课程设计某城市垃圾填埋场工艺设计.docx

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课程设计某城市垃圾填埋场工艺设计

课程设计（学年论文）

说明书

课落款称：

某城市垃圾填埋场工艺设计

学生学号：

专业班级：

环境监察2006级2班

学生姓名：

学生成绩：

指导教师：

课题工作时间：

至

武汉工程大学教务处制

填写说明：

1.一、二、三项由指导教师在课程设计（学年论文）开始前填写并交由学生保管；

2.四、五两项由学生在完成课程设计后填写，并将此表与课程设计一同装订成册交给指导教师；

3.成绩评定由指导教师按评定标准评分。

4.此表格填写好后与正文一同装订成册。

一、课程设计的任务或学年论文的基本要求：

1设计任务：

某城市垃圾填埋场工艺设计

收集和查阅有关资料，了解城市生活垃圾的成分、特点及特性；对比各种处理方案各自的优势与不足；垃圾处理厂（场）选址的环保要求；

在计算垃圾产生量的基础上，确定垃圾填埋工艺、设施选择计算、环境保护措施与工艺选择论证；确定渗滤液的产生量和成分，选择处理工艺流程；

编写课程设计说明书；绘制工程图纸一张（A2）

2.课程设计说明书正文应包含如下内容

概论：

城市概况、垃圾产生量和垃圾特征、设计依据和原则。

城市生活垃圾处理与处置方案论证。

垃圾填埋工艺设计：

工程组成、库容与垃圾坝、作业方法、填埋单元、防渗系统、排渗导气系统设计、截洪沟、封场设计。

渗滤液处理：

渗滤液产生量计算、处理工艺的选择。

指导教师签字：

教研室主任签字：

年月日年月日

二、进度安排：

发题时间2008年12月8日

准备及收集资料3天

工艺计算4天

绘制图纸1天

编写说明书3天

质疑与答辩1天

三、应收集资料及主要参考文献：

参考资料：

1.芈振明，《固体废物处理与处置》，高等教育出版社

2.赵由才，《实用环境工程手册》，化学工业出版社

3.宁平，《固体废物处理与处置实践教程》，化学工业出版社

4.徐文龙，《城市生活垃圾管理与处理技术》，中国建筑工业出版社

四、课程设计（学年论文）摘要（中文）：

摘要：

随着我国的城市的快速发展，城市化进程步伐越来越快，城市固体垃圾产生量越来越大，在我国固体垃圾处理技术发展水平速度赶不上固体垃圾增长速度的情况下，在以后相当长的一段时间内，我国城市垃圾将以填埋方式为主。

鉴于此，本次设计为城市生活垃圾填埋场。

该设计从实际出发，以测得的实际数据，应用经验公式计算出合理的数值，再结合当地实际地理气象条件，得出既经济合理，又切实可行的设计方案。

垃圾填埋场有垃圾堆排与整形、雨水收集与导排、填埋气的收集与处理、渗滤液的收集与处理、安全与环境监测系统和终场覆盖组成。

结合具体情况，优化设计，最大限度的将垃圾无害化处理并节省投资。

关键词:

垃圾填埋场渗滤液处理填埋工艺防渗层终场覆盖

五、课程设计（学年论文）摘要（英文）：

Abstract:

     Alongwiththerapiddevelopmentofcities,theurbanizationprocessfasterandfasterpaceofurbansolidwasteproductiongrowing,solidwastedisposalinourleveloftechnologicaldevelopmentcannotkeepupwiththespeedofthegrowthrateofsolidwaste,inthefutureforalongperiodoftime,ourmunicipalsolidwastelandfillwillbethemainway.Inviewofthis,thedesignformunicipalsolidwastelandfill.Thedesignfromrealitytotheactualmeasureddata,theapplicationofempiricalformulatocalculatethereasonablevalue,combinedwiththeactualgeographyandthelocalweatherconditions,wearriveatareasonableeconomicandpracticaldesign.Landfillarescheduledwithplasticgarbage,rainwaterharvestingandtheintroductionschedule,thelandfillgascollectionandtreatment,leachatecollectionandhandling,safetyandenvironmentalmonitoringsystemsandcomponentscoveredbytheend.Combinedwiththespecificconditionsofoptimumdesigntomaximizethehandlingandthegarbagewillbesavedandinvested.

