垃圾填埋场设计说明书.docx

1、垃圾填埋场设计说明书设计说明书1、绪论1、1生活垃圾1、2生活垃圾处理与处置方法1、3卫生填埋场概述2、工程概况2、1项目背景2、2项目设计原始资料2、3项目设计要求设计计算书3、填埋场得选址3、1选址得考虑因素3、2选址得程序3、3地址得选定与所需得容积4、填埋场得地基与防渗4、1填埋区基底工程4、2填埋场得防渗系统4、3防渗材料4、4防渗系统得构造5、 渗滤液得产生及收集处理5、1垃圾渗滤液概念与来源5、2垃圾渗滤液得水质特征5、3渗滤液收集系统5、4渗滤液产生量得计算5、4、1渗滤液产生量得计算5、4、2渗滤液调节池设计6、 填埋气体得产生与收集处理6、1填埋气得组成6、2填埋气体产生量

2、得预测6、3填埋场气体得收集与导排6、3、1填埋场得导排方式及选择6、3、2填埋场气体收集系统得设计7、终场覆盖7、1填埋场封场系统设计7、2填埋场封场后得土地回用8、封场后续工作结语参考文献附图主要符号说明1、绪论1、1生活垃圾概述1、1、1生活垃圾得定义生活垃圾,就是指在日常生活中或者为日常生活提供服务得活动中产生得固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾得固体废物。生活垃圾一般可分为四大类:可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾与其她垃圾。城市生活垃圾亦称城市固体废物,就是由城市居民家庭、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

3、等单位所排出得固体废物。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生活垃圾得危害固体废物,特别就是有害固体废物,如处理、处置不当,其中得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)对土壤环境得影响:固体废物不加利用,任意露天堆放,不但占用一定得土地,导致可利用土地资源减少,而且如填埋处理不当,不进行严密得场地工程处理与填埋后得科学管理,容易污染土壤环境。(2)对水体环

4、境得影响: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;固体废物产生得渗滤液危害很大,它可进入土壤污染地下水,或直接流入河流、湖泊或海洋,造成水资源得水质型短缺。(3)对大气环境得影响:对方得固体废物中得细微颗粒、粉尘等可随风飞扬,进入大气并扩散到很远得地方;一些有机固体废物在适宜得温度与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得氧气,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焚烧焚烧法就是一种高温热处理技术,即以一定

5、量得过剩空气与被处理得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8001200得高温下氧化、热解而被破坏,就是一种可同时实现废物无害化、减量化与资源化得处理技术。1、2、2堆肥堆废化就是在控制条件下,利用自然界广泛分布得细菌、放线菌、真菌等微生物,促进来源于生物得有机废物发生生物稳定作用,使可被生物降解得有机物转化为稳定得腐殖质得生物化学过程。堆肥化系统得分类:按温度分为中温堆肥与高温堆肥;按技术分为露天堆肥与机械密封堆肥。1、2、3卫生填埋卫生填埋就是“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与大气得污染,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

6、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”1得一种土地处理垃圾方法。固体废物填埋场得构筑方式与填埋方式与地形地貌有关,可分为山谷型填埋与平地型填埋方式。平地型填埋又可分为地上式、地下式与半地下式。2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项目背景在生活垃圾处理处置方式中,填埋无疑占据着举足轻重得位置,从全球来瞧,填埋大约占到70%左右,在各发达国家应用非常广泛,例如加拿大1989年卫生填埋处置量占82%;1991年英国、意大利年卫生填埋处置量占其总处置量得90%美国处置量为72%,西班牙处置量为75%,德国1993年卫生填埋处

7、置量占73%。美国联邦环保局(USEPA)与很多州都已详细制定关于填埋场选址、设计、施工、运行、水气监测、环境美化,封闭性监测以及维护年限得法规【3】。而在我国,由于经济技术水平等得原因,填埋所占得比例更高,达到90%以上。虽然随着经济技术得发展,在未来得20年内,在拟建得垃圾处理项目中,填埋比例会稍有下降,但仍有大约75%得项目采用填埋方式。同时在我国得城市垃圾处理及其污染防治技术政策中明确提出:以填埋为主得路线,因此填埋必将在今后很长一段时间内占据主导地位,许多大中城市新建得垃圾填埋场,其日处理能力都达上千吨,总填埋库容达数千万立方米。2、2项目设计原始资料(1)该城市服务人口60万人,现

