固废课设_生活垃圾卫生填埋场设计

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y
课程设计说明书（论文）
课程名称：固体废物处理与资源化
设计题目：垃圾填埋场工艺设计
院系：市政环境工程学院
班级：
学号：
设计者：
指导教师：
设计时间：
哈尔滨工业大学
大学课程设计任务书
姓名：院（系）：市政环境工程学院专业：环境工程班号：
任务起至日期：2013年6月17日至2012年6月21日
课程设计题目：生活垃圾卫生填埋场工艺设计
已知技术参数和设计要求：
1.城市自然状况：
城市位置: 华东地区
厂址选择自然条件：丘陵
2.城市人口：
目前人数（万人）：105
人口增长情况（‰）:5.0
3.城市垃圾量预测
目前垃圾量（kg/人.d）: 1.2
垃圾增长速率（‰）: 3.3
处理年限（年）: 25
工作量：
1.垃圾填埋方式及处置厂厂址的选择
2.填埋厂工艺流程设计
3.填埋场设计计算（垃圾量，填埋区场地）
4.填埋场方法设计（填埋操作方法、渗滤液及气体控制系统）
工作计划安排：
1.查阅和搜集资料
2.进行设计计算
3.设计方案比较
4.绘制垃圾填埋场平面图
5.绘制预处理工艺图
6.完成设计说明书
7.检查并提交成果
同组设计者及分工：无
指导教师签字___________________
年月日
教研室主任意见：
教研室主任签字___________________
年月日
*注：此任务书由课程设计指导教师填写
无锡市生活垃圾卫生填埋场设计
前言
卫生填埋是垃圾最终处理的较为有效的方法，也是垃圾处理的最终程序。

它是由传统废物堆放和填埋技术发展起来的一种城市固体废物的处置技术。

其具有适用性强、操作简单、运行费用低等优点。

无论采用何种方式、流程处理垃圾，最终都要采用填埋作为处理手段。

所以，垃圾填埋是垃圾处理流程中必不可少的最终的一个环节。

通过这次课程设计，我们应熟悉和了解垃圾填埋场工程设计的一般原则、步骤和方法。

要学会根据某地区总体规划、气候地形、人口数量的基础资料，进行垃圾填埋场的选址、场区总图布置、垃圾填埋方式、垃圾渗滤液及其产生的气体进行收集处理，对最后的场区利用进行规划。

设计内容
1 原始资料
1.1城市自然状况
无锡市地处江苏省东南部（华东地区），丘陵地形，北纬31°7′至32°2′，东经119°33′至120°38′。

年平均气温15.50℃，年平均降雨量1048毫米，主导风向东南风，年平均风速三-四级。

1.2 城市人口
目前城市人口数量为105万人，人口增长率为0.50%。

1.3 城市垃圾预测
目前垃圾量1.2(kg/人·d)，垃圾增长率为2.3%，填埋场处理年限为25年。

2.总体设计
2.1选址原则
根据“生活垃圾卫生填埋技术规范（CJJ17-2004）”：
填埋场的选址总原则是应以合理的技术、经济方案，尽量少的投资，达到最理想的经济效益，实现保护环境的目的。

