对某县生活垃圾填埋场方案设计书原理及方案设计书实施方案书的研究1128.docx

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对某县生活垃圾填埋场方案设计书原理及方案设计书实施方案书的研究1128

分类号:

工程硕士论文

对某县生活垃圾填埋场设计原理及设计方案的研究

导师姓名职称

申请学位级别

学科专业名称

论文提交日期

年月日

论文答辩日期

年月日

学位授予单位

长安大学

答辩委员会主席

学位论文评阅人

TheResearchofXCity’sLandfillDesignPrincipleandtheDesignScheme

ADissertationSubmittedfortheDegreeofMaster

Candidate：

Supervisor：

Chang’anUniversity,Xi’an,China

论文独创性声明

本人声明：

本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。

除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。

本声明的法律责任由本人承担。

论文作者签名：

年月日

论文知识产权权属声明

本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。

学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。

本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。

（保密的论文在解密后应遵守此规定）

论文作者签名：

年月日

导师签名：

年月日

摘要

随着现代社会的迅速发展，城市垃圾己成为困扰城市的严重问题。

卫生填埋是目前国内应用最为广泛的垃圾处置方式。

垃圾在填埋和稳定过程中会产生渗滤液，渗滤液中CODcr、BOD5、NH3-N、SS、氧化物的浓度很高，易对地下水环境和地表水环境产生严重的污染。

垃圾渗滤液具有水质复杂、有机物浓度高、氨氮含量高、水质水量变化大的特点。

本文通过国内外垃圾填埋的应用现状和存在的问题进行分析，结合工程实际设计，对垃圾填埋场设计中几个值得注意的方面进行了研究：

垃圾填埋场的设计首先要考虑的是填埋场场址的合理选择，这是设计中很关键的一步，它决定着该项目的经济效应、各种处理工艺的选择、填埋场安全性及对周边环境的影响，因此合理的选择场址是进行合理设计的基础。

在填埋场的合理设计中，防渗问题也是一项主要的内容，如果处理不好将会造成环境的二次污染。

在工程设计当中，应结合当地的水文地质和工程地质条件，选择合理的防渗结构与材料，将土工膜与低渗透性的土层组成复合防渗衬垫比采用单一材料的防渗层更好。

对渗滤液的处理中，通过UASB（升流式厌氧反应器）与SBR工艺结合、UBF（升流式复合厌氧反应器）与氧化沟工艺结合和升流式厌氧过滤器与缺氧/好养工艺结合的比较，最终选择UASB（升流式厌氧反应器）与SBR工艺结合作为渗滤液的处理工艺，提高了渗滤液中CODcr、BOD5、NH3-N、SS、氧化物的去除率，从而防止了渗滤液对环境的二次污染。

关键词：

场址选择；填埋渗滤液；二次污染

Abstract

Withtherapiddevelopmentofsocietyandeconomy,theproblemsoncity'sgarbageareincreasinglybecomingaseriousproblem.LandfillisapopularmethodusedinthegarbagedisposalinChina.Alargequantityofleachatecanbeproducedinthedegradationofthegarbageinlandfill,thedensityofBOD5,CODcr,NH3-N,SSandoxideofleachateisveryhigh,whichcaneasilypollutethesurfacewaterandgroundwaterenvironmentseriously.TheleachateofLandfillcontainsavarietyofpollutantssuchasorganicmatter,ammonia,heavymetals,whicharehighinconcentrationandoftenchangedbytime,weatheretc.

Throughthedomesticandforeigncurrentstatusofapplicationofthelandfillandtheanalysisofexistingproblems,withapracticalprojectdesign,thisarticleimprovedseveralnoteworthyaspectsoflandfilldesign:

Landfillmustfirstconsiderthedesignoflandfillsitesisareasonablechoice,whichisacrucialstepinthedesign,determinestheeconomiceffectsoftheproject,landfillsafetyandtheimpactonthesurroundingenvironment,soforareasonabledesignareasonablechoiceofthesiteisbasement.

Rationaldesignoflandfillsites,theseepageproblemisalsoamajorcontentofthedesignifnothandledproperlywillcausesecondarypollution.Inengineeringdesigns,combinedwiththelocalhydro-geologicalandengineeringgeologicalconditions,choosetherightstructureandimperviousmaterials,thegeomembraneandthelowpermeabilityofthesoilimpermeablelinercompositioncompoundismuchbetterthanasinglelayerofimpermeablematerial.

