某市生活垃圾卫生填埋处理工艺方案设计课程设计.docx

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某市生活垃圾卫生填埋处理工艺方案设计课程设计

摘要：

此设计书是根据课程设计要求所做的关于XX省某市的生活垃圾卫生填埋场做的课程设计，其中着重对防渗层和垃圾填埋场填埋量做了详细的说明。

并有三X图纸用来详细描述设计相关内容

关键词：

填埋场渗滤液防渗层生活垃圾

Abstract:

Thisdesignbookisbasedonthedemandofthecurriculumdesign,illustratingthedesignofarefuselandfillfoacityofGuangDongprovince.Inthisbook,mainlydescribetheimperviousbarrierandthevolumeofthisrefuselandfill.Inordertoillustratesomepartofthisdesignclearly,threepieceofdrawingislaydownhere.

Keywords:

refuselandfillimperviousbarrierpercolatehouseholdrefuse

参考文献........................................................................................................................................................39

XX某市生活垃圾卫生填埋处理工艺方案设计

（许策环工1002班）

0前言

近年来，随着中国国民经济的不断发展和人民生活水平的日益提高，每天都会产生大量的城市生活垃圾，已成为环境污染的重要来源。

我国许多城市人均生活垃圾产生量已经超过了1kg/（人·d）这个标志性的水平线。

目前，我国城市生活垃圾年产生量过亿吨，占世界垃圾总产生量的26.5%，且每年以8%～9%的速度增长，2010年城市生活垃圾产生量约为3.52亿t，居世界首位[1]。

全国城市垃圾堆存累计侵占土地超过5亿m2，每年的经济损失高达300亿元[2]。

由于长期缺乏科学的管理体系和配套的处理处置技术,大部分废物未经处理而直接排入环境,造成严重的环境污染.据调查,各企业临时贮存的工业废物量约占产生量的43%,一些大型企业虽然建立了填埋场,但由于未采取严格的环保措施,仍存在污染环境的情况;每年还有1000多万t废物直接倾入江河湖海;全国约有2/3的城市处于垃圾包围之中。

[3]

1概况

1.1项目任务书[4]

1.1.1设计任务及目的

（1）任务：

完成XX某市生活垃圾卫生填埋处理工艺方案设计。

（2）目的：

通过本课程设计，使学生掌握城市垃圾填埋工艺设计的一般方法，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。

1.1.2设计规模

服务人口40万人，现状垃圾产量1.2kg/d.人，垃圾容重量400kg/m3，服务年限15年。

在垃圾填埋场建后，城市生活垃圾的年增长速率控制在5%左右。

设计时应注意的几个问题：

（1）根据生活垃圾成分现状表，将垃圾中的橡胶塑料、纸类、纤维、竹木、玻璃陶瓷和金属全部回收利用。

（2）垃圾压实密度取值为900kg/m3。

（3）由于垃圾中的含水率太高，故在垃圾填埋之前将其在固定垃圾堆放场地堆放4～5天，待垃圾含水率降至35%以后，再运往填埋场地进行填埋。

（4）覆土体积取垃圾体积的1/4。

（5）垃圾填埋高度取12米（地下8米，地上4米）。

1.1.3设计条件

1．气象资料

气温最冷月平均气温8.1℃

最热月平均气温35.1℃

极端最低气温5.2℃

极端最高气温40.8℃

湿度最冷月平均76％

最热月平均84％

降水量平均年降水量1120.8mm

日最大降水量82mm

风向冬季西北

夏季东南

主导风向东南

2．填埋库区场址概况：

填埋场库区周围汇水面积0.8km2。

场底表土厚度0.8~4.8m不等，平均2.2m。

土壤渗透系数为9×10-4m/s。

场址地下水稳定水位埋深0.8m。

3．填埋场2公里有城市污水处理厂，紧挨填埋场有水、电源及公路。

1.1.4要求完成的任务

1．收集设计基础资料：

根据规X要求进行。

2．确定处理工艺流程及填埋作业程序；计算库区总容量和填埋总量。

3．填埋场主体工程工艺设计计算，计算主体设施的工艺参数，确定主要尺寸。

4．填埋场配套工程及辅助设施和设备的工艺布置。

5．垃圾填埋场平面布置、剖面及主要构筑物工艺图设计。

1.2项目概述

1.2.1项目背景

（1）XX省自然条件：

XX省位于珠江三角洲北端，属于东亚季风区，从北向南分别为中亚热带、南亚热带和热带气候，是全国光、热和水资源最丰富的地区之一。

降水充沛，年平均降水量在1300~2500毫米之间，全省平均为1777毫米。

降雨的空间分布基本上也呈南高北低的趋势。

洪涝和干旱灾害经常发生，台风的影响也较为频繁。

春季的低温阴雨、秋季的寒露风和秋末至春初的寒潮和霜冻，也是XX多发的灾害性天气。

[5]

