生活垃圾填埋场设计.docx
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生活垃圾填埋场设计
徐罚兀程f院
固体废弃物处理与处置课程设计
某市城市生活垃圾卫生填埋场设计
学生姓名
学院名称
学号
班级
专业名称
指导教师
李立雪
环境学院
121
14环工1
环境工程
项玮
2016年11月
17日
摘要：
本设计是对210万人口垃圾卫生填埋场进行工艺设计，人均垃圾产量1.2k^d・人，设计使用年限为17年。
本文首先对我国生活垃圾的处理处置方法进行了综合分析，在此基础上，对填埋场的选址、填埋场的地基与防渗、渗滤液的产生及收集处理、填埋气体的收集及利用、终场覆盖与封场、污水处理工艺以及环境保护和监测等问题进行了深入的探讨。
本设计介绍了平原型生活垃圾填埋场单层防渗系统的构造形式，并以方典型工程为例进行对比，为了填埋场在使用期间能够安全的运作，避免对环境造成危害，本设计在进行过程中严格遵照相关设计标准。
关键词：
生活垃圾；平原型垃圾填埋场；渗滤液；填埋气体；防渗
3场址选择和所选场址自然条件的评析
3.1填埋场的选址原则
3.2场址开发利用应具备的条件
3.3厂址选择的步骤
4垃圾填埋场工程设计
4.1服务人口及范围
4.2垃圾产率的预测
4.3填埋场库容的容积计算
4.4渗滤液及气体的产生量
4.4.1渗滤液产生量
4.4.2填埋面积与渗滤液计算
4.5渗滤液调节池设计
4.6填埋场气体的计算
4.6.1填埋气产量预测
4.6.2渗滤液及气体的收集设备
4.垃圾的分选系统
5.填埋场工艺设备
5.1.填埋工艺流程
5.2填埋作业
5.3填埋主要设备
6填埋场底防渗系统
6.1场底防渗系统分类
6.2场底防渗系统的选择
6.3渗滤液收集系统
7.填埋场气体的导排和利用
7.1填埋场气体的组成与产生原理
7.2填埋场气体收集和导排
8.填埋场终场覆盖与封场
8.1终场覆盖的设计
8.2终场覆盖材料
8.3终场覆盖的植被恢复
8.4封场后的土地回用
8填埋场环境监测
8.1大气污染物的监测与控制
8.2水体监测与控制
9.道路组织原则
10.管理措施
11•主要参考书、手册、标准和规范
前言
随着人们的生活水平不断的提高，城市的垃己在逐渐的成比例上涨，垃圾的大量产生给居民的生活带来了诸多不便严重影响居民的生活，影响到城市的容貌及其卫生状况。
垃圾的堆放极其不合理的处置方式给太原市人民的生活带来了诸多不便，垃圾的到处散布产生的臭气及其有毒有害气体严重影响到了人体的健康，并且随着城市人口的不断增加垃圾成倍增加，这就需要一个合理的方式来进行垃圾处理。
通过方案的比选，建设一个垃圾填埋场是解决垃圾问题的当务之急。
本次设计的内容是城市210万人口垃圾的卫生填埋场，使用年限是17年，设计填埋场的占地面积为7.2xl06nr,填埋场库容为6.5x10?
m3本次对城市210万人口垃圾卫生填埋场进行工艺设计中，以人均垃圾产量1.2kg@・人）计算。
垃圾成分主要为居民生活垃圾，生活垃圾中无机物成分比例较大，垃圾中有毒有害物质和重金属含量其少。
卫生填埋技术在我国目前的形势来看还处于发展上升间段，在今后的相当长一段时间内，卫生填埋的发展优势相当明显，一个城市生活垃圾的出路，卫生填埋法是首选，卫生填埋的优点是其建设周期短、投资相对低、处理量大、并可以分段投入，管理方便。
另外从资源角度看来生活垃圾填埋场事实上是以一种资源的形式储存起来以待后人利用。
本次设计比较综合介绍了填埋场的设计包括选址、环境影响评价、总体设计等等。
1•主要设计原始资料
1.1垃圾组成成分及基木性质
表1某市垃圾组成成分
成分
变化范围
平均值
A：
有机物（％）
45.0-50.0
47.5
动植物（％）纤维类（％）
40.0-45.5
3.0-5.0
B：
无机物（％）
40.0-46.0
43.0
灰砾（％）砖石（％）
35.0-37.0
5.0-9.0
C：
可回收物（％）
7.0-12.0
9.5
纸、塑料（％）玻璃（％）金属（％）
5.8-9.5
1.0-2.0
0.2-0.5
表2某市垃圾的基本性质
物质性质
变化范围
平均值
含水率（％）
40.0-45.0
42.5
容<（kg/m3）
520.0-580.0.