必须加以考虑的因素有：运输距离、场址限制条件、可以使用的土地容积、入场道路、地形和土壤条件、气候、地表和水文条件、当地环境条件以及填埋场封场后场地是否可被利用。

（1）运输距离：运输距离是选择填埋场地的重要因素，对废物管理系统起着重要作用。

尽管运输距离越短越好，但也要综合考虑其他各个因素。

（2）场址限制条件：场址至少应位于居民区1km以外或更远。

（3）可用土地面积：填埋场场地应选择具有充足的可使用面积的地方，以利于满足废物综合处理
长远发展规划的需要，应有利于二期工程或其他后续工程兴建使用。

尽管没有填埋场大小的法律规定，填埋场地也要有足够的使用面积，包括一个适当大小的缓冲带，并且一个场地至少要运行五年。

（4）出入场地道路：由于通常适合填埋场的场地不再城市已建的道路附近，因此，建设出入填埋场的道路和使用长距离的运输车成为填埋场选址的重要因素。

（5）地形、地貌及土壤条件：不宜选址在地形坡度起伏变化大的地方和低洼汇水处，原则上的地形的自然坡度不应大于5%。

（6）气候条件:填埋场场址的选择应考虑在温和季节的主导风向。

（7）地表水水文:所选场地必须在百年一遇的地表水域的洪水标高泛滥区或最大洪泛区之外，或应在可预见的未来建设水库或人工蓄水淹没和保护区之外。

填埋场的场地必须是位于饮用水保护区、水体和洪水区之外，并且必须在春潮区之外、泥炭沉积超过1m 的沼泽区之外。

还应建在地下水位以上。

最佳的填埋场场址位置是在封闭的流域内，这对地下水资源造成的风险最小。

（8）地质和水文地质条件：场址应选在渗透性弱的松散岩层基础上，天然地层的渗透性系数最好能达到10-8m/s 以下，并具有一定厚度。

（9）环境条件：填埋场场地位置选择，应在城市工农发展规划区、风景规划区、自然保护区之外；应在供水水源保护区和供水远景规划区之外；应具备较有利交通条件。

2.2地址选择与容积计算
2.2.1地址选定
填埋场地址位于无锡市的西北角，在主导风向的下风向，据最近居民区距离为 1.5km ，旁边有一条公路，交通运输方便。

填埋场占地为荒地，没有林业和农业用地，土壤地质条件好。

地势比周围地区相对较高，地形平坦，坡度起伏较小，不会形成积水区，并且在水源地之外。

填埋场处于城市规划的风景区之内，为填埋完成后的土地利用提供了便利条件。

因此，选址符合条件。

2.2.2填埋场容积计算
目前该城市人口105万，人口增长率0.5%，垃圾填埋场服务年限为25年，覆土与垃圾压实之比为1:4，填埋高度为16m ，地下12m ，地上4m ，填埋区占总场区的90%。

取m 为1.2kg/人·d ，压实密度p 为600kg/m3，使用年限25年，垃圾增长速率3.3%。

该地区主导风向为东南风，因此生活和管理设施宜集中布置并处于夏季主导风向的上风向，即垃圾填埋场的东南角，以减少对人们的办公及生活影响。

填埋场总容积：
s
t V m Pt
V +=ρ
365
式中—
t V 为垃圾填埋区总容积，3m m 为人均每天废物产生量，kg/人·d P 为预测人口数，万 T 为填埋年限，年 p 为压实密度，kg/m3 s V 为覆土量，m3 第1年的填埋容积：
354
11058.925.1600
101052.1365m V ⨯=⨯⨯⨯⨯=
垃圾量增长率：
r=(1+0.5%)*(1+3.3%)-1=3.81% 第n 年的累计填埋容积： ()
∑=-+=
25
1
1
11n n r V Vt 单位 m3
因此，第25年的垃圾累计总容量为：
()
3725
5251089.30381
.110381
.111058.9m V ⨯=--⨯⨯=
垃圾填埋区面积为：
2
67
251043.2161089.3H V A m ⨯=⨯==（取245公顷）
总场区面积：
2.2729.02459.00===
A A （取275公顷）
校核：
%)90%80(%89%1002752450αα<=⨯==
A A
符合设计条件。

2.3填埋工艺流程设计
图1
2.4填埋操作
填埋作业单元：每一个工作日作业完成时形成的填埋体基本单位。

每天的垃圾填埋压实后进行日覆盖，覆盖后形成一个填埋单元。

填埋单元的形成过程：推土机将运来的垃圾在规定的地域平面内堆成薄层，用压实机压实。

然后再铺垃圾，再压实（用压实机压实前，可用推土机预压实）。

填埋厚度为每层2m，每天操作以后以不少于15cm的土壤进行覆盖（利用防渗膜临时覆盖），直到堆到设计高度，再覆盖厚土壤压实。

垃圾堆体外坡设计坡度为1：3，每升高3m留有一条4m宽的马道平台，以减缓坡面径流的冲刷，便于作业机械的运行和边坡维护检修。

3填埋场防渗设计
填埋区底部按设计高程完成基底工程以后，底部要求平整，以利于防渗膜的铺设。

场底防渗系统主要有水平防渗系统。

3.1场地防渗系统方案
采用人工合成防渗膜——高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜。

根据原始资料可知该填埋场位于华东丘陵地区，地下水位较低，因此采用人工合成防渗膜——高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜，进行水平防渗设计。

