毕设论文圾垃填埋场设计课程设计1.docx

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毕设论文圾垃填埋场设计课程设计1

《固体废物处理工程》课程设计

某县/市垃圾填埋场设计

班级：

环保112班

学生姓名：

唐凯峰

学号：

27号

指导教师：

曾小梅

金华职业技术学院

2013年6月4日

某县/市垃圾处理课程设计任务书

一、设计任务及目的

1、任务：

完成某县/市生活垃圾卫生填埋场设计。

2、目的：

通过本课程设计，使学生掌握城市生活垃圾卫生填埋设计的一般方法，锻炼学生工程制图能力，巩固教学中所学知识，并学会将书本知识与实际应用相结合。

二、设计规模

设计服务人口20万人；平均垃圾产量1-1.5kg/d；人口增长率1.5-5%。

垃圾填埋场的设计使用年限11年。

三、设计条件

1、该县/市主要气象特征值如下。

属亚热带季风气候。

总的特点是四季分明，年温适中，热量丰富，雨量丰富，干湿两季明显。

春季气温回升快，但气温变化不定，春末夏初雨水集中，时有冰雹大风；夏季长而炎热，且雨热同步上升，常有干旱；秋季凉爽，空气湿润，时间短；冬季晴冷干燥，大气层结稳定。

1）气温

平均气温在17.5℃，极端最低气温-9.6℃，极端最高气温41.2℃。

2）降水

年平均降水量1424毫米，最大降雨量2137.6毫米，最低降雨量为963毫米。

3）蒸发量

年平均蒸发量为1576mm

4）风向风速：

冬季主导风向：

西北风，夏季主导风向：

东南风

年均风速3.9m/s

2、地形地貌：

为丘陵盆地地区，地势南北高、中部低。

场区为宽缓“U”型，两岸、谷底及岸坡自然稳定，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。

3、地质构造：

主河流横贯盆地中部，除沿主河及主要支流等陆续有厚度小于10米的第四系松散层分布外，盆地内主要分布呈梳状丘岗的裸露红色碎屑岩。

红色碎屑岩层隶属上白坐统，谓之“衙江群”，详分为四段。

第一段以山麓坡洪积相的砂砾岩为主，其有效孔隙度为12-17%；第二段主要为不同粒径的河流相砂岩，其有效孔隙度为8-14%，特征渗透率1.0毫达西左右；第三段主要为湖相沉积物，多见泥、钙质粉砂岩、粉砂质泥岩，其有效孔隙度为6-8%，特征渗透率小于0.05毫达西；第四段主要为河流相砂岩、粉砂岩等，偶含石膏颗粒，其有效孔隙度为13-18%，特征渗透率为1.0毫达西左右。

4、水文地质条件:

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分化裂隙水，空隙潜水，水位一般低于地面0.2-0.3米；基岩裂隙水，埋藏了不同深度的节理裂隙中，强风化岩平均为2.0米，弱风化岩平均为8.0米；地下水稳定水位平均位于地层下2.95米，地下水的水力梯度为0.007.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。

5、填埋场渗滤液必须经过处理，出水水质必须达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中的一级标准，紧挨填埋场有水、电源及公路。

四、设计工作量

1、收集设计基础资料（包括设计手册，技术规范，相关法律法规），熟悉资料。

2、垃圾填埋工程设计

包括：

库容的计算，填埋场范围确定，截洪沟、垃圾坝、截污坝、浸出液调节池以及浸出液处理厂、气体处理设施、防渗工程的设计、计算，另外还包括填埋场的操作方法、步骤，填埋场地的监测以及其他辅助设施的设计。