550.0
热值（KJ/kg）
3600-4000
3800
1.2填埋场地理位置
所选场址位于该市东南方，场址附近无较大河流，场址以南约0.8公里处有条河流。
场地北侧约1000m处有公路通过。
1.3地形地貌
工程区属河谷浅丘山区。
最高高程约272m,最低处约170m，相对高差约100m。
场区为宽缓“U”型，坝址处右岸较较陡，平均坡角23。
，左岸较缓，坡角18。
。
1.4地质构造
拟建场地地层属侏罗系地层，岩层属沉积岩类。
工程的主要物理地质现象为岩
石的风化及裂缝破裂。
谷底第四系冲洪积土，面积约占填埋区面积的45%,渗透系
数K=1.5X10-6cm/s,基岩裸露部分约占填埋面积的55%,其中泥岩渗透系数K=3.0
X10-7cm/s,砂岩渗透系数K=&OX10-4cm/so
1.5水文地质条件：
场址地下水主要分布基岩（红层）裂隙水，含水层为下沙溪庙组。
地下水储量较差，赋存于不稳定的砂岩发育较差的裂隙中，旱藏深度一般较浅。
场区内地下水主要为第四系松散层和强风化岩中的孔隙水和基岩风化裂隙水，孔隙潜水，水位一般低于地面0.2〜0.3m：
基岩裂隙水，埋藏了不同深度的节理裂隙中，强风化层平均为2.0m,弱风化层平均为8.0米；地下水稳定水位平均位于地层下2.95m,地下水的水力梯度为0.007o填埋区地下水受大气降雨补给，有明显的补给径流，排泄区域和途径。
填埋场山谷为一独立的水文地质单元，场区汇水范围内的地表水，地下均由谷口向外排泄（总体趋势由东向西径流）。
1.5地基稳定性及建筑适宜性评价
填埋区呈宽缓“U”型槽沟，两岸及谷底无大的堆积体存在，岸坡自然稳定，无崩塌、滑坡等不良地质现象，填埋区场地稳定，两岸山体雄厚，岩体较完整。
填埋垃圾后不会诱发滑坡等灾害地质现象。
工程区具有较好的构造稳定性。
建筑物抗震设计按IV度考虑，场地适宜建设。
1.6交通、给排水、供电条件
拟建场地北侧约1000m处有公路通过，交通条件较为便利。
场区给水、供电可以引自该市，场区雨水可通过附近的冲沟，就近排入南部河流，场区污水可通过新建800m管道输送至拟建污水处理厂处理。
1.7气候特点
场区气候属亚热带湿润季风气候区，具有冬冷夏热，雨量充沛，湿度大，云雾多，日照少，风力小等特点，常年平均气温17-18°C,年平均降水量986-1282mm,30年一遇最大小时降雨量为10.5mnVh,连续降暴雨日数年最高达5-8日，降雨主要集中在夏季。
平均湿度在80%左右，常年主导风向为北风。
表1.7某市多年平均降雨量
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
降雨量（mm/d）
2.3
3.0
3.3
4.0
6.0
5.0
4.3
2.3
2.0
1.7
3.0
2.7
1.8径流系数经验值
为了与周围环境协调一致，要求填埋封场后表面覆盖粉壤土，坡度为2%,表面
种植野草，不同地形及地表状况的径流系数见表4。
表1・8不同地形及地表状况的径流系数经验值
地表状况
径流系数屮
粉壤上种植牧草，平坦-2%坡度
0.32-0.52
粉壤上种植裸草，平坦-2%坡度
0.62-0.82
表层上较厚的丘陵山地
0.50-0.70
表层土较薄的丘陵山地
0.60-0.80
陡悄山地
0.75-0.90
2.处理方法的选用
2.1处理技术的比较
U前国内外广泛采用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧等，这三种主要垃圾处理方式的比例，因地理环境、垃圾成份、经济发展水平等因素不同而有所区别。
表2.1生活垃圾处理技术比较
比较项目
填埋
焚烧
堆肥
技术可靠性
可靠，属传统处理方
法
较可靠，国外属成熟技术
较可靠，在我国有实践
经验
工程规模
取决于作业场地和使用年限，一般比较均
大于其它类型
单台炉规格常用
15O~5OO”d,焚烧厂一般安
装2~4台焚烧炉
动态间歇堆肥厂为100-200t/d：
动态连续式堆肥厂常为100~200t/d
选址难易度
较空难
有一定空难
有一泄空难
占地而积/体
积
lnrVt
60-100m2/t
110-150m2/t
建设工期
9~12个月
30-36个月
12-18个月
对垃圾成分无严格要
要求垃圾低热值大于
要求垃圾中可生物降解
适用条件
求，但含水率过髙不
易
