垃圾填埋场.docx
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垃圾填埋场
第一章设计依据和工程概况
1.概述
1.1设计工程名称及地点
工程名称：
桂林市城市生活垃圾填埋场
1.2设计目的与任务
目的：
通过课程设计，巩固所学专业知识、培养独立思考问题的能力、提高综合运用知识的能力，提高生活垃圾填埋场填埋库区的设计及其绘图能力，并学会将书本知识与实际应用相结合，同时为毕业设计打下基础。
任务：
完成桂林市城市生活垃圾填埋场处理工艺方案的初步设计。
1.3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》（建标[2009]151号）
3、《厂矿道路设计规范》（GBJ22-87）
4、《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）
5、《非织造复合土工膜》（GB/T17642-1998）
6、《聚乙烯（PE）土工膜防渗工程技术规范》（SL/T231-98）
7、《土工合成材料应用技术规范》（GB50290-98）
8、《建筑设计防火规范》（GBJ16-89）
9、有关填埋场设计的论文著作
1.4设计原则
城市生活垃圾处理作为城市环境治理项目，应在城市总体规划的指导下，合理选择场址、处理工艺，严格控制产生二次污染。
防止对环境造成新的污染。
本设计主要遵循以下原则：
①贯彻国家有关方针政策，在城市做题规划指导下，从当地垃圾资源的实际情况出发，统筹兼顾垃圾资源的综合利用和合理利用，搞好能源转化，提高利用率，减少占地，逐步实现垃圾处理无害化、减量化和无害化，以取得较好的社会效益、环境效益和经济效益。
②坚持因地制宜，从实际出发选择合理地技术方案，走符合国情的路子。
根据国家的垃圾处理技术政策，结合本地区的实际情况，寻找垃圾处理技术和模式，形成多类型，多层次的配套技术。
③坚持科学态度，积极采用新工艺、新材料、新设备，不断改进及完善垃圾处理设施的建设，为环卫事业的发展提供技术保障。
④从实际出发，正确处理需要与可能、近期与远期的关系，做到远近结合、量力而行、留有余地、务求实效。
1.5设计范围和内容
本设计在结合桂林市总体规划的基础上设计，本工程服务范围桂林市城区的生活垃圾，服务年限为10年，市区人口60.35万人，人口数量年增长率为2.50%，人均日产垃圾量1.2kg/d。
本计为初步设计，包括产地平整、防渗处理、填埋库区排水系统平面设计、设计使用年限内生活垃圾总量预测，确定填埋场的设计规模、填埋库区的总容量计算、截洪沟和填埋区集排水管道的设计、填埋库区纵剖图。
2.选址及厂址概况
2.1垃圾填埋场选址要求
场址的选择是卫生填埋场规划设计的第一步，主要遵循以下两个原则：
一是从防止污染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。
安全原则是填埋场选址的基本原则。
填埋场建设中和使用后应保证对整个外部环境的影响最小，不使场地周围的水、大气、土壤环境发生恶化。
经济原则是指垃圾填埋场从建设到使用过程中，单位垃圾的处理费用最低，垃圾填埋场使用后资源化价值最高。
即要求以合理的技术、经济方案，以较少的投资达到最理想经济效果，实现环保的目的。
影响选址的因素很多，主要应从工程学、环境学、经济学以及社会和法律等方面来考虑。
根据《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）填埋场的场址选择应符合下列规定：
1、填埋场场址设置应符合当地城市建设总体规划要求；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、填埋场对周围环境不应产生影响或对周围环境影响不超过国家相关现行标准的规定。
