固体废物处理与处置》课程设计.doc

武汉理工大学固体废物处理与处置课程设计1. 概述 垃圾处理的最佳方式是综合处理，由于城市垃圾处理方式和技术的选择受垃圾成分、经济发展水平、能源结构、自然条件及传统习惯因素的影响，因而每个城市的选择可能各不相同，没有统一和固定的模式。 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75%，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2。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。 1.1 项目概况1.1.1 项目背景生活垃圾，是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。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。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。固体废物，特别是有害固体废物，如处理、处置不当，其中的有害物质可以通过环境介质大气、土壤、地表或地下水体进入生态系统形成污染，对人体产生危害，同时破坏生态环境，导致不可逆生态变化。（1）对土壤环境的影响：固体废物不加利用，任意露天堆放，不但占用一定的土地，导致可利用土地资源减少，而且如填埋处理不当，不进行严密的场地工程处理和填埋后的科学管理，容易污染土壤环境。（2）对水体环境的影响：固体废物可随地表径流进入河流湖泊，或随风迁徙落入水体，从而将有害物质带入水体，杀死水中生物，污染人类饮用水水源，危害人体健康；固体废物产生的渗滤液危害很大，它可进入土壤污染地下水，或直接流入河流、湖泊或海洋，造成水资源的水质型短缺。 （3）对大气环境的影响：对方的固体废物中的细微颗粒、粉尘等可随风飞扬，进入大气并扩散到很远的地方；一些有机固体废物在适宜的温度和湿度下还可发生生物降解，释放出沼气，在一定程度上消耗其上层空间的氧气，使植物衰败；有毒有害废物还可发生化学反应生成有毒气体，扩散到大气中危害人体健康。1.1.2 项目组成本设计为初步设计，包括如下内容：1、 垃圾卫生填埋场：包括总平面布置，填埋工艺，渗滤液收集导排工程，地下水导排系统，填埋气体收集与利用设计，环境监测设计，封场工程等。2、 垃圾处理场场内相关公用配套工程。例如：道路工程，围墙与绿化工程，给水工程，消防工程，防洪系统工程，通讯工程，电气工程等。1.1.3服务范围和规模 结合中山市总体规划，本工程服务范围为该市部分城区的生活垃圾。服务人口40万人，现状垃圾产量1.2kg/d.人，垃圾容重量400kg/m3，服务年限15年。在垃圾填埋场建后，城市生活垃圾的年增长速率控制在5%左右。垃圾含水率为60%-80%，由于垃圾中的含水率太高，故在垃圾填埋之前将其在固定垃圾堆放场地堆放45天，待垃圾含水率降至35%以后，再运往填埋场地进行填埋。该市的垃圾回收率约为26.2%。1.1.4 主要工程和技术指标本工程的技术指标见表1-1表1-1 工程技术指标序号项目名称单位数量备注1垃圾年处理最大量万吨/年34.688日处理95.0367吨2使用年限年153处理垃圾总量约为万吨378.03填埋库容万立方米178.854占地面积万平方米22.3562255管理区万平方米4.4712456填埋库区万平方米17.884987渗滤液处理规模Qmax立方米/天4399.78渗滤液平均处理量立方米/天164.89调节池的容积立方米16998.51.2 设计原则和依据1.2.1 设计原则城市生活垃圾处理作为城市环境治理项目，应在城市总体规划的指导下，合理选择场址、处理工艺，严格控制产生二次污染，防止对环境造成新的污染。本设计主要遵循以下原则：1 从环境学上看，场址应远离居民区，南海市主导风向是东南风，因此填埋场要建在居民区的西北方向，并且要远离水源，一般设在地下水水流向的下游地区。2 从经济学上看，此填埋场满足一定的库容量，能容纳526t/d的垃圾处理量；紧挨填埋场有水、电源及公路，场址交通方便，运距合理；场址周围有相当数量的粘土石料，用于天然防渗层和覆盖层的粘土等。