固体废弃物课程设计山东济宁Word文档下载推荐.docx
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济宁市总土地面积10684.9平方公里。
其中：
平原面积5243.1平方公里，占总面积的49.1%；
洼地面积1780平方公里，占总面积的16.7%；
湖泊面积1568.2平方公里，占总面积的14.7%；
山地面积1329.8平方公里，占总面积的12.4%；
丘陵面积763.8平方公里，占总面积的7.1%。
1.3.3气候特点
济宁市位于东亚季风气候区，属暖温带季风气候，四季分明。
夏季多偏南风，受热带海洋气团或变性热带海洋气团影响；
冬季多偏北风，受极地大陆气团影响，多晴寒天气；
春秋两季为大气环流调整时期，春季易旱多风，回暖较快；
秋季凉爽，但时有阴雨。
具有充裕的光能资源，是济宁气候的突出特点。
济宁年平均气温为13.3℃一14.1℃，平均无霜期为199天。
年平均降水量在597—820毫米左右。
1.3.4水文背景
济宁市的天然水资源总量水平年为55亿立米，其中地表水34亿立米，地下水天然补给量21亿立米；
可利用水资源总量为30.37亿立米，其中地表水17.44亿立米，地下水12.93亿立米。
与全省平均情况的比较是：
济宁市天然水资源每平方公里为44.50万立米，比全省平均值21.17万立米多110.2%；
人均占量740立米，比全省人均449立米多64.8%；
可利用水资源每平方公里为27.04万立米，比全省平均15.29万立米多76.8%，人均可利用水量为449立米，比全省人均324立米多38.7%。
1.4设计依据及规范
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》（建标[2001]101号）
3、《固体废弃物处理与处置实践教程》，宁平，化学工业出版社，2005
4、《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889）
5、《生活垃圾填埋场环境监测技术要求》GB/T18772
6、《生活垃圾卫生填埋技术》，赵由才，化学工业出版社，2004
7、《现代固体废弃物综合处理技术》李传统，东南大学出版社，2008
8、《土工合成材料应用技术规范》（GB50290—98）
9、《三废处理工程技术手册》（固体废弃物卷）
10、其他有关填埋场设计的论文著作
1.5建设的必要性
1.5.1存在的主要问题
济宁市不存在垃圾填埋场在这次工程建成之前，本市居民的生活垃圾收集后乱堆放，由此造成的对环境和对居民健康的影响无法估量。
还有的居民将生活垃圾排进了周边河流内，造成了不小的影响，但目前上游水质还是良好，如不加紧解决生活垃圾的问题，后果将是济宁市的污染难以治理。
1.5.2建设的必要性
对于中国越来越严重的环境问题值得我们重视，我们需要抓好大城市的环境问题也需要掌握好小城市的地方垃圾问题。
济宁市目前不存在大型垃圾填埋场，农村地区垃圾随意堆放的现象也比较严重，没有系统得处理好垃圾的最终处理问题，时间一久会对环境及市容美观产生不良的影响。
固体废弃物还存在侵占土地、污染水体、污染大气、污染土壤等弊端，所以建设一个垃圾填埋场来解决固体废弃物是必须的。
1.6建设原则及指导思想
治理垃圾要认真实施可持续发展战略，“必须努力寻求一条人口、经济、环境和资源相互协调的，既能满足当代人的需求而又不对满足后代人需求的能力构成危害的可持续发展的道路。
”为此就要实现对生活垃圾治理的无害化、减量化、资源化。
建设原则要达到下面几点要求：
（1）规模的合理化；
（2）要有经济的可行性；
（3）权衡对环境的贡献与影响能力；
（4）建成效果要明显；
（5）要进行全程监测；
（6）投产后的使用年限要达到预期。
第2章总体设计
2.1工程规模
2.1.1服务人口及面积
济宁市面积10684.9km2，服务人口105万人，现状垃圾产量1.1kg/（d·
p）,服务年限20年，未来的人口预测采用下公式
2-1
式中
：
第n年的服务人口数，人；
初始服务人口数，人，本次设计中据济宁市当地的资料取105万人；
P：
人口自然增长率，本次设计中据济宁市当地的资料显示，p＝0.006。
n：
第n年。
计算结果见2.1.4
2.1.2垃圾产率
结合该城市以生产农产品为主的特点，设计该镇的生活垃圾将在未来的几年呈连续增长的趋势，其增长系数取0.01，采用下公式预测该镇垃圾产生量在未来的变化趋势。
2-2
初始垃圾人均日产生率，kg/（d·
p）
第n年的垃圾人均日产率，kg/（d·
p）；
2.1.3垃圾产生量预测