3、填埋场应与当地的大气防护、水土资源保护、大自然保护及生态平衡要求相一致。
4、填埋场应具备相应的库容，填埋场使用年限宜10年以上，特殊情况下，不应低于8年。
5、选择场址应由建设、规划、环保、设计、国土管理、地质勘擦等部门有关人员才加。
6、填埋场选址应按下列顺序进行：
资料的搜集→初选场址→野外踏勘→对预选场地的社会、经济和法律条件调查→场址的优选→编制预选场地的可行性研究报告→预选场地的初勘工作→预选场地的综合地质条件评价技术报告→工程勘察阶段
7、填埋场防洪应符合下表的规定：
防洪要求
填埋场总容量104m3
防洪标准（重现期：
年）
设计
校核
>500
50
100
200-500
20
50
注：
降雨量取值为7d最大降雨量
8、填埋场宜选在地下水贫乏地区。
2.2选址及场址概况
拟定场址范围是一个独立完整的水文地质单元，场地周围也都是丘陵洼地，占地面积300亩，它距离市中心约20公里，距离江有25公里，最近的居民点离场址有近1公里，交通方便。
场区地质条件较好，岩溶基本不发育，岩性较完整，渗漏性小，场区市生活垃圾卫生填埋场所。
环境地质勘查区分属缓坡丘陵和孤峰平原两种地貌，地形北西高，南东低，相对高差60－70米。
场地是一个完整的封闭洼地，丘顶呈舒缓浑圆状，山坡坡度平缓。
场区属亚热带季风气候，温暖湿润，雨量充沛，年平均气温18－19℃，最大日降雨量240.3毫米。
基岩部分只有上泥盆统融县组及榴江组，下石炭统岩关阶地层，第四系分布较广，主要有粉质粘土、粘土，局部地段含角砾、碎石或夹粉砂土、碎石土、淤泥土，粘土渗透系数为0.002－0.035m/d。
场地地理位置坐标为东经110°07′07″,北纬25°12′20″。
场区属亚热带季风型气候，温暖湿润，雨量充沛。
据气象资料统计，年平均气温18～19℃，最大日降雨量240.3mm，最大日降雨多年平均值为134.9mm;多年平均降雨量1808.4mm，最大为2452.7mm，最小为1154.4mm；多年平均蒸发量为1559.2mm，最大1845.5mm，最小1371.8mm。
降雨量及蒸发量年内季节分配不均匀，一般每年4～8月为雨季，降雨量达1282.7mm，占全年降雨量的70％，每年12月至明年2月为干旱枯水季节降雨量仅为全年的10％，其余为平水期，降雨量占全年的20％，蒸发量夏秋季节较大，冬春季节较小，见表1。
表1桂林市降雨量和蒸发量统计表
项目
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
降雨量（mm）
62.7
71.0
110.5
257.5
301.4
320.0
220
183.8
65.7
77.1
98.6
55.0
占全年（％）
3.4
3.8
6.0
14.1
16.7
17.6
12.1
10.3
3.6
4.2
5.4
3.2
蒸发量（mm）
35.6
31.5
42.0
56.1
77.1
91.1
114.8
116.5
116.5
92.5
59.6
42.0
占全年（％）
4.1
3.6
4.8
6.4
8.8
10.4
13.1
13.3
13.3
10.6
6.8
4.8
2.3垃圾的物理化学性质
含水率20－50％，密度0.55t/m3，发热量500Kcal/kg，垃圾压实后的密度1000Kg/m3。
垃圾覆土容积以垃圾填埋量的18%来计算。
第二章填埋库区的平面设计说明
1、场底平整
在垃圾未进场之前，先对填埋区底部处理，进行平整夯实，作好防渗层的基础。
对场地和边坡先进行清除根植土，将场区的一坐小山塘填平，层层夯力，再按设计标高及坡度重整场底及边坡。
