固废课程设计垃圾填埋场课程设计.docx
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固废课程设计垃圾填埋场课程设计
Content
前言·············································1
1、绪论··········································3
1.1生活垃圾概述·········································3
1.2生活垃圾处理与处置方法·······························4
2、工程概况······································5
2.1工艺选择·············································5
2.2项目设计原始资料·····································6
2.3项目设计要求·········································8
3、填埋场的选址··································8
3.1场址禁设地区·········································8
3.2选址条件··············································9
3.3场址比选与场址确定····································9
3.4地址的选定与所需的容积·······························10
4.填埋场的地基与防渗·····························12
4.1防渗工程·············································12
4.2水平防渗·············································12
4.3垂直防渗·············································16
5.渗滤液的产生及收集处理···························18
5.1垃圾渗滤液概念和来源·································18
5.2垃圾渗滤液的水质特征·································18
5.3渗滤液收集系统·······································19
5.4渗滤液产生量的计算···································19
5.5工艺选择·············································21
6、填埋气体收集导排及利用··························21
6.1填埋场封场系统设计···································21
7、填埋作业设备选择································22
7.1推土摊铺设备的选择···································22
7.2压实设备的选择·······································22
7.3取土设备的选择·······································23
7.4喷药和洒水设备的原则·································23
7.5其他设备的选择·······································23
8、封场工程············································24
8.1填埋场的封场系统设计·································24
8.2填埋场封场后的土地回用·······························25
9、环境保护与检测·····································26
附图····················································27
前言
一、设计目的
进一步加强对固体废物固体废物处理与处置课程的认识，通过工程设计训练，强化课堂知识，培养解决复杂工程问题的能力。
二、设计内容
1、城市生活垃圾填埋场的场址选择和总体设计（填埋区库区场底工艺平面布置图、库区堆填规划平面布置图）；
2、填埋场防渗系统设计（包括场底防渗结构布置图、库底与边坡防渗结构布置图、边坡锚固平台处防渗结构布置图、库区周边锚固沟处防渗结构布置图，封场）；
3、垃圾渗滤液处理系统设计（包括工艺流程选择、主要构筑物尺寸、主要设备选型）。
三、设计条件
1、设计题目：
阳江市600吨/天城市生活垃圾卫生填埋场主体设计
2、原始数据及操作条件要求：
规划用地总面积247400平方米，填埋高度45米。
四、主要工作内容
1、城市生活垃圾填埋场的场址选择和总体设计；
2、填埋场防渗系统设计；
3、垃圾渗滤液处理系统设计；
4、绘制符合规范的工程图；
5、编制课程设计说明书。
五、主要图件
1、填埋区库区场底工艺平面布置图、库区堆填规划平面布置图；
2、场底防渗结构布置图、库底与边坡防渗结构布置图、边坡锚固平台处防渗结构布置图、库区周边锚固沟处防渗结构布置图、封场。
六、主要参考资料
1、《固体废物处理与处置》
2、《污水处理厂设计与运行》
3、《给水排水工程快速设计手册》
4、《总图制图标准》（GB/T50103-2001）
5、《建筑制图标准》（GB/T50104-2001）
6、《建筑结构制图标准》（GB/T50105-2001）
7、《给水排水制图标准》（GB/T50106-2001）
1、绪论
1.1生活垃圾概述
1.1.1生活垃圾的定义
