生活垃圾填埋场的设计

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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 李立雪 学院名称 环境学院 学号 20141703121 班级 14环工1 专业名称 环境工程 指导教师 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1.2kg∕(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 1 前言 1.主要设计原始资料........................................... 1.1垃圾组成成分及基本性质自然条件.......................... 1.2填埋场地理位置....................................................... 2.处理方法的选用......................................................... 2.1处理方法的比较...................................................... 2.2处理方法选择........................................................ 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................ - 3 - 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m2，填埋场库容为，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1.2 kg∕(d•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甚少。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。 - 41 - 太原工业学院毕业设计 概述 1.主要设计原始资料 1.1垃圾组成成分及基本性质 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 容重(kg/m3) 520.0--580.0. 550.0 热值(KJ/㎏) 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=1.510-6cm/s，基岩裸露部分约占填埋面积的55%，其中泥岩渗透系数K=3.010-7cm/s，砂岩渗透系数K＝8.010-4cm/s。 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0.007。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(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℃，年平均降水量986-1282mm，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。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 1l 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ψ 粉壤土种植牧草，平坦--2%坡度 0.32--0.52 粉壤土种植裸草，平坦--2%坡度 0.62--0.82 表层土较厚的丘陵山地 0.50--0.70 表层土较薄的丘陵山地 0.60--0.80 陡峭山地 0.?5--0.90 2.处理方法的选用 2.1处理技术的比较 目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150~500t/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 有一定空难 占地面积/体积 1m3/t 60~100m2/t 110~150m2/t 建设工期 9~12个月 30~36个月 12~18个月 适用条件 对垃圾成分无严格要求，但含水率过高不易 要求垃圾低热值大于3767kJ/kg 要求垃圾中可生物降解有机物的含量大于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 封场后恢复土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 稳定化时间 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/t） 35~55 80~240 50~80 处理成本（不计折旧及费用）（元/t 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 垃圾燃烧不稳定，烟气治理不达标 因成本过高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甚至唯一的方法。 