3767kJ/kg
有机物的含量大于
40%
操作安全性
较好，沼气导排要通
畅
较好，严格按照规范操作
较好
管理水平
一般
很高
较高
产品市场
有沼气回收后的卫生
填埋场，沼气可用作
发电等
热能或者电能可作为社会
使用，需要政策支持
落实堆肥市场有一定空
难，需采用多种措施
环保问题
渗滤水处理难度大
烟气与飞灰处理难度大
好氧堆肥时恶臭难当
能源化意义
沼气收集后用于发电
焚烧余热可发电
采用厌氧发酵工艺，沼
气收集后用于发电
资源利用
封场后恢复上地利用
或再生土地利用
垃圾分选可回收部分物质
堆肥用于农业种植和圆
林绿化，并回收部分物
质
稳泄化时间
20-50年
2h左右
15-60天
最终处置
填埋本身是一种最终
处置方法
焚烧残渣需做处置，约占
进炉垃圾量10%-30%
不可堆肥需做处置，约
占进厂量的30%-40%
地下水污染
需有防渗措施，但可
能渗漏，人工防渗投
可能性较小
可能性较小
处理成本
（记折旧，
不计费用）
（元/「）
35-55
80-240
50-80
处理成本
（不计折旧
及费用）
（顽
22-31
30-120
25-45
土壤污染
限于填埋场区域
无
需控制堆肥中重金属含量和pH值
主要风险
沼气聚集引起爆炸
哦，场底渗漏
垃圾燃烧不稳泄，烟气治
理不达标
因成本过髙或堆肥质量
不佳而影响产品质量
2.2处理方法选择
焚烧处理，堆肥技术和卫生填埋技术各有个的优点，但是卫生填埋法仍是绝大部分城镇处理垃圾的重要其至唯一的方法。
卫生填埋法有如下的特点第一是完全独立的城市垃圾无害化处理方法；第二是一切固体废物的最终处理方法：
笫三无需对垃圾进行预处理；笫四处理成本相对较低；第五处理及时相对简单，有利于推广普及；第六卫生填埋场可选择非耕地作为厂址，如滩地、山谷、废坑、洼地、沟渠等处，填埋场经若干年后加以中场覆盖，场地可作多种用途，实现土地的再利用。
3场址选择和所选场址自然条件的评析
3.1填埋场的选址原则
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。
1•环境污染角度考虑的安全原则：
应确保其周边生态环境、水环境、大气环境以及人类生存安全等的安全。
2.从经济角度考虑其合理原则：
合理科学地选择。
能够达到降低造价、提升资金使用效率的目的。
3.从安全考虑原则：
要防止场地对大气的污染，地表水的污染，尤其是要防止渗滤水的释出对地下水的污染。
因此，防止地下水的污染是场地选择时考虑的重点。
4.法律及社会支持原则：
场址的选择不能破坏改变周围居民的生产，生活条件，需要得到公众的大力支持。
3.2场址开发利用应具备的条件
1.符合当地城乡建设总体规划和环境卫生专业规划要求；
2.符合环境保护的要求；
3充分利用天然地形以增大填埋容量，使用年限应达到相关要求；
4交通方便，运距合理；
5征地费用较低，施工较方便；
6人口密度较低、土地利用价值较低；
7位于夏季主导风下风向，距人畜居栖点500m以外；
8远离水源，尽量设在地下水流向的下游地区。
3.3厂址选择的步骤
3.3.1场址的初选
根据填埋场的准则和标准，对上述资料全面的分析并通过对候选场址进行踏勘，对场地的地形、地貌、给排水、覆盖土源、交通运输及场址周圉的人群居住情况进行比对分析，选择儿个比较合适的预选场地，以备与下一次进行优选。
3.3.2野外勘探
场地的野外勘察是填埋场重要环节，它直接掌握场地的地形、地貌、给排水、覆盖土源、交通运输及场址周围的人群居住情况、水文网分布情况和场地的场址有关的信息和资料。
另外，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。
3.3.3场址的优选
根据前段收集的区域资料、野外现场勘探结果、社会法律调查对场址进行经济技术评价和综合评价比较。
比选出较为理想的卫生填埋方案。
并通过模糊评价法、专家系统法、层次分析法、和地理信息系统就可以就可以决定场地的限制性因素，并收集一系列图标制成各种图表并在图表中突出限定性因素。
同时对填埋场的具体更准确的定位，得到比较量化的结果。
经过对场址的合理量化定位。
填埋场必须满足环保的基本要求，概括起来主要有以下儿方面：
（1）确定填埋场的面积
（2）运输距离（3）土壤与地形条件（4）气象条
件
（5）地质和水文地质条件（6）环境条件（7）场地的最后利用。