（2）现在城市生活垃圾处理方法有三种：

填埋，焚烧和回收利用。

焚烧需要垃圾有一定的热值，并且对垃圾成分有很高的要求，处理费用相对较高；回收利用更是一种费用高并且对于分类和后期处理有很高要求的一种方法；填埋是近年来城市生活垃圾处理用的比较多的方法，因为它对与经费要求不是很高，对于处理也不是很高科技化，并且卫生填埋会产生一些可以利用的东西，例如：

填埋产生的气体，填埋产生的渗滤液经处理后可以回收利用。

（3）项目说明：

随着当前经济的迅速发展，人们的生活水平也不断地提高，随之而产生的环境问题也日益加重。

特别是生活垃圾以及生活污水的处理，对于城市而言是十分必要的。

本项目是在在XX省某市修建一座垃圾填埋场，填埋是大量消纳城市生活垃圾的有效方法，也是所有垃圾处理工艺剩余物的最终处理方法，目前，我国普遍采用直接填埋法。

所谓直接填埋法是将垃圾填入已预备好的坑中盖上压实，使其发生生物、物理、化学变化，分解有机物，达到减量化和无害化的目的。

但是，我国许多城市的垃圾仍有大多采取露天堆放，没有任何防护措施。

每一个垃圾堆放场都成了一个污染源，蚊蝇孽生，老鼠成灾，臭气漫天，大量垃圾污水由地表渗入地下，对城市环境和地下水源造成严重污染。

基于所给材料的分析，并综合考虑城市整体规划等要求，拟在该市东南方向建一个垃圾卫生填埋场。

1.2.2项目组成

填埋场建设项目由填埋场主体工程与设备、配套工程和生产管理与生活服务设施等构

成。

具体包括下列内容：

一、填埋场主体工程与设备主要包括：

场区道路，场地平整，水土保持，防渗工程，坝体工程，洪雨水及地下水导排，渗沥液收集、处理和排放，填埋气体导出、收集郸理或利用，计量设施，绿化隔离带，防飞散设施，封场工程，监测井，填埋推铺、碾压设备，挖运土及消杀设备等。

二、配套工程主要包括：

进场道路（码头）、机械维修、供配电、给排水、消防、通信、监测化验、加油、冲洗和洒水等设施。

三、生产管理与生活服务设施主要包括办公、宿舍、食堂、浴室等设施。

1.3设计原则和依据

1.3.1设计原则

此次工程设计遵循以下原则：

[11]

（1）执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规X和标准；

（2）坚持因地制宜、从当地的实际出发，达到本工程项目的环境效益、社会效益和经济效益的统一。

（3）在本工程中，符合工程建设的三同时原则，采用合理的建设实施方案，充分考虑工程实施的可行性、经济性和合理性。

并结合国内外的科学技术，采用先进、成熟、可靠的工艺，使本填埋场整体水平达到国内领先。

（4）解决垃圾处理过程中所产生的渗滤液、填埋气体、以及填埋场内恶臭及蚊蝇所产生的污染问题，最大限度的减轻和避免产生二次环境污染。

1.3.2设计依据

（1）《城市生活垃圾卫生填埋技术规X》（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X》（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X》（SL/T231-98）

（8）《土工合成材料应用技术规X》（GB50290—98）

（9）《建筑设计防火规X》（GBJ16—89）

（10）有关填埋场设计的论文著作

（11）以及课程设计任务书上提供的该设计城市的降雨，风向，气候条件，地下水位，垃圾年增长量的数据要求。

2工程设计计算

2.1设计工艺

2.1.1城市生活垃圾主要成分

不同规模的城市，其生活垃圾的成分也存在差异。

虽然地理环境等基础条件不同，但大城市居民的生活和消费水平比中小城市高，城市居民燃气化率也较高，因而大城市与中小城市之间的垃圾成分存在一定差异。

大城市的渣石、灰土等无机物含量明显低于中小城市，有机物和可回收物尤其是可燃物的含量明显高于中小城市（如纸类、塑料橡胶等）。

大城市生活垃圾中的无机物所占比例远远小于中小城市，仅为中小城市的1/3；而可回收物所占比例则高达30%左右，比中小城市高1/2以上[6]如表2—1即为城市生活垃圾的主要来源。

表2—1城市垃圾的来源和主要组成物。

[7]