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；第三无需对垃圾进行预处理；第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、交通运输及场址周围的人群居住情况进行比对分析，选择几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几方面： （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目由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。该阶段有项目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 -6 cm/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 -7 cm/s，砂岩渗透系数 K＝8.0X10 - 4 cm／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， 对填埋场对周围居民的影响比较小，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 1840mm。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 22 m/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 ：第n年服务的人口数，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＝0.005。 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几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。 式中:初始垃圾人均日产生率，kg/(dp) 第n年的垃圾人均日产率，kg/(dp)；n取20 （3）垃圾产生量预测 式中：第n年的日产垃圾量，t/d； ：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∕(dp) 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： 由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（） 生活垃圾年 产量（t/a） 1 2016 2100000 1.2 1916250 919800 2 2017 2110500 1.26 2022122.8125 970618.95 3 2018 2121052.5 1.323 2133845.0979 1024245.647 4 2019 2131657.7625 1.38915 2251740.0396 1080835.219 5 2020 2142316.0513 1.4586075 2376148.6768 1140551.3648 6 2021 2153027.6316 1.531537875 2507430.8912 1203566.8277 7 2022 2163792.7698 1.6081147688 2645966.4479 1270063.8949 8 2023 2174611.7336 1.6885205072 2792156.0941 1340234.9251 9 2024 2185484.7923 1.7729465326 2946422.7183 1414282.9047 10 2025 2196412.2163 1.8615938592 3109212.5735 1492422.0352 11 2026 2207394.2774 1.9546735522 3280996.5682 1574878.3526 12 2027 2218431.2488 2.0524072298 3462271.6286 1661890.3816 13 2028 2229523.405 2.1550275913 3653562.1361 1753709.8252 14 2029 2240671.022 2.2627789709 3855421.4441 1850602.293 15 2030 2251874.3771 2.3759179194 4068433.4789 1952848.0697 16 2031 2263133.749 2.4949138154 4293214.4286 2060742.9256 17 2032 2274449.4177 2.6194495062 4530414.5258 2174598.9722 