Keywords:

landfill,leachatetreatment,landfillprocess,impermeablelayer,coveringtheend

六、成绩评定：

指导教师评语：

指导教师签字：

200年月日

项目

评价

项目

评价

调查论证

工作量、工作态度

实践能力

分析、解决问题能力

质量

创新

得分

七、答辩记录：

答辩意见及答辩成绩

答辩小组教师（签字）：

200年月日

总评成绩：

（教师评分×75%+答辩成绩×25%）

课程设计评审标准（指导教师用）

评价内容

具体要求

权重

调查论证

能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。

实践能力

能正确选择研究（实验）方法，独立进行研究工作。

如装置安装、调试、操作。

分析解决问题能力

能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。

工作量、工作态度

按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。

质量

综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。

创新

工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。

第一章工程背景

城市背景

锦州市是中国环渤海地域的重要开放城市，地处辽宁省西南部，是一座具有2000连年历史的文化名城，是关内通往关外的咽喉之地，北依松陵山脉，南邻渤海辽东湾。

1985年被国务院和中央军委批准为甲类开放城市，1987年被国务院批准列入辽东半岛对外开放城市，1992年在国家统计局进行的全国城市综合实力50强评比中居第40位。

2003年锦州市人口307万，非农业人口万，GDP为，人均GDP9163元，城市居民人都可支配收入7170元。

2005年该市人均生产总值达到10954元，年增幅达%。

2006年全市户籍人口万，主城建成面积52平方千米，人口诞生率‰，死亡率为‰，人口自然增加率为‰。

垃圾产生量

1.2.1服务人口

服务人口30万，主要为城市人口，乡村人口再也不此设计范围之内。

按照人口增加率可计算出服务器人口的数量：

【1】

其中：

ｎ——第ｎ年

——2008年人口；

——服务期第ｎ年人口总数；

　　　Ｐ——人口自然增加率；

由此可知第１５年的人口为：

＝×

=（万）

1.2.2垃圾产生量

垃圾产生量平均（每人·天天），垃圾产生量年增加率在5%左右。

一样按照公式

可以计算出每一年的垃圾产生量。

【1】

其中：

——第n年的垃圾产生总量；

——第n年服务人口总数；

——垃圾年增加率；

垃圾特征

本处置厂主要处置城市生活垃圾，垃圾特征主要为无机物、有机物和废品组成。

其中，无机物40%，有机物50%，废品10%左右。

气象特征

位于中纬度地带，属于暖温带亚湿润季风型气候，全年气温8℃——9℃，一月份最冷，平均气温-8℃，极端最低气温可达零下20℃以下；七月份最热，平均气温为24℃，极端最高气温可达42℃。

年降雨量平均为540——640毫米，平均年为600毫米，无霜期达180天。

气候主要特征是四季分明，各有特色，季风气候显著，大陆性较强。

第二章城市垃圾处置与处置方案论证

方案比较

方法

优点

缺点

卫生填埋

1.处理量大，运行费用低‘工艺相对简单，是其他处理方法的残渣最终消场

2.大型填埋场产生的沼气有一定的利用价值

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响

3.占地面积大

堆肥

1.投资适中，使用年限较长

2.无害化程度较高

3.产品有农用价值

1.只能处理垃圾中的可堆肥有机物，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

1.减量化、无害化程度高

2.可综合利用热能

3.使用期限长，运行费用低

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.管理水平较高

填埋场选址

本垃圾处置厂有三个主要厂址供选择：

地质选址名称

水文条件

水普陀山

小岭

经济开发区

地形

距离市中心，位于前坡地，地形开阔

距离市中心12km，位于侵蚀——削蚀地带

距市中心，位于平原地区，地势平坦

地层

土壤为黏土，可塑性——硬质性，覆土资源不足

同左

同左

地质构成

无断面

同左

同左

水文

场址含水岩层属裂陈水、承压水，单中涌水重小50m

/d，地下水位埋深~,水位变幅1~2m，其亲水性较差，且覆土较厚，隔水性能较好的黏土，因此工程对地下水影响较小

水位变幅2~3m，其余同左

场址所在含水岩层为深层地下水，属承压水上覆黏土，工程对水质无太大影响

标高

50~90m

40~70m

30~50m

利率回系

1）三面环山

2）地质构成简单

3）人口少

离飞机场

有利条件

距市区较近

适中

较远

不利条件

1）距景区较近

2）平面积小

3）覆土不足

通过对三个可供选择的场址进行对比，并结合三种处置方案的好坏，在综合考虑经济社会效益和经济技术条件和环境社会影响的条件下，选择了采用垃圾填埋的方式对垃圾进行处置，并把垃圾填埋场的场址选择在水普陀山。

