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小弘的固废设计

石船生活垃圾填埋场设计任务书与指示要点

前言

根据《御临河流域污染整治规划》，需在石船镇建立一个服务人口为10万人的垃圾卫生填埋场，以消纳渝北区统景、石船、龙兴等7个乡镇的城镇生活垃圾，垃圾填埋场的设计使用年限为16年。

课程设计训练学生全面掌握本课程的基本知识，培养学生独立完成垃圾处理方案的比较、垃圾填埋场选址的步骤、对所选场址的评析以及填埋场工程设计。

通过设计，学生应掌握垃圾填埋场设计的一般原则、步骤和方法，了解如何查阅有关资料、手册以及规范，掌握垃圾填埋场主体工程的设计以及设计说明书的编制和设计图的绘制等基本方法。

1概述

1.1工程概况

1.2设计依据

设计原则：

1）以本地区的生活垃圾处理水平、经济发展水平和自然条件为基础，结合城市经济建设与科学技术的发展，确定生活垃圾处理方案，做到安全可靠、技术先进、经济合理。

2）符合区域性环境保护规划和城市总体规划，处理规模、工程布局和工艺方案选择应在进行技术、经济和环境论证基础上比选后确定。

3）采用成熟可靠的技术、工艺、材料和设备；对于采用的新技术和设备，应经充分的技术经济论证后确定。

4）充分考虑本项目的特殊性，做到总体设计分期实施，避免产生二次污染、确保生态环境不受破坏。

设计规范：

1.《固体废物污染控制工程》化学工业出版社，张小平编；

2，《排水工程》下册，建筑工业出版社；

3.《环境质量评价》教材；

4.《给排水设计手册》第1、7册；

5.《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GBl6889—2008）；

6.《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17—2004）；

7.《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》（CJJ113—2007）；

8.《生活垃圾卫生填埋场封场技术规范》（CJJ112—2007）；

9.《生活垃圾填埋场无害化评价标准》（CJJ/T107—2005）；

10.《城市生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规程》（CJJ93—2003）；

11.《生活垃圾填埋场环境监测技术要求》（GB/T18772—2002）；

12.《生活垃圾填埋场环境监测技术标准》（CJ/T3037—1995）；

13.《地面水环境质量标准》（GB3838—2002）；

14.《污水综合排放标准》（GB8978—1996）；

15.《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》中华人民共和国建设部主编。

16.《环境空气质量标准+修改单（2000年）》（GB3095-1996）

17.《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）

18.《地下水质量标准》（GB/T14848-93）

19.《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

20.《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）

21.《工业企业厂界噪声标准及其测量方法》（GB12348-12349-90）

22.《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）

23.《城镇生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17-2004、J302-2004）

1.3城镇概况

石船镇位于渝北区东部中心，处于重庆北部开发核心区，属明月山、铜锣山山脉之间的浅丘陵地区，长江一级支流——御临河横贯境内13.5公里。

全镇幅员面积129.7平方公里，辖25村，2个居委会，人口62000余人。

镇政府所在地石船场距区政府所在地32公里，距重庆市中心45公里，是渝北东部片区的交通枢纽和物流中心，场镇建成面积1.6平方公里，常住人口8000余人。

场镇基础设施较为完备，变电站、天然气配气站、水厂、区初级中学、中心医院、片区交警、工商、税务、金融等10余市区派驻办事机构设置于此，形成了渝北龙兴镇、统景镇、大盛镇、石船镇等御临片区的行政服务次中心。

2008年，石船镇全年完成固定资产投资8130万元，增长19.2%；完成地方预算内财政收入912万元，占任务的122%；农民人均纯收入达5288元，比上年增加882元；社会消费品零售总额5499万元，同比增长11%；地区生产总值达38150万元，同比增长14.9%。