五、设计文件的编制

1．绘制A3垃圾卫生填埋场总平面布置图1张，其他图件在说明书中体现。

2、垃圾填埋设计计算说明书1份。

3、完成时间：

1周，统一上交。

摘要

当今社会全球面临的最大挑战之一就是环境问题。

以北京市为例，据《人民日报》报道：

“北京周围已被7000多座垃圾山包围，其中直径50米以上的垃圾场就有5000多座”。

据“全国城市生活垃圾处理及资源利用经验交流会”上发布的信息：

“全国垃圾的历史堆存量已多达60多亿吨，侵占土地多达5亿平方米。

全国数百座大小城市，已有2/3的城市被郊区的垃圾山包围。

”由此可见垃圾问题的严重性。

该县/市位于浙江省中部，为省辖地级市，浙江第七城。

是国家水污染防治的重点区域之一。

近几年城市建设发展迅速，垃圾处理状况滞后于城市发展，处理设施落后于省内许多同等规模的县城。

其主要问题表现在：

一是自然填坑，未做防渗处理，也没有气体和渗滤液收集、导排设施，不仅对地下水和周边环境造成了影响，还存在安全隐患；二是城郊已有的坑塘都被垃圾填满，目前已经无处可堆填，与城市建设和市容市貌不协调；三是环卫设施不配套，机械化水平低下，影响了环境卫生事业的发展和城市的环境质量，因此，该项目的建设是十分必要的。

