生活垃圾卫生填埋场设计课程设计可编辑.docx
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生活垃圾卫生填埋场设计课程设计可编辑
生活垃圾卫生填埋场设计课程设计
金华职业技术学院
JINHUACOLLEGEOFPROFESSIONANDTECHNOLOGY
垃圾填埋场
课程设计
金华市生活垃圾卫生填埋场设计
摘要
当今社会全球面临的最大挑战之一就是环境问题。
以北京市为例,据《人民日报》报道:
“北京周围已被7000多座垃圾山包围,其中直径50米以上的垃圾场就有5000多座”。
据“全国城市生活垃圾处理及资源利用经验交流会”上发布的信息:
“全国垃圾的历史堆存量已多达60多亿吨,侵占土地多达5亿平方米。
全国数百座大小城市,已有2/3的城市被郊区的垃圾山包围。
”由此可见垃圾问题的严重性。
本市主要问题表现在:
一是自然填坑,未做防渗处理,也没有气体和渗滤液收集、导排设施,不仅对地下水和周边环境造成了影响,还存在安全隐患;二是城郊已有的坑塘都被垃圾填满,目前已经无处可堆填,与城市建设和市容市貌不协调;三是环卫设施不配套,机械化水平低下,影响了环境卫生事业的发展和城市的环境质量,因此,该项目的建设是十分必要的。
关键词:
资源利用市容协调地下水污染
第一章概述1
1.1工程概况1
1.2设计原则与范围1
1.3设计依据2
第二章基础资料4
2.1地理位置4
2.2地形地貌及地质4
2.3河流水系4
2.4水文与气象5
第三章垃圾填埋场选址和总体设计6
3.1垃圾填埋场选址6
3.2工程建设规模总体设计7
3.2.3覆盖厚度8
3.3填埋场主体工程和辅助设施8
第四章渗滤液处理工程15
4.1垃圾渗滤液特征15
4.2垃圾渗滤液处理工艺设计15
第五章填埋气体收集与利用16
5.1填埋气体的主要组成16
5.2填埋气体收集方式17
5.3冷凝液收集和排放17
5.4气体输送系统17
5.5填埋气体的利用17
第六章填埋作业工艺18
第七章配套工程19
7.1道路工程19
7.2围墙与绿化工程20
第八章环境保护与环境监测21
8.1环境保护21
8.2环境监测22
第九章封场工程23
总结24
参考文献25
概述
1.1工程概况
*项目名称:
金华城市生活垃圾卫生填埋场工程
*主管单位:
金华城管局
*承办单位:
金华垃圾处理厂
*总投资:
2939.35万元
*项目场址:
金华城关镇东关村（东2公里处）
*总用地:
约28.2亩
*总库容:
约293.6429万立方米
*处理规模:
平均317吨/日
*服务年限:
13年
1.2设计原则与范围
城市生活垃圾处理作为城市环境治理和环境保护项目,应在贯彻国家垃圾处理技术政策和城市总体规划指导的前提下,合理选择厂址和处理工艺、严格控制二次污染并防止新的污染产生,使工程的各项指标符合国家的有关法规和标准规定。
本项目的编制原则是:
1）在认真贯彻执行国家关于城市垃圾处理的法规（条例）和技术标准的同时,结合当地环境卫生事业的发展,根据生活垃圾产生情况科学规划,合理确定建设规模,对生活垃圾实行安全处置,使之真正达到国家规定的垃圾处理要无害化、减量化和资源化的总体目标。
2）坚持因地制宜和科学态度,选择合理的技术路线,采用先进工艺和技术上成熟的设备,确保各类设施互相协调,技术切实可行,降低垃圾处理的建设投资和运行成本,提高项目的社会效益和环境效益。
1.3设计依据
*《国家计委、建设部、国家环保总局关于推进城市污水、垃圾处理产业化发展的意见》
*浙江省委、浙江省人民政府浙发[2003]9号文件
《浙江省委、浙江省人民政府关于加快城镇化进程的决定》
*浙江省发改委、财政厅、建设厅、环保局浙计收费[2002]1394号文件
《关于实行城市生活垃圾处理收费制度促进垃圾处理产业化的通知》
*金华国土资源局关于《金华城市生活垃圾无害化处理工程项目建设用地意见》
*项目工程勘察报告
*金华供电局关于保证供电的《供电证明》
*金华自来水公司《关于金华城市生活垃圾无害化处理工程项目供水意见》
*金华文物保护管理所《关于金华城市生活垃圾无害化处理工程文物审查意见》
*金华消防大队《关于金华城市生活垃圾无害化处理工程消防审查意见》
*浙江省金华经济和社会发展统计（2003）
*开封年鉴（2004）
*项目主管单位提供的其他有关资料
*《中华人民共和国环境保护法》
*《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》（建成[2000]120号）
*《建设项目环境保护设计规定》[（87）国环字第002号文]
*《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》
*金华城总体规划文本（1995-2010年）
*其他相关法规
*《生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17?