3.3.4场址的综合评价报告
场地的综合评价技术报告是场地选择的最终依据和工程立项依据，是固体废物填埋场项LI山选址阶段到正是过度到工程阶段，该报告也是也场地勘查的依据。
该阶段有项LI主管单位编制场地综合评价地质条件评价技术报告，报告详细说明场地的综合条件，详细描述对场地的不利和有利因素，做出场地可选性结论并对下一步工程实施提出合理建议。
3.5所选场址自然条件评析
1.地形地貌：
由于该填埋场位于山丘，而且场区为“U”型，山丘的最高处与最低相对高度为100,平均坡角23。
，右岸较缓，坡度18。
，基于这种地形，该填埋场可以设计成山谷型，但是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%,资料中的平均坡度为23。
比较不适合。
该场地位于某镇东南方，距某镇约1公里，距北侧某一级公路约1公里，场址附近无较大河流，场址以南约0.8公里处是某河，距离城镇的距离符合，而且离公路比较近，交通方便，没有比较的河流，减少填埋场的渗滤液对河流的影响。
2.水文：
由于场址的含水层的沙溪组层，地下水的储存量较差，而且旱藏深度较浅，场地所在地段含水层越薄，那么在地下水同一流速的情况下，流经场区的地下水的径流量就越小，污染物质扩散的效果就差，有利于场地的选择，场区内地下水主要为第四系松散层和强风化岩中的孔隙水和基岩风化裂隙水，孔隙潜水，水位一般低于地面0.2〜0.3m,基岩裂隙水，埋藏了不同深度的节理裂隙中，强风化层平均为2.Om,弱风化层平均为8.0米；地下水稳定水位平均位于地层下2.95m,地下水的水力梯度为0.007。
风化层的深度合理，地下水位在地层2.95米大于两米，所以符合填埋场的设计要求。
3.地质：
谷底第四系冲洪积土，面积约占填埋区面积的45%,渗透系数K=1.5X10-6cm/s,基岩裸露部分约占填埋面积的55%,其中泥岩渗透系数K=3.0X10-7cm/s,砂岩渗透系数K=8.0X10-4cm/s°根据国家的标准，渗透率应该小于等于10-7,在资料的数据都大于该标准值，所以不适合场址的选择。
4.气象：
场区气候属亚热带湿润季风气候区，具有冬冷夏热，雨量充沛对填埋场的防渗层有不好的地方，湿度大，云雾多，日照少，风力小具有空气的流动性小，对填埋场对周用居民的影响比较小，例如噪音，臭气，飘尘等，年平均降水量672.8mm,30年一遇最大小时降雨量为10.5mm/h,连续降暴雨日数年最高达5-8日，降雨主要集中在夏季，多年统计降雨资料见下表3。
年蒸发量为1840mmo年降水量小于蒸发量，适合场地的选择，常年主导风向为北风，年平均风速3.4m/s,最大风速22m/s。
最大风力对场地有影响。
4垃圾填埋场工程设计
4.1服务人口及范围
根据指导设计要求，设计210万人口进行设计，其中包括农业人口，非农业人口。
未来的人口预测采用下公式
A.=A）x（i+P）"
第n年服务的人口数，人；
人：
初始服务人口数，人，本次设计中210万人；
P：
人口自然增长率，本次设计中取人口增长率，p=0.005o
n：
第n年。
n取17
4.2垃圾产率的预测
据调查资料显示人均日产量在0.8kg/（dp）〜1.2kg/（dp）,该市现在的人均垃圾产生率取1.2kg/（dp）,。
结合现在城市以生产农产品以及工业用品为主的特点，设计该市的生活垃圾将在未来的儿年呈连续增长的趋势，其增长系数取0.05,采用下公式预测该镇垃圾产生量在未来的变化趋势。
a„=“（1+0.06）"
式中0：
初始垃圾人均日产生率，kg/（dp）
""笫n年的垃圾人均日产率，kg/（dp）；n取20
（3）垃圾产生量预测
A,x°”
1000
式中叱：
第n年的日产垃圾量，t/d；
人：
第n年的服务人口数，人;
4.3填埋场库容的容积计算
本次设计以210万人口的生活垃圾进行库容的计算，垃圾填埋场服务年限为17
年考虑地形地理条件问题，本设计采用平原型填埋。
每年所需的场地体积为：
（1）确定库容V
式中：
W——每人每天垃圾产生量，kg®・p）
P——城市人口；
D——垃圾的压实密度，600kg/m3
R——覆土与垃圾之比，取1/4
每年所需的场地面积为：
A=X
H
山以上三式得该市各年的服务人口及垃圾产生量如下表所示:
序号
年份
人口/人
人均垃圾日
产量（kg/d
・p）
填埋垃圾体积
（n?
