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城市生活垃圾亦称城市固体废物，是由城市居民家庭、城市商业、餐饮业、旅馆业、旅游业、服务业，以及市政环卫系统、城市交通运输、文教机关团体、行政事业、工矿企业等单位所排出的固体废物。

其主要组成为：

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。

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年内，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内占据主导地位，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。

1.1.2垃圾的处理方法

焚烧法：

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。

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，促进来源于生物的有机废物发生生物稳定作用，使可被生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。

堆肥化系统的分类：

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。

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。

垃圾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。

1.1.3针对我国现状选择的处理方法

随着经济的发展，人们生活消费水平的提高，城市的生活垃圾产生量日渐增加。

而目前市内还没有垃圾无害化处理的工程措施，基本上所有的垃圾都是简易堆放处理，没有进行无害化处理，其卫生要求远达不到环境法规的卫生标准。

这些简易的垃圾堆放场已经造成一系列的环境污染问题。

表现在：

一，垃圾露天堆放，散发阵阵恶臭，污染大气环境，周围几平方公里的地方都可以闻到，严重影响景观。

二，垃圾无隔离措施，其产生的渗滤液污染地下水和周围的地表水，极大地威胁居民的健康。

三，污染周围的土壤，使土壤失去应有的功能。

随着经济持续增长，人口数量在上升，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。

为提高城市环境卫生水平、提升城市形象、实现可持续发展，安全妥善地处置城市日益增加的生活垃圾显得十分必要和重要。

为此，我们拟在其地区建立一安全填埋厂，用以接收填埋周边城市的生活垃圾。

1.2该城市概况及自然条件

（1）该城市服务人口105万人，现状垃圾产量1.1kg/d·

人，垃圾场服务年限为20年。

（2）气象资料：

该城市位于位于北纬36度40分，东经117度00分，南依泰山，北跨黄河，属于暖温带大陆性季风气候区，四季分明，日照充分，年平均气温14摄氏度，年平均降雨量650~700mm，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。

1.3设计意义及主要内容

通过设计进一步消化和巩固《固体废物处理与处置》这门课程所学内容，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填埋处理系统设计的初步能力；

了解工程设计的内容、方法及步骤，培养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。

城市生活垃圾卫生填埋场处理工程设计的主要内容包括：

总平面布置（选址和场区总体设计等等），填埋工艺，防治工程，渗滤液收集导排工程，渗滤液处理工程，地下水、地表水导排处理工程，填埋气体收集与利用设计，环境监测设计，封场工程，辅助工程（如绿化、道路等），设备选型，二次污染防治设计，经济分析等等。

第2章工艺确定及选址

2.1填埋方案的确定

由于该地区主导风向为西北风，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，即垃圾填埋场的西北角，以减少对人们的影响。