51845609.562 填埋库容占体积的70%-90%，取80%，则V总 ==64807011.952 填埋场预计填埋深度8-10取H取9m，则填埋场的面积为： =7200779.1058 4.4渗滤液及气体的产生量 4.4.1渗滤液产生量 渗滤液产量的计算比较复杂，目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；经验统计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情况和已知条件，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： 式中：Q——表示渗滤液年产生量，m3/d； A2——填埋场已覆盖面积，m2； C2——填埋场已覆盖区渗出系数，其值为0.2～0.4； C1——填埋场作业区渗出系数，取0.4～0.7； A1——填埋场作业区面积，m2； 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： C1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A 2=7200779.1058 4.4.2填埋面积与渗滤液计算 渗滤液平均日产量：=I(C1A1 + C2A2）10-3 渗滤液最大日产量：= 其公式为： （1）第一块填埋区 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A2＝0，第一块没有覆盖区则C2=0 渗滤液平均日产量： 10-3=3.5 渗滤液最大日产量： （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 式中：C2为及时覆盖区域的渗透系数 渗滤液平均日产量： =10-3 = 渗滤液最大日产量： ==214416 （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 已填埋的面积=第一块填埋面积+第二块填埋面积=2071740.0067m3渗滤液平均日产量 渗滤液最大日产量： ==335808m3 （4）第四块填埋区 第四块填埋区服务年限为5年 第四块库区面积为 已填埋的面积=第一块填埋面积+第二块填埋面积+第三块填埋面积=3493840.3944m2 渗滤液平均日产量： 渗滤液最大日产量： ==549749 4.5渗滤液调节池设计 最小调节池容积的由下式确定： V≥（）5 其中： V—调节池有效容积； —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的规模，因此设Q=10000m3/d，则： 调节池的水面面积A，调节池的有效水深H取7m，超高0.5m,则 调节池的长度L.取调节池的宽度B为600m,则 L=385535/600=643m 取整得，池的实际尺寸：长宽高＝643m600m7.5m 4.6填埋场气体的计算 填埋气主要是填埋垃圾中可生物降解有机物组分在微生物作用下通过生化降解的产物，其中主要含氮气、二氧化碳、一氧化碳、氢气、硫化氢、甲烷、氮气和氧气等，以及很少量的微量气体。当然，随着随着填埋场的条件垃圾的特性、压实的程度和填埋的温度而不同，所产生的气体各组分的含量有所变化。垃圾填埋气典型组分及含量如下表所示： 表11.2 垃圾填埋气典型组分及含量 组分 含量（体积分数干基/%） 组分 含量（体积分数干基/%） 组分 含量（体积分数干基/%） 甲烷 45~60 氮气 2~5 氢气 0~0.2 二氧化碳 40~60 硫化氢 0~1.0 一氧化碳 0~0.2 氧气 0.1~1.0 氨气 0.1~1.0 微量气体 0.01~0.6 4.6.1填埋气产量预测 填埋场气体产生量的方法大体归为三类，及理论计算法、经验法、实测法。本次采用理论计算法，其公式如下： 表11.3 填埋场产期一级模型参数的建议值 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） 0~312 140~180 140~180 140~180 K（1/a） 0.003~0.4 0.10~0.35 0.05~0.15 0.002~0.10垃圾在第t年的产气速率为：Gt=MtL0ke-kt式中：Gt——第t年垃圾的产气速率，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 根据填埋场一级模型参数建议，进行产气量的计算： 第一年产气量：G1= MtL0ke-kt =9198001600.062.72-0.06104=831.5541万m3以此类推可以得出十七年的产气量如下表格： 年份 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 第t年垃圾量（t/a） 919800 970618.95 1024245.647 1080835.219 1140551.3648 1203566.8277 1270063.8949 第t年产气量（万m3/a） 831.5541 877.4975 