固体废物处理与处置课程设计DOCWord下载.docx
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7.1填埋气的组成
7.2填埋气的收集系统
7.3填埋场气的导排
八.终场覆盖----------------------------------------------------------------------------P14
8.1填埋场封场系统设计
8.2填埋场封场后的土地回用
九.个人小结------------------------------------------------------------------------------P15
十.参考文献--------------------------------------------------------------------P15
一．前言
1.1固体废物的来源与分类
固体废物，是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。
固体废物的种类繁多，性质各异。
为便于处理、处置及管理，需要对固体废物加以分类。
固体废物的分类方法很多：
可按化学性质分为有机固体废物和无机固体废物。
按照污染特性可将固体废物分为一般固体废物、危险废物以及放射性固体废物。
按照固体废物的来源可分为工矿业固体废物、生活垃圾以及其他固体废物三类。
生活垃圾是指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物，以及被法律、行政法规视作城市生活垃圾的固体废物。
其主要组成：
厨余物，废纸屑，废塑料，废橡胶制品，废编织物，废金属，玻璃陶瓷碎片，庭院废物，废旧家用电器，废旧家具器皿，废旧办公用品，废日杂用品，废建筑材料，给水排水污泥等。
固体废物特别是有害固体废物，如处理处置不当，能通过不同的途径危害人体健康。
固体废物露天存放或置于放置场，其中的有害物质可以通过环境介质—大气、土壤、地表或地下水体进入生态系统形成污染，对人体产生危害，同时破坏生态环境，导致不可逆生态变化。
1.2.1对土壤环境的影响
固体废物不加利用，任意露天堆放，不但占用一定的土地，导致可利用土地资源减少，而且如填埋处理不当，固体废物及其淋洗和渗滤液中所含有害物质会改变土壤的性质和结构，并对土壤中的微生物产生影响。
这些有害成分的存在，不仅有碍植物根系的发育和生长，而且还会在植物有机体内积蓄，通过食物链危及人体健康。
1.2.2对大气环境的影响
堆放的固体废物中的细微颗粒、粉尘等可随风飞扬，进入大气并扩散到很远的地方；
堆积的废物中某些物质的化学反应，可以不同程度上产生毒气或恶臭，造成地区性空气污染；
一些有机固体废物在适宜的温度和湿度下还可发生生物降解，释放出沼气，在一定程度上消耗其上层空间的氧气，使植物衰败；
固体废物在运输和处理过程中，也能产生有害气体和粉尘。
1.2.3对水体环境的影响
固体废物可随天然降水或地表径流进入河流湖泊，或随风迁徙落入水体，从而将有害物质带入水体，杀死水中生物，污染人类饮用水水源，危害人体健康；
固体废物产生的渗滤液危害很大，它可进入土壤污染地下水，或直接流入河流、湖泊或海洋，造成水资源的水质型短缺，生活垃圾未经无害化处理就任意堆放，也已造成许多城市地下水污染。
固体废物处理的方法大致有堆肥、焚烧和填埋。
堆肥化属于生物处理，焚烧属于热处理。
本报告就是利用填埋法对崇明县的垃圾处理与处置进行设计。
1.3.1堆肥
堆肥化是在控制条件下，利用自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的微生物学过程。
堆肥化系统的分类：
按堆肥过程中微生物对氧气的不同需求情况分为好氧堆肥和厌氧堆肥；
按温度分为中温堆肥和高温堆肥；
按技术分为露天堆肥和机械密封堆肥。
1.3.2焚烧
焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定量的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中有还有毒物质在800——1200℃的高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化和资源化的处理技术。
可燃物质的燃烧，特别是生活垃圾的焚烧过程，是一系列十分复杂的物理变化和化学反应过程，通常可将焚烧过程划分为干燥、热分解、燃烧三个阶段。
焚烧过程实际上是干燥脱水、热化学分解、氧化还原反应的综合作用过程。
1.3.3卫生填埋
卫生填埋是“利用工程手段，采取有效技术措施，防止渗滤液及有害气体对水体和大气的污染，并将垃圾压实减容至最小，填埋占地面积也最小。
在每天操作结束或每隔一定时间用土覆盖，使整个过程对公共安全及环境均无危害”的一种土地处理垃圾方法。
固体废物填埋场的构筑方式和填埋方式与地形地貌有关，可分为山谷型填埋和平地型填埋方式。
平地型填埋又可分为地上式、地下式和半地下式。
卫生土地填埋适于处置一般固体废物。
用卫生填埋来处置城市垃圾，不仅操作简单，施工方便，费用低廉，还可同时回收甲烷气体，目前在国内外被广泛采用。
在进行卫生填埋场地选择、设计、建造、操作和封场过程中，应着重考虑防止浸出液的渗漏、降解气体的释出控制、臭味和病原菌的消除、场地的开发利用等几个主要问题。
二、工程概况
2.1项目背景
随着崇明县的经济持续增长，人口数量的上升，消费物品也在增加。
若不处理对垃圾无害化处理，将引发重大的灾难，而目前，仅少量进入垃圾焚烧发电厂进行焚烧处理，其余基本处于无序状态，有的混入危险废物处置，有的被拉到市郊和外地，对环境造成了污染，存在严重隐患。