Theprocessingofleachate,comparingtheUASB（upflowanaerobicsludgeblanket）andSBRtechnology,UBF（upflowcompositeanaerobicreactors）andoxidationditchprocesswithupflowanaerobicfilterandhypoxia/goodraisedcrafts,finallychoosingUASB（upflowanaerobicsludgeblanket）andSBRtechnologyoflandfillleachateinthetreatmentprocess,itimprovedtheCODcrinlandfillleachate,BOD5,NH3-N,SSandoxideremoval,andpreventenvironmentpollutionbecauseoftheleachate.

Keywords：

siteselection;landfillleachate;secondarypollution

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1城市垃圾处理现状

目前，垃圾的处理方式主要包括填埋、焚烧、堆肥等。

垃圾处理方式的选择与所在地区的城市规模、该地区的经济发展水平、人口密度、土地、周边环境、垃圾的成分、居民环保意识等有关。

国外发达国家的城市垃圾从收集、运输和处理管理与技术已很成熟，并积累了许多经验。

在收集方面大多数国家采取了分类收集，在运输方面基本采用密闭压缩运输，在处理方面广泛采用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、焚烧、堆肥和综合利用（再生循环利用）四种处理方式。

在过去十五年中，工业化国家的垃圾产出量无论在绝对量上还是单位产值产量上，都在急剧增长。

在这种情况下，发达国家的垃圾处理政策也发生变化。

经过不断探索和发展，欧洲国家在城市垃圾污染防治方面开创了一种新的思想，其核心思想就是可持续发展的原则。

90年代，许多发达国家治理垃圾的战略目标是：

通过选择较高层次的管理目标，达到垃圾处理可持续发展的目的。

首先，最优先方案是避免产生垃圾；如果必须产生，产出量要最小。

其次是按实际情况最大可能地进行回用或回收。

然后，处理的目标应当是能源回收和减少最终处置量。

目前，我国城市生活垃圾收集方式基本为混合收集，为实现我国城市生活垃圾管理可持续发展，其对策有：

建立完善的城市垃圾管理法规体系；建立与社会主义市场经济相适应的城市垃圾管理体系；进一步完善城市垃圾管理的经济政策，利用合理的经济手段来促进垃圾的减量化、资源化和无害化处理；要坚持可持续发展战略，大力推广清洁生产，尽可能避免垃圾的产生，实现垃圾源头减量；大力推选垃圾的分类收集，促进废品的回收利用，提高垃圾的资源化水平。

卫生填埋处理是垃圾的最终稳定处置方法，卫生填埋费用低廉，即使按照国外标准建设和营运管理，其费用也比焚烧等其它处理方法低，建设垃圾卫生填埋场是符合我们国情的。

1.1.2国内外垃圾填埋处理技术的发展历史

垃圾焚烧处理已有一百多年历史，但出现有控制的焚烧（烟气处理、余热利用等）只是近几十年的事。

它与填埋处理相比，具有占地小、场地选择易、处理时间短、减量化显著、无害化较彻底以及可回收垃圾焚烧余热等优点，在发达国家得到越来越广泛应用。

特别是近些年来，由于垃圾焚烧烟气处理逐步受到重视，特别是烟气处理技术不断进步，余热利用系统和尾气处理系统得到进一步完善，垃圾焚烧炉又取得新发展。

目前，垃圾焚烧处理美国占17％，日本约占75％，德国和法国约占30—50%，英国占9—10%，加拿大占5-6％。

现代堆肥技术是从20世纪30年代开始发展的，已经形成了各种完善的工艺系统和成套设备。

由于堆肥产品的市场等原因，垃圾堆肥处理特别是城市生活垃圾的堆肥处理在发达国家曾一度处于停滞甚至萎缩状态。

近入九十年代以后，由于以下几方面因素，堆肥处理又呈上升的发展趋势。

欧美发达国家垃圾填埋场的标准和焚烧处理的排放标准都不同程度的进行修订并进一步提高，焚烧处理和填埋处理成本也随之增加；垃圾分类收集的普遍推行，为垃圾的再生利用也包括堆肥处理的发展提供了良好基础条件；垃圾再生利用得到广泛地重视。