2.2.1选址原则

1）填埋场厂址设置应符合本地城市建设整体计划要求；符合本地城市区域环境整体计划要求；符合本地城市环境卫生事业发展计划要求。

2）填埋场对周围环境不该产生影响或对对周围环境影响不超过国家现行标准的规定。

3）填埋场应与本地大气保护、水土资源保护、大自然保护及生态平衡要求一致。

4）选择厂址应由建设、计划、环保、设计、国土管理和地质勘探等部门有关工作人员参加。

5）填埋场应选在地下水贫乏区，应远离水源，尽可能设在地下水流向的下游地域。

6）填埋场应具有相应库容，填埋场利用年限宜10年以上；特殊情况下不该低于8年

7）应充分利用天然地形以增大填埋容量和利用年限使之达到相关要求

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）位于夏日主导风下风向，距人畜局栖点500m之外

2.2.2填埋场工程与地质资料

设计垃圾填埋场位于锦州市的北普陀山一带，此地域属山区丘陵地带，地形复杂，山峰较多，坡度60°左右，土壤表层有较厚的山石风化层，山坡植被茂盛。

山沟约长360m，底宽度5—9m。

纵坡降15%，山谷整体形状成V字形。

此谷封锁性较好，有利于污染源的集中控制；山谷底部开阔，能够垃圾填埋提供较大的空间；由于周围没有居民点，社会影响较小。

垃圾填埋场有垃圾填埋主体工程，防洪工程，渗滤液搜集及处置工程，生产、生活设施工程，道路工程，输配电工程等内容组成。

（1）垃圾填埋主体工程填埋工程主要包括填埋场的挖掘，气体搜集装置和渗滤液倒排装置。

（2）防洪工程避免暴雨可能度填埋场带来的破坏的装置，包括暴雨的搜集倒排和防洪围堰泄洪导流装置和应对可能发生地质灾害的装置

（3）渗滤液搜集及处置工程填埋场的垃圾渗滤液采用底部及填埋体内主次芒沟搜集并聚集与垃圾坝后调节池供集中处置。

（4）生产、生活设施工程供填埋厂内工作人员日常生活之用的设施包括起居生活、科研学习、娱乐休闲等设施。

（5）道路工程利用现有的一段道路从旁边加分支，道路宽5米，为白色混凝土路面。

作为垃圾进入填埋场的骨干道。

（6）输配电工程由于填埋的规模不大，从节省成本考虑，从最近的电网供电。

第三章垃圾填埋工艺设计

垃圾填埋工艺【4】

城市垃圾填埋场处置和处置进程可以看做是是一个最大限度的利用“自然循环和费解机制”的进程。

从这种观点动身填埋场可以被分为宜氧填埋场、厌氧性填埋场和准好氧性填埋。

（一）好氧性填埋

好氧性填埋场是用鼓风机直接向填埋场中鼓风，这种填埋场需要动力，运行费用较高。

好氧填埋场的主要长处是垃圾分解速度快、填埋场稳定化时间场，并能够产生60℃左右的高温，有利于杀灭垃圾中的致病细菌、减少渗滤液的产生和对地下水的污染。

但由于其结构复杂、施工困难、造价高，且无法回收填埋气体，目前尚未取得大范围的推行应用。

（二）厌氧性填埋场

厌氧性填埋场是空气无法进入填埋场内部，在填埋场内部形成厌氧状态，垃圾中的有机物厌氧分解。

垃圾厌氧分解一般分为两步：

一是有机物被分解为有机酸或乙醇；二是有机酸或乙醇进一步分解为甲烷和二氧化碳。

厌氧填埋从垃圾填埋开始到填埋物稳定需要一个很长的时间，故厌氧填埋一般只在地域宽敞，填埋场无需再恢复利用的国家较多采用，同时可搜集甲烷气体进行能源利用。

厌氧性填埋场由于结构简单、操作方便、施工费用低，并可回收填埋场气体作为能源，故厌氧填埋已成为目前世界上应用最普遍的填埋方式。

可是，对旧的填埋场部份无填埋气体搜集系统的新建填埋场，会存在填埋气体逸散污染空气，损坏大气臭氧层等问题。

（三）准好氧性填埋

准好氧性填埋是改良型厌氧性填埋场，不需鼓风设备，只需增大排气排水管径，扩大排水和导气空间，使排气管与渗滤液搜集管相通，使得排气和进气形成循环，并在填埋地表层、集气管周围、立渠和排气设施周围形成好氧状态，从而扩大填埋层的好氧区域，增进有机物分解。