2004）
*《生活垃圾填埋污染物控制标准》（GB16889-97）
*《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）
*《城市环境卫生设施规划规范》（GB50337?
2003）
*《城市环境卫生专用设备》（CJ/T29?
91）
*《市政工程设计技术管理标准》建设部（93）建城技字第42号
*《工业企业厂界噪声标准》（GB12348?
90）
*《工业企业设计卫生标准》（TJ36?
79）
*《建筑设计防火规范》（GBJ16?
872001年版）
*《恶臭污染物排放标准》（GB1455-93）
*《城市垃圾产生源分类及垃圾排放标准》CJ/T3033?
1996
*《城市生活垃圾采样和物理分析方法》CJ/T3039?
1995
*《生活垃圾填埋场环境监测技术标准》CJ/T3037?
1995
*《防洪标准》（GB50201）
*《城市防洪设计规范》（CJJ50）
*国家现行的其他标准和规范
基础资料
2.1地理位置
金华市位于浙江省中部,为省辖地级市,浙江省中西部中心城市。
界于东经119°14′-120°46′30〃,北纬28°32′-29°41′。
东邻台州,南毗丽水,西连衢州,北接绍兴、杭州。
南北跨度129公里,东西跨度151公里。
2.2地形地貌及地质
为丘陵盆地地区,地势南北高,中部低。
场区为宽缓“U”型。
两岸、谷底及岸坡自然稳定,无崩塌、滑坡等不良现象,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址现象。
主河流横贯盆地中部,除沿主河流及主要支流等陆续有厚度小于0米的第四系松散层分布外,盆地内主要分布呈梳状丘岗的裸露红色碎屑岩。
红色碎屑岩隶属白坐统,谓之“衙江群”,详分为四段。
第一段以山麓洪基相的砂砾岩为主,其有效孔隙为12%?
17%;第二段主要为不同粒径的河流相砂岩,其有效孔隙隙度为8%?
14%,特征渗透率1.0毫升大西左右;第三段主要为湖相沉积物,多见泥、钙质粉砂岩、粉砂质泥岩,其有效孔隙为6%?
8%,特征渗透率小鱼0.05毫达西;第四段主要为河流相砂岩、粉砂岩等,偶含石膏颗粒,其有效孔隙为13%?
