第二章工程污染因素分析.docx
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第二章工程污染因素分析
第二章工程污染因素分析
城市生活垃圾是人们日常生活中产生的固体废物，随着城市人口的增长，人们生活水平的提高，城市垃圾的产生量日益增加，大量的城市垃圾将对环境造成严重的污染并危害人群的健康。
因此，如何妥善地收集、清运和处理城市生活垃圾，直接关系着城市市容环境卫生的好坏和人民身体的健康状况。
目前，国内外城市生活垃圾处理的方法包括：
卫生填埋、堆肥和焚烧，一般发达国家如美国、德国、日本、英国等多采用卫生填埋和焚烧相结合的方式，且以卫生填埋为主，但焚烧法处理城市垃圾所占比例正逐年上升，并日益成为处理城市生活垃圾的发展趋势。
结合我国城市生活垃圾中有机物和可燃物含量低而水分含量高的特点，我国的城市生活垃圾的处理方法主要以卫生填埋为主。
本次评价经收集和分析了大量国内外城市生活垃圾的组成变化趋势，并充分类比国内外多家垃圾处理场的处理工艺和处理水平及污染控制技术，结合新密市城市发展及垃圾组成变化结果，确定该工程产污源强及最佳污染控制技术方案。
2.1工程概况
2.1.1新密市生活垃圾产量及成分预测
2.1.1.1新密市生活垃圾产量及成分现状
新密市城市现状人口15万人，建成区面积15平方公里，城市人均生活垃圾日产生量1.10公斤，日产生活垃圾总量173吨。
新密市城区垃圾成份见表2-1。
其中垃圾中无机成分占76.34%，主要由灰土和砖瓦组成，有机成分占21.5%，主要为厨房垃圾，可用回收物占2.16%。
2.1.1.2新密市生活垃圾产量预测
根据《新密市城乡建设统计资料汇编》和《新密市城市总体规划》，新密市城市规模见表2-2。
表2-1生活垃圾基本情况
有机类
无机类
可回收物
其它
混合
动
物
性
植
物
性
灰
土
砖
瓦
纸
类
塑
料
橡
胶
棉
织
类
玻
璃
金
属
类
木
竹
3.0
18.5
60
16.34
1.0
0.8
0.4
0.2
0.1
0.1
—
—
21.5
76.34
2.16
0
表2-2新密市城市规模
年份
2005
2010
2020
城市人口规模（万人）
15
19
30
城市用地规模（平方公里）
20.6
—
32.4
城镇化水平（%）
38.5
46.3
58.8
结合统计资料和城市总体规划，2005年人口指标采用《新密市城乡建设统计资料汇编》中的统计指标，2010年城市人口指标采用《新密市城市总体规划》中确定的人口指标，2010年至2020年人口综合增长率参照同类71.77‰，则2020年城市人口规模为30万人。
结合现状人口指标，新密市2004-2020年城市人口及垃圾产量见表2-3。
2.1.1.3新密市生活垃圾产量预测
根据新密市生活垃圾现状及其它相关因素分析认为，在经济发展一定时期内人均垃圾产量将稳步上升，当达到一定值后，逐渐下降，并趋于稳定。
垃圾成分的变化趋势则是无机物含量逐渐降低，废品类物质逐渐增加，厨余垃圾为主的可降解的有机物也将逐渐增加。
生活垃圾成份预测见表2-4。
表2-4生活垃圾成份预测单位:
%
期限
有机物
无机物
废品类
近期（2005年）
21.5
76.34
2.16
远期（2010年以后）
41
45
14
表2-3新密市人口及垃圾产量预测表
年份
人口
（万人）
人均垃圾产生量
（千克/人﹒日）
垃圾日产生量
（吨/日）
垃圾年产生量
（万吨/年）
2004
144000
1.15
165.60
2005
150624
1.10
165.69
2006
157553
1.10
173.31