近几年来，欧美发达国家把垃圾堆肥也看作为可降解有机物的再生利用。

垃圾的再生利用是垃圾减量和垃圾资源化的最佳途径。

所谓卫生填埋，就是能对渗滤液和填埋气体进行控制的填埋方式。

直到上世纪30年代，美国率先提出“卫生填埋”的概念。

由于垃圾产量大，种类多快速增加，而且大多数含有毒有害的物质，因此造成环境污染的可能性也随之增加，所以人们对垃圾填埋场的环境影响越来越重视，垃圾填埋场的操作运行管理越来越严格。

这也是我国当前最主要的垃圾处理方式，占80％以上。

卫生填埋的一般工艺如下图：

导气<15mm的垃圾或渣土喷洒药液

最

终

检填压层压密覆

查覆土

计盖

量埋实实封绿

化

回灌渗沥液池渗沥液引流渗沥液蒸发

卫生填埋工艺流程图

卫生填埋场可以分为：

1、按填埋区所利用的自然地形条件不同，可以大致分为平原型填埋场、滩涂型填埋场、山谷型填埋场。

2、根据填埋场中垃圾讲解的机理，填埋场可分为好氧填埋场、准好氧填埋场和厌氧填埋场。

卫生填埋场的特点：

（1）如有适当的土地资源可以利用，一般以此法处理最为经济；

（2）与其他处理方法相比，其一次性投资较低；

卫生填埋场的优点：

1、边填埋边覆土减少垃圾飞扬，降低垃圾腐朽臭味；

2、垃圾经压实填埋增加垃圾场容积，减少垃圾处理用地；

3、垃圾卫生填埋场建有垂直防渗和水平防渗系统减少对地下水和周边土地的污染；

4、垃圾填埋场一般建有渗滤液处理站和渗滤液收集系统，做到重污染液体不外流；

5、一些垃圾填埋场还建有堆肥车间，进行垃圾分拣减少垃圾量，实现部分垃圾再生；

6、垃圾填埋相比焚烧处理空气污染小成本低；

7、垃圾填埋2-3年后产生的沼气可用于发电。

但是卫生填埋也存在以下几个缺点：

（1）渗沥液水质、水量波动较大，处理难度大；

（2）渗沥液污染强度高，二次污染严重；

（3）封场后维护监管期长、风险大、费用高、不利于场地及时复用；

（4）产气期滞后且历时较长，产气量小，资源化率低。

1.1.3我国垃圾处理现状及动态

由于经济水平的限制，长期以来焚烧法处理垃圾在我国的应用还相对较少，发展也较为缓慢，直到上世纪80年代，我国从国外引进的成套垃圾焚烧处理设备，填补了我国垃圾焚烧处理的空白。

在发展中国家，填埋法具有建设投资少，运行费用低，回收沼气可二次利用，且带防渗措施的填埋只需20-60美元，相比于焚烧每吨垃圾的处理费为150-200美元，性价比较高。

对于普遍存在城市膨胀，垃圾污染日益严重而又资金不足，能源短缺的第三世界来说，填埋场的优点尤为可贵。

为此，有关研究单位曾指出：

今后中国城市垃圾处理技术的发展应为60%填埋场，30%堆肥场，10%焚烧炉。

根据我国城市垃圾的成分特点和数量，卫生填埋法将会逐渐发展为主要的处理方法之一。

设计填埋场的垃圾总容量和运行年限依赖于场地大小、地形、垃圾的降解率以及垃圾的压实度。

日覆土方大约为总填埋容积的20%，当设计填埋场的容量时应保证场地能运行25年左右，场地的可用年限越长，整个社区固体废物的管理费用就越少。

城市垃圾填埋场的总容量可按1万人每年产生1hm2•m的垃圾进行粗略计算（1万人每年产生的垃圾填埋占地厚约1m，面积为1hm2）现以李坑为例[2]说明目前广州市垃圾的卫生填埋。

该场原为旧水库，经水文地质勘察，场内无地下水脉经过，土质为黏土层，渗透系数很低，但坝下有风化岩石，渗透系数高，故采用帷幕灌浆防渗。

采用分层压实覆土，即每层用推土机反复碾压至密实，厚约0.7m，先后压3-4层，即2.5m左右，再覆土0.15～1.30m。

作为一个处理单元，分层逐渐填埋可保证垃圾处理的无害化和植被恢复的有效性。

在每天垃圾填埋作业完毕后，用土均匀将垃圾封闭，并加以压实，这样，不但可以防止雨水渗透和垃圾被冲刷，还可防止垃圾中的纸屑乱飞，也有利于日后植被恢复，日覆盖土层厚度为13-30cm。

下面就是填埋场容量的计算步骤.