18%,特征渗透率为1.0毫达西左右。
2.3河流水系
2.4水文与气象
属亚热带季风气候由于地势较高。
总的特点是四季分明,年温适中,热量丰富,雨量丰富,干湿两季明显。
春季气温回升快,但气温变化不定,春末夏初雨水集中,时有冰雹大风;夏季长而炎热,且雨热同步上升,常有干旱;秋季凉爽,空气湿润,时间短;冬季晴冷干燥,大气层结稳定。
年平均气温在17.5℃,极端最低温度气温-9.6℃极端最高温度41.2℃。
年平均降水量1424毫米,最大降雨量2137.6毫米,最低降雨量为963毫米。
年平均蒸发量为1576mm。
风向,冬季主导风向为西北风,夏季主导风向东南风,年平均风俗为3.9m/s。
垃圾填埋场选址和总体设计
3.1垃圾填埋场选址
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。
主要遵循两条原则是:
一是从防止环境污染的角度考虑的安全原则,二是从经济角度考虑的经济合理原则。
安全原则是选址的基本原则。
维护场地的安全性,要防止场地对大气的污染,地表水的污染,尤其是要防止渗沥水的释出对地下水的污染。
因此,防止地下水的污染时场地选择时考虑的重点。
经济原则对选址也有相当大的影响。
场地的经济问题是一个比较复杂的问题,它与场地的规模、容量、征地费用、运输费、操作费等多种因素有关。
应充分利用场地的天然地形条件,尽可能减少挖掘土方量,降低场地施工造价。
满足以下基本条件:
①应服从城市发展总体规划（其建设规模应与城市化进程和经济发展水平相符）;②场址应满足一定的库容量要求（填埋场满足一定的服务年限,一般要在10年以上）;③场址应具有良好的自然条件（包括地质条件稳定、气象、地表水域保护、无居民）;④场址运距应尽量缩短（主要为了降低运输费用,运输距离一般不超过20千米）;⑤场址应具有较好的外部建设条件（方便的外部交通、可靠的供电电源、充足供水条件）。
本设计填埋场的选址经过从工程学、经济学、环境学、政策法规等方面的综合的缜密的考虑而选取的。
1从经济学上看,此填埋场满足一定的库容量,能容纳600~1200t/d的垃圾处理量;附近有一大道,距市中心仅9.87公里,场址交通方便,运距合理;场址周围有相当数量的土石料,用于天然防渗层和覆盖层的粘土等。
2从工程学方面看,场地有适当的自然地形作为填埋空间其地形、地貌及土壤条件适当;天然地层渗透性系数达到107cm/s以下,并具有一定的厚度,其地质条件很好;场址蒸发量大于降水量,不位于台风经过的地区,其暴雨发生率也较低,位于大气混合扩散作用的下风向,即气象条件适当。
3从环境学上看,场址远离专用水源补给区2000米以外,地基基础位于最高丰水位标高至少1米以上,对地表水、地下水影响较小,同时场址位于居民区2000米以外,且位于居民区的下风向对居民区的影响也较小。
4从政策法规上看,此填埋场的建立符合城市发展规划,符合当地城市环境卫生事业发展规划要求.
3.2工程建设规模总体设计
1.填埋场类型根据某某地形地貌及地层岩性发育情况,选择山地填埋型。
这是一种利用天然的沟壑、山谷对城市固体废弃物进行无害化处置的方式。
选择高差较大、城区的下风向位置,其有利于雨污水的分流与导排以及防渗系统的设置。
2.填埋方式选择厌氧性填埋。
填埋层内部处于厌氧状态,废弃物中的有机物分解缓慢,基本原样保存。
其分解过程分为两步:
首先是有机物被分解成有机酸或酒精（液化）,然后进一步分解为甲烷和二氧化碳（气化）。
从废弃物填埋开始至填埋物稳定,整个厌氧发酵过程需要一段相当长的时间。
（1）服务面积人口采用下式计算:
式中:
本区初始服务人口数A0为20万人;人口长率为2%
（2）垃圾产生量
设某某市人均垃圾产生量为1.40kg/人?
d,且该值在13年内保持变化不大。
表3错误!