8、状垃圾产量1、01、5kg/d、人,垃圾压实密度600kg/m3,垃圾场服务年限为1020年。(2)气象资料:该城市位于我国北方,地处中纬度平原地区,温带季风气候,四季分明,昼夜温差大,无霜期短,多年平均气温415oC。多年平均降水量为460600mm。日最大降雨量可达180mm,该城市年主导风向为西北风。(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、54、6m不等,平均2、2m。土壤渗透系数为6、0104m/s。场址地下水稳定水位埋深0、8m。(4)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

9、案,工艺流程要有一定得灵活性;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、图中线型与尺寸标注符合要求;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得依据及指导思想;设计方案得确定及具体技术指标得选用原则与技术要求得说明(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

10、工艺设计计算;主体设施得工艺参数计算及主要尺寸得确定等;配套工程及辅助设施与设备得计算与工艺布置。(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(防渗排渗系统、导气系统复合防渗衬里、渗滤液处理工艺等)结构图。图纸要求至少3张,其中2图纸2张,3图纸1张,手绘与计算机绘图应至少各一张。3、填埋场得选址3、1选址得考虑因素4填埋场得选址总原则就是应以合理得技术、经济方案,尽量少得投资,达到最理想得经济效益,实现保护环境得目得。必须加以考虑得因素有:运输距离、场址限制条件、可以使用得土地容积、入场道路、地形与土壤条件、气候、地表与水文条件、当地环境条件以及填埋场封场后场地就是否可被利

11、用。(1)运输距离:运输距离就是选择填埋场地得重要因素,对废物管理系统起着重要作用。尽管运输距离越短越好,但也要综合考虑其她各个因素。(2)场址限制条件:场址至少应位于居民区1km(参照德国标准)以外或更远。(3)可用土地面积:填埋场场地应选择具有充足得可使用面积得地方,以利于满足废物综合处理长远发展规划得需要,应有利于二期工程或其她后续工程兴建使用。尽管没有填埋场大小得法律规定,填埋场地也要有足够得使用面积,包括一个适当大小得缓冲带,并且一个场地至少要运行五年。(4)出入场地道路:由于通常适合填埋场得场地不再城市已建得道路附近,因此,建设出入填埋场得道路与使用长距离得运输车成为填埋场选址得重

12、要因素。(5)地形、地貌及土壤条件:不宜选址在地形坡度起伏变化大得地方与低洼汇水处,原则上得地形得自然坡度不应大于5%。(6)气候条件:填埋场场址得选择应考虑在温与季节得主导风向。(7)地表水水文:所选场地必须在百年一遇得地表水域得洪水标高泛滥区或最大洪泛区之外,或应在可预见得未来建设水库或人工蓄水淹没与保护区之外。填埋场得场地必须就是位于饮用水保护区、水体与洪水区之外,并且必须在春潮区之外、泥炭沉积超过1m得沼泽区之外。还应建在地下水位以上。最佳得填埋场场址位置就是在封闭得流域内,这对地下水资源造成得风险最小。(8)地质与水文地质条件:场址应选在渗透性弱得松散岩层基础上,天然地层得渗透性系数

13、最好能达到108m/s以下,并具有一定厚度。(9)但地环境条件:填埋场场地位置选择,应在城市工农发展规划区、风景规划区、自然保护区之外;印在供水水源保护区与供水远景规划区之外;应具备较有利交通条件。(10)地方公众:可通过自发得协议来达到,也可在废物处理合同中加以规定。3、2选址得程序(1)资料搜集(2)野外勘探(3)预选场地得社会、经济与法律条件调查(4)预选场地可行性研究报告(5)预选场地得初堪工作(6)预选场地得综合地质条件评价技术报告(7)工程勘察阶段3、3地址得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10m,地上3m,地下7m,取W为1、2k

14、g/d*人,该地区主导风向为西北风,因此生活与管理设施宜集中布置并处于夏季主导风向得上风向,即垃圾填埋场得西北角,以减少对人们得影响。采用平原型填埋。每年所需得场地体积为:式中: W垃圾产生率(kgd人); P城市人口; D压实后垃圾得密度(kgm3);r覆土与垃圾之比。每年所需得场地面积为:第一年填埋得废物体积为:设城市生活垃圾得年增长速率为5%(自定)填埋得总废物体积为=593125+622781、25+653920、3125+686616、3281+720947、1445+756994、5018+794844、2268+834586、4382+876315、7601+920131、125

15、5+966138、1255+1014445、032+1065167、648+1118425、648+1174346、93=12798785、47m3填埋库容占体积得70%90%,取80%填埋场预计填埋深度810m,取10m填埋用地面积为A=V/H=15998481、84/10=1599848、184m24、填埋场得地基与防渗4、1填埋区基底工程城市生活垃圾卫生填埋技规范规定,场底地基就是具有承载能力得自然土层或经过碾压、夯实得平稳层,且不应因填埋垃圾得沉陷而使场底变形、断裂,场底基础表面经碾压后,方可在其上贴铺人工衬里。场底应有纵、横向坡度。纵横坡度宜在2%以上,以利于渗滤液得导流。实际设计建