石船镇的发展空间很大，发展势头强劲。

1.4自然条件

1.4.1地理位置

所选场址位于石船镇东南方，距石船镇约1公里，距北侧渝长公里约1公里，场址附近无较大河流，场址以南约0.8公里处是御临河。

地形地貌：

工程区属河谷浅丘山区。

最高高程约272m，最低处约170m，相对高差约100m。

场区为宽缓“U”型，坝址处右岸较较陡，平均坡角23°，左岸较缓，坡角18°。

交通、给排水、供电条件：

拟建场地北侧约1000m处有渝长公路通过，交通条件较为便利。

场区给水、供电可以引自石船镇引入，场区雨水可通过附近的冲沟，就近排入御临河，场区污水可通过新建800m管道输送至拟建污水处理厂处理。

1.4.2工程地质

地质构造：

拟建场地位于石船向斜，地层属侏罗系地层，岩层属沉积岩类。

工程的主要物理地质现象为岩石的风化及裂缝破裂。

谷底第四系冲洪积土，面积约占填埋区面积的45％，渗透系数K=1.5X10-6cm/s，基岩裸露部分约占填埋面积的55％，其中泥岩渗透系数K=3.0X10-7cm/s，砂岩渗透系数K＝8.0X10-4cm／s。

地基稳定性及建筑适宜性评价：

填埋区呈宽缓“U”型槽沟，两岸及谷底无大的堆积体存在，岸坡自然稳定，无崩塌、滑坡等不良地质现象，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质现象。

工程区具有较好的构造稳定性。

建筑物抗震设计按Ⅵ度考虑，场地适宜建设。

1.4.3河流水系

水文地质条件：

场址地下水主要分布基岩（红层）裂隙水，含水层为下沙溪庙组。

地下水储量较差，赋存于不稳定的砂岩发育较差的裂隙中，旱藏深度一般较浅。

场区内地下水主要为第四系松散层和强风化岩中的孔隙水和基岩风化裂隙水，孔隙潜水，水位一般低于地面0.2～0.3m；基岩裂隙水，埋藏了不同深度的节理裂隙中，强风化层平均为2.Om，弱风化层平均为8.0米；地下水稳定水位平均位于地层下2.95m，地下水的水力梯度为0.007。

填埋区地下水受大气降雨补给，有明显的补给径流，排泄区域和途径。

填埋场山谷为一独立的水文地质单元，场区汇水范围内的地表水，地下均由谷口向外排泄（总体趋势由东向西径流）。

1.4.4气候

场区气候属亚热带湿润季风气候区，具有冬冷夏热，雨量充沛，湿度大，云雾多，日照少，风力小等特点，常年平均气温17—18℃，年平均降水量986—1282mm，30年一遇最大小时降雨量为10.5mm／h，连续降暴雨日数年最高达5—8日，降雨主要集中在夏季，多年统计降雨资料见表3。

平均湿度在80％左右，常年主导风向为北风。

年均蒸发量为1000mm。

表1.4.4a某市多年平均降雨量

月份

降雨量（mm／d）

2.3

3.0

3.3

4.0

6.0

5.0

4.3

2.3

2.0

1.7

3.0

2.7

表1.4.4b不同地形及地表状况的径流系数经验值

地表状况

径流系数ψ

粉壤土种植牧草，平坦——2%坡度

0.32——0.52

粉壤土种植裸草，平坦——2%坡度

0.62——0.82

表层土较厚的丘陵山地

0.50——0.70

表层土较薄的丘陵山地

0.60——0.80

陡峭山地

0.?

5——0.90

1.5项目目标

1.6设计任务

训练学生全面掌握本课程的基本知识，培养学生独立完成垃圾处理方案的比较、垃圾填埋场选址的步骤、对所选场址的评析以及填埋场工程设计。

根据所提供的资料，完成垃圾卫生填埋场的方案设计，内容包括原始资料的分析，垃圾处理工艺的选择，垃圾填埋场址的评析以及垃圾填埋工程的设计等几部分。

（1）垃圾处理工艺的选择

根据所提供资料，城市垃圾的基本性质，通过焚烧、堆肥、卫生填埋几种处理方案比较，选择卫生土地填埋为该市城市生活垃圾处理工艺。

（2）垃圾填埋场址的评析

根据所提供的资料，评价所选场址是否适合，主要从工程因素，社会环境因素以及经济因素几方面出发。

（3）垃圾填埋工程设计

包括：

库容的计算，填埋场范围确定，截洪沟、垃圾坝、截污坝、浸出液调节池以及浸出液处理厂、气体处理设施、防渗工程的设计、计算，另外还包括填埋场的操作方法、步骤，填埋场地的监测以及其他辅助设施的设计。

1.7垃圾处理技术概述

垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物，由于排出量大，成分复杂多样，给处理和利用带来困难，如不能及时处理或处理不当，就会污染环境，影响环境卫生。