G=B•365•E（1-1）

式中G——每年产生的MSW的数量；

B——MSW的产生率，N/capita/d；

E——填埋场服务的人口数。

H=（G/C）+0.2•（G/C）（1-2）

式中H——经压缩的垃圾和附加体积的总和；

C——压缩后的MsW的单位重量，kN/m3。

J=体积/平均填埋厚度

式中J——所需场地面积。

由于1hm2=10000m2，假定场地的使用年限为30a。

我们可以估算出所需的填埋总面积为：

J•1hm2/10000m2•30a。

场底设纵向排水暗沟，每隔40m设横沟相交，形成排水网络，收集垃圾渗透液，再排入污水处理场处理。

污水处理工艺按300t/d的流量设计,其工艺流程为：

污水→调节池→厌氧沟→氧化沟→氧化塘→排放。

1993年为解决雨季污水超排问题，增加了气浮装置。

1995年为解决影响污水处理效果的问题，增加了吹脱装置。

表1.1污水处理工艺技术参数表

项目

BOD5（mg/L）

COD（mg/L）

SS（mg/L）

进水

2500

4000

600

出水

30

80

70

目前，在我国垃圾处理实践中，一个最大的不足是填埋产生气体的处理问题。

填埋场产生的填埋气体成份包括甲烷、二氧化碳、硫化氢、氮等。

如果没有相应的技术措施，则在填埋场里会产生压力，尤其在夏季，高温、高湿时，产气加速，大量沼气可形成较高的内压，及时导出沼气才能防止因此而发生的爆炸。

同时，这个超压使生成的气体沿着阻力最小的路径流动，在填埋场的边缘处更易溢出，如果在低洼地、盆地、地下室等发生聚集，会对人造成伤害（窒息危险、爆炸危险或中毒危险）。

当甲烷在空气中的体积达到5-15%的爆炸范围时，就可能导致爆炸和火灾事故。

据资料显示，北京、上海、重庆和辽宁等地的几个垃圾场都发生过爆炸。

2005年9月9日，辽宁省本溪市溪湖柳塘垃圾场内突发爆炸，造成3名拾荒者死亡、5人重伤。

据调查爆炸的主要原因是填埋场没有设置填埋气导排设施，造成填埋气体中的沼气聚集，遇上垃圾中有发令纸等易燃物引发了爆炸。

另外，填埋气体占主要成分的甲烷是一种强烈的温室效应气体，对温室效所起的作用比二氧化碳大的多，对环境造成难以逆转的破话，每减少1t甲烷的排放相当于减少21t的二氧化碳的排放，因此，卫生填埋场必须将填埋气体进行收集、回收和利用，不能无序排放。

1.1.4我国垃圾填埋处理依据的相关法律法规与标准

1）《中华人民共和国环境保护法》

2）《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》

3）《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》2001版

4）《生活垃圾填埋污染控制标准》GB16889-2008

5）《生活垃圾卫生填埋技术规范》CJJ17-2004

6）《生活垃圾卫生填埋场封场技术规程》CJJ112-2007

7）《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》CJJ113-2007

8）《生活垃圾转运站技术规范》CJJ47-2006

9）《城市垃圾产生源分类及垃圾排放》CJ/T3033-1996

10）《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》（CJJ113-2007）

11）《生活垃圾卫生填埋场封场技术规程》（CJJ112-2007）

1.2研究的目的及意义

随着社会经济的快速发展，其带来的社会环境问题也日益严重。

城市垃圾的处理好坏直接影响着城市的环境状况和城市居民的身体健康。

规划中的某县城市生活垃圾卫生填埋场正是用于处理城市垃圾，从根本解决城市垃圾问题，还城市一个明亮的天空。

本研究的意义：

1、某县垃圾卫生填埋场的建设是某县市政建设中重要的组成部分，是城市生活和生产不可缺少的公共设施，是改善城市环境质量，促进城市旅游、招商引资和经济建设发展的重要举措；