场底纵横坡度不少于2%，以利于渗滤的导流，在边坡放坡时，既要因地制宜，保证边坡的稳定性，又要尽量将坡度放缓，以利于防渗膜、土工布的铺设。
场底急边坡平整后要碾压夯实。
2、防渗处理
填埋场必须进行防渗处理，防止对地下水和地表水的污染，同时还应防止地下水进入填埋区。
填埋场的防渗可分为人工防渗、天然防渗和符合防渗等。
三种防渗方案的选择与场区工程地址和水文地质条件相关。
有规范可知，生活垃圾的防渗层的渗透系数k
10
cm/s，同时防渗工程应采用水平防渗和垂直防渗相结合的工艺。
经过对场区的勘察，综合比较，由于场区地层渗透性微弱（粘土防渗系数为0.002-0.035m/d，为微透水层），天然条件下，江水绝大比分转化为地表径流，地下径流较小，填埋场形成后，在总体上采用截洪沟拦截场外降水，场内垃圾分层压实并覆盖粘土等措施，又可排除部分降水；同时自然蒸发量超过降水量50cm，符合要求，因此，为数不多的降水渗入填埋区形成渗滤液，再通过填埋场中设计的渗滤液和收集系统，将其引至调节池，故本项目采用垂直防渗。
3、填埋库区排水系统平面设计
（1）设计使用年限内生活垃圾总量的预测，确定城市生活垃圾卫生土地填埋场的设计规模：
按日处理能力500t生活垃圾设计，服务年限为10年。
市区人口60.35万人，人口数量年增长率为2.50%，人均日产垃圾量1.2kg/d。
（见表1）
表1垃圾产生量预测表
序号
年份
人口
人均垃圾量kg/d
日均垃圾量t/d
年垃圾量
累计量
万
104t/a
104t
1
2009
60.350
1.200
724.200
26.433
26.433
2
2010
61.859
1.200
742.305
27.094
53.527
3
2011
63.405
1.200
760.863
27.771
81.299
4
2012
64.990
1.200
779.884
28.466
109.765
5
2013
66.615
1.200
799.381
29.177
138.942
6
2014
68.280
1.200
819.366
29.907
168.849
7
2015
69.987
1.200
839.850
30.655
199.503
8
2016
71.737
1.200
860.846
31.421
230.924
9
2017
73.531
1.200
882.367
32.206
263.131
10
2018
75.369
1.200
904.427
33.012
296.142
（2）填埋库区的总容量计算：
式中：
V--垃圾年填埋量,m3
D--填埋后废物的压实密度,取1000kg/m3
W--市区内垃圾人均日产量,kg/（人•d）
P--市区内人口总数,人
k--覆土容积量系数为0.18。
代入数据得：
对总容量取整，填埋库区总容量为3.5
10
，填埋场预设高度为H=30m，长度为L=550m，宽度W=212.12m
（3）截洪沟和填埋区域内集排水管道的设计：
a.截洪沟计算：
截洪沟沿填埋场区最外边布置，使场外的雨水不进入场内，按20年一遇防洪标准设计，50年一遇防洪标准校核。
采用梯形断面。
设计流量按公路科学研究所的经验公式：
Q=K•Fn（m³/s）
式中，Q：
设计流量，m³/s
F：
流域面积，km2
K、n：
随地区及频率而变化的系数和指数，参照广西水文手册，K取0.17，n取0.635。
F=550
212.12
=0.1167km2
截洪沟采用浆砌块石构筑
=（2
0.7+0.3）
0.7=1.19
=0.3+4.4721
0.7=3.43
=
=
m/s<3m/s
式中，Q—流量（m3/s）v—流速（m/s）A—水流断面（m2）
n—粗糙系数；n=0.025R—水力半径（m）
i—水力坡度；i=0.5%X—湿周