环绕整个场地设置导流渠，材料结构为混凝土
单层复合衬里防渗系统：
图2
4渗滤液收集和处理
4.1垃圾渗滤液的水质特征
(1)有机污染物浓度高，特别是5年内“年轻”的填埋场渗滤液；
(2)氨氮含量高，在“中老年”填埋场尤为突出；
(3)含磷普遍低，溶解性的磷盐含量更低；
(4)金属离子含量高，与废物组成和填埋时间有密切关系；
(5)色度高，以淡茶色，褐色，黑色为主，具有较浓的腐败臭味；
(6)水质历时变化大，前期和后期水质条件相差很大。

4.2渗滤液收集
渗滤液收集系统主要组成：
(1)排水层：场底排水层位于底部防渗层上面，由沙或卵石构成。

当采用粗沙砾时，厚度为30-100cm，
必须覆盖整个填埋场底部衬层，其水平渗透系数不应大于0.1（cm/s），纵、横坡度不小于2%。

排水层与废物之间宜设土工织布等人工过滤层，以免细颗粒堵塞排水层。

(2)导流（盲）沟与导流管：导流沟设在排水层底部贯穿整个场底，其断面为等腰梯形。

盲沟内设置高
密度聚乙烯（HDPE）穿孔管，管外填充级配砾石过滤层。

过滤层内砾石的粒径从管周至沟边逐渐减小。

一般穿孔管在填埋场内平行铺设，并位于衬层的最低处，且具有一定的纵向坡度（通常为0.5%-2.0%）。

(3)防渗衬层：由黏土或人工合成材料构筑，有一定厚度，能阻止渗滤液下渗，并具有一定坡度（通常
为2%-5%）。

(4)调节池、泵、检修设施以及监测和控制装置等。

图3 渗滤液导流系统断面
导流管主管管径为D=300mm,支管管径为d=250mm,采用HDPE 管。

导流管制孔径为20mm ，孔距为80mm,管道安装时应避免挤压和破坏
4.3渗滤液相关计算
4.3.1渗滤液产生量
渗滤液的产生量为：
-32110)A (A C I Q ⨯+⋅⋅=
式中Q---表示渗滤液年产生量，m 3/d;
A1---填埋区汇水面积，m 2； A2----填埋区的面积，m 2； C---渗出系数,取0.4；
I---表示最大年或月降雨量的日换算值，mm 。

根据资料显示，无锡地区最大年的降雨量为1048mm ，最大月降雨量为138.5mm ，最大月日平均值为4.62mm 。

填埋场的服务年限为25年，填埋库区分四块，分别进行填埋。

（1）第一块填埋区的服务年限为8年：
第一块库区面积为255
11048.516
1067.87m A ⨯=⨯=
渗滤液平均日产量： d m Q /37.6291000
3651048.54.0104835
=⨯⨯⨯⨯=
渗滤液最大日产量：d m Q /7.10121000
1048.54.062.435max
=⨯⨯⨯=
（2）第二块填埋区
第二块填埋区服务年限为7年
第二块库区面积为255
21034.616
1045.101m A ⨯=⨯=
C 2=C 1×0.6=0.6×0.4=0.24
C 2为及时覆盖区域的渗透系数
渗滤液平均日产量：d m Q /7.11051000
36510)48.524.034.64.0(104835
=⨯⨯⨯+⨯⨯=
渗滤液最大日产量：d m Q /3.17791000
10)48.524.034.64.0(62.435max
=⨯⨯+⨯⨯=
（3）第三块填埋区
第三块填埋区服务年限为6年
第三块库区面积为255
31092.616
1073.110m A ⨯=⨯=
已填埋的面积=第一块填埋面积+第二块填埋面积=2
51082.11m ⨯
渗滤液平均日产量：d m Q /3.16091000
36510)82.1124.092.64.0(104835
=⨯⨯⨯+⨯⨯=
渗滤液最大日产量：d m Q /42.25891000
10)82.1124.092.64.0(62.435max
=⨯⨯+⨯⨯=
（4）第四块填埋区
第四块填埋区服务年限4年
第四块库区面积为255
41057.516
1012.89m A ⨯=⨯=
已填埋的面积=第一块填埋面积+第二块填埋面积+第三块填埋面积=2
51074.18m ⨯
渗滤液平均日产量：d m Q /74.19991000
36510)74.1824.057.54.0(104835
=⨯⨯⨯+⨯⨯=
渗滤液最大日产量：d m Q /23.31071000
10)74.1824.057.54.0(62.435max
=⨯⨯+⨯⨯=
4.3.2渗滤液调节池
最大调节池容积：
V=（Q max -Q ）×30
其中：
V —调节池有效容积；
Q max —设计最大渗滤液产生量；
Q —渗滤液处理厂规模。

