固体废弃物处理与处置课程设计

固体废弃物处理与处置课程设计第五组1第一部分固体废弃物处理与处置课程设计任务书指导教师：许士洪一、课题名称：某山谷型卫生填埋场工艺设计二、设计任务：根据有关部门批准的任务书，拟在某城市新建一座城市垃圾卫生填埋场，要求对该填埋场进行工艺设计。三、工程概况(设计资料)：1、设计数据：该城市现有人口数量85万，根据城市规划，至2030年人口约128万，服务年限20年。我国人均生活垃圾产量约0.8～1.4kg/(人·d)，垃圾容重（压实密度）0.4~0.6t/m3。填埋场覆土与垃圾体积比为1:3.5。2、工程建设场地概况本工程建设场址距市中心15km，三面环山，峡谷面积约1km2，地面标高52.0~68.0米。3、工程水文地质3.1工程地质裸露的地层为棕黄色粉质黏土，渗透系数小于1.0×10－5，厚度为2~3m.。3.2水文地质建设场地中含水层主要为黄土层潜水，场地地下水埋深约2~3m，水位年变幅1~2m。4、气象工程场地属温暖带半湿润大陆性季风气候，具有冬长夏短，春秋温凉典型特征。四季分明，春季和冬季干旱多风，夏季炎热，降雨集中，秋季天气晴朗，日照充足。气温：年平均气温：13.5℃极端最低气温：-3℃极端最高气温：41℃年平均相对湿度：70～85%降雨：年平均日降水量：6.9mm/d日最大降水量：8.6mm/d日最小降水量：4.2mm/d风：冬季平均风速：2.1m/s夏季平均风速：2.5m/s主导风向：西南最大冻土深度：230mm5、相关规范及标准（1）生活垃圾卫生填埋技术规范(CJJ17-2004)固体废弃物处理与处置课程设计第五组2（2）生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)（3）生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范(CJJ113-2007)四、要求：1、进行该填埋场的方案论证与设计；2、进行填埋场工艺设计（包括库容设计、填埋工艺、防渗系统、导气系统、封场覆盖、渗滤液收集），并写出设计说明书；字数不少于5000字；3、绘出填埋场流程图，平面图，填埋场场地平整图、填埋场封场图、渗滤液收排及填埋气导排系统图、集气集液系统断面图。（要求达到初步设计要求）五、设计时限：1周六、设计进度1、设计动员，布置任务，提出要求，强调纪律(时间0.5d)。2、文献查阅，了解垃圾填埋场设计的工艺与方法(时间ld)。3、进行工艺设计与计算(时间1d)。4、绘制图纸(时间2d)。5、编写设计说明书(时间l.5d)。七、参考文献《环境工程设计手册》、《三废处理工程技术手册》（固废卷）、《固体废弃物处理与处置》、《环境工程》、《中国沼气》、其他相关书籍及刊、及网络资源。固体废弃物处理与处置课程设计第五组3第二部分设计说明书第一章填埋场方案论证与设计1.1城市的生活垃圾处理方式论证城市的生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、堆肥和焚烧三种。这三种主要处理方式的使用条件和效果各有特点。常用垃圾处理方法特点的比较：（1）卫生填埋①处理量大，运行费用低，工艺相对较简单，是其他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；③但是场址受地理、地质和水文地质条件限制较多；④场地使用年限收垃圾量的影响大；⑤占地面积大。（2）堆肥①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；④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；⑤运行费用较高；⑥产品销售易受限制。（3）焚烧①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；④投资高，运行费用也较高；⑤工艺、设备复杂，要求垃圾达到一定热值；⑥管理水平要求较高。