垃圾处理就是要把垃圾迅速清除，并进行无害化处理，最后加以合理的利用。

当今广泛应用的垃圾处理方法是卫生填埋、高温堆肥和焚烧。

垃圾处理的目的是无害化、资源化和减量化。

1.8项目建设的必要性

流域环境综合治理的目标是寻求流域整体的可持续发展，即达到优化利用流域内与环境有关的自然资源，实现流域生态经济系统的可持续经营。

包括修复、改善流域生态环境、合理调整流域内的产业结构，使经济发展与环境相协调；提高流域内群众的生活水平和流域的生存质量。

环境与流域内的其它环境要素如：

土壤环境、生态环境、大气环境等构成了一个有机的综合体。

因此流域化的水环境综合治理实质上是以流域为系统的治理问题。

石船垃圾填埋场在流域综合整治中发挥着重要的作用。

2垃圾处理系统的设计

2.1

2.1常用垃圾处理工艺的方案比较

由于城市垃圾成份复杂，并受经济发展水平、能够结构、自然条件及传统习惯等因素的影响，所以对城市垃圾的处理一般是随国情而不同，往往一个国家中各地区也采用不同的处理方式，很难有统一的模式。

但最终都是以无害化、资源化、减量化为处理目标。

从应用技术看，主要在填埋、焚烧、堆肥、综合利用等方式。

从多种处理方式的情况看，有以下趋势：

（1）工业发达地区由于能源、土地资源日益紧张，焚烧处理比例逐渐增多；

（2）填埋法作为垃圾的最终处置手段一直占有较大比例；（3）农业型的发展中国家大多数以堆肥为主；（4）其它一些新技术，如热解法、填海、堆山造景等技术，正不断取得进展。

常用垃圾处理工艺比较表

表2.1

内容

卫生填埋

焚烧

堆肥

安全性

较好，注意防火

好

可靠性

可靠

可靠，国内有相当经验

占地

大

小

中等

选址

较困难，要考虑地形、地质条件，防止地表水、地下水污染，一般远离市区，运输距离较远。

易，可靠近市区建设，运输距离较近

较易，仅需避开居民密集区，气味影响半径小于200m，运输距离适中。

适用条件

无机物>60%

垃圾低位热值>3300kJ/kg时不需添加辅助燃料。

从无害化角度，垃圾中可生物降解有机物≥10%，从肥效出发应>40%。

含水量<30%

密度>0.5t/d

最终处置

无

仅残渣需作填埋处理，为初始量的10%。

非堆肥物需作填埋处理，为初始量的20~25%。

产品市场

可回收沼气发电。

能产生热能或电能。

建立稳定的堆肥市场较困难。

建设投资

较低

较高

适中

资源回收

无现场分选回收实例，但有潜在可能。

前处理工序可回收部分原料，但取决于垃圾中可利用物的比例。

同左

地表水污染

有可能，但可采取措施减少可能性。

在处理厂区无，在炉灰填埋时，其对地表水污染的可能性比填埋小。

在非堆肥物填埋时与卫生填埋相仿。

地下水污染

有可能，虽可采取防渗措施，但仍然可能发生渗漏。

灰渣中没有有机质等污染物，仅需填埋时采取固化等措施可防止污染。

重金属等可能随堆肥制品污染地下水

大气污染

有，但可用覆盖压实等措施控制

可以控制，但二恶英等微量剧毒物需采取措施控制。

有轻微气味，污染指标可能性不大。

土壤污染

限于填埋场区。

无

需控制堆肥制品中重金属含量。

针对渝北区统景、石船、龙兴等7个乡镇的城镇的经济发展情况、当前土地利用情况，采取经济投资较小的垃圾填埋场工艺。

2.2垃圾处理构筑物设计

2.2

2.2.1填埋场选址

《生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17—2004）规定，选址条件要符合现行国家标准《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB—16889）和相关标准的规定，并符合下列要求：