2007
164800
1.10
181.28
2008
172381
1.10
189.62
6.92
2009
180310
1.05
189.33
6.91
2010
188605
1.05
198.03
7.23
2011
197281
1.05
207.14
7.56
2012
206355
1.05
216.67
7.91
2013
215848
1.00
215.85
7.88
2014
225777
1.00
225.78
8.24
2015
236163
1.00
236.16
8.62
2016
247026
1.00
247.03
9.02
2017
258389
0.95
245.47
8.96
2018
270275
0.95
256.76
9.37
2019
282708
0.95
268.57
9.80
2020
295712
0.95
280.93
10.25
合计
130
2.1.2工程地理位置
工程拟建场址位于新密市袁庄乡井沟村小西地组，距离城区约3.2公里，地理位置详见附图1。
工程占地是一条东西走向荒山谷，占地面积165亩，根据《新密市土地利用总体规划图（1997～2010）》，其占地性质属未利用土地。
沟内无人居住，沟谷岸北面和南面500m范围内零星分布有井沟村小西地组34户村民（沟谷南岸8户、沟谷北岸26户）共186人，周围环境概况详见附图2。
厂址周围比较空旷，无风景区和古文化遗迹，不具备历史学、古生物学研究以及考古等价值。
2.1.3填埋场库容
该生活垃圾填埋场属山谷型填埋场，为了形成初始填埋库容，在库区上游、下游各设置一座垃圾坝，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，场底坡度修整为2%。
填埋场容积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，另一部分容积是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3m，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，以尽量减少垃圾渗沥液的处理量，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130万m3，填埋场标高、面积、容积计算见表2-5。
表2-5填埋库区库容计算表
库容
类别
填埋高度
m
面积
万m2
库容
万m3
覆土量
万m3
有效库容
万m3
垃圾坝顶面
以下部分
10
1.77~5.08
32.86
4.27
28.59
垃圾坝顶面以上部分
平台
一
8
5.08~6.09
44.62
5.80
38.82
平台
二
8
6.09~7.10
52.68
6.85
45.83
合计
26
2.1.4工程建设规模及投资
根据新密市城市总体规划，考虑当地社会经济发展向上的趋势及垃圾产量、组成变化预测，在近期人均垃圾日产量1.10kg的基础上，中期预测值为1.05kg，远期预测值为0.95kg。
服务期内平均每天处理城市生活垃圾230吨，因此工程平均处理规模确定为230吨/日。
工程总投资3987.18万元，服务年限从2008~2020年共计13年，起始规模约190吨/日，封场规模280吨/日。
按照生活垃圾处理率100%考虑，从2008年到2020年处理城市生活垃圾的总量为108.67万吨，需库容129.26万m3。