16、设中,长宽一般为300400m或更大,如按2%坡度进行设计,则场区两端高差在68m或更多。受地下水埋深土方平衡及整体设计得影响,场区两端高差过大会造成较大得困难。根据北京填埋场(安定、北神树)建设经验,垃圾卫生填埋场场底纵向主要坡度为1%1、3%时可以保证渗滤液排顺畅5。为确保填埋场安全,考虑到填埋场土体条件较差,需要对其整形,坑底及周围进行平整,取土同时作为坑四壁局部填土、每日覆盖用土与最终覆盖用土。填埋区底部按设计高程完成基底工程以后,底部要求平整,以利于防渗膜得铺设。4、2填埋场得防渗系统填埋场防渗系统,不仅要能防止渗滤液渗出污染地下水,还要防止地下水涌入填埋场。场底防渗系统主要有水平防

17、渗系统与垂直防渗系统两种类型。水平防渗系统就是在填埋区底部及周围铺设低渗透性材料制作得衬层系统。垂直防渗系统将密封层建在填埋场得四周,主要利用填埋场基础下方存在得不透水层或弱透水层,将垂直密封层构筑在其上,以达到将填埋气体与垃圾渗滤液控制在填埋场之内得目得,同时也有阻止周围地下水流入填埋场得功能。防渗层得建设方法多种多样,采用何种工艺方法建设防渗层就是设计中得重要内容,不管使用什么方法、什么材料,最终达到得目得就是渗透系数Kf小于规定标准,我国要求Kf小于109m/s。5同时要考虑:1)使用寿命。填埋场得使用寿命,封场后要求得防渗层得寿命,以及本身得可靠性。2)与填埋场得相容性。选用得材料不能

18、被填埋物侵蚀,由于渗滤液得性质不稳定,所以选择得材料要适应渗滤液得各种性质,如抗酸、抗碱等。3)场地条件及气候条件。4)建设费用。防渗材料得选择既要达到防渗要求,又要考虑经济合理,厚得土工膜具有更好得防渗性能,但必将提高建设费用。4、3防渗材料防身材料多种多样,目前常用得主要有两类:黏土与人工合成材料。黏土除天然黏土外,还有改良土(如改良膨润土等);人工合成材料种类很多,如高密度聚氯乙烯(HDPE)、低密度聚氯乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)膜等,但近二十年来,国内外填埋场最常用得就是高密度聚氯乙烯(HDPE)膜。实际上,大部分填埋场所选用得防渗层材料均就是黏土与HDPE膜。1、黏土粘土就

19、是土衬层中最重要得部分,其具有低渗透特性。填埋场黏土衬层分为两类:自然黏土衬层与人工压实粘土衬层。自然黏土衬层就是具有低渗透率、富含粘土得自然形成物,其渗透率应小于或等于。一般来说,天然粘土层与岩石层就是否均一以及就是否具有较低得渗透率,就是很难检测验证得,仅仅使用自然黏土衬层作为填埋场防渗层就是不可靠得。2、人工合成材料高密度聚乙烯(HDPE)膜就是人工合成材料中最常用,也就是最理想得防渗材料,它能有效阻止渗滤液得渗漏。美国环保署于1982年停止单独使用黏土作为有害废弃物处理场得防渗材料,并规定所有填埋场必须有一层防渗衬垫,在填埋场封场后,也必须采用防渗层进行封场以减少渗滤液得产生。7HDP

20、E膜具有优良得机械强度、耐热性、耐化学腐蚀性、抗环境应力开裂与良好得弹性,随着厚度增加(一般范围在0、752、5mm),其断裂点强度、屈服点强度、抗撕裂强度、抗穿刺强度逐渐增加。垃圾填埋场一般采用1、52、5mm厚得HDPE膜作衬垫层。HDPE膜与压实黏土得特点与性能7材料类型渗透系数K(m/s)对库容得影响抗穿刺能力应用范围HDPE膜1(10131014)较小较差整个基底层防渗压实黏土1(106107)较大较好场底防渗4、4防渗系统构造防渗层组成主要有以下6种类型1、单层HDPE膜防渗层2、压实粘土防渗层3、双层HDPE膜(中间含HDPE网格)与压实粘土构成得复合防渗层4、双层HDPE膜与压