（1）符合城市总体规划、区域环境规划及城市环境卫生专业规划的要求；

（2）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；

（3）库容应保证填埋场使用年限在10年以上，特殊情况下不应低于8年；

（4）交通方便，运距合理；

（5）人口密度、土地利用价值及征地费用均较低；

（6）位于地下水贫乏地区、环境保护目标区域的地下水流向下游地区及夏季主导风向下风向；

（7）场址选择由建设项目所在地的建设、规划、环保、环卫、国土资源、水利、卫生监督等有关部门和专业设计单位的有关专业技术人员参加。

（8）场址距大、中城市规划建成区边缘应大于5公里，距小城市规划建成区边缘应大于2公里。

填埋场厂址选择需结合当地的实际情况。

石船镇境内有山地、丘陵、山谷等多类地形。

经现场踏勘新县提供的拟选场址并进行利弊条件分析后，可研依椐场址的自然条件和比选结果，推荐场址为山谷型填埋场。

根据上述要求，有关部门结合当地的实际情况，在场址选择前就进行了大量的调查，并在城郊做了选址勘察工作。

经对候选场址的用地条件、社会自然条件、交通运输条件、地质条件及场址周围环境等条件综合分析后，确定了预选场址。

所选垃圾填埋场厂址地址条件中地表水下渗系数较小，地质条件稳定，交通、供电条件方便，场区雨水可通过附近的冲沟，就近排入御临河；场区污水可通过新建800m管道输送至拟建污水处理厂处理，工程经济合理。

3填埋工艺设计计算

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

3.1填埋场计算

3.1

3.1.1填埋场容积计算

1相关设计资料：

服务人口：

10万人，

设计使用年限：

16年，

人均垃圾产率：

1.0~1.2kg/cap.d，垃圾压实密度：

800kg/m3；

2填埋场容积设计要求容积计算：

垃圾填埋场总容量为Ⅳ类垃圾填埋场；

3填埋场日处理量设计要求计算：

，

填埋场日处理量为Ⅳ类垃圾填埋场；

4填埋场实际容量计算：

，

填埋场实际容量计算表

表3.2.2

顶面面积

地面面积

本层体积

8907.69

716.55

40502.23

15539.90

8907.69

60355.00

22116.22

15539.90

93658.05

30586.21

22116.22

131185.16

38092.60

30586.21

171354.15

43911.26

38092.60

204837.42

47072.26

43911.26

227413.05

0.00

47072.26

94144.53

总计

1023449.59

设计垃圾填埋容量为

，工程实际垃圾填埋容量为

，超出设计要求2%，在设计规范合理范围之内，符合设计要求。

5小结

设计垃圾填埋容量为

，工程实际垃圾填埋容量为

，详细填埋场分层布置详见垃圾填埋产平面布置图。

3.2填埋场基础与防渗设计

固体废弃物处置的理想目标是将所处置的废弃物与生态环境安全隔离，阻断处置场内废弃物与生态环境相联系的通道，尽量避免所产生的渗沥液和气体中的迁移性污染物质释放到生态环境中污染环境。

设计合理的防渗系统是实现上述目标所必需的。

防渗系统是填埋场重要组成部分之一，其方案合理与否是整个卫生填埋场设计成败的关键。

3.2.1防渗材料

高密度聚乙烯（HDPE）土工膜防渗层

HDPE土工膜是一种高性能防渗材料。

HDPE土工膜能随一定的拉力的抻长变形，适应一定的地基不均匀沉降；具有较好的抗微生物侵蚀和抗化学腐蚀性能，对外界环境中的温度、湿度及紫外线的影响适应力强，使用寿命可达50年左右。

目前，在国外许多垃圾填埋场中都采用这种土工膜作防渗层。

HDPE土工膜厚度1.0～2.5mm，渗透系数均小于10-13cm/s量级。

3.2.2防渗系统

6系统介绍

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。

由于谷底第四系冲洪积土，面积约占填埋区面积的45％，渗透系数K=1.5×10-6cm/s，基岩裸露部分约占填埋面积的55％，其中泥岩渗透系数K=3.0×10-7cm/s，砂岩渗透系数K＝8.0×10-4cm/s。

存在渗透系数大于1.0×10-5cm/s地段，根据《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GBl6889—2008）5.6要求，采用双层人工合成防渗材料。

双层防渗结构的防渗结构的层次从上至下为：

渗滤液收集导排系统，土工布，HDPE膜，土工布，渗漏检测层，土工布，HDPE膜，压实土壤保护层，基础层，地下水收集导排系统

双层防渗结构的防渗层设计应符合下列规定：

防渗层和次防渗层均应采用HDPE土工膜作为防渗材料，HDPE膜厚度不应小于1.5mm。

主防渗层HDPE膜上应采用非织造土工布作为保护层，规格不得小于600g/m2；HDPE膜下宜设置非织造土工布作为保护层。

次防渗层HDPE膜上宜采用非织造土工布作为保护层，HDPE膜下应采用压实土壤作为保护层，压实土壤渗透系数不得大于1×10-5cm/s，厚度不宜小于750mm。

主防渗层和次防渗层之间的排水层宜采用复合土工排水网。

其中设计砾石层厚度300mm，HDPE膜厚度为1.5mm，土工布作面密度为600g/m2，粘土层厚度为750mm，渗透系数为1.0×10-5cm/s，HDPE膜渗透系数为1.0×10-12cm/s。