）
生活垃圾年
产量（t/a）
1
2016
1.2
919800
2
2017
1.26
2022122.8125
970618.95
3
2018
2121052.5
1.323
2133845.
・647
4
2019
2131657.762
5
1.38915
2251740・
.219
L
0
2020
2142316.051
3
1.4586075
2376148.6768
1140551.3648
6
2021
2153027.631
6
1.53
430.8912
1203566.8277
7
2022
2163792.769
8
1.6081
66.4479
1270063.8949
8
2023
2174611.733
6
1.68852
6・
.9251
9
2024
2185484.792
3
1.77294653
26
2946422.7183
1414282.9047
1
2.2163
1.86
9212.5735
1492422.0352
11
2026
2207394.277
4
1.95467355
22
3280996.5682
1574878.3526
12
2027
2218431.248
8
2.
462271.6286
1661890.3816
23.405
2・
653562・
.8252
14
2029
2240671.022
2.26277897
09
3855421.4441
1850602.293
74.3771
2.37591791
94
4068433.4789
1952848.0697
16
2031
2263133.749
2.4949
14.4286
2060742.9256
17
2032
2274449.417
7
2.61944950
62
4530414.5258
2174598.9722
51845609.562
v
填埋库容占体积的70%-90%,取80%,则V,g=—64807011.952n?
填埋场预计填埋深度&10取H取9m,则填埋场的面积为：
A订=7200779.105曲
4.4渗滤液及气体的产生量
4.4.1渗滤液产生量
渗滤液产量的汁算比较复杂，1_1前国内外已提出多种方法，主要有水量平衡法、经验公式法和经验统计法三种。
水量平衡法综合考虑产生渗滤液的各种影响因素，以水量平衡和损益原理而建立，该法准确但需要较多的基础数据，而我国现阶段相关资料不完整的情况限制了该法的应用；经验统汁法是以相邻相似地区的实测渗滤液产生量为依据，推算出本地区的渗滤液产生量，该法不确定因素太多，计算的结果较粗糙，不能作为渗滤液计算的主要手段，通常仅用来作为参考，不用作主要计算方法；
根据本填埋场的实际惜况和已知条件，决定采用浸出系数法来计算本填埋场的渗滤液产出量。
渗滤液产生量计算公式：
/（GA+c‘2）
iooo
式中：
Q——表示渗滤液年产生量，m'/d；
A2—填埋场已覆盖面积，nf；
C2——填埋场已覆盖区渗出系数，其值为0.2〜0.4；
Ci——填埋场作业区渗出系数，取0.4〜0.7：
Ai——填埋场作业区面积，》?
；
I——表示最大年或月、日降雨量，mm：
根据太原市月平均降雨量为986-
1282mm,I取其值为1282mm
关于年降水量，已知条件为年平均降雨量1282mm；
浸出水量按填埋场最终覆土时情况计算：
G取值为0.5：
C2取标准值为0.3。
填埋场的服务年限为17年，填埋库区总面积约为A2=7200779.1058nr
4.4.2填埋面积与渗滤液计算
渗滤液平均日产量：
<2=Ix（CiAi+C2A2）xio3
渗滤液最大日产量：
Qm3=Ix（C{A1+C2A2）x\0-3
其公式为：
（1）第一块填埋区
=832395795=924884.216670?
填埋场的服务年限为17年，填埋库区分四块，分别进行填埋。
第一块填埋区的服务年限为4年，则第一块库区面积为
H9
据气象资料记录，一日最大降水量252毫米。
年平均降水量为986-1282mm,取日平均降雨量3.5mm，由于是新设计的填埋场，因此第一块填埋区凡=0,第一块没有覆盖区则C2=0
渗滤液平均日产量：
e=/xC1x（A1+A,）xl03=3.5x0.5x924884.21667xl0-3=1619m3
渗滤液最大日产量：
（2max=/XC!
X（A+A2）X10~3=252X0.5X924884.21667xlO"3=116536m3
（2）
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