由于填埋处理垃圾消纳的量大，单位投资相对较低，比较适应我国目前大部分城市的经济承受能力，因此，在此设计中选择卫生填埋作为处理城市生活垃圾的方法。固体废弃物处理与处置课程设计第五组41.2填埋场构造论证根据填埋场填埋层空气的存在状态可分为厌氧填埋和好氧填埋，好氧填埋又有两种不同的方式——好氧填埋半好氧填埋方式。1.2.1气体成分论证不同类型的填埋方式对气体的产量有影响，直接决定着填埋气体是否能够在进行利用。实践证明：好氧填埋、半好氧及循环式填埋的气体产生量比较少；而厌氧填埋的沼气产生量比较多。表1.2-1不同填埋构造的CO2和CH4的产生比率%（V/V）填埋构造形式CO2CH4备注半好氧型填埋8020其他成分数据：氮：17%；氧：小于1%；二氧化硫：小于20ppm；氨气：0.6ppm，硫化氢：6.8ppm循环式半好氧型填埋9010好氧型填埋955从表1.2-1可以看出，厌氧填埋中CH4成分远高于好氧填埋，满足资源再利用的条件。1.2.2堆体堆高论证本工程地区地表裸露的地层为棕黄色粉质黏土，渗透系数小于1.0×10－5cm/s，厚度为2~3m。而在填埋面积一定的情况下，填埋高度同气体回收量有着密切的联系，一般填埋场的气体如果要具备利用价值，要求的填埋高度应在20m以上。本填埋场高度约为26m，可以满足气体回收利用的条件。1.2.3结构形式确定根据以上的特点，本工程采用厌氧填埋技术。大量厌氧分解产生的填埋气体通过气体导排系统排出，并需配备完善的填埋气体收集利用系统和渗滤液处理系统来处理场区渗滤液和回收填埋气体。1.3填埋场类型论证垃圾卫生填埋场根据其所在的地形不同可分为四种类型：①平原型填埋场②山谷型填埋场③坡地型填埋场和④滩涂型填埋场。而由于本工程建设场址距市中心15km，三面环山，峡谷面积约1km2，因此采用山谷型填埋场。山谷型填埋场一般具有如下特点：利用山谷形成的贮留空间，在山谷下游修固体废弃物处理与处置课程设计第五组5筑堤坝建造而成；场地为独立的水文地质单元，地下水流至谷口向外排泄；在库区外设置环库截洪沟，拦截场外雨水，排入场区下游；渗沥液收集后汇入下游的调节池，作集中处理。山谷型填埋场具有填埋容量大、建设费用低等优点，但由于山谷大都位于地下水上游，填埋场对地下水的影响是一个必须重点考虑的因素；另外山谷地区地质条件的复杂性、山谷汇集洪水对填埋场的破坏也是要考虑的因素。1.4填埋场等级划分与规模确定“城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准”规定：垃圾卫生填埋场根据建设规模（总库容）和日处理能力两种方式进行分类与分级。按填埋场建设规模划分：Ⅰ类总库容1200万m3以上Ⅱ类总库容500~1200万m3Ⅲ类总库容200~500万m3Ⅳ类总库容100~200万m3按日处理能力划分：Ⅰ级日处理量1200t/d以上Ⅱ级日处理量500t/d~1200t/dⅢ级日处理量200t/d~500t/dⅣ级日处理量200t/d以下根据该城市居民生活垃圾产量和场址库容，项目为Ⅰ类Ⅰ级处理场规模。固体废弃物处理与处置课程设计第五组6第二章填埋场工艺设计2.1库容设计2.1.1城市概况该城市现有人口数量85万，根据城市规划，至2030年人口约128万，服务年限20年。我国人均生活垃圾产量约0.8~1.4kg/(人·d)。垃圾容重（压实密度）0.4～0.6t/m3。填埋场覆土与垃圾体积比为1:3.5。在此期间，城市生活垃圾量随人口的增加而呈递增趋势，设20年人口自然增长率为a，则有85×（1+a）20=128。故20年人口自然增长率为a=2%，即城市生活垃圾年增长率。2.1.2填埋场库容计算填埋场总容量包括填埋垃圾的体积和覆土的体积。取人均生活垃圾产量为1.0kg/(人·d)，垃圾容重（压实密度）0.6t/m3。(1)计算公式：①每年所需的场地体积为：r1DWP365V垃圾压实密度每年垃圾产生量式中：W－垃圾产生率(kg/d·人)；P－城市人口；D－压实后垃圾的密度(kg/m3)；r－覆土与垃圾之比。