环境工程系固体废物处理与处置课程设计

固体废物处理与处置课程设计第1页11．绪论1.1生活垃圾概述1.1.1生活垃圾的定义及特点生活垃圾指的是人们在生活、娱乐、消费过程中产生的废弃物以及法律、行政法规规定为城市生活垃圾的固体废弃物。生活垃圾一般可分为四大类：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。生活垃圾是固体废物的一种，一般具有如下特性:(1)无主性，即被丢弃后不易找到具体负责者;(2)分散性，丢弃、分散在各处，需要收集;(3)危害性，对人们的生产和生活产生不便，危害人体健康;(4)错位性，在一个时空领域可能是废物而在另一个时空领域可能是宝贵的资源。城市生活垃圾亦称城市固体废物，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、工矿企业等单位所排出的固体废物。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。1.1.2生活垃圾的危害（1）占用土地，污染土壤我们每天丢弃的垃圾有的被任意堆放，有的被运到了垃圾填埋场，总之是被堆放了起来。垃圾越来越多，占用的土地就会越来越多。目前，全国垃圾堆存侵占土地面积高达5亿多平方米，约5万多公顷耕地，而我国的耕地面积仅1.3亿公顷，这就相当于全国每670公顷耕地就有0.25公顷用来堆放垃圾。这是一个十分惊人的数字。另外，垃圾污染耕地的情况也相当严重。居民习惯性地把生活垃圾堆积在田头、路旁、山脚和溪边。这些垃圾多数未经处理，或仅经农民简易处理后用于农田，破坏了土壤结构，其中的有害成分通过食物链进入人体，危害人类健康。（2）严重污染空气我们经过垃圾堆时，总会闻到很臭的气味，这就是垃圾对大气的污染。难闻的气味是垃圾腐化后排放的氨、硫化氢等气体物质造成的。（3）严重污染地下水和地表水垃圾污染水体的情况也相当严重。垃圾在堆放分解过程中会产生大量酸性和碱性污染物，并会将垃圾中的重金属溶解出来，是有机物、重金属和病原微生物三位一体的污染源。没有采取污染控制措施的任意堆放，其中所含水分和淋入的雨水产生的渗沥水流入周围的地表水和渗入土壤，会造成地表水和地下水的严重污染。例如，贵阳市年夏哈马井和望城坡垃圾堆放场所在地区同时发生痢疾流行，其原因就是地下水被垃圾渗沥水污染，大肠杆菌值严重超标；安徽巢湖市万山垃圾场的污水流入当地村民饮用、灌溉用的两座小水库，致使年-年，在这一地区突然爆发了乙肝、胆肾结石以及奇怪的皮肤病，久治不愈。1.2生活垃圾处理与处置方法1.2.1焚烧焚烧技术对垃圾进行焚烧处理减容、减量及无害化程度都很高，焚烧过程产生的热量用来发电可以实现垃圾的能源化，是一种较好的垃圾处理方法。但对焚烧条件控制不当会存在烟气污染问题，且设备投资巨大。国外通过改进焚烧系统工艺及强化民气处理等手段已经较好地解决了尾气污染问题，但投资也相应增加。如果引进国外技术进行垃圾焚烧发电，每处固体废物处理与处置课程设计第2页2理100吨/日垃圾的建设成本通常在4干万元以上，我国的地方财政难以承受。另一方面，垃圾焚烧发电的经济性也值得进一步探讨。同常规燃煤发电相比，垃圾焚烧电厂的发电装机容量都很小，而且由于腐蚀问题，垃圾焚烧发电的效率一般不超过15%，远低于燃煤发电的水平。如果垃圾热值为5000以/kg，按15%的发电效率计算，每100吨/日垃圾处理量配套的装机容量不超过lOOOkW，lOOO吨/日处理量的垃圾电厂实际发电量不超过9000kW，与燃煤电厂相比这个规模实在是太小了，势必会导致运行成本的大幅度提高。电价无法同火电竞争，如果不依靠政府的财政补贴，垃圾电厂将不能维持运行，当然也就谈不上产生多少经济效益了。简单计算可知，采用焚烧发电方式处理垃圾，其成本在lOO元/吨以上。此外，北京、天津、广州、郑州、武汉、济南等城市也已经立项，准备建设垃圾焚烧电厂。实际上，由于焚烧尾气排放的污染问题，在发达国家中也不能被广泛接受。