随着时间推移，居民按照人口增长速度逐年增加，经济状况也逐年发生变化，垃圾产生量将会增多，成分也逐渐朝有机物增加、可燃物增多、可利用价值提高的趋势发展。
在推行生活生活垃圾产生源头的减量化工作时，也许垃圾产生量会下降。
2-3
第n年得垃圾日产生量，t/d
去除废品后，可用于卫生填埋的垃圾量为：
1.123×
1010×
（27.04%+65.06%）=1.03×
1010kg
生活垃圾压实密度一般为600-1000kg/m3,设计中取1000kg/m3，则卫生填埋的垃圾体积：
通常填埋场的覆土量约占填埋总容积10%—25%，设计中取15%
所以垃圾体积与覆土体积之和为：
V=1.21
107m3
设计中取填埋高度为45m，则填埋面积S为
2.1.4计算列表
人口
（万人）
人口增长率
人均垃圾量
（kg/
万人·
年）
生活水平导致的垃圾增长率
年垃圾产量（kg）
第1年
105.00
2.25
401.5
0.01
4.2
第2年
107.36
405.5
4.4
第3年
109.78
409.6
4.5
第4年
112.25
413.7
4.6
第5年
114.77
417.8
4.8
第6年
117.36
422.0
5.0
第7年
119.99
426.2
5.1
第8年
122.70
430.5
5.3
第9年
125.46
434.8
5.5
第10年
128.28
439.2
5.6
第11年
131.17
443.5
5.8
第12年
134.12
448.0
6.0
第13年
137.14
452.5
6.2
第14年
140.22
457.0
6.4
第15年
143.38
461.6
6.6
第16年
146.60
466.2
6.8
第17年
149.90
470.8
7.1
第18年
153.27
475.5
7.3
第19年
156.72
480.3
7.5
第20年
160.25
485.1
7.8
可用于填埋的垃圾总产量（kg）
1.03×
1010
垃圾压实密度（kg/m3）
1000
垃圾体积（m3）
107
垃圾体积+覆土体积（m3）
1.21×
垃圾填埋高度（m）
45
垃圾填埋面积（m2）
2.69×
105
2.2填埋方案的确定
2.2.1垃圾处理方法比较
目前，国内外对垃圾的处理技术方法主要有焚烧技术、堆肥技术、卫生填埋技术以及由上述三种技术结合起来，使缺点互相抵消，使优点更为显著的垃圾综合处理技术，简述如下：
焚烧技术。
焚烧处理是目前国内外生活垃圾处理的一种主要方法，能够达到理想的减量化的目的，其方法是采用专用设备如垃圾焚烧炉进行燃烧，但是投资大，运行费用高，同时要求有较大的垃圾量供应才能保证设备的正常运行，因此，在经济发达的大城市才能采用。
堆肥技术。
堆肥技术有敞开式静态堆肥和机械化高温堆肥二种方式，其好处在于能变废为用，在一定程度上实现垃圾处理的资源化目的，但是，由于近年来居民生活水平的提高和生活结构的改变，废旧塑料、废旧玻璃垃圾量剧增，如果没有进行对这种垃圾的分类收集和预分选，很难进行堆肥处理。
如果能教育广大居民自觉做好垃圾的分类处理，将各种金属、塑料和有机物区分开来，再将仅含有有机物的垃圾进行堆肥，在我乡竹山公路建设积极开展并日益完善的条件下，将垃圾堆肥用于竹山施肥，既解决了垃圾出路问题,又可以增加竹山地力。
卫生填埋技术。
《城市生活垃圾生活填埋技术规范》中对卫生填埋的解释是：
采取防渗、铺平、压实、覆盖对城市生活垃圾进行处理和对气体、渗沥液、蝇虫等进行治理的垃圾处理方法。
按地形分填埋有三种：
山谷填埋、平地填埋、废坑填埋。
填埋无法做到垃圾的减量化，但却是垃圾无害化处理的最终手段，方法简便易行，投资较低，能消纳的垃圾量大，比较适应于目前大部分的城市和乡村的经济承受能力，对于山区小集镇来说是较为合适的选择。
2.2.2处理方法选择
由于地形复杂、垃圾产生地相距较远、交通等基础设施不完善,所以不适合对垃圾进行集中大规模处理,只能建设小型垃圾填埋场,且一般都建在山谷中。
我们结合归州镇垃圾填埋场工程设计,研究采用人工防渗的现代卫生填埋方式,建设经济技术合理的山谷型小型垃圾填埋场，选择山谷填埋法。
工艺流程：
图2-1工艺流程图
2.3场址选择
2.3.1场址选择原则
场址选择是项目实施成功与否的关键，根据《生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17—2004）规定，场址选择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、地质勘察等有关部门和专业设计单位的有关专业技术人员参加。
选址条件是：