但在空气接近不了的填埋层中央部份处于厌氧状态。

在厌氧状态区域，部份有机物被分解，还原成硫化氢，垃圾中含有镉、汞、铅等重金属离子与硫化氢反映，生成不溶于水的硫化物，存留在填埋层中。

这种好氧、厌氧相结合的填埋方式称为准好氧填埋。

本次设计的填埋工艺为厌氧性填埋，单元作业采用分层压实填埋，垃圾压实密度为1t/m

。

库容设计

按照本垃圾填埋场的设计要求，服务人口为30万，填埋年限为15年（以2008年为基准年，设计年为2009~2023年），垃圾填埋压实密度为1t/m

，由于每日覆盖和终场覆盖需要占用一部份库容，所以填埋场的实际可用库容为设计库容的85%，所以本填埋场的设计库容。

由此可以取得：

年份

人口/个

人均垃圾日产/kg

人年均垃圾量/kg

年垃圾总量/t

年需库容/m3

2008基准

300000

114975

114975

2009

300600

2010

2011

1.

2012

2013

303012

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

总量

所以实际所需库容为：

=3119874立方米

防渗系统设计

3.3.1防渗结构设计的功能要求

A.防渗结构应符合本地的情况（包括水文、地质、气候情况等）；

B.防渗结构应能有效的发挥防渗和倒排渗滤液的功能；

C.防渗结构应对外界破坏具有必然的抵御能力；

D.防渗结构设计应经济合理，节约材料和节省投资；

E.防渗结构应有较长的利用寿命。

防渗层设计常常利用方式

1）防渗层设计的常常利用方式有：

2）单层HDPE土工膜防渗，适用于经济较弱，地下水填埋较深的地域。

3）HDPE土工膜与GCL膨润土垫一路防渗，适用于经济发达或对地下水保护要求较高的地域。

4）采用双层防渗层时，主辅防渗层可采用不同的防渗材料。

按照填埋场防渗设施（材料）铺设方向不同可将填埋场防渗分为垂直防渗和水平防渗，按照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。

水平防渗：

水平防渗层的构造形式，经历了最初的不加限制到初期的粘土单层设计，直至进气的柔性膜与粘土复合层的发展历程。

用于填埋场防渗层的天然材料主要有粘土、亚粘土、膨润土，人工合成材料主要有聚氯乙烯（PVC）、高密度聚乙烯（HDPE），条状低密度聚乙烯（LLDPE）、超低密度聚乙烯（VLDPE）、氯化聚乙烯（CPE）和氯磺化聚乙烯（CSPE）。

高密度聚乙烯（HDPE）膜作为一种高分子合成材料，有其抗拉性好、抗侵蚀性强、抗老化性能高等优良的物性、化学性能，利用寿命50年以上。

比如防渗功能比最好的压实粘土高107倍（压实粘土的渗透系数级数为10-7级，而HDPE防膜的渗透系数级数为10-14级）；其断裂延伸率高达600%以上，完全知足垃圾填埋运行进程中由蠕变运动所产生的变形；其它有利于施工、填埋运行。