21、实粘土构成得复合防渗层5、HDPE膜与压实粘土构成得复合防渗层6、双层HDPE膜(中间含HDPE网格)防渗层单层HDPE膜防渗层结构简单、施工容易、投资较省,但就是其防渗安全性差,一旦HDPE膜某处受损,下面得自然土层渗透系数大 ,垃圾渗滤液很容易通过HDPE膜得破损处渗出,使整个防渗层失去防渗作用,这种防渗层目前也很少采用。复合防渗层结构复杂,施工也较难,投资相对较高,但其防渗安全性很高。因为即使单层HDPE膜 发生破损,但很快渗滤液会遇到另一层HDPE膜或者压实粘土层,阻止渗滤液继续渗漏,整个防渗层仍能有效发挥防渗作用。复合衬里(库区底部)系统示意图6复合衬里(库区边坡)系统示意图6单层衬

22、里(库区底部)系统示意图6单层衬里(库区边坡)系统示意图64、5场地防渗系统法案得选定在本设计中根据所给得原始资料可以知道:土壤渗透系数为6、0104 m/s,故k=6、0102105cm/s属于渗漏性场地。场区地下水位较低,离地面仅0、8m,此填埋场没有独立得水文地质单元,也无不透水层或弱透水层,因此也属于渗透性场地,故不宜采用垂直防渗系统,而采用水平防渗系统。由于度量粘土衬层渗透性得主要指标就是渗透系数,根据城市生活垃圾卫生填埋技术规范可知道,天然粘土类衬里得渗透系数不应大于107cm/s并且要2米厚得粘土。因原始资料中并未给出当地土层中天然粘土得渗透系数,对比以上所介绍得三种防渗材料性能

23、并考虑施工中常用得材料,故排除了用天然材料作衬垫层得方案,而选择了人工合成防渗膜。在人工合成防渗膜中选用了性能较优,国内外使用经验较多得高密度聚乙烯(HDPE)防渗膜。根据原始资料可知该填埋场土壤渗透系数为6、0104m/s大于105cm/s,地下水稳定水位平均埋深0、8m,即地下水位较高,场区地质条件不好,因此选择了双层衬层防渗系统。双层衬里(库区底部)系统示意图65、渗滤液得产生及收集处理5、1垃圾渗滤液概念与来源垃圾渗滤液就是指超过垃圾所覆盖土层饱与蓄水量与表面蒸发潜力得雨水进入填埋场地后,沥经垃圾层与所覆盖土层而产生得污水。渗滤液还包括垃圾自身所含得水分、垃圾分解所产生得水及浸入得地下

24、水。城市垃圾填埋场渗滤液得处理一直就是填埋场设计、运行与管理中非常棘手得问题。主要来源有:(1) 降水得渗入,降水包括降雨与降雪,它就是渗滤液产生得主要来源;(2) 外部地表水得渗入,这包括地表径流与地表灌溉;(3) 地下水得渗入,这与渗滤液数量与性质与地下水同垃圾接触量、时间及流动方向等有关;当填埋场内渗滤液水位低于场外地下水水位,并没有设置防渗系统时,地下水就有可能渗入填埋场内;(4) 垃圾本身含有得水分,这包括垃圾本身携带得水分以及从大气与雨水中得吸附量;(5) 覆盖材料中得水分,与覆盖材料得类型、来源以及季节有关;(6) 垃圾在降解过程中产生得水分,与垃圾组成、pH值、温度与菌种等有关

25、,垃圾中得有机组分在填埋场内分解时会产生水分;5、2垃圾渗滤液得水质特征垃圾渗滤液主要来源于降水与垃圾本身得内含水与分解产生得水。垃圾渗滤液得主要污染成分有:有机物、氨氮与重金属等。其种类与浓度与垃圾类型、组分、填埋方式、填埋时间、填埋地点得水文地质条件、不同得季节与气候等密切相关7,其水质主要呈现以下特征:(1)CODCr与BOD5浓度高:在新得垃圾填埋场,大量挥发性酸得存在可能会产生高得CODCr与BOD5;(2)BOD5与CODCr比值变化大:BOD5/CODCr值得高低与渗滤液处理工艺方法得选择密切相关。渗滤液BOD5/CODCr值与垃圾填埋场得使用年限有关,对“年轻”填埋场而言,其渗