采用平原型填埋。

填埋工艺选择厌氧性填埋。

填埋层内部处于厌氧状态，废弃物中的有机物分解缓慢，基本原样保存。

其分解过程分为两步：

首先是有机物被分解成有机酸或酒精（液化），然后进一步分解为甲烷和二氧化碳（气化）。

从废弃物填埋开始至填埋物稳定，整个厌氧发酵过程需要一段相当长的时间。

2.2设计规模

填埋年限内城市人口变化率，垃圾增加量的变化

（1）未来的服务人口数量：

式中：

An：

第n年的服务人口数，人；

A0：

初始服务人口数，人；

P：

人口年平均增长率；

n：

第n年。

本区初始服务人口数A0为105万人；

人口年增长率分别为0.5%。

（2）人均垃圾日产生率

a：

初始垃圾人均日生产率，kg/（d·

人）；

an：

第n年的垃圾人均生产率，kg/（d·

人）。

（3）垃圾产生量

人均垃圾产生量为1.1kg/（人·

d），垃圾产生量采用下式计算。

Wn：

第n年的日产垃圾量，t/d；

第n年的服务人口数，人。

计算列表：

表2-1垃圾填埋总量及填埋面积

人口（万人）

人口增长率

人均垃圾产量（kg/人·

年）

生活水平导致的垃圾增长率

年垃圾产量（万）

第1年

105

0.005

401.5

0.01

42.1575

第2年

106.0526

405.515

43.0058

第3年

106.5829

409.5665

43.6532

第4年

107.1158

413.6545

44.3089

第5年

107.6514

417.8155

44.9784

第6年

108.1896

421.9765

45.6535

第7年

108.7306

426.2105

46.3421

第8年

109.2742

430.4445

47.0365

第9年

109.8206

434.7515

47.7447

第10年

110.3697

439.1315

48.4668

第11年

110.9216

443.5115

49.1950

第12年

111.4762

447.928

49.9333

第13年

112.0336

452.4175

50.6655

第14年

112.5937

456.9435

51.4490

第15年

113.1567

461.506

52.2225

第16年

113.7224

466.1415

53.0108

第17年

114.2911

470.777

53.8056

第18年

114.8625

475.4855

54.6155

第19年

115.4369

480.267

55.4405

第20年

116.0140

485.0485

56.2527

填埋垃圾最终产量（万吨）

663

垃圾压实密度（kg/m3）

600

垃圾体积（m3）

1.105×

107

垃圾体积+覆土体积（m3）

1.326×

垃圾填埋高度（m）

12

垃圾填埋面积（m2）

9.21×

垃圾组成成分：

成份含量（%）

有机物（菜类，果皮，树叶）58.04

废品（金属，玻璃，塑料）8.30

无机物（炉渣，废土）33.66

垃圾处理流程图：

`

垃圾中各成分去除率：

成份去除率（%）

有机物（菜类，果皮，树叶）40

废品（金属，玻璃，塑料）20

无机物（炉渣，废土）0

2.3场址选择

2.3.1填埋场的选址原则

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。

场址的选择是卫生填埋场全面设计规划的第一步。

影响选址的因素很多，主要应从工程学、环境学、经济学、法律和社会学等方面来考虑。

主要遵循两条原则是：

一是从防止环境污染的角度考虑的安全原则，二是从经济角度考虑的经济合理原则。

安全原则是选址的基本原则。

维护场地的安全性，要防止场地对大气的污染，地表水的污染，尤其是要防止渗沥水的释出对地下水的污染。

因此，防止地下水的污染时场地选择时考虑的重点。

经济原则对选址也有相当大的影响。

场地的经济问题是一个比较复杂的问题，它与场地的规模、容量、征地费用、运输费、操作费等多种因素有关。

应充分利用场地的天然地形条件，尽可能减少挖掘土方量，降低场地施工造价。

填埋场的选址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）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。

2.3.2场址论证

本设计填埋场的选址经过从工程学、经济学、环境学、政策法规等方面的综合的缜密的考虑而选取的。

1）从经济学上看，此填埋场满足一定的库容量，能容纳600~1200t/d的垃圾处理量；

附近有一大道，距市中心仅9.87公里，场址交通方便，运距合理；

场址周围有相当数量的土石料，用于天然防渗层和覆盖层的粘土等。

2）从工程学方面看，场地有适当的自然地形作为填埋空间其地形、地貌及土壤条件适当；

天然地层具有一定的厚度，其地质条件很好；

场址蒸发量大于降水量，不位于台风经过的地区，其暴雨发生率也较低，位于大气混合扩散作用的下风向，即气象条件适当。

3）从环境学上看，场址远离专用水源补给区2000米以外，地基基础位于最高丰水位标高至少1米以上，对地表水、地下水影响较小，同时场址位于居民区2000米以外，且位于居民区的下风向对居民区的影响也较小。