925.9792 977.1395 1031.1265 1088.0962 1148.2136 注明：这是从2016～2022年的产气量 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2020 2031 2032 1340234.9251 1414282.9047 1492422.0352 1574878.3526 1661890.3816 1753709.8252 1850602.293 1952848.0697 2060742.9256 2174598.9722 1211.6524 1278.5962 1349.2386 1423.7841 1502.4481 1585.4584 1673.0550 1765.4913 1863.0347 1965.9673 22498.3327 注明：这是从2023～2032年的产气量 总计17年的产气量为22498.3327万m3 4.6.2渗滤液及气体的收集设备 根据经验该城市近年来最大月降雨量为180mm，则可能由雨水带来的最大渗滤液为0.15。由于垃圾渗滤液会对混凝土产生侵蚀作用，所以收集管采用高密度聚乙烯HDPE管 根据曼宁公式： 式中：Q――管道净流量（）； n――曼宁粗糙系数，HDPE材料取0.011； A――管的内截面积，； S――管道坡降，根据经验，渗滤液收集管的管道坡降不应小于2%， 故取S=0.25； ――水力半径，； 对于满流水管 式中：——管的内直径， 把数据带入公式可得：求得：=0.28m 根据HDPE管的规格，主盲沟取公称外经为300mm的半花管，公称压力为2.00Mpa，壁厚14.6mm，支盲沟采用250mm的半花管。竖盲沟比主盲沟小一号，选用公称直径200mm的半花管，壁厚12.7mm; 4.垃圾的分选系统 垃圾经过、大件垃圾自动分选系统、大件垃圾破碎系统、袋装垃圾自动破袋、大块有机物自动破碎系统、全封闭机械化风选系统、塑料水选系统、有机物高温高压水解水热氧化“热选”系统等工艺处理后，可将城市生活垃圾分选为：(1)可燃垃圾；（2）砂土类；（3）有机物类如易腐性垃圾。如菜叶、瓜果皮、剩饭菜等。（4）不可回收可燃物类（若辅以简单人工分选，还可以分出硬质塑料、橡胶等）；（5）薄膜塑料类；（6）可回收垃圾 以上垃圾，分选纯度均可达到85%以上，薄膜塑料分选纯度可达到90%以上，为下工序垃圾处理的“资源化、产业化”打下了结实的基础。 5.填埋场工艺设备 5.1.填埋工艺流程 垃圾填埋场的工艺总体上服从“三化”（既减量化、无害化、资源化）的要求。本设计垃圾由陆地进入填埋场，经地衡量称量计量，再按规定的速度、线路运至填埋作业单元，进行卸料、推平、压实并覆盖，最终完成填埋作业。其中推铺由堆土机操作，压实由垃圾压实机完成。每天填埋作业操作结束后及时进行终场覆盖，以利于填埋场地的生态恢复和终场利用。 填埋场采用的工艺流程如下：垃圾的运送、垃圾的分选、垃圾的填埋和覆土、垃圾的回收和利用，此外还有垃圾的渗滤液的处理、填埋场气体的导排等等。 填埋场工艺流程图形象地描绘了垃圾的整个处理过程，垃圾的转化与运送过程，能够将垃圾处理过程形象的以流水作业体现出来，整个过程对于后续设计和理解埋下了伏笔. 表5.1生活垃圾填埋典型工艺流程图 沼气导排（后期回收发电） 灭虫 终场生态恢复 计量 5.2填埋作业 填埋作业方法有很多种分别为平面作业法、斜坡作业法、沟填法；填埋垃圾从单元压实开始，向外向上堆放。一个单元的高度通常为2～3m。工作面的长度随填埋场的长度和作业尺度的大小不同而变化。工作面是在给定的时间内垃圾放置、压实等的工作面积。单元宽度一般为3～9m，取决于填埋场的设计和容量。 (1)定点倾卸 通过控制垃圾运输车倾倒垃圾的位置，可以使垃圾推铺、压实和覆盖作业变得更有规划，也更加有序。如果运输车通过以前的填埋区，则这个区域将被压的更实。 比较合适的作业方式是计划当天所需的作业区域，然后就地挖出覆盖材料，在第一天处置完毕后随即覆盖，第二天如此往复开辟新的作业区。在正常作业不受大的干扰下，作业面积应当尽量减小。 (2)推铺 推铺使得作业面积不断扩张和向外延伸的一种操作方法。垃圾可以沿斜面被推铺并压实称为斜面作业。这种操作有利于场地区域减少渗滤水的收集量，并防止其在作业区内堆积。卫生填埋有许多彼此相邻的单元，每个单元的高度有作业区间距离而定，通常认为合适的高度为2.5m，但也从在堆高为4.5m以上的情况。 为形成具有最小损害的填埋点并取得令人满意的土地恢复标准：斜坡与水平面的夹角不应超过300，压实机在不超过0.5m厚的层面上操作，以达到最佳的压实效果。并且最初的压实层厚度不应超过2.5m。工作面每天应铺一层至少15cm厚的覆盖材料，以确保整洁的外观，以利于雨水的排出。 (3)压实作业 推铺和压实是城市卫生作业的一道重要的工序。通过增加填埋场的填埋量，延长作业单元区及整个填埋场的使用年限；通过压实，可以减少沉降和空隙，降低废弃物冲走的可能性或使废弃物在雨天暴露得过多，减少每天的日覆盖量，从而减少挖土工作量，减少渗滤水和填埋气体的迁徙；提供一个坚实的作业面。 (4)限时覆盖 ①日覆盖 日覆盖的主要目的是控制疾病、垃圾飞扬、臭味和渗滤液，同时还可控制压实。