用上式核算符合条件，采用明渠最大设计流速3m/s，截洪沟坡降≥0.5%，设计截洪沟为梯型，上宽为0.7m,下宽为0.3m，高为0.7m,长约为1300m。
b.污水调节池计算：
污水调节池容量的设计标准，以历年的最大日降雨量年平均值、最大日降雨量、最大月平均降雨量及年平均日蒸发量、平均日蒸发量、月蒸发量设计工况，参照国内外有关资料，本工程的渗滤液水量按下式估算：
C=F[P（1-R）-E-S]
式中：
C——渗滤液量
F——填埋场汇水面积
R——径流系数，取0.3
P——降雨量
E——蒸发量
S——土壤或垃圾吸水量
本工程设计采用如下三个方法进行计算：
[1]以最大日降雨量多年平均值134.9mm及年平均日蒸发量1559.2/365=4.3mm为设计情况，考虑填埋分区实施及雨污分流措施，S取0。
[2]以最大日降雨量240.3mm及平均日蒸发量4.3mm为设计情况
[3]以最大月平均（6月份）降雨量320mm及月蒸发量91.1mm（6月份）为设计情况。
采用最高数量的标准作为设计情况。
渗滤液日最大产生量为19200m3,取安全系数1.25，本工程污水调节池容积采用24000m3,取调节池高H=2.0m，长度为L=120m，宽为W=100m，能确保在上述降雨标准下渗滤液不会满溢。
c.渗滤液收集管（主、次盲沟）计算：
垃圾渗滤液通常可根据填埋场的“年龄”分为两大类：
一类是“年轻”的渗滤液，其中填埋时间在5年以下。
所产生的渗滤液水质特点是pH值较低，COD和BOD5浓度较高，且BOD5/COD的比值较高，同时各类重金属例子的浓度也较高；另一类是“年老”的渗滤液，其填埋时间在5年以上。
所产生的渗滤液的主要水质特点是pH值接近中性，COD和BOD5浓度较低而NH4-N浓度较高，重金属离子浓度则开始下降。
垃圾渗滤液的产生受诸多因素的影响，不仅水量变化大，而且变化无规律性。
垃圾渗滤液的产生来自以下五个方面：
1降水的渗入。
降水包括降雨和降雪，降雨的淋溶作用是渗滤液产生的主要来源。
2外部地表水的流入。
包括地表径流和地表灌溉。
3地下水的渗入。
当填埋场内渗滤液的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垃圾填埋后，微生物的厌氧分解产生的水。
垃圾中的有几组分在填埋场内分解时会产生水分。
（1）渗滤液流量：
其中：
Q—日平均渗滤液量m3/dC—流出系数（0.2-0.8之间），取0.4
I—年平均日降雨量mm/dA—填埋场集水面积m2
（2）渗滤液收集管道截面面积（设两条主盲沟）：
其中：
A—管道截面积m2Q—日平均渗滤液量m3/d
V—渗滤液在管中流速，取0.6m/sI—充满度，取0.6
（3）渗滤液主盲沟管道半径：
盲沟管道直径R=0.359
其中：
r—盲沟管道半径m
因此所需管道DN=400mm
（4）次盲沟
设两条次盲沟之间约相隔50m，根据填埋场的尺寸，L*W*H=550m*212.12m*30m
则每条主盲沟所需布设次盲沟数：
（L1÷50）-1=9（根）
每条次盲沟的流量：
6297.1/（9*2）=349.84m3/d
按照前述方法计算次盲沟管径DN=100mm
填埋场场底敷设纵横排水盲沟，盲沟材料采用碎石，外包土工无纺布，内设PVC透水管，随着填埋高度的上升，每隔10m左右高差，在垃圾层内再设同样纵横排水盲沟。
次盲沟沿库区横向布置，沿每根主盲沟轴线相隔约50m左右。
第三章填埋库区的纵剖面设计说明
3.1防渗工程
3.1.1防渗材料
填埋场防渗材料的选择直接决定防渗层防渗效果的好坏，目前使用较多的防渗材料有三类：
天然无机防渗材料、天然和有机复合防渗材料、土工合成材料（如土工膜材料，土工布和土工聚合粘土材料（GCL））。
各种材料的物理、化学性质差别较大，适合于不同的防渗要求。