按照地质勘查情况，为达到既保证安全又经济可行的目的，本设计作出三种防渗方案进行技术经济比较，以便肯定最适合的防渗结构体系。

方案一：

单层HDPE膜＋粘土复合衬垫

1）竖向结构其竖向结构构造自上而下别离入图所示：

图2单层膜＋粘土复合垫

2）工程造价：

HDPE膜选用入口产品，土工网格、土工布选用国内产品，其余按本地市场价钱，单位工程造价可能为元/m3。

方案二：

双层HDPE膜复合防渗衬垫

1）竖向结构其竖向结构构造自上而下别离如图所示：

·

图3双层膜＋粘土复合垫

2）工程造价：

HDPE膜选用入口产品，土工网格、土工布选用国内产品，其余按本地市场价钱，单位工程造价可能为元/m3。

方案三：

单层HDPE＋膨润土复合防渗衬垫

1）竖向结构其竖向结构构造自上而下别离如图所示：

图4单层膜＋膨润土复合垫

2）工程造价：

HDPE膜、含膨润土交织土工布选用入口产品，土工布选用国内产品，其余按本地市场价钱，单位工程造价可能为元/m3。

各方案经济技术比较：

1）对方案一的评价

A）次方案是三个方案中较经济的一个方案

B）适用性：

若在填埋作业是，第一层所填垃圾很有尖锐物或在填埋进程中压实机械操作不妥，使单层膜被刺穿，则防渗系统大体失效，造成水体污染。

故本方案对填埋作业是的技术要求较高，且发生膜刺穿时造成的危害较大。

2）对方案二的评价

A）次方案造价较贵，并要求较高的监管水平

B）适用性：

双层膜具有双保险的作用。

若第一层被刺穿，还有基层膜及土工布可阻挡渗滤液进一步向下渗透，因此可将通过上层膜孔洞的渗漏量减至最少，从而可大大减少通过防渗衬垫的渗漏量。

3）对方案三的评价

A）次方案造价在三个方案中相对经济

B）适用性：

单层膜＋膨润土的复合防渗衬垫最为经济实用。

既可解决单层摸的穿刺问题，又可减少造价，不仅防渗效果良好，靠得住性、耐久性也好，且施工方便，膨润土能够对局部渗漏点起到补漏的作用。

【2】

考虑到本垃圾填埋场设计人口只三十万，且处置的固体垃圾为城市生活垃圾，垃圾填埋场的地下水埋藏深度是有3~4m，属于地下水埋藏较浅的地域，为了保护地下水，在考虑了经济和防渗能力的条件下，决定在本垃圾场采取方案三！

施工工艺：

（1）特点和要求

HDPE膜是高密度聚乙烯合成材料，具有较强的延展性和良好的防渗性能，但遇尖锐物易破裂。

因此，HDPE膜的垫层、铺衬、覆盖及其他相关作业等在施工进程中均应十分严格地加以保护，这是保证垃圾填埋场防渗系统质量的关键。

（2）坡面可分为土质坡面和石质坡面，按照设计规定，坡面放破系数不得德育1:

。

土质坡面经机械开挖后，用人工整平夯实，完全清除树根、砾石等尖锐杂物，然后铺垫一层土工布（400g/m2）、铺衬HDPE膜，再在膜上铺垫一层土工布；石质坡面应与周围土质坡面厚度一致，经修凿的石质坡面上用水泥砂浆抹平，然后铺衬HDPE膜，上覆一层土工布。

沟谷一般由数条支沟和1条骨干沟组成。

支沟上设渗滤液搜集沟（下设地下水搜集盲沟）和鱼刺状渗滤液搜集支沟；骨干沟上设聚集渗滤液搜集沟的渗滤液主盲沟（下设地下水骨干沟）。

场底为垃圾堆填区，场底基础为土方层填筑，机械碾压平整。

场底土层（30cm厚）应由人工完全清除树根、石块等杂物，然后铺筑40cm粗砂层，粗砂层中不得含有粒径>2.5cm的角砾或其他尖锐物。

在粗砂层表面铺垫一层土工布，然后铺衬HDPE膜，上覆50cm过筛的优质粘土保护层，再铺筑40cm粗砂过滤层，才能用于垃圾堆填。

（3）在坡面进行HDPE膜铺衬时，坡面上端应进行锚固，锚固采用锚固沟法，即在坡面上端距破口100cm处开挖宽、深各100cm的矩形沟槽，将HDPE膜和基层土工布沿沟槽底部及边缘铺设，然后用粘土分层回填夯实。

石质坡面的锚固方式与土质大体相同，但锚固沟的尺寸可适当缩小，沟内采用低强度品级素混凝土回填。

HDPE膜的拼接接口采用专用机械熔焊，局部破损也可采用焊接法修补。

由于HDPE膜是入口产品，铺衬和焊接施工时应有专家现场指导。

垂直防渗：

填埋场的垂直防渗系统是按照填埋场的工程、水文地质特征，利用填埋场基础下方存在的独立水文地质单元、不透水或弱透水层等，在填埋场一边或周边设置垂直的防渗工程（如防渗墙、防渗板、注浆帷幕等），将垃圾沥出液封锁于填埋场中进行有控制地导出，避免沥出液向周围渗透污染地下水和填埋场气体无控制释放，同时也有阻止周围地下水流入填埋场的功能。

垂直防渗系统在山谷型填埋场中应用较多，在平原区填埋场中也有应用。

垂直防渗系统普遍用于新建填埋场的防渗工程和已有填埋场的污染治理工程，尤其对于已有填埋场的污染治理，因目前对其基底防渗尚无办法，因此周边垂直防渗就特别重要。

按照施工方式的不同，可用于垂直防渗墙工程施工的方式有地基土改性法、打入法和开挖法等。

防渗墙的施工有以下方式：

1地基土改性法施工防渗墙

地基土改性方式施工防渗墙是通过充填、压密地基土等方式使原土渗透性降低而形成的防渗墙。

在填埋场垂直防渗墙施工中主要有注浆法、喷射法和原土当场混合法3种。

（1）注浆法施工防渗墙

注浆法即注浆帷幕的一种方式，按必然的间距设计钻孔，采用必然的注