2.1.2我国目前城市生活垃圾处理技术

目前我国城市生活垃圾的处理方法主要有填埋法、焚烧法及堆肥法[11]。

（

（1）填埋法

填埋是大量消纳城市生活垃圾的有效方法，也是所有垃圾处理工艺剩余物的最终处理方法，目前，我国普遍采用直接填埋法。

所谓直接填埋法是将垃圾填入已预备好的坑中盖上压实，使其发生生物、物理、化学变化，分解有机物，达到减量化和无害化的目的。

填埋处理方法是一种最通用的垃圾处理方法，它的最大特点是处理费用低，方法简单，但容易造成地下水资源的二次污染。

随着城市垃圾量的增加，靠近城市的适用的填埋场地愈来愈少，开辟远距离填埋场地又大大提高了垃圾排放费用，这样高昂的费用甚至无法承受。

（2）堆肥法

堆肥处理是利用微生物分解垃圾有机万分的生物化学过程，析出二氧化碳、水和热，同时生成腐殖质。

将生活垃圾堆积成堆，保温至70℃储存、发酵，借助垃圾中微生物分解的能力，将有机物分解成无机养分。

根据堆肥原理，可分为厌氧分解与好氧分解两种。

厌厌氧分解需在严格缺氧条件下进行，厌氧微生物分解生长较慢，故不多用。

好氧分解过程可同时产生高温，可以杀灭病虫卵、细菌等，我国主要采用好养分解法。

经过堆肥处理后，生活垃圾变成卫生无味的腐殖质。

既解决垃圾的出路，又可达到再资源化的目的，但是生活垃圾堆肥量大，养分含量低，长期使用易造成土壤板结和地下水质变坏，所以，堆肥的规模不易太大。

（3）焚烧法

焚烧是指垃圾中的可燃物在焚烧炉中与氧进行燃烧过程。

实质是碳、氧、硫等元素与氧的化学反应。

垃圾焚烧后，释放出能量，同时产生烟气和固体残渣。

热能要回收，烟气要净化，残渣要消化，这是焚烧处理必不可少的工艺过程。

焚烧处理技术的特点是处理量大，减容性好，无害化彻底，焚烧过程产生的热量用来发电可以实现垃圾的能源化，因此是世界各发达国家普遍采用的一种垃圾处理技术。

垃圾焚烧后产生的热能，可用来生产蒸汽或电能，也可用于供暖或生产的需要。

根据计算，每5吨的垃圾，可节省1吨标准燃料。

不过垃圾焚烧工厂必须配备消烟除尘装置，以降低向大气排放的污染物质。

如表2—2为常用垃圾处理方法的比较

表2—2常用垃圾处理方法的比较[10]