关键词：

资源利用垃圾填埋污染监测渗滤水处理

目录

一、概述1

1.1工程概况1

1.2处理方案选择原则1

1.3设计依据1

二、基础资料2

2.1城市概况2

2.1.1地理位置2

2.2自然条件2

2.2.1地形地貌2

2.2.2地质构成2

2.2.3水文与水资源2

2.2.4气候条件3

三、垃圾量预测3

四、场址概况4

4.1填埋场类型4

4.2填埋场等级划分与规模确定4

4.3填埋场选址条件5

4.3.1选址条件5

五、卫生填埋库区工程5

5.1填埋库容及使用年限5

5.2防洪系统6

5.2.1截洪沟6

5.2.2截污坝6

5.3浸出液处理工艺6

5.3.1污水处理方案选择原则7

5.3.2浸出液处理设计水量及水质的确定7

5.3.3污水处理工艺方案对比8

5.3.4污水处理工艺方案比较及选择8

5.3.5主要处理设备10

5.3.6浸出液收集导排系统12

5.4填埋气体收集导排及利用13

5.4.1填埋气体的主要组成13

5.4.2填埋气体收集方式13

5.4.3冷凝液收集和排放13

5.4.4气体输送系统13

5.4.5填埋气体处理规范13

5.5防渗工程14

5.5.1防渗材料14

5.5.2防渗结构15

5.6填埋工艺15

5.7监测井15

5.8辅助工程16

5.9封场工程17

六、环境保护与监测18

6.1设计依据18

6.2环境污染来源及污染物分析18

6.3环境监测19

七、总结21

一、概述

1.1工程概况

*项目名称：

该县/市生活垃圾卫生填埋场工程

*总库容：

约120万立方米

*处理规模：

平均230吨/日

*服务年限：

11年

*项目服务范围：

该县/市居民所产生的生活垃圾

1.2处理方案选择原则

处理方案选择的原则是：

技术成熟，工艺简洁，设备可靠，能适应生活垃圾的特性，满足环境保护的要求，同时还要考虑下列因素的影响：

1）当地的经济实力和投资能力

2）城市建设和社会发展对环境的要求

3）各种垃圾处理方法的优缺点

4）生活垃圾理化性质及变化趋势

5）技术与设备的可靠性和适应性

6）对资源再利用的潜力和程度

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[2001]101号）

3、《厂矿道路设计规范》（GBJ22）

4、《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889）

5、《生活垃圾填埋场环境监测技术要求》GB/T18772

6、《非织造复合土工膜》（GB/T17642）

7、《聚乙烯（ＰＥ）土工膜防渗工程技术规范》（SL/T231-98）

8、《土工合成材料应用技术规范》（GB50290—98）

二、基础资料

2.1城市概况

2.1.1地理位置

该县/市位于浙江省中部，为省辖地级市，浙江第七城。

界于东经119°14′－120°46′30″，北纬28°32′－29°41′。

东邻台州，南毗丽水，西连衢州，北接绍兴、杭州。

南北跨度129公里，东西跨度151公里。

该县/市历史悠久，古城“小邹鲁”、“婺州”，东周时的越国就有建制。

该县/市风景秀丽，人文风雅，有著名的双龙洞等名胜。

该县/市的气候属亚热带季风气候，四季分明。

2.2自然条件

2.2.1地形地貌

该县/市为丘陵盆地地区，地势南北高、中部低。

场区为宽缓“U”型，两岸、谷底及岸坡自然稳定，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。

2.2.2地质构成

主河流横贯盆地中部，除沿主河及主要支流等陆续有厚度小于10米的第四系松散层分布外，盆地内主要分布呈梳状丘岗的裸露红色碎屑岩。

红色碎屑岩层隶属上白坐统，谓之“衙江群”，详分为四段。

第一段以山麓坡洪积相的砂砾岩为主，其有效孔隙度为12-17%；第二段主要为不同粒径的河流相砂岩，其有效孔隙度为8-14%，特征渗透率1.0毫达西左右；第三段主要为湖相沉积物，多见泥、钙质粉砂岩、粉砂质泥岩，其有效孔隙度为6-8%，特征渗透率小于0.05毫达西；第四段主要为河流相砂岩、粉砂岩等，偶含石膏颗粒，其有效孔隙度为13-18%，特征渗透率为1.0毫达西左右。

2.2.3水文与水资源

水文地质条件:

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分化裂隙水，空隙潜水，水位一般低于地面0.2-0.3米；基岩裂隙水，埋藏了不同深度的节理裂隙中，强风化岩平均为2.0米，弱风化岩平均为8.0米；地下水稳定水位平均位于地层下2.95米，地下水的水力梯度为0.007.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。