只是在地域狭小的国家如日本、法国等作为主要的垃圾处理方式，而美国、加拿大等国家还是以卫生填埋为主要处理手段。1.2.2堆肥堆肥技术堆肥技术的工艺也比较简单，适合于易腐有机质含量较高的垃圾处理，对垃圾中的部分组分进行资源利用，且处理相同质量的垃圾投资比单纯的焚烧处理大大降低。堆肥技术在欧美国家起步较早，已经达到工业化应用的水平。但引进国外技术投资巨大，不适合我国国情。针对这一情况，我国一些研究单位和企业已经开始了这方面的工作，并取得了一定的成绩。发达国家由于生活垃圾中的易腐有机物含量大大低于我国的一般水平，因此靠堆肥只能处理15%左右的垃圾组分，这在一定程度上阻碍了堆肥技术的推广。但就我国垃圾的具体情况来看，生活垃圾中的易腐有机物含量较高，采用堆肥技术可以达到比较好的处理效果。但堆肥技术也存在明显的缺点不能处理不可腐烂的有机物和无机物，因此减容、减量及无害化程度低。因此仅仅依靠堆肥处理仍然不能彻底解决垃圾问题。在一些地方，简单的垃圾“堆肥”已经在一些填埋场应用，并产生了一定的效益。但是这与我们所讲的垃圾堆肥技术相去甚远，因为在这些地方仅仅是将生活垃圾填埋，靠自然发酵，若干年后再挖掘出来，筛去其中的塑料等不腐烂的物质后就当作肥料出售。实际上用这种肥料种植果树、蔬菜及粮食是危险的，原因是由于垃圾中不易腐有机组分(纸、塑料、布、橡胶等)的重金属(Pb，Cd，H窃)含量很高，占垃圾中重金属总量的85%以上，如果这类物质与易腐有机物长期共埋于地下，加上雨水的作用，重金属必然会渗入最终的有机肥产品中，用这种肥种出来的食品重金属含量必然超标，危害人体健康。因此，堆肥技术必须是将新鲜的垃圾首先进行分类后再将易腐有机组分进行发酵，才能有效地防止重金属的渗入，从而保证有机肥产品达到国家标准，真正实现无害化和资源化。1.2.3卫生填埋卫生填埋是“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和大气的污染，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]的一种土地处理垃圾方法。固体废物填埋场的构筑方式和填埋方式与地形地貌有关，可分为山谷型填埋和平地型填埋方式。平地型填埋又可分为地上式、地下式和半地下式。[2]固体废物处理与处置课程设计第3页3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．巴林左旗简介2.1地理位置、人口、气象及水文条件巴林左旗位于内蒙古自治区东南部、赤峰市北部，地理坐标为东经118°44′00″—119°48′02″，北纬43°36′53″—48°48′22″。东与阿鲁科尔沁旗为邻，西、南两面与巴林右旗接壤，北与西乌珠穆沁旗交界。东西宽52公里，南北长126公里；总面积6644平方公里。辖9个苏木镇、2个街道办事处、165个嘎查村、6个社区，总人口86万人，是一个以农牧业为主、农牧林矿结合的经济区。巴林左旗属中温带半干旱气候。四季分别，年平均气温5.3℃,无霜期为110天至130天；平均日照时数在3000小时左右，南部略多于北部；年平均降水量为400毫米左右，年平均风速为3--4米/秒。巴林左旗属辽河流域，境内最大的河流为乌力吉木仁河，流经6个苏木、乡、镇，旗内河长达174.91km，有浩尔吐河、乌兰坝河、干支嘎河、乌兰白旗河、查干白旗河、沙里河六条支流在巴林左旗境内汇入。流域面积100平方公里以上的河流有22条，50平方公里以上的河流有46条。2.2历史及资源巴林左旗辽代时为辽上京临潢府所在地。唐天佑四年(907年)，总管契丹部落联盟兵马固体废物处理与处置课程设计第4页4大权的于越王耶律阿保机，经过部落选举的仪式取代了遥辇氏世为契丹可汗的地位，于正月庚寅在本地即皇帝位，是为辽朝开国之始。金朝时期本旗为临潢府路之治所。金初沿袭辽制，本地仍称上京临潢府。熙宗天眷元年(1138年)，金都会宁府建号上京，本地改称北京临潢府，置北京路都转运司于此。