方法

优点

缺点

卫生填埋

1.处理量大,运行费用低,工艺相对较简

单,是其它处理方法的残渣的最终消场。

2.大型填埋场产生的沼气有一定利用价

值。

1.场址受地理,地质和水文地质条件限

制较多。

2.场地使用年限受垃圾量的影大。

3.占地面积大

高温堆肥

l.投资适中,使用年限较长。

2.无害化程度高。

3.产品有农用价值。

1.只能处理垃圾中的可堆腐有机物,且

对这部分含量有一定要求。

2.运行费用较高。

3.产品销售易受限制。

焚烧

l.减量化、无害化程度很高。

2.可综合利用热能。

3.使用期限长,运输费用较低。

1.投资高,运行费用也较高。

2.工艺、设备复杂,要求垃圾达到一定

热、值。

3.管理水平要求高。

2.1.3处理方法的选择

在较准确的估算出现有垃圾产量的基础上，还要对未来的垃圾产量作出一个预测。

预测时应考虑三个对未来发展具有影响的因素：

⑴人口增长量的预测；

⑵经济增长和消费类型的变化；

⑶资源回收和垃圾减量法规、政策的发展。

城市生活垃圾无害化处理工艺路线选择应从本地区的经济状况、自然地理情况以及生活垃圾的组成、热值和有机质含量等方面综合考虑。

比较典型的垃圾处理工艺路线有四种：

⑴转运+卫生填埋

⑵转运+焚烧+卫生填埋

⑶转运+堆肥+卫生填埋

⑷转运+焚烧+堆肥+卫生填埋

由于本项目主要是处理城市生活垃圾，经过计算，可看出垃圾处理量较大。

从技术可行性、经济可行性、环境可行性、制度可行性来看，方案三可作为最佳方案。

它不仅可以达到资源化的目的，又可以对城市垃圾如此庞大的产生量进行合理的垃圾填埋处理。

下面即三种不同地形填埋场模型图

图2-1（a）山谷型填埋场

图2-1（b）地上式填埋场

图2-1（c）半地上半地下式填埋场

2.1.4填埋作业流程

填埋库区平整时，先进行垃圾坝和环库截洪沟的建设。

同时对场底进行平整、夯实、铺设防渗系统。

填埋场操作顺序的总体规划为由南向北进行，先填一区，一区填埋到一定高度后进行阶段性封场，再进行二区的填埋作业。

填埋过程中依次逐层推进，层层压实。

为了保证压实效果，单元层摊铺厚度不超过0.3米，由推土机进行2-3遍的碾压作业。

当累积总厚度达1.5米时，上面进行0.3米厚的粘土覆盖，然后进行下一单元的填埋。

当区域普遍填高达到同一厚度后，再在此层上进行第二个相同厚度的填埋，依次类推直至完成全部填埋作业。

在填埋场作业过程中，应尽量实现当天填埋，当天覆土，以防止垃圾中轻质物飞散，保持作业面整洁，抑制臭味，防止蚊蝇孳生，减少或阻断雨水渗入、控制有害气体无序外逸。

填埋过程中应同步根据需要对填埋区每日进行不同次数的消毒，消毒次数以可以抑制蚊蝇鼠害大量繁衍为基准。

其填埋作业工艺流程如图2—1所示。

图2—2埋作业工艺流程

2.1.5卫生填埋工艺设备

填埋场主要工艺设备应根据日处理垃圾量和作业区、卸车平台的分布，可参照

2.2填埋场库容预算

2.2.1人均垃圾日生产率[10]

根据当地的调查资料显示，该市现在的人均垃圾产生率为0.8～1.2Kg/（d·人），结合该市的其他生产特点本市在未来的几年呈连续增长的趋势，其平均增长系数取0.05，采用下公式预测该市垃圾产生量在未来的变化趋势。

式中a——初始垃圾人均日产生率，Kg/（d·人）

——第N年的垃圾人均日产率，Kg/（d·人）

2.2.2垃圾日产生量

垃圾日产生量预测

式中：

:

——第n年的垃圾日产生量,t/d;

2.2.3垃圾填埋总量及填埋面积

表2-3垃圾填埋总量及填埋面积

第n年

人均垃圾产量[㎏/（人·年）]

年垃圾产量（㎏）

回收之后垃圾总量（kg）

垃圾由含水率70%到30%之后的重量（kg）

压实后体积（m³）

覆土后体积（m³）

1

438.0

17520000.0

12929760.0

5967581.5

14366.4

17958.0

2

459.9

18396000.0

13576248.0

6265960.6

15084.7

18855.9

3

482.9

19315800.0

14255060.4

6579258.6

15839.0

19798.7

4

507.0

20281590.0

14967813.4

6908221.6

16630.9

20788.6

5

532.4

21295669.5

15716204.1

7253632.7

17462.4

21828.1

6

559.0

22360453.0

16502014.3

7616314.3

18335.6

22919.5

7

587.0

23478475.6

17327115.0

7997130.0

19252.4

24065.4

8

616.3

24652399.4

18193470.8

8396986.5

20215.0

25268.7

9

647.1

25885019.4

19103144.3

8816835.8

21225.7

26532.1

10

679.5

27179270.3

20058301.5

9257677.6

22287.0

27858.8

11

713.5

28538233.9

21061216.6

9720561.5

23401.4

29251.7

12

749.1

29965145.6

22114277.4

10206589.6

24571.4

30714.3

13

786.6

31463402.8

23219991.3

10716919.1

25800.0

32250.0

14

825.9

33036573.0

24380990.9

11252765.0

27090.0

33862.5

15

867.2

34688401.6

25600040.4

11815403.3

28444.5

35555.6

垃圾总产量=15年垃圾产量之和

垃圾总产量（㎏）

378056434

即经过回收之后的垃圾产量，=垃圾总产量73.8%

垃圾最终产量（㎏）

279005648

干垃圾重量=经过回收之后的垃圾产量（1-0.7）

干垃圾重量（㎏）

837016945

最终垃圾含水率（㎏）

0.35

最终垃圾总重量=干垃圾重量/（1-0.35）

最终垃圾总重量（㎏）

1287718377

垃圾压实密度（㎏/m³）

900

最终垃圾总重量/压实密度

垃圾体积（m³）

1430798.2

5/4垃圾体积

垃圾体积+覆土体积（m³）

1788497.7

垃圾填埋高度（m）

12

（5/4垃圾体积）/高度

垃圾填埋面积（㎡）

149041.5

2.2.4总库容

垃圾压实密度取值为900kg/m³。

覆土用量按垃圾库容量的1/4计算。

根据填埋场单位库容的垃圾压实密度、覆土用量和服务年限内的垃圾处理总量可计算出该市垃圾填埋场的总库容。

服务年限内人均年垃圾产量为602.8Kg/（人·年），经过机械压实、自然沉降和生物降解之后，垃圾堆体的总体积为1430798.2m³加上1/4的覆土体积357699.5m³，故填埋场总库容为1788497.7m³。