设Q=2000m 3/d ，则：
d m Q Q V /9.3321630)200023.3107(5)(3max =⨯-=⨯-=
取调节池的有效水深H 取6m ，超高0.5m,则
面积215.55366
9.33216m H V A === .取调节池的宽度B 为70m,则 长度m B A L 08.797015.5536===
因此，调节池的实际尺寸：
长×宽×高＝80m×70m×6.5m
4.3.3垃圾渗滤液处理工艺
垃圾渗沥液经过预处理达到相关标准后，接入城市污水管网，至污水处理厂处理。

渗沥液处理工艺采用UASB+MBR 工艺（生物处理方法）
图4 渗滤液处理工艺流程图
该工艺流程由四部分组成，包括：
（1）格栅＋水质调节池
污水池中的渗沥液经提升进入处理站，首先进入格栅井，经过物理过滤作用实现固-液分离， 污水中含量较高的悬浮物，提高后续生化处理的效果
（2）水质调节池：
然后，进入水质调节池调节pH 值和C/P
（3）UASB厌氧反应器：
分离后出水自流进入集水池，用泵提升至厌氧UASB池，去除污水中大部分有机物，并提高污水的可生化性能
（4）膜生化反应器MBR系统：
厌氧出水自流进入由A/O/O和超滤组成的MBR系统，主要去除污水中的氨氮同时进一步去除剩余的有机物，经过MBR装置固液分离作用实现达标排放
（5）剩余污泥处理系统：
污泥处理采用离心浓缩脱水一体机。

5填埋气体的产生与收集处理
5.1气体的收集系统
由于该设计为新建填埋场，初期产气量不大，而后会迅速增加，因此该设计在收集方式的选择上，采用在垃圾填埋初期通过被动方式控制气体释放，当产气量提高到具有回收利用价值之后，开始对气体进行主动回收利用。

主要以主动导排方式为主。

本设计选择竖向收集井方式。

即主动导排竖向收集方式。

图5 竖向收集井
5.2填埋场气体收集系统的设计与计算
便于垃圾堆体内气体能够释放到空气中。

通气管采用DN100PVC穿孔管，间距不大于50m，等边三角形的布置。

为了优化竖井的布置和确定有效的产气范围，抽气按照等边三角形布置。

抽气井井距可用下式来计算：
D=2Rcos30°
式中，D—三角形布局的井间间距离，m；
R—抽气井的影响半径影响半径，m。

对于深度大并有人工膜的混合覆盖填埋场，常用井距为45~60m。

取井距60m，则
影响半径
m
64
.
34
30
cos
2
60
30
cos
2
D
R=
︒
⨯
=
︒
⨯
=
取整R=40m不大于50m,符合要求。

6终场覆盖
6.1填埋场的封场系统设计
本垃圾填埋场设计使用年限为25年，到期后将进行封场。

终期封场按“单元式”填埋作业方式依次重复操作至设计填埋高程时，需进行最终覆盖，其目的在于减少雨水的渗入，进行填埋场生态恢复。

图5 终场覆盖
排水层设计坡度要大于3%，厚度为300mm；
防渗粘土层防渗粘土层（渗透系数≤10－7cm/s），压实厚度为300mm；坡度不应小于2%。

表土的覆土厚度根据表面植被要求覆盖应>400mm。

填埋场封场之后，要对其进行严密的环境监测措施，加强防火，防爆，避免由于防渗系统损坏而引起的二次污染。

6.2填埋场封场后的土地回用
土地回用取决于填埋场的稳定程度。

一般情况下，垃圾填埋场不能用作建筑用地。

等到垃圾陈化之后，作为城市绿化的景观用地，可以在填埋场上边建造公园，绿地，作为市民的休闲活动场所。

若是连续监测数年之后，填埋场稳定程度很好，不产生有害气体，不发生沉积后，可以进一步考虑对其进行开发利用。

7 设计感想
通过设计我进一步熟悉和了解了垃圾填埋场工程设计的一般原则、步骤、方法以及应该注意的相关事项，对城市固体废物的处理与处置有了新的思考和认识。

学会了根据基础资料，进行某地区垃圾填埋场的选址、场区布置、垃圾填埋方式、垃圾渗滤液和产生气体的收集处理方法，以及最后的场区利用进行工程设计。

这些东西为以后的工作和学习有深远的影响，同时对自己的专业有了很好的理解，提高了自己的解决实际问题的能力。

2013年6月18日。