2、某县垃圾卫生填埋场的建设将从根本上解决城市垃圾堆放臭气熏天的现象，将为某县的经济发展奠定重要的基石；

3、卫生填埋场的建设将提高城市的空气质量，让城市焕然一新，是为城市居民谋福利的重要措施。

4、减少政府财政在垃圾处理上的费用，将更多的财政资金用于改善民生。

1.2研究的内容

本论文通过对某县垃圾卫生填埋场的现状调查和分析，结合垃圾卫生填埋场的设计和运行过程中发现的实际问题，主要研究以下几个方面：

（1）城市垃圾卫生填埋场的设计及建设应以无害化、减量化、资源化为最终目的。

卫生填埋场的建设主要受垃圾成分、垃圾性质、自然条件、经济承受能力及处理方法、是否产生二次污染等因素的影响。

本文通过对卫生填埋场的技术论证，全面分析了卫生填埋场的设计原则。

（2）在卫生填埋场的渗滤液处理中引用污水处理中的SBR工艺，加强对渗滤液的处理，减少渗漏对环境带来的危害。

（3）通过以某县垃圾卫生填埋场的建设为例，系统的阐述了卫生填埋场的设计原理及设计方法，并提出城市垃圾卫生填埋场的各个设计和运行中常见的问题及解决方法。

第二章项目基础资料

2.1项目概况

2.1.1城市地理概况

某县位于陕西省东南部、商洛中南部，地处秦岭南麓，属长江流域汉江水系，是一个“八山一水一分田”的土石山区农业县、国家扶贫开发重点县、革命老区县。

全县辖30个乡镇，323个村（居），43万人，人口居商洛第三。

县域总面积3514平方公里，其中耕地面积39万亩，人均不足1亩，山地面积457万亩，人均近11亩，地域面积居商洛第一、陕西第六。

该县属亚热带向暖温带过渡的季风性半温润山地气候，雨量适中，气候温和，年平均气温13.1℃，年平均降水量709毫米，年无霜期207天，平均海拔1100米。

境内山大沟深，生物、矿产、水力资源较为丰富，特别是中药材资源最为丰富，素有“遍地无闲草”、“天然药库”之称。

境内有野生中药材1000多种，已开发利用和挂牌收购的有500多种；全县森林覆盖率58.96%，大宗林特产品有核桃、板栗、柿子、油桐、茶叶、木耳等，目前全县林果业总面积已发展到84.2万亩；矿产资源较为丰富，已经探明的矿藏有49种，以有色金属为主，其中钒矿储量达310万吨，系亚洲最大矿藏；水力资源丰富，全县水力资源蕴藏量19.5万千瓦，可开发量为5.6万千瓦，2003年招商引资的猛柱山水电站正在建设之中；全县有旅游景点65处，其中自然景观8处，古文化遗址6处，古建筑48处，革命遗址、旧址3处，著名的自然景观有“八景十二观”，主要有被称为“西北第一洞”的月亮洞，有人称“小武当”的天竺山，有自古是水旱码头的漫川古镇等景点。

目前全县已开发利用的旅游景点有月亮洞、夹石峡、白龙洞、天竺山森林公园等，其中以月亮洞最为有名。

该县先后被列为全国退耕还林、天保工程试点示范县，国家长治工程、省重点流域工程县，国家级中药材薯芋、丹参规范化种植基地县和陕西省第一个中药现代化科技示范县，全省精神文明建设先进县、社会治安模范县、科技先进县、“三个代表”重要思想学习教育先进县。

2.1.2工程地质

该县位于秦岭南麓陕西东南部，属长江流域汉江水系，全县总面积约3514平方公里，居商洛地区之首。

年平均气温12—14℃，多年年均气温13.1℃，极端最高气温约41—43℃，极端最低气温约-13—-15℃（一说约-18—-20℃），春秋季节昼夜温差很大。

年降水量700—900mm，年均降水量约709毫米，东南部降水较多，年无霜期207天，山地地区稍长。

大部属亚热带向暖温带过渡的季风性半湿润山地气候，南部和东南部为亚热带季风性湿润气候。

山地占县域面积的83%，水面占8%，耕地占9%，故有“八山一水一分田”之说。

境内群山林立，沟壑纵横，流岭、鹘岭、郧岭三大山脉走向东西、横断南北，构成“三山夹两川”的岭谷地貌，平均海拔1100米

2.1.3水系与水质情况

某县境内主要河流有金钱河、银花河、谢家河。

流长分别为80、40、38公里。

流域面积分别为2400、600、400平方公里。

据1984年水电部门水资源调查，地表自产水多年平均径流总量为8.46亿立方米，地表客水（指过境水）总量为6.01亿立方米，合计总量14.47亿立方米。

按1984年37.72万人口、43.74万亩耕地计算，年人均占有水3890立