为提高崇明县环境卫生水平、提升城市形象、实现可持续发展，安全妥善地处置崇明县日益增加的生活垃圾显得十分必要和重要。
为此，我们拟在崇明县周边地区建立一安全填埋厂，用以接收填埋崇明县的生活垃圾。
2.2课程设计目的
（1）通过设计进一步消化和巩固本门课程所学内容，并使所学知识系统化，培养运用所学理论知识进行城市生活垃圾综合分选处理系统设计的初步能力；
（2）了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定固体废物处理与处置系统的设计方案，进行设计计算、绘制工程图，应用技术资料，编写设计说明书的能力。
2.3设计要求
2.3.1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。
2.3.2设计说明书
设计说明书要求8000字以上，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
2.3.3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。
2.3.4设计图纸
包括垃圾填埋场平面布置图、剖面布置图及主要构筑物（防渗排渗系统、导气系统复合防渗衬里、渗滤液处理工艺等）结构图。
（1）根据崇明县人口规模与人均垃圾生产量等因素，本设计服务人口71.57万人。
平均每人每天产生1.2kg垃圾，人口增长率为0.68%。
垃圾填埋场高度15m，覆土与压实之比为1:
5，使用年限：
10年。
垃圾压实密度,700kg/m3。
（2）气候：
崇明岛属北亚热带季风气候，温和湿润，四季分明，雨水充沛，日照充足，年平均气温15.3℃。
年平均降水量1003.7毫米。
年平均日照2104小时。
全年无霜期229天。
多东南风，夏秋季受台风影响较大。
（3）水文资料：
月总降雨量最大为346.9毫米，出现在堡镇港南水闸地区，月最大日降雨量为124.3毫米（7月6日8:
00时至7月7日8:
00时），出现在堡镇港南水闸地区。
三、设计计算
设计垃圾填埋场服务年限为15年，覆土与垃圾压实之比为1:
5，填埋高度为15m，该地区主导风向为东北风，因此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，即垃圾填埋场的西南角，以减少对人们的影响。
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
第一年生活垃圾所需填埋体积：
年份
人口/万
人均生活垃圾日产量/（kg/d）
垃圾体积/m^3
覆土量/m^3
填埋容量/m^3
累计填埋容量/m^3
2012.00
71.57
1.20
447823.71
89564.74
537388.46
一期
2013.00
72.06
450868.92
90173.78
541042.70
1078431.16
2014.00
72.55
453934.82
90786.96
544721.79
1623152.95
2015.00
73.04
457021.58
91404.32
548425.90
2171578.84
2016.00
73.54
460129.33
92025.87
552155.19
2723734.04
2017.00
74.04
463258.21
92651.64
555909.85
3279643.89
2018.00
74.54
466408.36
93281.67
559690.04
3839333.92
2019.00
75.05
469579.94
93915.99
563495.93
4402829.85
2020.00
75.56
472773.08
94554.62
567327.70
4970157.55
二期
2021.00
76.07
475987.94
95197.59
571185.53
5541343.08
2022.00
76.59
479224.66
95844.93
575069.59
6116412.67
2023.00
77.11
482483.39
96496.68
578980.06
6695392.73
2024.00
77.63
485764.27
97152.85
582917.13
7278309.86
2025.00
78.16
489067.47
97813.49
586880.96
7865190.82
2026.00
78.69
492393.13
98478.63
590871.75
8456062.58
由表格可知：
设计堆高15m，则面积
可设计期数，取n=2
渗滤液量是按日本指南解说推荐的主因素相关法公式计算：
式中：
L—渗滤液产生量，m3/d
C1、C2—正在填埋区和已完成填埋区的渗出系数，一般在0.2~0.8之间，且C1>
C2
A1、A2—正在填埋区和已完成填埋区的的面积，m2
I—填埋场所在区域的最大年或月降水量的日换算值，mm/d
年平均降水量1003.7毫米则日平均降水量：
第一期建设时，日产渗滤液：
第二期建设时，日产渗滤液：
整个工程日产渗滤液：
填埋场的主要气体包括氨、二氧化碳、一氧化碳、氢、硫化氢、甲烷、氮和氧等，其中以甲烷和二氧化碳的含量最高。
其典型特征为温度约43-49℃，相对密度约1.02-1.06，水蒸气含量达到饱和，高位热值为15630-19537KJ/m3。
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
生活垃圾日产量/（万kg/d）
生活垃圾年产量/（万kg/y）