4）从政策法规上看，此填埋场的建立符合城市发展规划，符合当地城市环境卫生事业发展规划要求。

第3章总体设计

3.1概述

垃圾填埋场的组成及各组成的作用：

根据工程规模和垃圾处理工艺要求，本垃圾处理场组成如下：

1.卫生填埋场；

2.污水处理站；

3.辅助设施：

车库机修洗车台、计量间、给水泵房、锅炉房等；

4.生活设施：

设有办公室、化验室、食堂、倒班宿舍、浴池等；

5.小型垃圾收集站。

3.2总体规划布局

卫生填埋主要包括垃圾填埋区，垃圾渗滤液处理区和生活管理区三部分。

随着填埋场资源化建设总目标的实现，还将包括综合回收区。

卫生填埋场的建设项目还可分为填埋场主体工程与装备，配套设施和生产，生活服务设施三类。

下图为填埋产总体设计思路：

第4章垃圾填埋场工程设计

4.1垃圾坝设计

4.2填埋场场区防渗系统设计

4.3渗滤液收集及导排

4.3.1垃圾渗滤液概念和来源

垃圾渗滤液是指超过垃圾所覆盖土层饱和蓄水量和表面蒸发潜力的雨水进入填埋场地后，沥经垃圾层和所覆盖土层而产生的污水。

渗滤液还包括垃圾自身所含的水分、垃圾分解所产生的水及浸入的地下水。

垃圾渗滤液呈淡茶色或暗褐色，色度在2000—4000之间。

有浓烈的腐化臭味，成分复杂，毒性强烈，有机物含量较多，被列入我国优先污染控制物“黑名单”的就有5种以上；

氯氮浓度高，BOD5和COD浓度也远超一般的污水。

城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。

主要来源有：

（1）降水的渗入，降水包括降雨和降雪，它是渗滤液产生的主要来源；

（2）外部地表水的渗入，这包括地表径流和地表灌溉；

（3）地下水的渗入，这与渗滤液数量和性质与地下水同垃圾接触量、时间及流动方向等有关；

当填埋场内渗滤液水位低于场外地下水水位，并没有设置防渗系统时，地下水就有可能渗入填埋场内；

（4）垃圾本身含有的水分，这包括垃圾本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸附量；

（5）覆盖材料中的水分，与覆盖材料的类型、来源以及季节有关；

（6）垃圾在降解过程中产生的水分，与垃圾组成、pH值、温度和菌种等有关，垃圾中的有机组分在填埋场内分解时会产生水分.

垃圾在填埋场产生的渗滤液与时间的关系可分为以下几个阶段：

（1）调整期：

在填埋初期，垃圾体中水分逐渐积累且有氧气存在，厌氧发酵作用及微生物作用缓慢，此阶段渗滤液量较少。

（2）过渡期：

本阶段滤液中的微生物由好氧性逐渐转变为兼性或厌氧性，开始形成渗滤液，可测到挥发性有机酸的存在。

（3）酸形成期：

滤液中挥发性有机酸占大多数，pH值下降，COD浓度极高，BOD5/COD为0.4—0.6，可生化性好，颜色很深，属于初期的渗滤液。

（4）甲烷形成期：

此阶段有机物经甲烷菌转化为CH4和CO2，pH值上升，COD浓度急剧降低，BOD5/COD为0.1~0.01，可生化性较差，属于后期渗滤液。

（5）成熟期：

此时渗滤液中的可利用成分大减少，细菌的生物稳定作用趋于停止，并停止产生气体，系统由无氧转为有氧态，自然环境得到恢复。

4.3.2垃圾渗滤液的水质特征

垃圾渗滤液主要来源于降水和垃圾本身的内含水和分解产生的水。

垃圾渗滤液的主要污染成分有：

有机物、氨氮和重金属等。

其种类和浓度与垃圾类型、组分、填埋方式、填埋时间、填埋地点的水文地质条件、不同的季节和气候等密切相关，其水质主要呈现以下特征：

（1）CODCr和BOD5浓度高：

在新的垃圾填埋场，大量挥发性酸的存在可能会产生高的CODCr和BOD5；

（2）BOD5与CODCr比值变化大：

BOD5/CODCr值的高低与渗滤液处理工艺方法的选择密切相关。

渗滤液BOD5/CODCr值与垃圾填埋场的使用年限有关，对“年轻”填埋场而言，其渗滤液多具有良好的生化处理可行性，可采用生物方法加以处理。

而对于“年老”填埋场的渗滤液的处理而言，必须考虑其可生化性随时间的变化；

（3）金属含量高：

垃圾渗滤液中含有10多种金属（重金属）离子，由于物理、化学、生物等的作用，垃圾中的高价不溶性金属被转化为低价的可溶性金属离子而溶于渗滤液中，在处理过程中必须考虑对它们的去除；

（4）营养元素比例失调，氨氮的含量高：

随着填埋场使用年限的增加，当进入产甲烷阶段后，渗滤液中的NH4+浓度不断上升。

另外，渗滤液中还存在溶解性磷酸盐的不足、碱度较高、无机盐含量高的问题。

4.3.3渗滤液收集系统

收集系统的作用：

渗滤液收集系统应保证在填埋场使用年限内正常运行，收集并将填埋场内渗滤液排至场外指定地点，避免渗滤液在填埋场底部蓄积。

渗滤液的蓄积会引起下列问题：

1、场内水位升高导致垃圾体中污染物更强烈的浸出，从而使渗滤液中污染物浓度增大；

2、底部衬层上的静水压增加，导致渗滤液更多的地渗漏到地下水——土壤系统中；

3、填埋场的稳定性受到影响；

4、渗滤液有可能扩散到填埋场外。

渗滤液收集导排采用由场底收集导排、中间收集导排、边坡排水网和导流竖井组成的立体三维系统:

场底渗滤液收集导排系统由设置在底部防渗层上的导流层、渗滤液收集管道及盲沟组成;

中间收集导排系统是为解决填埋渗透系数低的问题而设置的,采用复合排水网导水，沿填埋高度每隔2.5m增加设置一层复合排水网,在污泥表面就近找坡,排向邻近的垂直导水排气石笼;

垂直导水排气石笼的作用是保证污泥层间竖向排水,将中间排水层收集到的渗滤液快速排到场底,通过场底导排系统排出库区。

渗滤液收集系统主要由渗滤液调节池、泵、输送管道和场底排水层组成。

1、排水层

场底排水层位于底部防渗层上面，由沙或砾石构成。

当采用粗沙砾时，厚度为30-100cm，必须覆盖整个填埋场底部衬层，其水平渗透系数不应大于0.1（cm/s），坡度不小于2%。

排水层材质：

排水层由颗粒物或合成材料组成，要是用颗粒物，其排水层最低指标为：

30cm（12英寸）厚，最小水力传导系数为1cm/s，坡度≥2%，有盲管，有土壤过滤层。

它覆盖整个填埋场的底部以及边坡。

要是用河沙的话，必须洗净，或几乎不含细粉的，以便积聚在衬层上和双衬层间的液体能迅速收集和排除，使两衬层系统中的水压头最小。

根据导则，粒状排水物质的主要选择标准是高水力传导率和低毛细强度或虹吸力。

用洗净的沙粒作排水层，其渗透系数在1cm/s之间，毛细管张力可忽略不计，它比泥砂要好。

现在人工合成排水材料被引入到废物管理行业，它与颗粒物不同的是，合成排水材料可制成下列各种形式和厚度：

•网类（160～280μm）

•针扎无妨布（80～200μm）

•网垫（400～800μm）

•波纹状、华夫状或蜂窝状板（400～800μm）

建筑材料也多种多样，最普遍的合成材料是聚丙烯、聚酯或聚乙烯。

在相同设计排水能力的条件下，合成排水层很薄（小于1英寸），它比颗粒物排水层（1英尺）要薄得多。

合成排水层在填埋场中的应用，大大增加了废物的储存空间和处置空间。

对合成排水材质，EPA要求最小传递系数为5×

10-4m/s，合成排水材质的水力传递系数要比它高得多，足以确保土工网、土工复合层或其它合成排水层的设计性能优于1英尺厚颗粒排水层。

作用：

及时将被阻隔的渗滤液排出，减轻对防渗层的压力，减少渗滤液的外渗可能性。

（2）管道系统

一般穿孔管在填埋场内平行铺设，并位于衬层的最低处，且具有一定的纵向坡度（通常为0.5%-2.0%）。

（3）渗滤液调节池

作用是对渗滤液进行水质和水量的调节，平衡丰水期和枯水期的差异，为渗滤液处理系统提供恒定的水量，同时调节池可对渗滤液水质起到预处理的作用。

调节池通常采用地下式或半地下式，调节池的池底和内壁通常采用高密度聚乙烯进行防渗，膜上采用预制混凝土板保护。

主要考虑调节池的容积、场地的地形地貌、场地地址条件、资金等几个方面。

目前，调节池水面上均设有HDPE覆盖膜，这不仅可以防止臭味扩散，还可明显地降低渗滤液污染物的浓度，减轻后续处理的负担。

这种HDPE土工膜浮盖，密度比水低，可浮在渗滤液表面，使得整个调节池呈封闭厌氧状态，在去除臭味的同时，可对COD有一定的去除率，还可以收集沼气用于发电，同时可避免雨季过多的雨水注入调节池。

4.3.4渗滤液处理方法

渗滤液处理和净化成的评估和准备要求对目前和将来预计的所产生的渗滤液的排放和污染水平有准确的概念。

基于几年来的监测数据和从对国内外可比填埋场收集的实验室数据、内部产生的可预测的废物类型、当地标准降雨量、填埋场排水部分的进行和密封条件，推算出相应的对渗滤液成分预测。

这些预测为选择一个适当的处理程序及和确定相应的设备尺寸服务。

渗滤液直接和间接排放的条件，当渗滤液排入到河流时，必须达到规定的关键值，这些值由国家规定，或者将要规定，并由地方当局完成其他质量要求。

这些关键值就被用作可接受的渗滤液的净化目标。

如果渗滤液是经过城市污水厂被间接排放，关键值就更高。

在污水厂里有机物得