文档中没有指定样式的文字。
1某某市各年份垃圾年产量表
年份人口
（万人）人均垃圾产量
Kg/d/p生活垃圾年产量
（万吨）累计总产量
（万吨）
2013201.4010.2200
150.3452
7>201420.401.4010.4244
201520.811.4010.9456
201621.221.4010.8456
201721.651.4011.0624
201822.081.4011.2837
201922.521.4011.5094
202022.971.4011.7396
202123.431.4011.9743
202223.901.4012.2138
202324.401.4012.4580
202424.871.4012.7071
202525.361.4012.9613
垃圾一次性填埋,覆土体积为垃圾的四分之一
M覆土1171282×1/4292820.5t
因本设计未做实地勘查,故以深为20m,13年产生垃圾所需库容作为实地库容来计算:
垃圾填埋容量（m3/d）垃圾填埋量（t/d）/垃圾压实密度（t/m3）
其中:
垃圾填埋总量为1503452t,取垃圾压实密度为1.0（t/m3）覆土体积为375863m3垃圾体积为1503452m3
则实际垃圾填埋库容为:
2349143.75m3面积为18793.15m2
3-2填埋库区库容计算表
库容
类别填埋高度（m）面积
（m2）有效库容（m3）覆土量
（m3）库容
（m3）
平台一54836.3537984295423.15475265.15
平台二54752.2539248393264.35485747.35
平台三54683.4537126993345.75464614.75
平台四54521.1035985893829.75453687.75
合计2018793.1515034523758631879315
3.3填埋场主体工程和辅助设施
垃圾堤坝设置在填埋场的边缘以及填埋区域分隔连接处的部分。
在作为中间连接处的情况下,堤坝可以用垃圾芯构成用粘土围着,图3.1为两种垃圾堤坝建造示意图。
根据场区的具体情况加以设计。
图3.1垃圾堤坝构造示意图
按照《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》规定,本处理场总库容量235万m2,属Ⅲ类填埋场;按日填埋平均处理规模317吨/日,属Ⅲ级。
根据Ⅲ类考虑本填埋场防洪标准为:
按20年一遇洪水设计,按50年一遇洪水校核。
根据相关核实的资料,金华市城防洪标准为50年一遇,而现状场址处设计标高大于金华市平均标高,故满足防洪要求。
本项目填埋区雨水导排系统设置的主要目的为:
在填埋区实现雨污分流,减少渗滤液的产量;避免由于雨水侵入破坏填埋区内垃圾填埋体的稳定并造成污染物外泄的可能。
为确保填埋区内外的排水顺畅,拦截填埋场坡面的地表径流,确保填埋区的安全和减少渗入垃圾填埋场的水量。
根据场区地形和排水要求,在施工措施上采用填埋区四周设截洪沟,拦截填埋场周围坡面径流。
洪峰流量确定:
合理的填埋场场址选择应避开较大汇水流域的冲刷,沙河市生活垃圾填埋场规
模小,汇水面积小,一般选用公路科学研究所经验公式:
QKFnm3/s
式中K?
?
相当于设计频率的径流模数,浙江属东南沿海,K取19.5
F?
?
汇水面积（km2）
n?
?
面积参数当,F<（1km2）时,n1
FS截面/10618793.15/1060.018793m2
二、断面设计?
截洪沟断面为等腰梯形,上底b1.3m,高h0.7m,腰的坡度m1/2,则面积
湿周为
xb+2b1+m21/21.3+1.3×2×1+0.521/24.21m
水力半径
由于山地的土质一般为粘土或非粘土的土壤,查《给水排水设计手册（第7册）城市防洪》得,其容许的不冲刷流速都很小,大部分都小于1m/s,抗冲刷能力很差,所以必须进行防护处理。
本设计采用的是混凝土护面进行防护,其抗冲刷能力很强。
查《给水排水设计手册（第7册）城市防洪》得,混凝土护面的边坡系数为1.0,混凝土护面（无抹灰的混凝土）的糙率为n0.013。
流速计算公式为:
其中:
R?
?
水力半径,m;
i?
?
沟底纵坡,其值不小于0.2%,本次设计可取2%;
C?
?
流速系数,其值与水力半径R和护面的糙率n有关。
式中n?