填埋气/m^3
85.88
31347.66
283412.30
86.47
31560.82
268722.62
87.06
31775.44
254794.33
87.65
31991.51
289233.31
88.24
32209.05
274241.93
88.84
32428.07
260027.56
89.45
32648.59
295173.89
90.06
32870.60
279874.59
90.67
33094.12
265368.28
91.29
33319.16
301236.47
91.91
33545.73
285622.94
92.53
33773.84
270818.69
93.16
34003.50
307423.58
93.79
34234.72
291489.36
94.43
34467.52
276381.04
四、卫生填满场的设计
卫生填埋场的处理对象，通常通过其相应的技术规范或标准予以规定：
环境卫生机构收集或产生者自行收集的生活垃圾、商业和企事业办公垃圾，服装生产、食品加工等城市生活服务业产生的与生活垃圾性质相近的一般工业固体废物，生活垃圾焚烧炉渣和堆肥处理残余物，可以直接进入填满场处置；
污水处理厂污泥、厌氧产沼和粪便处理残余物，经脱水至含水率小于60%后，可以进入填埋场处置；
经处理后的某些种类医疗垃圾、生活垃圾焚烧飞灰和医疗垃圾焚烧残余物，及一般工业固体废物，经处理达到特定的污染物浸出限值后，可在填埋场内分区单独处置。
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。
4.2.1选址的考虑因素
（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）但地环境条件：
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）地方公众：
可通过自发的协议来达到，也可在废物处理合同中加以规定。
4.2.2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
五、填埋场的防渗
填埋场防渗是现代填埋场区别于简易填埋场和堆放场的重要标志之一，也是选址、设计、施工、运行管理和终场维护中至关重要的内容。
填埋场防渗的主要目的，是阻止渗滤液和填埋气体外泄污染周围的土壤和地下水，同时还要防止外来水，包括地下水、地表水和降水等大量进入填埋场，增大渗滤液产生量。
按照填埋场防渗设施铺设时间的不同，防渗方式可分为场区防渗和终场防渗。
根据防渗设施设置方向的不同，又可分为水平防渗和垂直防渗。
5.1.1水平防渗
水平防渗指防渗层向水平方向铺设，防止渗滤液向周围及垂直方向渗透而污染土壤和地下水。
根据所用防渗材料的来源不同又可将该类防渗方式分为自然防渗和人工防渗两种。
5.1.2垂直防渗
垂直放渗指防渗层竖向布置，防止废物渗滤液横向渗透迁移，污染周围土壤和地下水。
因垂直防渗单独应用时能力相对有限，通常作为辅助防渗措施，故以下仅论述水平防渗和终场防渗。
当填埋场天然条件不能满足防渗要求时，就必须采用人工防渗材料进行处理。
人工防渗材料的选用主要有两种，一种是采用天然材料防渗衬层，如粘土防渗衬层、粘土与钠基膨润土混合防渗衬层和沥青混凝土防渗衬层等；
另一种是采用人工合成材料防渗衬层，如氯乙烯系、橡胶系、乙烯系和土工合成粘土衬垫等。
一般氯乙烯系多用于产业废弃物填埋场，而合成橡胶系、乙烯系多用于一般废弃物填埋场，土工合成粘土衬垫多用于封场或地基变形较大的场地，沥青混凝土衬层适用于当地砂石料便宜、地基条件稳定的填埋场。
按有关规定，选用的人工衬垫系统需满足的一般要求为：
a1衬垫和其他结构材料必须与渗滤液相容，衬垫的完整性和渗透性不因与渗滤液接触而发生变化；
b）衬垫（包括沥青、橡胶或聚乙烯等）应该满足一定的标准。
如：
渗透率<
10-7cnds；
具有适宜的强度和厚度；
衬垫抗压强度必须大于0．6MPa，不因填埋碾压而产生断裂；
应具有可焊性或粘接性以保证接缝处不渗漏；
能抗臭氧、紫外线、土壤细菌和真菌的侵蚀；
具有适当的耐候性，经得起急剧的冷热变化；
具有足够的抗拉强度，可抵御垃圾中坚硬物体的刺、划；
厚度均匀及无薄点、裂缝、磨损、气泡和外来颗粒；
便于施工和维护。
成分
5.2.1天然防渗
对场地的土壤、水文地质要求较高，一般自然蒸发量要超过降水量5Ocm，粘土衬垫的厚度大于2m，填埋场地为可溶性场地，具有不透水或低透水的粘土层（渗透率＜10-7cm/s），可将渗滤液截留在垃圾中以免扩散。
5.2.2人工防渗
当填埋场天然地基不能满足渗透性要求时，为确保渗滤液不渗漏或者把渗滤液的渗漏量降低到最低而采取人工防渗材料作防渗衬层。
人工合成衬里的防渗系统应采用复合衬里防渗系统，位于地下水贫乏地区的防渗系统也可采用单层衬里防渗系统，在特殊地质和环境要求非常高的地区，库区底部应采用双层衬里防渗系统。
5.3.1复合衬里应按下列结构铺设
（1）库区底部复合衬里结构（图6.0.4－1）。
基础，地下水导流层，厚度应大于30cm；
膜下防渗保护层，粘土厚度应大于l00cm，渗透系数不应大于1.0×
10－7cm/s；
HDPE土工膜；
膜上保护层；
渗沥液导流层，厚度应大于或等于30cm；
土工织物层。
图6.0.4－1库区底部复合衬里结构示意图
（2）库区边坡复合衬里结构（图6.0.4－2）。
膜下防渗保护层，粘土厚度应大于75cm，渗透系数不应大于1.0×
渗沥液导流与缓冲层。
图6.0.4－2库区边坡复合衬里结
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