其中填埋垃圾需要库容114.39万m3（垃圾填埋初始压实密度按0.8t/m3计算，最终沉降容重按0.95t/m3计算），覆盖土需要库容14.87万m3（覆盖用土量按初始压实体积的13%计算），与本工程垃圾填埋场库容130万m3一致，可以满足填埋需求。
工程垃圾填埋场使用年限预测见表2-6，相关参数见表2-7。
表2-7填埋场相关参数
项目
数量
单位
备注
填埋库区面积
135
亩
工程总征地165亩
填埋高度
26
米
填埋场总库容
130.16
万米3
处理规模
起始
189.62
吨/日
垃圾最终沉降容量
0.95吨/米3
平均
229.03
吨/日
最大
208.93
吨/日
工程使用年限
13
年
根据《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》规定的填埋场建设规模划分（表2-8），为Ⅲ级填埋场规模。
表2-8填埋场建设规模划分
按总库容量划分
按日处理能力划分
Ⅰ类
1200万m3以上
Ⅰ级
1200t/d以上
Ⅱ类
500万m3~1200万m3
Ⅱ级
500t/d~1200t/d
Ⅲ类
200万m3~500万m3
Ⅲ级
200t/d~500t/d
Ⅳ类
100万m3~200万m3
Ⅳ级
200t/d以下
2.1.5总图布置
根据总图布置原则，将场区按功能特点划分为四个区，即管理区、填埋库区、渗沥液处理区和堆土区。
管理区根据生产、生活的需要建有门卫房、综合楼、验收计量间、洗车台、小车库及机修间、给水泵房、垃圾车棚、锅炉房、清水池等建、构筑物，该区位于场区的西面，占地2.1亩，本着以人为本的设计原则该区重点绿化。
填埋库区是本项目的核心部分，处于整个场区夏季主导风向的下风口，占地135亩，为总面积的81.8%，该区主要包括：
防渗系统、渗沥液收集导排系统、填埋气体导排系统、雨污分流系统、填埋作业道路、分区坝、垃圾坝等。
渗沥液处理区布置在场区东面，占地5.3亩，该区建有渗沥液调节池、UASB池、CASS池、中间水池、污泥池、污水处理管理站、污水提升泵站等构建筑物。
堆土区占地3.5亩，主要用来临时堆放开挖的土方。
整个场区设有一个出入口供人流物流合用。
各区的道路有机的与入场口连接，使全场的交通顺畅合理。
2.1.6生产管理及劳动定员
2.1.6.1生产管理
填埋场实行场长负责制，行政上隶属新密市建设管理局。
填埋场场长
后勤科
生产科
技术科
2.1.6.2工作制度
填埋场实行一班制，生产天数为365天，职工工作时间为8h。
污水处理实行三班制，生产天数为365天，职工工作时间为8h。
2.1.6.3劳动定员
该场定员36人，全年工作日365天，每班8h，休假采用轮休制度以保证正常生产。
人员具体分工见表2-9。
表2-9垃圾处理场人员编制一览表
人员
分类
岗位
班次
（班/日）
编制
（人/班）
定员
（人）
行政及管理
人员
（5人）
场长、书记、总工
2
劳资、财务
1
2
设备管理、计划调度
1
1
生产人员
（26人）
填埋处理操作工
1
20
化验室监测人员
1
2
2
机电维修工
2
1
2
渗沥液处理
2
1
2
后勤人员
（5人）
门卫、保卫、
2
1
2
仓库保管
1
1
司机（办公用车）
1
1
场区园林、绿化
1
1
合计
36
2.2填埋工艺流程分析
2.2.1垃圾处理方案的选择
2.2.1.1城市垃圾处理方法及技术经济比较
本着垃圾处理实行“无害化、减量化、资源化”的原则，目前，国内外垃圾处理的工艺归结起来有三种：
卫生填埋、堆肥处理和焚烧处理，处理方法的比较见表2-10。
2.2.1.2处理方案的选择
我国垃圾处理目前还处于起步阶段，在已建成的垃圾处理场中，采用卫生填埋工艺占绝大多数。