2.2.4气候条件

该县/市属亚热带季风气候。

总的特点是四季分明，年温适中，热量丰富，雨量丰富，干湿两季明显。

春季气温回升快，但气温变化不定，春末夏初雨水集中，时有冰雹大风；夏季长而炎热，且雨热同步上升，常有干旱；秋季凉爽，空气湿润，时间短；冬季晴冷干燥，大气层结稳定。

三、垃圾量预测

据调查2013年城区日产居民生活垃圾200吨，设计服务人口为20万人，平均垃圾产量1kg/d，人口增长率3%，服务年限为11年。

垃圾清运率每年均为100%。

年份

人口

（万人）

人均垃圾产量

Kg/d

生活垃圾年产量（万吨）

累计总产量

（万吨）

2013

20

1

7.3

93.4

2014

20.6

1

7.5

2015

21.22

1

7.7

2016

21.85

1

8.0

2017

22.51

1

8.2

2018

23.18

1

8.5

2019

23.88

1

8.7

2020

24.59

1

9.0

2021

25.33

1

9.2

2022

26.09

1

9.5

2023

26.87

1

9.8

四、场址概况

4.1填埋场类型

填埋场按地形地貌分为四大类：

1）山谷型填埋场

2）沟壑型填埋场

3）坡地型填埋场

4）平原型填埋场

这四种类型的填埋场各有利弊，其选择需结合当地的实际情况。

该县/市属于山谷型地形，城郊有自然形成的山谷（沟壑），可以作为填埋处理的天然场地利用。

经现场踏勘和分析，可研依椐该县/市的自然条件及场址比选结果，推荐场址为山谷型填埋场。

4.2填埋场等级划分与规模确定

“城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准”规定：

垃圾卫生填埋场根据建设规模（总库容）和日处理能力两种方式进行分类与分级。

按填埋场建设规模划分：

Ⅰ类总库容1200万m3以上

Ⅱ类总库容500万m3～1200万m3

Ⅲ类总库容200万m3～500万m3

Ⅳ类总库容100万m3～200万m3

按日处理能力划分：

Ⅰ级日处理量1200t/d以上

Ⅱ级日处理量500t/d～1200t/d

Ⅲ级日处理量200t/d～500t/d

Ⅳ级日处理量200t/d以下

根据该县/市居民生活垃圾产量和场址库容，项目为Ⅳ类Ⅲ级处理场规模。

4.3填埋场选址条件

4.3.1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。

五、卫生填埋库区工程

5.1填埋库容及使用年限

按照生活垃圾处理率100%考虑，从2013年到2023年处理城市生活垃圾的总容量为93.4万吨，需要库容120万m³。

其中填埋垃圾需要库容93.4万m³（垃圾填埋初始压实密度按1t/m³计算），覆土需要库容23.35万m³（覆盖用土量按初始压实体积的

计算），与本工程库容120万m³一致，可以满足需求。

5.2防洪系统

5.2.1截洪沟

该县/市降水年平均降水量1424毫米，最大降雨量2137.6毫米，最低降雨量为963毫米。

截洪沟设计防洪标准以20年一遇设计、50年一遇校核。

沿填埋场垃圾最终填埋边界线外侧设置永久截洪沟，沟渠采用混凝土保护层设计，断面形1340m，通过地形高差较大的地段时，用陡坡连接上下游沟渠，每5m设一陡坡，式为等边梯形，沟渠底宽1.5m，沟高1m，设计水深0.6m，坡度m=2%。

截洪沟总长为以调整纵坡，达到效能的目的。

水流进入陡坡即成为跌落急流，脉动剧烈，有很大的冲刷能力，常用砌石或混凝土做护面，本设计中采用与截洪沟相同的浆砌块石护面。

5.2.2截污坝

截污坝工程因其坝内所存水为有毒污染水（垃圾渗出液）因此坝的防渗要求较高，根据我国有关环保规范规定：

坝及坝基的渗透系数应小于K<10-7cm/s。

针对这种情况，我们选择了粘土心墙坝，基础进行帷幕灌浆的设计方案。

粘土料经渗透实验证明可以达到K=10-7cm/s的要求，因此设计的重点就是帷幕灌浆。

经过对我国已有部分工程情况分析和一些理论计算，我们选择了改性水玻璃化灌结合水泥灌浆，水泥灌浆两排，孔距3m、排距2.5m，化学灌浆在水泥灌浆中间分两排孔，孔距1.5m、排距1.3m的设计方案。

灌浆结束后作35个检查孔，经压水试验全部达到了K<10-7cm/s的设计要求。

5.3浸出液处理工艺

处理流程图：

5.3.1污水处理方案选择原则

1）技术可靠，力求高效，处理工艺能满足排放标准要求；

2）处理流程应具有一定的抗冲击负荷能力；

3）运行稳定，操作管理简便；

4）尽量降低基建投资与运行费用，少占土地、节约能耗；

5）尽量考虑元近期结合，避免设备的浪费。

5.3.2浸出液处理设计水量及水质的确定

目前渗滤液产生量一般用经验公式，只考虑大气降水。

式中：

式中I取多年平均降雨量1424mm。

C为填埋场内降雨量转为渗滤液的份数，其值随填埋厂覆盖土性质，坡度而不同，一般在0.2—0.8之间，封场的填埋场则以0.3—0.4居多，本工程取C=0.6。

填埋区汇水面积A1为11.1万平方米，经计算年平均垃圾渗滤液产生量10万m3，日平均270m3。

设每天处理量为300m3。

根据浸出液水量计算，确定浸出液处理厂设计的规模为270m³/d。

由于我国的城市垃圾没有分类收集，对于新建的垃圾填埋场，垃圾中有机物含量很高，因此填埋浸出液中BOD5和COD值很高、由于填埋场还未建成，参考国内外审理也处理方面的相关资料，以及该县/市生活的物理构成成分，初步拟定浸出液处理涉及的水质如下：

