或经过碾压、夯实的平稳层,且不应因填埋垃圾的沉陷而使场底变形、断裂，场底基础表面经碾压后，方可在其上贴铺人工衬里。
场底应有纵、横向坡度.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。
受地下水埋深土方平衡及整体设计的影响，场区两端高差过大会造成较大的困难.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要坡度为1%～1.3%时可以保证渗滤液排顺畅。
为确保填埋场安全，考虑到填埋场土体条件较差，需要对其整形,坑底及周围进行平整，取土同时作为坑四壁局部填土、每日覆盖用土和最终覆盖用土.填埋区底部按设计高程完成基底工程以后，底部要求平整,以利于防渗膜的铺设。
2.3。
4填埋工艺：
本工程采用厌氧卫生填埋工艺，实行分层摊平、往返碾压、分单元逐日覆膜的作业制度，主要工艺流程是：
每天将城市生活垃圾运到填埋场，经地磅计量后后，通过作业平台和临时通道进入填埋单元作业点按统一调度卸车，然后由填埋机械摊平、碾压.按分区从处理好的库底开始,向外向上逐排推进填埋，以一日填埋垃圾作为一个填埋单元。
每日需进行覆膜，并对覆膜后的填埋单元进行喷药消毒，以减少和杜绝蚊蝇、昆虫孳生。
最终封场覆土厚度大于1m.垃圾的压实密度约为0。
5t/m3。
每层垃圾厚度为2。
5～3。
0m，通常四层厚度组成一个大单元。
随着填埋作业高度的增加,可利用的填埋作业有效面积也在增加，为气体利用提供方便，已经经过临时封场的填埋单元可以通过导气石笼中间的垂直气井，将导气管和周围的移动式集气站连接起来，就可以对气体进行再利用了。
4垃圾坝：
本工程选择山谷型填埋场工艺，因此为增加垃圾库容、或填埋分期规划,需设置垃圾拦挡构筑物.根据材料的不同，主要分为碾压式土石坝、混凝土坝、浆砌石坝等。
由于可就地取材、适应性强、造价低廉、安全性好的优点，本垃圾填埋场垃圾坝选用土石坝。
⑴坝型选择：
填埋场用土石坝没有防渗要求,不设心墙，一般可分为均质坝和多种土质坝。
由于场地地质情况不同，考虑就地取材及降低造价,选择采用多种土质坝。
⑵材料选择:
筑坝材料压实后，应具有较高的强度和一定的抗风化能力，并具有较好的长期稳定性。
因此,除了含有机质太多的土料、淤泥和软粘土外，几乎所有土石料都可用作筑坝材料。
⑶坝体结构：
①坝体高度：
本工程填埋高度是26m,根据坝体高度的设计标准，将垃圾坝坝高定为10m，按水工分类标准都属于低坝.
②坝坡:
取坝坡为1∶3。
填埋垃圾一侧的坝面因上覆防渗层，仅做压实土层防护;
长期暴露的坝面应做坡面防护，并做反滤层以防止坝体材料流失,防渗材料一般选用HDPE膜。
③坝顶构造：
土石坝坝顶是作为运输或巡检通道,宽度定为40m。
为满足车辆行驶的要求，选用泥结碎石、沥青碎石等材料。
坝轴线中点附近填筑高度最大，坝基覆盖层也可能最厚,设计中应留有一定超高，到轴线两侧逐渐降到设计高度，同时也有利于坝顶排水。
2.4、总图设计
2.4。
1设计依据
（1）《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17—2004）
（2）《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》（建设部2001）
（3）城镇环境卫生设施设置标准（CJJ27-2005）
（4）《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）
（5）《渗滤液处理工程技术规范（试行）》（HJ-564-2010）
（6）地表水环境质量标准（GB3838-2002）
（7）生活垃圾填埋场环境监测技术要求（GB/T18772—2002）
（8）建筑设计防火规范（GB50016-2006）
（9）生活垃圾填埋场无害化评价标准（CJ/T107—2005）
（10）国家现行各种规范和单位提供的地形图
2厂区总平面布置
平面组成：
填埋区、生产管理区、沼气发电区、污水处理区、综合用房五部分组成。
平面特点：
实行功
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