在进行覆盖前要把垃圾直接压实，这样形成平坦的垃圾面，便于覆盖及有关运行。为达到这个目的，至少要保证每日的覆盖厚度不小于15cm。在填埋区扩展延伸时，顶部和斜坡也要覆盖，以防止垃圾到处飞扬。一般情况下，每个作业面在一天工作结束时都应及时覆盖。 ②适时覆盖 适时覆盖和日覆盖有同样的作用，但有时使垃圾的暴露时间加长的缺点。适时覆盖也用于运输通道的临时表面。它的最小压实厚度为30cm。 ③终场覆盖 终场覆盖的厚度一般不小于60cm。厚度覆盖材料和压实厚度都必须遵守设计和作业计划。为减少土壤的渗透性，除上面的几十厘米外，所有的覆盖土都需要压实。最终覆盖土上面加些表土，在覆盖同时进行播种提高肥力和调节pH值。 覆盖前应对垃圾进行推平、铺均和碾压。每次堆置推平后垃圾层厚度为0.6～0.7m，再用垃圾压实机反复压实，其压实厚度不小于0.8t/m3。然后按此层次进行第二次第三次等等。 填埋到顶面标高时，覆盖封顶的黏土厚0.5～0.7m，再加0.2到0.7的耕植土，并做成中间高四面低的坡状，压实后进行绿化。 5.3填埋主要设备 建设卫生填埋场，需要选择合适的设备，以保障设备顺利运行并尽可能降低成本与填埋工艺一直。填埋作业，对垃圾而言主要是推铺、压实。对土方工程而言，是每个单元设施前的准备，覆盖土准备和覆盖作业，场地挖掘和土方平衡等工程。对填埋后的再利用主要是堆肥和有机制作，可用于完成这些工作设备包括履带拖拉机、推土机、压实机、挖土机、破碎机、吊车抓土机等。 为了使填埋场日常规范化，标准化，填埋场应配备完整的机械设备。下表列出了建设部《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》中列出的主要大型机械设备配置要求。 填埋场主要大型机械设备配置要求 日处理规模t/d 推土机 压实机 挖掘机 装载机 >1200 2～3台 2～3台 2台 2～3台 500～1200 2 2 2 2 200～500 1～2 1～2 1～2 1～2 <200 1～2 1～2 1～2 1～2 注：1.卫生填埋机械使用率不低于65%。 2.不是用压实机的，可两倍数量搭配推土机 6填埋场底防渗系统 填埋场主要是通过填埋场底部和周边的衬托层系统来达到防渗的目的。填埋场衬托层通常从上到下可依次分为过滤层、排水层、保护层和防渗层等。 填埋场防渗系统要防止渗滤液渗出污染地下水，还要防止降雨量造成的雨水大量渗入。防渗层的材料有天然黏土矿物如改性粘土、膨润土，人工合成材料如柔性膜，天然与有机复合材料如聚合物水泥（PCC）等。 （1）保护层的作用 保护层是对防渗层提供合适的保护。防止防渗层受到外界的干扰而被破坏，如石料或垃圾堆其表面的刺穿，应力集中造成膜破损，黏土等矿物质受侵蚀等。 （2）排水层的作用 排水层的作用是及时将阻隔的渗滤液排除，减轻对防渗层的压力，减少渗滤液外派的可能性。 （3）过滤层的作用 过滤层的作用保护排水层，过滤掉渗滤液中的悬浮物及其他固态半固态物质，否则这些物质在排水层中积累，造成排水系统堵塞，使排水系统降低效率或完全失效。 （4）防渗层的作用 在于防止渗滤液（由于渗滤液常常含有有毒有害物质，包括重金属离子、腐殖质、溶解性有毒气体如H2S）等渗入地下而引起地下水的污染。防渗层层主要由防渗材料构成，从国内外工程实例来看，该层的结构千差万别，有两层土工膜中间夹一层膨润土的，也有一层土工膜上铺一层膨润土的，还有土工膜与压实粘土组成复合衬垫的以及重复使用单层土工膜防渗层组成双层复合衬垫的。总的来讲，该层至少应设一层土工膜，防渗层层数越多，安全性能越强，但造价也相应提高。库区（包括盲沟、泵站、预处理池）水平和垂直方向均采用人工防渗技术，防渗材料为HDPE黑膜，膜厚1.5毫米。对于防渗层的渗透系数Kf必须小于规定标准，我国要求Kf小于10-9m/s。 6.1场底防渗系统分类 根据填埋场底防渗设施（或材料）铺设方向的不同，可将场底防渗分为水平防渗及垂直防渗。 场底的防渗材料有多种类型，但根据材料的来源不同可将防渗材料分为自然防渗和人工防渗。 垂直防渗 场底防渗系统天然防渗 水平防渗单层防渗层人工防渗单层符合衬托层 双层衬垫系统 双层合衬垫系统 根据填埋场防渗设施 (或材料) 铺设方向的不同，可将填埋场防渗分为垂直防渗和水平防渗，根据所用防渗材料的来源不同又可将水平防渗进一步分为自然防渗和人工防渗两种如上图所示。 6.2场底防渗系统的选择 根据地质勘查情况，本设计通过三种防渗方案进行技术比较，以便确定最合适的防渗结构体系，其目的为达到既经济又保证安全。黏土衬层渗透性的主要指标是渗透系数，根据《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》，天然黏土衬里要2米厚的粘土，其渗透系数不应大于10-7cm/s。本次设计采用采用单复合衬层防渗系统，采由于地质条件所限，决定采用垂直于水平防渗相结合的工程措施。 6.3渗滤液收集系统 垃圾渗滤液是指超过垃圾所覆盖土层饱和蓄水量和表面蒸发潜力的雨水进入填埋场地后，沥经垃圾层和所覆盖土层而产生的污水。圾渗滤液的主要污染成分有：有机物、氨氮和重金属等，垃圾渗滤液中含有大量的有机物、病菌等。