②每年所需的场地面积为：HVA(2)计算结果：20年间城市生活垃圾量随人口增长而递增，年增长速率为2%，计算列表如下：表2.1-1垃圾所占体积年份库容量/万m3年份库容量/万m3201166.48202282.66201267.80202384.31201369.16202486.00201470.55202587.22201571.96202689.47201673.40202791.26201774.87202893.09201876.36202994.95201977.90203096.85固体废弃物处理与处置课程设计第五组7202079.45总量1615.28202181.04计算举例：2011年库容量计算如下：334m48.66m43.6648213.54.560010851365r)(1DWP365V万2030年库容量计算如下：3319420m85.96m28.9685193.54.560002.0110851365r)(1Da1WP365V万）（）（由上表可知，服务年限20年间库容总量为1615.28万m3，日平均规模2212.71m3/d，填埋场的起始规模为1821.37m3/d。厂区总面积约1km2，而根据《生活垃圾卫生填埋技术规范》的要求，填埋库区的占地面积宜为总面积的70%～90%，不得小于60%，本设计取80%。填埋库区面积：26800000%8010mA则填埋高度：1615.28×104/800000=20.19m2.2填埋工艺2.2.1场地平整为避免填埋场库区地基在垃圾堆积后产生不均匀沉降，保护符合防渗层中的防渗膜，在铺设防渗膜前必须进行场地处理，包括场地平整和石块等坚硬物体的清除等。对于山谷型垃圾填埋场根据场区的防渗要求，则需要进行竖向整平和横向整平。竖向整平是考虑到填埋场防渗处理需要建设锚固平台，以利于膜的锚固。按照现有地形整平后设置锚固平台，还有填埋作业道路的需要，在通往填埋库区底部，设计临时道路。横向整平是为了便于地下水的收集导排、渗沥液收集导排，根据填埋场的实际地形，对场底要进一步整平，以满足填埋工艺的需要。以垃圾坝为控制面，考虑到渗沥液实现自流的问题，一般以垃圾主坝为控制高程纵向整平；另外，一般以导渗主盲沟为控制轴线，向导渗主盲沟两侧进行整平。设计对库区场底进行横向和竖向整平，根据地形特点，设计纵横坡度为3‰平整原则为清除所有植被及表层耕植土，确保所有软土、有机土和其他所有可能降低防渗性能和强度的异物被去除，所有裂缝和坑洞被堵塞，并配合场地渗滤液手机系统的布设，使场底形成相对整体坡度，以大于或等于2%的坡度坡向固体废弃物处理与处置课程设计第五组8垃圾坝；同时，还要求对场底进行压实，压实度不小于90%。为了使衬垫层与土质基础之间的紧密接触，场底表面要用滚筒式碾压机进行碾压，使压实处理后的地基表面密度分布均匀，最大限度地减少场底的不均匀沉降。平整顺序最好从垃圾主坝处向库区后端延伸。为防止水土流失和避免二次清基、平整，填埋场的场底平基不宜一次完成，二是应与膜的分期铺设同步，采用分层实施的方式。因为在南方地区，裸露的土层会自然长出杂草，且容易受山洪水的冲刷，造成水土流失。2.2.2场区平面布置填埋场总图中的主体设施布置内容应包括：计量设施，基础处理与防渗系统，地表水及地下水导排系统，场区道路，垃圾坝，渗沥液导流系统，渗沥液处理系统，填埋气体导排及处理系统，封场工程及监测设施等。填埋场配套工程及辅助设施和设备应包括：进场道路，备料场，供配电，给排水设施，生活和管理设施，设备维修、消防和安全卫生设施，车辆冲洗、通信、监控等附属设施或设备。填埋场宜设置环境监测室、停车场，并宜设置应急设施(包括垃圾临时存放、紧急照明等设施)。填埋库区的占地面积宜为总面积的70％～90％，不得小于60％。填埋场宜根据填埋场处理规模和建设条件做出分期和分区建设的安排和规划。整个场区总占地面积约1.0km2，取垃圾填埋区其中垃圾填埋区比例80%，则面积约为0.8km2，其余面积主要用于其他主体及配套设施的建设，详见填埋区平面布置图。整个场区设置一个进出口，在进口处设置地磅台和洗车台。同时建设20m宽的绿化带将管理区和进填埋场的道路隔开，形成缓冲区，以吸收污染物及防尘，使管理区和填埋区有机地分开。填埋库区周围应设安全防护设施及8m宽度的防火隔离带，填