元朝时期本旗为特薛禅后裔世袭领地，先属应昌府路，后属全宁路，隶于中书省。民国初年沿袭清末建置。民国12年(1923年)，热河巴林垦务局林东垦务分局设立，本旗开始大量放垦蒙荒。随着巴林2旗汉族人口的逐年增多，遂有建县之举。1925年，于本旗贝子庙建立林东设治局，代行县政，隶于热河特别区。1932年8月，林东设治局正式升为林东县。自此，本地实行“属人主义”的旗县并存体制，旗辖原巴林左翼旗未垦之地，仍隶昭乌达盟；县辖巴林左右2旗全境，隶属热河省。1933年3月1日，日本侵占林东，本地沦陷。同年7月，撤销林东县，废除蒙旗札萨克制度，建立伪巴林左翼旗公署，隶于伪满兴安西分省(1934年11月改称兴安西省)。1943年10月1日，伪满洲国并兴安各省为兴安总省，本旗伪旗公署隶属之。1945年8月10日，日本侵略者败逃，伪旗公署垮台。13日，由林东地区上层人士和子章、马真吾等人组建了林东维持会，维护地方治安。1946年6月1日，中共热北地委于本旗建立第一个人民政权——林东行政委员会，和旗政府同属于热河省昭乌达盟行政委员会。1947年11月25日，林东行政委员会与巴林左翼旗政府合并，改称巴林左翼旗政府，隶属于热河省昭乌达盟政府。1949年5月1日，巴林左翼旗随昭乌达盟划归内蒙古自治区。1983年10月，实行市管县行政体制，昭乌达盟改为赤峰市，巴林左旗隶属之，至今。巴林左旗矿产资源丰富。截至2007年，境内已发现各类矿产地130多处，其中工业矿床5个，矿点80多个，矿化点50多个，集中分布在岩浆活动频繁的北部基岩出露区。已发现矿种有30多种，主要有铅、锌、铜、锡等有色金属，金、银等贵重金属，铁、锰等黑色金属和叶腊石、珍珠岩、花岗岩等非金属。这些矿产主要分布在我旗白音诺尔镇、碧流台镇、富河镇、哈拉哈达镇、乌兰达坝苏木等境内。其中，已探明的有色金属储量分别为铅、锌矿石量4687.981万吨，现保有铅锌矿石量2656.498万吨，铜矿石量44.983万屯，银1400吨，黑色金属铁1618.7万吨，硫铁矿7300万吨，石灰石贮量1亿吨以上，硅灰石贮量在80.28万吨以下，还有陶土、萤石、沸石、水晶等非金属资源。2.3垃圾填埋场设计的意义巴林左旗城区人均日产垃圾量1.1kg/d,垃圾问题亟待解决，垃圾填埋场的设计迫在眉睫。垃圾填埋是集市政基础设施建设、环境卫生、公益事业于一体的综合性工程，其建设合理才能使得桂阳县生活垃圾得到资源化、无害化、减量化的处理，才有利于民，才具有显著的社会环境效益。作为一名环境工程的学生，帮家乡设计垃圾填埋场更是我们义不容辞的责任。3．工程概况3.1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的位置，从全球来看，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的90%美国处置量为72%，西班牙处置量为固体废物处理与处置课程设计第5页575%，德国1993年卫生填埋处置量占73%。美国联邦环保局(USEPA)和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的法规【3】。而在我国,由于经济技术水平等的原因，填埋所占的比例更高，达到90%以上。虽然随着经济技术的发展，在未来的20年内，在拟建的垃圾处理项目中，填埋比例会稍有下降，但仍有大约75%的项目采用填埋方式。同时在我国的《城市垃圾处理及其污染防治技术政策》中明确提出：以填埋为主的路线，因此填埋必将在今后很长一段时间内占据主导地位，许多大中城市新建的垃圾填埋场，其日处理能力都达上千吨，总填埋库容达数千万立方米。3.2项目设计原始资料（1）巴林左旗服务人口18万人，现状垃圾产量1.1kg/d.人，垃圾压实密度600kg/m3，垃圾场服务年限为10～20年。（2）气象资料：巴林左旗位于内蒙古自治区东南部、赤峰市北部，地理坐标为东经118°44′00″—119°48′02″，北纬43°36′53″—48°48′22″，