建设部、国家环境保护总局、科技产业部制定的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》中，指出现阶段“在具备卫生填埋场地资源和自然条件适宜的城市，以卫生填埋作为垃圾处理的基本方案”的垃圾处理原则。
表2-10城市垃圾处理方法对比
项目
方法
卫生填埋
高温堆肥
焚烧
技术可靠性
可靠、国内有
可靠、国内有经验
可靠、国内已开发出
操作安全性
较好，注意防火，防爆
较好
较好
无害化
可以
可以
可以
资源化
回收沼气可发电；土地可恢复再利用
生产有机肥
可供电能、热能
减量化
经压缩可减少体积
减量65~75%
可大大减量80~90%
占地面积
大或较大
中等
小或较小
选址条件
较困难，要防止水体受污染，远离市区，运距大
较易，应避开住宅密集区，气味影响半径小，运距较大。
较易，可靠近市区，运距小
适用条件
适用范围较大，对垃圾组成要求不严格。
垃圾中生物可降解有机物达到40%
垃圾热值应大于3500KJ/Kg
§环境影响
沼气应引导，以控制对大气污染；
应采取措施防止对地面水污染；
引导渗滤液，处理达标后外排不造成地下水污染。
有轻微气味
应控制堆肥有害物含量
对地面水无污染
对地下水污染可能性极小
烟气应净化达到排放标准；
烟气净化费用较高，对土壤无污染；
烟尘稳定固化后特殊处理；
焚烧残渣填埋使对地面水和地下水无污染。
投资
小
较大
大
处理成本
低
较高
高
根据目前常采用的三种处理方法对垃圾组成的要求，结合新密市城市垃圾组成成分分析以及新密市自然、经济条件等因素，本工程拟采用
卫生填埋的处理方法，主要根据是：
（1）新密市的垃圾构成无机部分占的比例大（主要是煤渣和灰土），含水率17.5%左右，适合卫生填埋；
（2）新密市气候干燥，具有年蒸发量大于年降水量2倍以上的特点，能减少渗滤液的产生，有利于卫生填埋；
（3）新密市郊区有可利用的自然沟壑，是填埋处理的天然场地。
通过合理的工艺和必要的技术措施，可以达到国家建设部CJJ17-2001城市生活垃圾卫生填埋场地厂址条件要求和卫生填埋处理要求。
2.2.2填埋场工艺流程
2.2.2.1填埋工艺的确定原则
（1）分区作业、减少垃圾裸露面，降低作业成本
按计划进行填埋作业，根据每天的入场垃圾量确定填埋区域的每天作业原面，尽量控制垃圾裸露面的范围，这样既可以减轻对环境的二次污染，又可以减少治理环境污染的费用。
（2）压实多填，延长填埋场使用年限，提高填埋效率
确定合理的填埋高度，选择专用的填埋压实机械，提高垃圾填埋的压实密度，增加填埋场的使用年限，使有效的填埋面积得到最充分的利用。
（3）控制源头，落实环保措施，防止二次污染
制定有效的环境保护对策，从填埋场地基的防渗处理、垃圾渗滤液的收集、填埋气体的导排或回收等将填埋场的污染降低到最低限度。
（4）超前规划，采用合理的填埋方式，缩短稳定期，有利于填埋场的复原利用。
2.2.2.2填埋工艺流程
城市垃圾由环卫部门的垃圾运输车送至垃圾处理场，经垃圾填埋入口的地磅称重记录后驶入垃圾填埋区，在现场人员的指挥下按填埋作业顺序进行倾倒、摊铺、压实、撒药和覆土。
垃圾按单元分层填埋，其工艺流程如下：
图2-1垃圾填埋工艺流程图
2.2.2.3填埋作业方式
（1）分区分单元填埋作业
本填埋场属山谷型填埋场，为有效地减少渗沥液产生量，将填埋库区实行分区，然后逐区进行单元式填埋作业。
每一单元平均厚度为2.5m，其中垃圾压实厚度为2.3m,覆土厚度为0.2m。
每一个单元垃圾分层碾压，逐步升高的填埋堆体，应堆成斜坡面，坡度为1:
3。
当日垃圾当日覆土，以防止垃圾中轻质、飞扬物质飞散，抑制臭味，防止蚊蝇孳生，保持作业面整洁，其覆盖材料可选用建筑垃圾。