它的水质成分复杂，而且其水量及污染物的有毒有害的物质，并且渗滤液是一种处理难度较大的废水，它随着填埋方式、以及不同的季节和气候而有明显的变化。 渗滤液收集系统及处理系统包括：导流层、收集支管及干管、收集沟、盲沟、调节池、和污水处理设施等。填埋库区防渗系统应该铺设有渗滤液收集系统、疏通系统。 库区底部渗滤液收集和导流采用碎石排水层和HDPE导盲管盲沟，渗滤液收集管沟由HDPE 花管和卵石沟组成，为梯形结构，收集干管和支管呈树枝状分布。 6.3.1垃圾渗滤液来源 城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。主要来源有： （1）日常雨水、降雪，它是渗滤液产生的主要来源； （2）渗滤液数量与地下水的流量和性质变化而变化； （3）表径流和地表灌溉所产生的外部地表水的渗入； （4）垃圾在降解过程中在填埋场内分解时会产生水分； （5）当渗滤液水位低于地下水水位，防渗系统受损时，地下水就可渗入填埋场内； （6）垃圾本身含有的水分，这包括垃圾本身从大气和雨水中的吸附量； （7）覆盖材料中的水分，与覆盖材料的类型、来源以及季节有关； 图 6.3.1 水平衡示意图 6.3.2导流层 渗滤液导流层（即主滤液收集层和次滤液收集层）。防渗层上铺设渗滤液导流层，导流层选用16～32mm直径的卵石. 1.渗滤液主收集层： 在无纺土工布保护层上铺设600mm的碎石层，粒径要求20～40，上粗下细进行铺设，防止填埋的垃圾堵塞砾石缝从而影响渗滤液导流效果。 2.渗滤液导渗盲沟： 渗滤液导渗盲沟负责渗滤液的最终排放，将其从场区内排往渗滤液沉淀池和调节池进行处理。为了便于渗滤液的收集排放，在各区分别设置纵向盲沟，其中主收集层铺设直径为DN250mm的穿孔花管，并用150g/m2织质土工布包裹。次盲沟由透水和受垃圾沉降影响小的透水软管组成。 3.渗滤液次收集层： 直接安装于主防渗层之下，目的是监测主防渗层是否渗漏，若有渗漏，则可在次盲沟中发现并收集起来。 6.3.3收集支管和干管 收集渗滤液的支管可以使用卵石堆置形成，卵石尽可能均匀，尤其泥土含量不能过高(最高不应超过5%)，以便有足够的空隙用来导排渗滤液。对于支管，可使用高密度聚乙烯花管，周围堆卵石并包裹土工布保护以防堵塞。卵石材质要求碳酸钙含量低于10%。卵石周围应用土工布包裹以防堵塞。渗滤液的收集干管和支管呈树枝状分布。 填埋场的工艺设计必须考虑对填埋库区底部可能存在的地下水进行导排。地下水导排沟位于渗滤液主导排沟下约2m处。先在沟内铺设反滤150g/m2土工布，然后再铺设DN200的HDPE穿孔花管，最后回填级配碎石到地下水导排沟沟顶。 6.3.4集水池及提升系统 本次设计采用平原型填埋场，其渗滤液无法依靠重力从填埋场自动流出去，因此采用导排提升系统，提升系统包括提升多孔管和提升泵，提升管可分为竖管和斜管。斜管采用高密度聚乙烯(HDPE）管，半圆开孔以利于将潜水泵从管道中放入集水池，在维修泵时可以将泵拉上来。以下是典型的提升系统： 图 6.3.4 协管提升断面 6.3.5调节池的结构 渗滤液的最后一个环节是调节池，其主要作用是对水质水量的调节，平衡丰水期和枯水期的差异，为渗滤液处理提供恒定的水量，同时对渗滤液起到预处理等的作用。调节池结构形式主要有钢筋混凝土结构和自然开挖加 HDPE 土工膜防渗结构，这种结构形式主要考虑调节池的容积、场地的地形地貌、场地地址条件、资金等几个方面。 以往的调节池设计通常采用露天敞口形式，导致填埋场及周边地区臭气污染严重，影响工作人员的身体健康，为了控制蚊蝇滋生、臭气外逸，本设计中调节池采用浮盖密封的形式。这种HDPE土工膜浮盖，密度比水低，可浮在渗滤液表面，使得整个调节池呈封闭厌氧状态，在去除臭味的同时，可对COD有一定的去除率，还可以收集沼气用于发电，同时可避免雨季过多的雨水注入调节池。 6.3.6渗滤液的处理 渗滤液成分复杂，有机物和氨氮浓度高，微生物营养元素比例失调，因此在选择垃圾渗滤液生物处理工艺时，要根据渗滤液的成分、性质、分析其所采用工艺，最终达到最佳的处理效果。 选择工艺时要考虑其它因素，直接生化时高质量浓度的氨氮可能会抑制微生物的活性；高质量浓度的有机物会抑制硝化反应的进行。物化预处理去除高质量浓度氨氮操作复杂并且费用较高。 渗滤液的处理可采用多种方法的综合，使得处理后的渗滤液排放达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GBl6889-l997)的级标准。渗滤液的产生和导排都要符合相关规定，并且渗滤液中含有的有毒有害的重金属，以及腐殖质之类的严格按标准处理后排放以。下是几种渗滤液的处理方法： 以下是填埋场工艺流程图： 图 6.3.6填埋气体处理工艺流程 填埋气 收集井 汇流中转器 输气管 抽气机（或气泵） 自动点燃放空 气体净化设备 气体净化设备 气体加压机 CO2 燃汽轮机（或气体内燃机） 发电机 （1）渗滤液回喷 渗滤液回喷是即渗滤液收集起来，通过喷灌使之回流到填埋场，利用土地吸附，土壤生物降解及垃圾填埋层的厌氧滤床作用使渗滤液降解。生物活性由于渗滤液增加垃圾湿度，而提升，从而加速了废物分解、甲烷生产

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