BOD5=8000毫克/升

COD=11000毫克/升

SS=580毫克/升

PH=6-9

5.3.3污水处理工艺方案对比

垃圾浸出液的处理方法包括物理化学法和生物法，物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、化学氧化与还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等多种方法，与生物处理相比，物理处理法不受水质水量变化的影响，出水水质比较稳定，尤其是对BOD5/COD比值较低（0.07-0.20）难以生物处理的垃圾浸出液，有较好的处理效果。

其缺点主要是处理成本较高，不适用于大量垃圾浸出液的处理及单独处理，可与生化法相结合来处理。

下表列出了不同填埋年限浸出液特征值的变化及各种处理工艺的适应性。

各处理工艺效果比较表

浸出液特征值

各种工艺的处理效果

填埋年限

COD/TOC

BOD/COD

COD（mg/L）

生物

化学好氧

化学沉淀

活性炭吸附

反渗透

＜5年

＞2.8

＞0.5

＞10000

好

差

差

差

一般

5-10年

2.0-2.8

0.1-0.5

500-10000

一般

一般

一般

一般

好

＞10年

＜2.0

＜0.1

＜500

差

一般

差

好

好

5.3.4污水处理工艺方案比较及选择

通过对浸出液处理各种方法和技术的分析，经过综合考虑，本填埋场污水处理工艺考虑两个方案，对其进行比较，以便进一步优化推荐方案。

1）方案一：

厌氧+好氧生物处理工艺

浸出液处理站离填埋库区比较近，好氧及厌氧处理后的剩余污泥用污泥泵抽送至填埋库区的适当地段填埋，剩余污泥中的水及丰富的微生物深入垃圾堆体后，可以加速垃圾熟化过程，同时可以减少污泥的处理费用。

2）方案二：

厌氧生物处理+物化法

其中厌氧段采用上流式厌氧反应器，物化段采用AMT技术（分子分解污水处理工艺）。

AMT技术原理：

此技术从物质微观分子结构出发，通过系列物理化学作用，破坏污染物分子间的化学键，生成大量具有高度反应活性的自由基，并被氧化性极强的羟基氧化为无机物；而参与的污染物通过再次氧化、吸附、离子交换等作用使污染物分子完全矿化，称为CO2、H2O、N2等，从而彻底降解污染物的物理化学方法。

在污染物分子进行分解的过程中，AMT水处理技术集约了以下物理化学作用：

电子碰撞和紫外线照射、超声波和光化学催化氧化。

其工艺流程如下：

从技术可行性方面分析，由于浸出液水质复杂且不稳定，污染物浓度高，目前国内外普遍采用方案一作为处理工艺。

方案二所确定的浸出液处理工艺对于填埋初期，即浸出液水质可生化性较强的时期，也许可以达到较好的处理效果，但对于填埋中、后期，随着垃圾堆体中有机物不断降解，碳、氮比不断变化，浸出液水质将不断老龄化，可生化性将不断降低，该处理工艺是否能适应水质的变化，处理后水质（特别是COD）是否能达到排放标准，尚需要接受实践的检验。