[17]

2.2.5填埋场工程设计规模

该市垃圾填埋场的服务年限为15年，年均垃圾处理量为252037.6227t/an，日均垃圾处理量为690.7t/d，填埋场总库容为11.3609万m³。

2.3总平面布置

2.3.1填埋场的选址原则

根据《城市生活垃圾卫生填埋技术规X》（CJJ17-2001）、《生活垃圾填埋污染控

制标准》及国家计委、建设部《城市生活垃圾卫生填埋场处理工程项目建设标准》（建

标[2002]101号）有关规定，填埋场的场址选择应符合下列规定：

（l）填埋场场址设置应符合当地城市建设总体规划要求；符合当地城市区域环境

总体规划要求；符合当地城市环境卫生事业发展规划要求；

（2）填埋场对周围环境不应产生影响或对周围环境影响不超过国家相关现行标准

的规定；

（3）填埋场应与当地的大气防护、水土资源保护、大自然保护及生态平衡要求相

一致；

（4）选择场址应由建设、规划、环保、设计、国土管理、地质勘察等部门有关人

员参加；

（5）填埋场宜选在地下水贫乏地区。

应远离水源，尽量设在地下水流向的下游地

区；

（6）填埋场应具备相应的库容，填埋场使用年限宜10年以上；特殊情况下，不

应低于8年；

（7）应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；

（8）交通方便、运距合理；

（9）征地费用较低、土地利用价值较低；

（10）位于夏季主导风下风向，距人畜居栖点500m以外。

表2-4选址原则

原则

基本要求

环境保护原则

1.填埋场防洪标准应符合；

2.离居民住宅区50m以外；

3.不应设在国家自然保护区、风景区、文物古迹区、国防设施用低区；

4.水源保护区下游，夏季主导风向下风向。

工程学及安全生产原则

1.库容足够、使用年限宜10年以上，特殊不低于8年；

2.运距合理、交通方便；

3.防渗处理容易；

4.有较丰富的土源；

5.尽可能利用天然地形条件，减少土方工程量。

经济原则

1.尽量利用荒地、山谷；

2.尽量提高单位面积上的填埋量，即填埋场的空间利用系数E；

3.尽量减少工程量；

4.运行管理经济合理；

5.封场后综合开发利用。

法律及社会支持原则

1.必须符合城市用地规划、区域环境规划、城市总体规划以及环境卫生专项规划；

2.符合国家以及当地的有关法律、法规；

3.注意公众舆论和社会影响；

4.尽量符合城市给水排水设施规划。

  2.3.2  总平面及功能分区 

根据总平面布置，填埋区总占地面积为149041㎡。

结合国内已建成的填埋区的成果经验，对填埋区进行分区时一种合理的设计方法，有利于实现工程的经济性。

分区设计需要遵循的原则有：

垃圾量上限、雨污水分流、合适的填埋工艺以及满足分区阶段施工的要求。

根据垃圾处理量的要求，将整个填埋区分为两个填埋分区。

为了加快工程的进度，尽快满足接受生活垃圾的要求，将整个填埋库区工程分一区、二区。

管理区所在区域地势平坦，整个卫生填埋场占地面积约垃圾场总占地面积：

30万m2，其中管理区和其他设施占地面积349041m2，填埋库区占地面积149041㎡。

整个场区由填埋库区、半环区道路、垃圾坝、分区隔堤、各种排洪构筑物、渗沥液处理工程以及根据卫生填埋工艺确定的辅助工程（如地下水导排、渗沥液导排等）等组成，可分为管理及厂前区、填埋区两大部分，其中管理及厂前区由行政办公区、辅助生产区、污水处理区三部分组成。

行政办公区包括综合办公楼、车库及单身宿舍，辅助生产区包括水泵房、清水池、柴油机房、箱式变电站，污水处理区包括污水处理站、污水调节池、弃土堆场，另外还有门房、地磅房、洗车台。

总图布置时将填埋区污水处理站布置在管理区北侧，并用绿化隔离带将各功能区相对分隔。

考虑到尽量利于水资源，在生产区中新建水塘一个，雨水导