生活垃圾，是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。
生活垃圾一般可分为四大类：
可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。
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。
1.1.1生活垃圾的危害
固体废物，特别是有害固体废物，如处理、处置不当，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）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，不进行严密的场地工程处理和填埋后的科学管理，容易污染土壤环境。
（2）对水体环境的影响：
固体废物可随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。
（3）对大气环境的影响：
对方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；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；有毒有害废物还可发生化学反应生成有毒气体，扩散到大气中危害人体健康。
1.2生活垃圾处理与处置方法
1.2.1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。
1.2.2堆肥
堆废化是在控制条件下，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。
1.2.3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。
山谷型填埋场（图1）
地上式填埋场（图2）
半地上半地下式填埋场（图3）
2、工程概况
2.1工艺选择
目前国内外固体废物处理技术主要有：
焚烧法、填埋法、高温堆肥和热解法四种，其中焚烧、填埋和高温堆肥是最常使用且已形成工业化生产的垃圾处理方法。
热解方法的应用在我国才刚刚起步，在国外也仅有几个国家利用热解法处理垃圾，因此在对阳江市集中处理场处理工艺进行选择研究时，主要针对填埋、焚烧和高温堆肥三种比较成熟技术而言。
不同生活垃圾处理技术比较分析见表9-8。
表9-8不同生活垃圾处理技术比较分析
比较项目
卫生填埋
焚烧
堆肥
综合处理
投资
最低，18-27万元/吨（单层合成衬底，压实机引进）
约50-70万元/吨（发电上网，国产化率50%）
约25-36万元/吨（制有机复合肥，国产化率60%）
约40万元/吨
运行费用（计折旧，不计运费）
35-55元/吨
90-200元/吨
50-80元/吨
80-200元/吨（取决于最终处理方式）
资源环境效益
填埋场封场并稳定后可恢复土地利用或再生土地资源，陈垃圾可开采利用
垃圾分选可回收部分物质，焚烧炉渣可综合
垃圾堆肥产品可用于农业种植和园林绿化等，并可回收部分物资
垃圾充分得到资源化利用：
回收物，可燃物及有机质分别得到利用
潜在污染及环保措施
渗滤水可引起地下水污染；现场有气味，采用场底防渗、每天覆盖、沼气导排、渗沥水处理等
烟气中含有大量复杂污染物，飞灰具有毒性，现场有噪声。
采用烟气治理、噪声控制、灰渣处理、恶臭防治等措施
根据堆肥方法不同、污染程度不同，可产生浓重臭味，飞尘，有残渣。
采用恶臭防治、飞尘制、残渣处置等措施控
可产生臭味、污水等，有残渣。
采用臭气控制、污水处理、残渣焚烧处理等方法防治
发展动态
好氧填埋工艺
热解或气化焚烧工艺
封闭式堆肥工艺
有效的前处理工艺，对各类垃圾资源化
目前阳江市市区及县城的生活垃圾均采用填埋法处理，不能回收和焚烧的工业固体废物采用无害化填埋技术进行安全处置，加强业固体废物集中处理和污染控制及资源化、减量化、无害化处理。
2.2项目设计原始资料
2.2.1生活垃圾产量预测
由于城镇生活垃圾与人口数量、生活水平密切关系，因此本规划采用城镇人口与人均垃圾产生量系数来预测规划年垃圾的产生量。
根据抽样调查与选点详细调查的结果以及阳江市的实际情况，分别确定阳江市各区县的人均垃圾排放系数如表9-4，并据此估算出阳江市生活垃圾现状及规划年排放量，如表9-5所示。
表9-4规划期间阳江市人均垃圾产生系数（单位：
kg/d）
时段
江城区
阳春市、阳东县、阳西县、海陵区
2005
0.95
0.85
2006-2010
1.0
0.9
2011-2020
1.2
1.1
表9-5阳江市生活垃圾现状及预测产生量
行政区
2005年
2010年
2020年
城镇人口
（万人）
垃圾量（吨/年）
城镇人口
（万人）
垃圾量（吨/年）
城镇人口
（万人）
垃圾量（吨/年）
江城区
54.37
188528
59
215350
65
284700
阳春市
22.27
69093
50.3
165236
76.9
227025
阳东县
8.28
25689
25
82125
39
280205
阳西县
8.96
27798
30.2
99207
43.3
173850
海陵区
9.12
28295
10
32850
13
152570
合计
103
339403
174.5
594768
237.2
1118350
该城市2014年常住人口255万人，现建设一期工程，服务人口为66.6万人，人均垃圾系数为0.9Kg/d，垃圾产量为600吨/天，垃圾压实密度600kg/m3，垃圾场服务年限为10~20年。
2.2.2气象资料
阳江市地处北回归线以南，属南亚热带海洋性季风气候，常年雨量充沛，气候温和，冬无严寒，夏无酷热。
气温全市2005年日照时数为1657时，平均气温22.3℃，极端最高气温为38.3℃，极端最低气温为3.7℃。
全年无霜期为350天，偶有低温霜冻。
风速、风向全市年均风速为2.43米/秒，瞬时最大风速达33米/秒。
季风明显，夏季主导风向为南风和东南风，冬季主导风向为东北风。
由于地处粤西沿海，所以台风活动极为频繁。