（1）符合城市总体规划、区域环境规划、城市环境卫生专业规划的要求；
（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）场址距大、中城市规划建成区应大于5公里，距小城市规划建成区应大于2公里。
2.3.2场地勘察
场地的勘察包括现场调查和实地勘测两个方面，勘察的步骤为：
（1）根据现有资料对场地所在地区进行初步调查；
（2）在初步调查的基础上进行实地考察；
（3）通过钻探或挖掘技术进行场地水文地质勘测；
（4）勘察资料整理，绘制较详细的处置场地地图。
在进行场地选择时，首先要进行现场调查。
这个阶段的主要工作是文献资料调研和现场实地考察，以了解场地的地形、地貌水文条件、工业布局、人口分布等情况，同时进行初步分析，判断该地区是否适合建造填埋场地。
2.3.3场址选择可行性讨论
填埋场地的选择是处置工程设计的第一步，既要满足环保要求，又要经济可行。
要从工程学、环境学、经济学及法律和社会等方面考虑。
第一，从经济学方面考虑。
首先场址要满足一定的库容量要求。
任何一个卫生填埋场，其建设均必须满足一定的服务年限。
一般填埋场合理使用年限不少于10年，特殊情况下不少于8年。
其次场址应交通方便、运距合理。
场址交通应方便，具有能在各种气候条件下运输的全天候公路，宽度合适，承载适宜，尽量避免交通堵塞。
根据有关资料，垃圾填埋处理费用当中约60%-90%为垃圾清运费。
缩短清运距离，对降低垃圾处理费用起关键作用。
再次场址周围应有相当数量的土石料。
所选场地附近，用于天然防渗层和覆盖层的黏土及用于排水层的砂石等应有充足的可采量和质量来保证能达到施工要求；
黏土的pH值和离子交换能力越大越好，同时要求土壤易于压实，使土具有充分的防渗能力。
第二，从工程学方面考虑。
一是地形、地貌及土壤条件，场地地形坡度应有利于填埋场施工和其他建筑设施的布置，不宜选在地形坡度起伏较大的地方和低洼汇水处。
二是地质条件，场址应选在工程地质性质有利的最密实的松散或坚硬的岩层之上，它的工程地质力学性质，应保证场地基础的稳定性并使沉降量最小，有利于填埋场边坡稳定性的要求。
三是气象条件，场址宜位于具有较好的大气混合扩散作用的下风区，白天人口不密集的地区。
第三，从环境学方面考虑。
对地表水的保护，对地下水的保护，对居民的影响要降到最低。
在垃圾填埋场中HDPE土工膜是防渗的灵魂材料。
土工膜的质量好坏对保护地表水地下水起着关键性的作用。
第四，从政策法规方面考虑。
垃圾填埋场的选址应服从当地城市总体规划，符合当地城市区域环境总体规划要求，符合当地城市环境卫生事业发展规划要求。
2.4填埋厂区的组成
渗沥液调节池
上流式污泥床反应器（ＵＡＳＢ）
ＣＡＳＳ反应池
中间水池
污泥贮泥池
第3章填埋场工程设计
3.1库容和设计年限
3.1.1库容
本处理厂属于山谷型填埋场，填埋库区占地面积约为94.7亩。
为了形成初始填埋库容，在库区下游设置一座垃圾坝，垃圾坝内边坡按1:
3进行设计，填埋库区边坡按1:
3进行设计，场地坡度修正为2%。
在计算填埋场容积时，分为两部分进行计算，其中一部分为垃圾坝坝顶标高以下部分，另一部分容积式当填埋的垃圾堆体逐渐向空中发展时，这时，为了保证整个堆体的稳定性，在堆体表面将要形成一定的坡度，垃圾堆体外坡设计为1:
3,共设置3个马道平台，马道平台宽2m，它一方面可以缓冲坡面被雨水冲刷，另一方面在运行过程中，在该马道平台上可以设置临时终场排水沟，汇水面积内的雨水可以通过此排水沟汇入环场截洪沟，以尽量减少垃圾渗滤液的处理量，另外还便于对坡面进行检查、维修，有利于垃圾填埋库区的生态恢复。
当堆体达到设计标高时进行封场，封场坡度为5%。
根据上述参数计算，本填埋库区的原始库容为85万m³
，填埋场标高、面积、容积计算见下表。
库容计算是采用CAD估算，具体根据填埋高程不同先将总填埋场化为6部分计算，划分情况如下图所示。
图3-1库容示意图
总库容为每两条高程线所间的库容之和，库容以绘制面域的方法计算，结果如下表。
表3-1垃圾填埋场库容计算表
序号
高程（m）
高程差（m）
面积（m2）
库容（万m2）
累计库容（万m2）
1
750
2.5
74.97
62.48
2
755
5
757.33
1784.30
1846.78
3
760
2303.23
7302.13
9148.91
4
765
4046.00
15669.85
24818.76
770
5507.90
23790.99
48609.76
6
775
5634.21
27854.68
76464.43
7
780
5332.80
27414.07
103878.51
8