若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，为避免因较长时间垃圾暴露进入大理雨水，产生大量渗沥液，应进行中间覆盖，覆土厚度为0.3m。
（2）填埋分层作业
每一单元垃圾填埋采用分层压实方法进行操作，每层厚度0.4～0.6m，垃圾经过分层压实后累计净厚度约2.3m后,再进行单元式覆盖，覆盖土厚度为0.2m。
（3）分阶段填埋作业
根据实际情况，填埋作业分为两个阶段，第一填埋阶段为坝顶标高以下部分，采用填坑法作业；第二填埋阶段为坝顶标高以上部分，采用倾斜面堆积法作业，逐步升高的填埋堆体，应堆成斜坡面，坡度为1:
3。
工程填埋及作业主要设备配置见表2-11。
表2-11填埋及运输作业主要设备配备情况
序号
设备名称
单位
数量
产地
1
垃圾专用压实机
台
1
国产
2
装载机
台
1
国产
3
履带式推土机
台
1
国产
4
挖掘机
台
1
国产
5
自卸汽车
辆
2
国产
6
洒水、喷药车
辆
1
国产
7
吸污车
辆
1
国产
8
防飞散网
国产
2.2.2.4终期封场
按“分区－单元式”填埋作业方式依次重复操作至设计填埋高程时，需进行终期覆盖封场，其目的在于土地的综合利用，减少雨水的渗入。
终期覆土由下至上主要组成为：
垃圾层、砂砾石排气层30cm厚、压实粘土层30cm厚（渗透系数≤１0－７cm/s），砂砾石排水层30cm厚，最上层为20cm厚的营养土层,以种植浅根植物。
封场后坡度为5%，由中间向四周倾斜，以利于降雨的自然排出。
2.3填埋区建设内容
2.3.1填埋区域划分
根据地形，填埋库区采用水平与垂直相结合的分区方法，场区按地形水平分为2个填埋区，从东至西依次为填埋一区、填埋二区，两区之间用1m高的小土坝隔开。
垂直分区主要是通过各级锚固平台来实现的，在场地整平时，每升高10m、8m做一锚固平台，针对地形实际情况，共设置3个锚固平台,各级锚固平台的设计同平台排水和库区填埋作业道路结合在一起，这样既可以导排雨水，减少渗沥液的产生量，又可以达到方便填埋作业的目的。
锚固平台在设计时，考虑一定的排水坡度，该坡度不小于千分之八。
各锚固平台排水沟将收集的雨水最终排入环库截洪沟中。
2.3.2填埋区平整与土方平衡
2.3.2.1填埋区平整
为保证填埋场有足够的填埋库容、边坡稳定、满足填埋场水平防渗层铺设的要求，必须对填埋场地进行整治处理。
①场底平整：
依场底地势，坑底平均平整2m，坡度修整为2%，坡向渗沥液调节池一侧，以利于渗沥液的导流；同时还要求对坑底进行回填土方压实，最大限度地减少坑底的不均匀沉降。
为使衬层与土质基础之间紧密接触，场底表面要用滚筒式碾压机进行碾压，使压实处理后的地基表面密度分布均匀。
②边坡平整：
修整库区边坡坡度为1:
3，使侧面光滑整齐，无凹凸不平，以便于铺设防渗系统。
2.3.2.2填埋区土方平衡
整个填埋库区土方平衡（主要工程量）设计如下：
（1）挖方
填埋库区挖方：
28万m3
（2）筑坝土方
两个垃圾坝、分区坝及截污坝共需要土方：
5.37万m3
（3）覆盖土
覆盖土需要土方:
14.87万m3
（4）土方平衡
清基土方可作为覆盖用土、筑坝用土，整个场地整平后，清理场地和开挖的土方可先堆放在堆土区，土方总计28万m3，用方量总计20.24万m3。
土方平衡后余方7.76万m3。
2.3.3防渗系统
2.3.3.1防渗系统锚固
由于库区边坡高差较大，为了保证防渗系统的稳定，在边坡上每升高10m、8m设一锚固平台，每个平台上做一个膜的锚固沟，起稳定膜的作用，锚固沟宽0.8m，深1m；并在平台上设置排水沟，以便于导排雨水。