据阳江气象站统计资料，1960年以来，影响阳江市的风力达6级以上的台风有97次，平均每年2.2次；其中登陆的台风有26次，年均0.58次。
台风是阳江市主要的灾害性天气。
降雨量全市2002年降雨量为2967.3毫米，月最大降雨量是9月份，为841.8毫米，月最小降雨量是2月份，为12.0毫米。
阳江市降雨有三大特点：
一是地区雨量分布不均，变幅梯度以高区（2500毫米）向南部沿海（1800毫米）和北部地区（1500毫米）递减，且年际变化大。
二是年内降雨变化大，全年的降雨主要集中在夏秋两季。
4～9月的汛期降雨量占全年的84～86%，而10月至次年3月仅占年降雨量的14～16%。
三是单次降雨量大，是广东省最大暴雨中心之一。
蒸发量全市年平均太阳辐射量为102.4千卡/平方厘米。
但蒸发量时空差异较大，平原地区一般较山区大。
阳春站多年平均蒸发量为1881毫米，冬季为512毫米，占多年平均蒸发量的40%。
荆山站多年平均蒸发量为152毫米，冬季占多年平均蒸发量的38.3%。
阳江站多年平均蒸发量为1912毫米，冬季为841毫米，占多年平均蒸发量的44%。
2.2.3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。
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。
2.3项目设计要求
（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）设计说明书
要求内容完整、阐述清楚、计算准确、文理通顺，提倡用计算机解决复杂计算问题。
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
（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。
（4）设计图纸
包括垃圾填埋场平面布置图、处理工艺图及主要构筑物结构图。
3.填埋场的选址
3.1场址禁设地区
根据《生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17—2004）规定，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）填埋库区与处理区边界距居民居住区或人畜供水点500米以内的地区；
4）填埋库区与污水处理区边界距河流和湖泊50米以内的地区；
5）填埋库区与污水处理区边界距民用机场3公里以内的地区；
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。
3.2选址条件
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。
3.3场址比选与场址确定
根据《生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17—2004）规定，结合当地的实际情况，场址选择应满足以下条件：
1）在城市规划建成区2公里之外；
2）离村庄、居民区、交通干道、厂矿和人畜居栖地500米以外；
3）在城市夏季风向的下风向；
4）交通方便、运距适中；
5）人口密度低、土地利用价值低，征地、拆迁费用少；
6）群众支持，不会造成不良社会影响的地区；
7）远离城市水源地；
8）具备一定的基础条件（水、电、通讯等）；
9）避开特殊区域和需要保护的区域；
10）地质和水文地质条件能满足项目建设的要求；
11）取土条件方便；
12）库容要大，使用年限在10年以上，特殊情况下不低于8年。
3.4地址的选定与所需容积
设垃圾填埋场服务年限为15年，覆土与垃圾压实之比为1:
4，填埋高度为45m，日垃圾产量600吨/天，该地区主导风向为风，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，即垃圾填埋场的南角，以减少对人们的影响。
采用平原型填埋。
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。
每年所需的场地面积为：
第一年填埋的废物体积为：
设城市生活垃圾的年增长速率为5%（自定）
填埋的总废物体积为
填埋库容占体积的70%-90%，取80%
4.填埋场的地基与防渗
4.1防渗工程
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。
4.2水平防渗
4.2.1技术方法
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。
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。
4.2.2方案
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双层膜＋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173.1元/m2。
方案三：
单层HDPE＋膨润土复合防渗衬垫
1）竖向结构其竖向结构构造自上而下分别如图所示：
图4单层膜＋膨润土复合垫
2）工程造价：
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/m2。
4.2.3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
B）适用性：
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
B）适用性：
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。
4.2.4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（下设地下水主干沟）。
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