护面的糙率,混凝土取0.013。
C1/0.013×0.2741/661.99
截洪沟中的流速为
V61.99×0.274×0.021/24.59m/s
断面尺寸设计如图所示。
经过验算后其设计满足排洪要求。
截污坝为粘土心墙土石坝。
坝长275m,地面以上坝高7m基础埋深在地面以下12.0~18.40m。
其主要作用为防止垃圾渗出液沿河谷渗到下游污染江河和地下水。
1.防渗系统设计规范
本设计选择人工防渗系统,该应符合以下要求:
①人工合成衬里的防渗系统应采用复合衬里防渗系统,位于地下水贫乏地区的防渗系统也可采用单层衬里防渗系统,在特殊地质和环境要求非常高的地区,库区底部应采用双层衬里防渗系统。
②特殊情况下可采用钠基膨润土垫替代膜下防渗保护层。
③填埋场防渗系统基础与天然地下水水位的间距不得小于2m。
人工防渗材料施工应满足以下要求:
①铺设HDPE土工膜应焊接牢固,达到强度和防渗漏要求,局部不应产生下沉拉断现象。
土工膜的焊（粘）接处应通过试验、检验。
②在垂直高差较大的边坡铺设土工膜时,应设锚固平台,平台高差应结合实际地形确定,不宜大于10m。
边坡坡度宜小于1∶2。
③人工防渗材料的基础处理应符合下列规定:
平整度:
应达到每平方米粘土层误差不得大于2cm;
洁净度:
不采用膜下土工布保护层时,垂直深度2.5cm内粘土层不应含有粒径大于5mm的尖锐物料;
压实度:
位于库区底部的粘土层不得小于93%;位于库区边坡的粘土层不得小于90%。
2防渗材料
目前,从国内外的实践实用看来,用于垃圾卫生填埋场应用最广泛最成功的的是高密度聚乙烯（HDPE）膜,与其它防渗材料,它具有最好的耐久性。
从防渗性能和经济实用角度考虑,此工程采用1.5mm厚度的高密度聚乙烯（HDPE）膜较为适当。
其磨擦性能的考虑,比安全性的角度出发,在坡面上采用毛面HDPE膜较好,但设计中由于有足够的粘土层,所以此工程防渗主体结构全部采用1.5mm厚的光面HDPE膜。
天然粘土类衬里及改性粘土类衬里的渗透系数不应大于1.0×10-7cm/s。
3防渗结构
在垃圾填埋区场底、侧坡和调节池内都安装严密的防渗系统,使其密不透水,以防止污染地下水。
核心部分是双层高密度聚乙烯（HDPE）膜。
此外还设置的收集层。
场底结构从上到下依次为:
过滤层、主滤液收集层、保护层、主防渗层、主防渗层、次要滤液防渗层、次防渗层、保护层、构建底面。
其相应的防渗材料设置依次为:
轻型工布土、厚度为600mm碎石导流层、500g/m2无纺土工布层、1.5mm光面高密度（HDPE）膜、500g/m2的无纺土工布层、1.5mm光面高密度（HDPE）膜、500g/m2的无无纺土工布层、地基土。
见表3.2。
边坡和调节池的防渗结构与场底的都相同。
填埋库区地基应是具有承载填埋体负荷的自然土层或经过地基处理的平稳层,且不应因填埋垃圾的沉降而使基层失稳。
填埋库区底部应有纵、横向坡度,纵、横向坡度均宜不小于2%。
4渗滤液收集导排系统
渗滤液导流层（即主滤液收集层和次滤液收集层）
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20~40mm,按上粗下细进行铺设,防止填埋的垃圾堵塞砾石
缝,从而影响渗滤液导出。
表3.2填土垃圾层
过滤层轻型工布土
主滤液收集层厚度为600mm碎石导流层
保护层500g/m2无纺土工布层
主防渗层1.5mm光面高密度（HDPE）膜
次要滤液防渗层500g/m2的无纺土工布层
次防渗层1.5mm光面高密度（HDPE）膜
保护层500g/m2的无纺土工布层
构建底面地基土
图3.3典型的双衬系统美国环保局衬层设计备选方案
流的效果。
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。