依据场区实际情况，库区共设置3个锚固平台。
2.3.3.2防渗系统设计
防渗层结构一般可采用复合衬里防渗结构、单层衬里防渗结构和双层衬里防渗结构。
根据场址的《工程地质勘察报告》，库区防渗系统采用单层衬里防渗结构即可满足要求。
（1）坑底水平防渗结构
场区底部修整后，形成2%的坡降。
水平防渗结构由下至上依次为：
*地基；
*30cm厚压实粘土层；
*GCL钠基膨润土垫（4500g/m2）；
*1.5mm厚HDPE防渗膜；
*500g/m2的土工布；
*300mm厚的渗沥液导流层；
*200g/m2的土工布；
*填埋垃圾层；
（2）边坡防渗结构
本处理场的边坡防渗结构由下至上依次为：
*边坡基础；
*30cm厚压实粘土层；
*GCL钠基膨润土垫（4500g/m2）；
*1.5mm厚HDPE防渗膜；
*500g/m2的土工布；
*编织土袋保护层；
*填埋垃圾层；
2.3.4坝体工程
为便于填埋作业和取得一定的初始容积，需在填埋库区建两座垃圾坝、1座分区坝和1座截污坝，坝体均采用防渗措施进行处理，坝内侧采用与填埋库区边坡同样的防渗结构。
根据现场实际地形，填埋库区上游和下游各设置一座垃圾坝，1号垃圾坝高10m，坝长74m，坝顶宽度为7m，可以行车，内外边坡坡度均为1:
3；2号垃圾坝高10m，坝长62m，坝顶宽度为7m，可以行车，内外边坡坡度均为1:
3。
分区坝将填埋库区分为填埋一区和填埋二区，坝高1m，坝长53m，坝顶宽度为2m，分区坝内外边坡坡度均为1:
1。
截污坝设置在2号垃圾坝下游，与2号垃圾坝及边坡形成渗沥液调节池，坝高5m，坝长51m，坝顶宽度为2m，截污坝内外边坡坡度均为1:
2。
2.3.5渗滤液收集系统
垃圾处理场渗沥液的收集和排出系统，是垃圾处理场能否正常运行的重要设施。
如果渗沥液收集和排出系统不能正常工作，将会使渗沥液大量蓄积于处理场内，从而导致以下问题：
1）由于渗沥液的积蓄，使处理场底部的防渗层上的水压增大，从而使渗沥液的渗漏导致地下水及下游水体和土地受到污染。
2）由于渗沥液的积蓄，使填埋的垃圾在水中浸泡，从而使大量污染物浸出，导致渗沥液污染物浓度增加。
本项目垃圾处理场渗沥液的收集导排系统主要由设于底部防渗层上的渗沥液导流层、导流盲沟、竖向石笼组成。
导流层实际上是在场底水平防渗层之上铺设的300mm厚的卵石，粒径为16～50mm。
施工时，卵石要求从上至下，粒径逐渐加大，这样既能截细小颗粒，又能确保排水通畅。
导流盲沟布置在库底，盲沟内铺设HDPE花管并填满级配卵石，盲沟内HDPE花管直径为315mm。
石笼：
在整个填埋库区内按40m间距设置竖向导气石笼，石笼由直径1200mm的铁丝网填以级配碎石形成，石笼内设置直径200mm的HDPE穿孔花管。
渗沥液收集导排系统的工作机理是：
各垃圾层的渗沥液进入附近的石笼或流到坡面上，再经石笼或坡面流入导流层进入盲沟，最后经渗沥液收集管排入渗沥液调节池中。
2.3.6填埋气体收集导排及利用
垃圾在填埋后处于厌氧条件，分解出各种气体，其主要成分为甲烷和二氧化碳，另外还含有少量的氢、一氧化碳、硫化氢等。
其中甲烷热值高、流动性强、易燃、易爆，二氧化碳比重大、不易扩散、易于聚集，若不加以疏导，容易引起火灾、爆炸及使人畜窒息等风险危害，必须建导气系统进行收集和后续处理。
根据本填埋场的特点，采用垂直的收集导排方式。
为了使填埋场能安全、稳定地运行，在填埋库区内每隔40m设置—垂直导气石笼井。
导气井中部设置直径为200mm的HDPE穿孔花管，管外用铁丝网围成Ф1200m
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