从经济方面分析，方案一采用厌氧处理工艺去除大部分COD和BOD,因此维护管理方便，工程投资少，特别是运行费用较低，污泥量少而稳定、两方案详细比较见下表：

浸出液处理工艺方案比较表

方案

项目

方案一

方案二

进水水质适应性

适应性强

适应性逐渐变差

出水水质达标

稳定达标

达标不稳定

构筑物数量

构筑物水量少

构筑物数量较多

设备数量

设备台数少

设备台数多

剩余污泥

污泥稳定，污泥量少

污泥不稳定，污泥量多

运行管理

维护管理简单

工艺流程复杂，管理环节多

运行费用

运行费用少，节电

运行费用高，电耗高

工程投资

投资少

投资高

通过以上比较可以看出，方案一优于方案二，因此本工程采用方案一：

厌氧+好氧生物处理工艺作为污水处理方案，由于污水处理系统产生的污泥无法直接进行填埋和压实，污泥需进过脱水后再进行填埋。

5.3.5主要处理设备

（1）处理设备

1、浸出液调节池

有效容积：

8000m³

外形尺寸“2800㎡×5m

数量：

1座

设备：

潜水排污泵2太，为污水处理系统的提升泵，一用一备。

提升泵：

Q=10m³/h，H=12m，N=1.1kw

2、上流式污泥床反应器（UASB）

UASB上流式艳阳生物反应器（UpflowAnaerobicSludgeBlonket），它的工艺特征是在反应器的适当位置（上部）设计有适合于该废水的气、固、液的三相分离器；反应器中部为污泥悬浮层区，期间设置有软性填料，其表面极易存留生物膜形态生长的微生物群体，在其空隙中则截留了大量悬浮状态下生长的微生物。

因此，浸出液通过填料层，有机物被截留，吸附剂代谢分解;下部为污泥床区。

反应器的水力停留时间比较短，且具有很高的容积负荷，UASB运转时采用电加热进行加热以及相应保温措施以保证所需稳定在30℃-50℃，COD去除率达70-90%，BOD去除率大于85%。

目前，国内已经有UASB成套产品供应，安装方便，维护简单。

其进水COD可达2000-20000mg/L，COD去除率可达80%-90%。

数量：

1座；

设备：

选用UASB1座，直径为4.5m，高度7.5m。

3、CASS反应池

设计流量：

2.7m³/h

混合液浓度：

3500mg/L

污泥负荷：

0.14kgBOD5/kgMLSS·d

污泥龄：

20d

污泥产率系数：

0.25kgMLSS/kgBOD5

进水BOD5=2800mg/L，出水BOD5≤600mg/L，去除率≥78.6%；

进水COD=3850mg/L，出水COD≤1000mg/L，去除率≥74%；

有效容积：

去反应池的有效水深3m，有效容积为150m³，前端缺氧与反应区25m³，后端好氧主反应区125m³。

平面尺寸：

8×7m

设备：

潜水搅拌器1台，N=2.2kw

水下曝气机2台，充氧能力8.5kgO2/h，N=8.5kw

回流泵1台，Q=10m³/h，H=10m，N=1.1kw

工作周期：

CASS池工作周期为24h，其中进水5h，曝气22h（含进水5h），沉淀1h，排水1h。

4、中间水池

有效容积：

50m³

平面尺寸：

6×5×2m

设备：

潜水排污泵2台，Q=10m³/h，H=45m，N=11kw（一用一备）

5、污泥贮存池

污水处理过程所产生的剩余污泥在污泥贮存池内好氧稳定后，经脱水设施处理后送至填埋场填埋，上清液用泵提升回流至浸出液调节池。

有效容积：

20m³

平面尺寸：

5×4×1.5m

设备：

水下曝气机1台，充氧能力2kgO2/h，N=2.2kw

污泥提升泵2台，Q=10m³/h，H=30m，N=3kw（一用一备）

（2）处理效果预测

各处理单元处理效果预测见下表：

各单元处理效果预测

项目反应阶段工艺单元

BOD5（mg/L）

COD（mg/L）

SS（mg/L）

进水

出水

去除率

进水

出水

去除率

进水

出水

去除率

UASB

8000

2800

65%

11000

3850

65%

580

580

0%

CASS

2800

600

78.6%

3850

1000

74%

580

400

31%

5.3.6浸出液收集导排系统

垃圾处理场浸出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。

如果浸出液收集和排出系统不能正常工作，将会使浸出液大量蓄积于处理场内，从而导致以下问题：