天然黏土和人工改性黏土是建筑填埋场防渗结构的理想材料。
但是，严格地讲，黏土只能延缓渗滤液的渗漏，而不能制止渗滤液的渗漏，除非黏土的渗透性极低且有较大的厚度。
为了更有效的密封渗滤液于填埋场中，现代填埋场尤其是危险垃圾填埋场经常使用土工合成材料（土工膜）与黏土结合作为填埋场的防渗材料。
从防渗性能和经济实用角度考虑，此工程采用1.5mm厚度的高密度聚乙烯（HDPE）膜较为合适。
其磨擦性能的考虑，比安全性的角度出发，在坡面上采用毛面HDPE较好，但设计中由于有足够的黏土层，所以此工程防渗主体结构全部采用1.5mm厚的光面HDPE膜。
3.1.2防渗结构
在垃圾填埋区场底、侧坡和调节池内都安装严密的防渗系统，使其密不透水，以防止污染地下水。
核心部分是双层高密度HDPE膜。
此外还设置的收集层。
场底结构从上到下依次为：
过滤层、主滤液收集层、保护层、主防渗层、次要滤液防渗层、次防渗层、保护层、构筑地面。
其相应的防渗材料设置依次为：
轻型土工布、厚度为600mm碎石导流层、500g/m2无纺土工布层、1.5mm光面高密度HDPE膜、500g/m2的无纺土工布层、1.5mm光面高密度HDPE膜、500g/m2的无纺土工布层、地基土。
填土垃圾层
过滤层
轻型土工布
主滤液收集层
厚度为60mm碎石导流层
保护层
500g/m2无纺土工布层
主防渗层
1.5mm光面高密度（HDPE）膜
次要滤液防渗层
500g/m2无纺土工布层
次防渗层
1.5mm光面高密度（HDPE）膜
保护层
500g/m2无纺土工布层
构建底面
地基土
边坡和调节池的防渗结构与场底的都相同，这是从最安全的角度来考虑的，不能有一点大意。
3.2填埋区域内集排水管道纵向布置和导气管（纵向盲沟）的设计
填埋场库底平整成一定坡度，场底敷设纵横排水盲沟，盲沟材料采用碎石（粒径约为40-80mm），外包土工无纺布，内设PVC透水管，随着填埋高度的上升，每隔十米左右高差，在垃圾层内再设同样的纵排水盲沟。
在库底纵横盲沟与随垃圾升高的竖向盲沟相接，形成一个纵横相连、上下相接的排渗导气网。
①填埋气体量预测：
理论计算法：
Lo＝W·（1-ω）·η·CCOD·VCOD
式中，W—垃圾质量，kg
CCOD—单位垃圾质量的COD,kg/kg
VCOD—单位COD相当的填埋气体产生量，kg/m3
ω—垃圾含水率,％
η—有机物含量,kg/T
Lo—理论产气量,m³
根据该市城市生活垃圾的组成，垃圾含水率为40％，有机物含量为346.4kg/T（垃圾），每分解1kg有机物的COD为1.2kg，1kgCOD产气0.7m³。
每kg垃圾实际潜在产气量为：
Lo＝W·（1-ω）·η·CCOD·VCOD
＝346.4×（1－40％）×0.7×1.2/1000＝0.1746m³
每个竖向盲沟的气量：
0.1746
÷18＝0.0097m³
根据算出来的产气量，可以算出它的管径DN100。
在库底主次盲沟交点处设竖向盲沟，随填埋高度的上升同时建造，并与各层盲沟连通。
竖向盲沟拟用钢筋网做成圆柱围网，直径1m，其内壁衬土工布，围网内填充碎石，中间放置DN200穿孔PVC管,管口高出场地1m以上。
库区的渗滤液经由上述盲沟收集后，通过垃圾主坝下层的透水层进入污水调节池待下一步处理。
3.3渗滤液收集导排系统
3.3.1收排系统的作用
垃圾渗滤液收排系统应保证在填埋场预设寿命期限内能收集渗滤液并将其排至场外指定地点，避免在填埋场底部蓄积，渗滤液的蓄积会引起下列问题：
（1）是垃圾厂内的水位升高导致更加强烈的浸出，从而是渗滤液的污染物浓度增加；
（2）使底部衬垫之上的静水压增加，导致渗滤液更加地泄漏到地下水和土壤系统中；
（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。