26、滤液多具有良好得生化处理可行性,可采用生物方法加以处理。而对于“年老”填埋场得渗滤液得处理而言,必须考虑其可生化性随时间得变化;(3)金属含量高:垃圾渗滤液中含有10多种金属(重金属)离子,由于物理、化学、生物等得作用,垃圾中得高价不溶性金属被转化为低价得可溶性金属离子而溶于渗滤液中,在处理过程中必须考虑对它们得去除;(4)营养元素比例失调,氨氮得含量高:随着填埋场使用年限得增加,当进入产甲烷阶段后,渗滤液中得NH4+浓度不断上升。另外,渗滤液中还存在溶解性磷酸盐得不足、碱度较高、无机盐含量高得问题7。5、3渗滤液收集系统5、3、1收集系统得作用渗滤液收集系统应保证在填埋场使用年限内正常运行,

27、收集并将填埋场内渗滤液排至场外指定地点,避免渗滤液在填埋场底部蓄积。渗滤液得蓄积会引起下列问题:1、场内水位升高导致垃圾体中污染物更强烈得浸出,从而使渗滤液中污染物浓度增大;2、底部衬层上得静水压增加,导致渗滤液更多得地渗漏到地下水土壤系统中;3、填埋场得稳定性受到影响;4、渗滤液有可能扩散到填埋场外。5、3、2收集系统得构造8渗滤液收集系统主要由渗滤液调节池、泵、输送管道与场底排水层组成。1、排水层:场底排水层位于底部防渗层上面,由沙或砾石构成。当采用粗沙砾时,厚度为30100cm,必须覆盖整个填埋场底部衬层,其水平渗透系数不应大于0、1(cm/s),坡度不小于2%。2、管道系统:一般穿孔管

28、在填埋场内平行铺设,并位于衬层得最低处,且具有一定得纵向坡度(通常为0、5%2、0%)。3、防渗衬层:由黏土或人工合成材料构筑,有一定厚度,能阻止渗滤液下渗,并具有一定坡度(通常为2%5%)。4、集水井、泵、检修设施以及监测与控制装置等。5、4渗滤液得计算5、4、1渗滤液产生量得计算渗滤液得产生量为:式中Q表示渗滤液年产生量,m3/d;A1填埋区汇水面积,m2;A2填埋区得面积,m2; C渗出系数,取0、4;I表示最大年或月降雨量得日换算值,mm。(1)第一块填埋区填埋场得服务年限为15年,填埋库区分四块,分别进行填埋。第一块填埋区得服务年限为4年,则第一块库区面积为渗滤液平均日产量:渗滤液最

29、大日产量:(2)第二块填埋区第二块填埋区服务年限为4年第二块库区面积为C2=C10、6=0、60、4=0、24式中:C2为及时覆盖区域得渗透系数渗滤液平均日产量:渗滤液最大日产量:(3)第三块填埋区第三块填埋区服务年限为4年第三块库区面积为 已填埋得面积=第一块填埋面积+第二块填埋面积=255644、289+310737、231= 566381、52m2渗滤液平均日产量:渗滤液最大日产量:(4)第四块填埋区第四块填埋区服务年限为3年第四块库区面积为已填埋得面积=第一块填埋面积+第二块填埋面积+第三块填埋面积=255644、289+310737、231+377703、004=944084、524

30、m2渗滤液平均日产量:渗滤液最大日产量:5、4、2渗滤液调节池设计最小调节池容积得由下式确定:V(QmaxQ)5其中: V调节池有效容积;Qmax 设计最大渗滤液产生量;Q渗滤液处理厂规模。由于原始资料里并未给出城市污水处理场处理渗滤液得规模,因此设Q=1000 m3/d,则:V=(QmaxQ)5=(64961、62441000)5=319808、122 m3/d调节池得水面面积A,调节池得有效水深H取5m,超高0、5m,则 A=V/H=319808、122/5=63961、6244调节池得长度L、取调节池得宽度B为200m,则 L=63961、6244/200=319、808m取整得,池得实

31、际尺寸:长宽高320m200m5、5m6、 填埋气体得产生与收集处理6、1填埋气得组成填埋场得主要气体包括氨、二氧化碳、一氧化碳、氢、硫化氢、甲烷、氮与氧等,其中以甲烷与二氧化碳得含量最高。其典型特征为温度约4349,相对密度约1、021、06,水蒸气含量达到饱与,高位热值为1563019537KJ/m3。6、2填埋气体产生量得预测垃圾在第t年得产气速率为:Gt=MtL0kekt 式中:Gt第t年垃圾得产气速率,m3/a;Mt第t年所填垃圾量,t;L0气体产生潜力,m3/t;取160 m3/tK气体产气常数,1/a,取0、06;t年份,a。e取2、72变 量取 值 范 围建 议 数 值潮湿气候中湿度气候干旱气候L0(m3/t)0312140180