7小结：

（1）场底防渗结构层设计如下：

*600g/m²土工织物层；

*渗沥液导排层；

*600g/m²土工布保护层；

*1.5mmHDPE土工膜防渗层；

*600g/m²土工布保护层；

*渗沥液导（监测）排层；

*1.5mmHDPE土工膜防渗层；

*750mm压实粘土

*基础层

（2）边坡的防渗层铺设顺序依次为：

*袋装土保护；

*土工复合排水网；

*600g/m²土工布保护层；

*1.5mmHDPE土工膜防渗层；

*6.3mm土工复合排水网

*1.5mmHDPE土工膜防渗层；

*750mm压实粘土

*基础层；

防渗层结构详见防渗工艺图。

3.2.3水平防渗材料的锚固

填埋场设置两级锚固平台，每级锚固平台高差20m，由临时性截洪沟和锚固沟组成，各层防渗材料分层进行锚固，填埋区外侧为永久性截洪沟。

与进场道路结合设置的锚固平台锚固在道路结构层下，以减少锚固平台和道路宽度，从而减少挖方工程量。

3.3垃圾渗滤液的产生与处理

3.3.1垃圾渗沥液产量

8渗沥液最不利面积计算：

；

其中，C1——封场区渗沥液浸出系数，

A1——封场区面积，

C2——操作区渗沥液浸出系数，

A2——操作区面积；

渗沥液最不利面积计算表

表3.3.1

封场后面积

原总汇水面积

操作面积

封场面积

汇水理论面积

0.00

22116.22

25376.05

0.00

20300.84

1320.91

22116.22

25376.05

0.00

20300.84

1938.92

22116.22

24055.13

1320.91

19640.38

2543.77

47072.26

59897.13

3259.83

48895.65

2724.38

47072.26

57353.36

5803.60

47623.77

2797.74

47072.26

54628.98

8527.98

46261.58

4758.98

47072.26

51831.24

11325.72

44862.71

47072.26

16084.70

42483.22

在第三极填埋平填上设置临时截洪沟，经计算得，在第三极填埋平台封场时，临时截洪沟被覆盖，此时有效汇水面积最大。

9渗沥液日产量计算：

渗沥液平均产生量：

；

渗沥液最大产生量：

；

3.3.2垃圾渗沥液收集、输送系统

10渗沥液调节池容积计算：

重庆年蒸发量：

1000mm；

取回喷效率为0.55，取渗沥液日产量中取值

，

为预设渗沥液处理站日处理量，分别经计算的最终渗沥液处理量在处理站的基础上增加73.98增加进行计算分析。

渗沥液调节池容量计算表

表3.2.2a

月份

日均降雨量（mm/d）

2.3

3.3

处理能力

（m³/d）

最不利渗沥液日产量

112

147

161

196

293

244

每月天数

223.68

污水处理量（m³/d）

3486

4107

5002

5867

6934

6710

剩余水量/m³

-3448

-2156

-1932

-843

2161

624

剩余累加量/m³

2161

2785

273.68

污水处理量（m³/d）

3486

4107

5002

5867

8484

7334

剩余水量/m³

-4998

-3556

-3482

-2343

611

-876

剩余累加量/m³

611

323.68

污水处理量（m³/d）

3486

4107

5002

5867

9095

7334

剩余水量/m³

-6548

-4956

-5032

-3843

-939

-2376

剩余累加量/m³

月份

日降雨量（mm/d）

4.3

2.3

1.7

2.7

处理能力

（m³/d）

最不利渗沥液日产量

210

112

147

132

每月天数

223.68

污水处理量（m³/d）

6518

3486

2934

2577

4401

4093

剩余水量/m³

-416

-3448

-3777

-4357

-2310

-2841

剩余累加量/m³

2785

273.68

污水处理量（m³/d）

6518

3486

2934

2577

4401

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