3.3.2.1收排系统的组成
（1）排水层
（2）管道系统
（3）隔水衬垫
（4）集水井、泵、检查设施以及检测和控制装置
3.3.2.2渗滤液导流层（主滤液和次滤液的收集层）
主滤液收集层：
在无纺土工布保护层上铺设600mm的碎石层，粒径要求20-40mm，按上粗下细进行铺设，防止填埋场的垃圾堵塞砾石缝从而影响渗滤液倒流的效果。
次滤液收集层：
直接安装于主防渗层之下，目的是监测主防渗层是否渗漏，若有渗漏，则可在次盲沟中发现并收集起来。
3.3.2.3渗滤液导渗盲沟
渗滤液导渗盲沟负责渗滤液的最终排放，将其从场区内排往渗滤液沉淀池和调节池进行处理。
为了便于渗滤液的收集排放，在各区分别设置纵向盲沟，其中主收集层铺设直径为250mm的穿孔花管，由导流层形成盲沟断面，并用150g/m2织质土工布包裹。
次盲沟由透水和受垃圾沉降影响小的透水软管组成。
当此盲沟铺好之后再开始惊醒中间覆盖。
3.3.2.4地下水导排系统
填埋场的工艺设计不惜考虑对填埋场库区底部可能存在的地下水进行倒排。
地下水导排沟位于渗滤液主导排沟下约2m处。
先在沟内铺设反虑150g/m2土工布，然后在铺设DN200的HDPE穿孔花管，最后回填级配碎石到地下水导排沟沟顶。
第四章填埋作业工艺
4.1填埋前的准备
4.1.1按边坡防渗系统保护层的设计要求，在填埋作业前做好保护层保护工作，不少填埋区边坡较陡，保护层在填埋垃圾前才能施工。
4.1.2修筑进入填埋作业单元临时道路，临时道路最小双向两车道，宽度大于6m，可用渣土块或碎石形成路基，铺垫石粉或用特制钢板铺垫。
4.1.3修筑卸垃圾平台，平台用渣土或片石或钢板铺垫，面积依进场垃圾量确定，平台尽可能小，减少修筑平台材料消耗。
4.1.4填埋场作业人员应该经过技术培训和安全教育，熟悉填埋作业要求填
埋气体安全知识。
运行管理人员应熟悉填埋作业工艺、技术指标及填埋气体的安全管理。
4.1.5填埋作业规程应制定完备，并应制定填埋气体引起火灾和爆炸等意外事件的应急预案。
4.2填埋作业
4.2.1填埋物进入填埋场必须进行检查和计量，垃圾运输车离开填埋场前宜冲洗轮胎和底盘。
4.2.2填埋作业技术主要包括作业单元划分、定点倾卸、摊铺、压实和覆盖等。
4.2.3每层垃圾摊铺厚度应根据填埋作业设备的压实能力、压实次数及垃圾的可压缩性确定，厚度不宜超过60cm，且宜从作业单元的边坡底部到顶部摊铺。
4.2.4每一单元的垃圾高度宜为2-4m，最高不得超过6m。
单元作业宽度按填埋作业设备的宽度及高峰期同时进行作业的车辆数确定，单元的坡度不宜大于1:
3。
4.2.5每一单元作业完成后，应进行覆盖，覆盖层厚度宜根据覆盖材料确定，土覆盖层厚度宜为20-25cm；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。
4.2.6填埋作业后完善工作
（1）设置垃圾体表面雨水排水系统。
按场区雨污分流设计，及时修筑垃圾体覆盖面上的雨水边沟，由于存在垃圾体不均匀沉降，边沟通常采用水泥砂浆修筑U型沟槽或用废旧HDPE膜形成沟渠。
形成完善的排水系统，及时顺畅排走填埋区表面雨水。
（2）植被修复。
为减少中间覆盖面雨水渗入，减少水土流失，改善填埋区生态景观，通常在中间覆盖斜面种植植被，也可以采用铺设绿色HDPE膜，防雨水渗入效果更好。
整个填埋区的作业顺序是：
先一区、二区、再三区，然后开始二期工程。
填埋二期工程作业时，和填埋一区形成新的水平面积，继续向上填埋，形成堆体后临时封场，填埋三期作业。
其填埋作业工艺流程图如图所示：
垃圾车
性质检查与计量灭蝇
卸料推铺压实每日覆盖中间覆盖终场覆盖种植绿化
污水收集
污水回灌
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