2427.49
18930.42
122808.92
9
785
252.90
5773.19
128582.12
3.1.2使用年限估算
3-1
本次设计中垃圾质量容量取0.86t/m3，垃圾填埋覆土系数取1.3。
年均产垃圾量按下表取值反复计算，直至有效使用年限与其所对应的年均产垃圾量大致相当。
计算得有效使用年限为15年，即总处置垃圾累积量为12.858万吨。
使用年限内填埋场年均处理量为0.56万吨，日均处理量为15.34吨。
3.2垃圾坝设计
垃圾坝：
填埋区地形为一山沟，呈簸箕形，为增加填埋容量，在沟口设垃圾坝，拦挡和防止垃圾下滑。
可行性研究曾确定此坝为不透水的石坝，坝基采用帷幕灌浆，兼有截污坝作用，经研究，认为截污坝和垃圾坝合并建造虽能节约少量投资，但国内尚无成熟的经验，且存在一定问题。
为稳妥可靠，故本设计将垃圾坝与截污坝分别设置。
按照填埋场的地形、地质条件，尽量减少坝的长度，确定坝址设在沟下游两山坡接近的沟口处。
截污坝要根据产生的渗滤液的量，再根据渗滤液的量算出调节池的容积来确定截污坝的高程和坝高，是防污的重要设施。
必须要设置在山谷的狭窄处，其主要作用就是防止调节池内的渗滤液渗出。
本工程设计的截污坝的尺寸为25×
40×
15m。
3.3场区防渗排渗系统设计
3.3.1防渗方式
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。
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。
3.2.2防渗结构
3.3.2.1水平防渗系统
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。
根据地质勘查情况，为达到既保证安全又经济可行的目的，本设计作出三种防渗方案进行技术经济比较，以便确定最合适的防渗结构体系。
方案一：
单层HDPE膜＋粘土复合衬垫
1）竖向结构其竖向结构构造自上而下分别入图所示
图3-2单层膜＋粘土复合垫
2）工程造价：
HDPE膜选用进口产品，土工网格、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142.5元/m3。
方案二：
双层HDPE膜复合防渗衬垫
1）竖向结构其竖向结构构造自上而下分别如图所示：
图3-3双层膜＋粘土复合垫
HDPE膜选用进口产品，土工网格、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173.1元/m3。
方案三：
单层HDPE＋膨润土复合防渗衬垫
图3-4单层膜＋膨润土复合垫
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/m3。
各方案技术经济对比
1）对方案一的评价
A）次方案是三个方案中较经济的一个方案
B）适用性：
若在填埋作业是，第一层所填垃圾很有尖锐物或在填埋过程中压实机械操作不当，使单层膜被刺穿，则防渗系统基本失效，造成水体污染。
故本方案对填埋作业是的技术要求较高，且发生膜刺穿时造成的危害较大。
2）对方案二的评价
A）次方案造价较贵，并要求较高的监管水平
双层膜具有双保险的作用。
若第一层被刺穿，还有下层膜及土工布可阻挡渗滤液进一步向下渗透，因此可将经过上层膜孔洞的渗漏量减至最少，从而可大大减少通过防渗衬垫的渗漏量。
3）对方案三的评价
A）次方案造价在三个方案中相对经济
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。
因此，本设计采用方案三的方案。
施工工艺：
（1）特点和要求
HDPE膜是高密度聚乙烯合成材料，具有较强的延展性和良好的防渗性能，但遇尖锐物易破裂。
因此，HDPE膜的垫层、铺衬、覆盖及其他相关作业等在施工过程中均应十分严格地加以保护，这是保证垃圾填埋场防渗系统质量的关键。
（2）坡面可分为土质坡面和石质坡面，根据设计规定，坡面放破系数不得德育1:
1.25。
土质坡面经机械开挖后，用人工整平夯实，彻底清除树根、砾石等尖锐杂物，然后铺垫一层土工布（400g/m2）、铺衬HDPE膜，再在膜上铺垫一层土工布；
石质坡面应与周围土质坡面厚度一致，经修凿的石质坡面上用水泥砂浆抹平，然后铺衬HDPE膜，上覆一层土工布。
沟谷一般由数条支沟和1条主干沟组成。
支沟上设渗滤液收集沟（下设地下水收集盲沟）和鱼刺状渗滤液收集支沟；
主干沟上设汇集渗滤液收集沟的渗滤液主盲沟（下设地下水
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