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,由导流层形成盲沟断面,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。
当次盲沟铺好之后再开始进行中间覆盖。
图3.3渗滤水集水系统
5地下水导排系统
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。
填埋场必须设置有效的填埋气体导排设施,严防填埋气体自然聚集、迁移引起的火灾和爆炸。
填埋场不具备填埋气体利用条件时,应主动导出并采用火炬法集中燃烧处理。
1、填埋气体导排设施应符合下列规定:
①填埋气体导排设施宜采用竖井（管）,也可采用横管（沟）或横竖相连的导排设施。
②竖井可采用穿孔管居中的石笼,石笼宜用级配石料等粒状物填充。
竖井宜按填埋作业层的升高分段设置和连接;竖井设置的水平间距不应大于50m;管口应高出场地1m以上。
应考虑垃圾分解和沉降过程中堆体的变化对气体导排设施的影响,防止设施阻塞、断裂而失去导排功能。
③填埋深度大于20m采用主动导气时,宜设置横管。
④有条件进行填埋气体回收利用时,宜设置填埋气体利用设施。
填埋库区除应按生产的火灾危险性分类中戊类防火区采取防火措施外,还应在填埋场设消防贮水池,配备洒水车,储备灭火干粉剂和灭火沙土。
应配置填埋气体监测及安全报警仪器。
填埋库区防火隔离带应符合规范的要求。
填埋场达到稳定安全期前的填埋库区及防火隔离带范围内严禁设置封闭式建（构）筑物,严禁堆放易燃、易爆物品,严禁将火种带入填埋库区。
填埋场上方甲烷气体含量必须小于5%;建（构）筑物内,甲烷气体含量严禁超过1.25%。
进入填埋作业区的车辆、设备应保持良好的机械性能,应避免产生火花。
填埋场应防止填埋气体在局部聚集。
填埋库区底部及边坡的土层10m深范围内的裂隙、溶洞及其他腔性结构均应予以充填密实。
填埋体中不均匀沉降造成的裂隙应及时予以充填密实。
2、设计方案
本设计采取被动气体收集装置,允许在气体没有鼓风机,气泵之类的机械装置下排放。
填埋气体导排设施宜采用竖井（管）,采用穿孔管居中的石笼,、竖井设置的水平间距为30m;管口应高出场地2m。
填埋场不具备填埋气体利用条件,其导出的气体并采用火炬法集中燃
烧处理。
渗滤液处理工程
4.1垃圾渗滤液特征
垃圾渗滤液呈淡茶色或暗褐色,色度在2000?
4000之间。
有浓烈的腐化臭味,成分复杂,毒性强烈,有机物含量较多,被列入我国优先污染控制物“黑名单”的就有5种以上;氯氮浓度高,BOD5和COD浓度也远超一般的污水。
垃圾渗滤液来源于三个方面:
一是垃圾本身所带的水分;二是垃圾中有机物经分解后所产生的水;三是以各种途径进入垃圾填埋场的大气降水和地下水。
其中进入场区的大气降水和地下水是决定渗滤液产生量的关键因素。
垃圾在填埋场产生的渗滤液与时间的关系可分为以下几个阶段:
1调整期:
在填埋初期,垃圾体中水分逐渐积累且有氧气存在,厌氧发酵作用及微生物作用缓慢,此阶段渗滤液量较少。
2过渡期:
本阶段滤液中的微生物由好氧性逐渐转变为兼性或厌氧性,开始形成渗滤液,可测到挥发性有机酸的存在。
3酸形成期:
滤液中挥发性有机酸占大多数,pH值下降,COD浓度极高,BOD5/COD为0.4?
0.6,可生化性好,颜色很深,属于初期的渗滤液。
4甲烷形成期:
此阶段有机物经甲烷菌转化为CH4和CO2,pH值上升,COD浓度急剧降低,BOD5/COD为0.1~0.01,可生化性较差,属于后期渗滤液。
5成熟期:
此时渗滤液中的可利用成分大减少,细菌的生物稳定作用趋于停止,并
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