3 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9*10-4 m/s ，并且场底表土厚度0.8-4.8m不等，平均2.2m，所以具有一定的厚度，其地质条件很好；场址地下水稳定水位埋深0.8m，确保了地下水的安全。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。5 贯彻国家有关方针政策，在城市总体规划指导下，从当地垃圾资源的实际情况出发，统筹兼顾垃圾资源的综合利用和合理利用，搞好能源转化，提高利用率，减少占地，逐步实现垃圾处理无害化、减量化和资源化，以取得较好的社会效益、环境效益和经济效益。6 坚持因地制宜，从实际出发选择合理的技术方案，走符合国情的路子。根据国家的垃圾处理技术政策，结合本地区的实际情况，寻求垃圾处理的技术和模式，形成多类型、多层次的配套技术。7 坚持科学态度，积极采用新工艺、新材料、新设备，不断改进及完善垃圾处理设施的建设，为环卫事业的发展提供技术保障。8 从实际出发，正确处理需要与可能、近期与远期的关系，做到远近结合、量力而行、留有余地、务求实效。1.2.2 设计依据1、城市生活垃圾处理及污染防治技术政策2、生活垃圾填埋生物处理技术3、生活垃圾卫生填埋技术4、城市固体渗滤液处理与处置5、城市固体废物管理与处理处置技术6、三废处理工程技术手册7、聚乙烯土工膜防渗工程技术规范8、生活垃圾填埋污染控制标准9、固体废物的处理与处置10、城市生活垃圾卫生填埋技术规范2. 工程建设规模与处理工艺2.1 卫生填埋处理工艺2.1.1 工艺的确定1、处理方法的确定 现在城市生活垃圾处理方法有三种：卫生填埋，焚烧，堆肥。其方法如下：焚烧：焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定量的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中有还有毒物质在8001200的高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化和资源化的处理技术。堆肥：堆废化是在控制条件下，利用自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，促进来源于生物的有机废物发生生物稳定作用，使可被生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。堆肥化系统的分类：按温度分为中温堆肥和高温堆肥；按技术分为露天堆肥和机械密封堆肥。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”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、地下式和半图2-1 四种填埋场类型本次填埋场设计选用第三种半地上半地下式填埋场设计。焚烧需要垃圾有一定的热值，并且对垃圾成分有很高的要求，处理费用相对较高；回收利用更是一种费用高并且对于分类和后期处理有很高要求的一种方法；卫生填埋是近年来城市生活垃圾处理用的比较多的方法，因为它对于经费要求不是很高，对于处理也不是很高科技化，并且卫生填埋会产生一些可以利用的东西，填埋产生的气体和填埋产生的渗滤液经处理后都可以回收利用。堆肥技术有敞开式静态堆肥和机械化高温堆肥二种方式，其好处在于能变废为用，在一定程度上实现垃圾处理的资源化目的，但是，由于近年来居民生活水平的提高和生活结构的改变，废旧塑料、废旧玻璃垃圾量剧增，如果没有进行对这种垃圾的分类收集和预分选，很难进行堆肥处理。 所以本次课设选择卫生填埋方法。2、 卫生填埋类型的确定卫生填埋技术始于20世纪60年代，它是在传统的堆放、填坑基础上，出于保护环境的目的而发展起来的一项工程技术。卫生填埋必须进行科学选址、场地防护处理、周密的填埋计划、渗出液收集和处理、填埋气收集和处理、严格的监测网络、最终封场与土地恢复利用等多项工序才能建成。卫生填埋的类型主要有主要有厌氧、好氧和半好氧三种。其主要特点如下表2-1：表2-1 填埋类型的特点填埋类型特点及应用情况厌氧填埋操作简单，施工费用低，可回收甲烷气体，目前广泛采用。好氧和半好氧填埋分解速度快，垃圾稳定化时间短，但工艺要求较复杂，费用较高，尚处于研究阶段。考虑到厌氧填埋过程简单，不需要通风设备；过程可控性、降解快、生产过程全封闭；资源效果好，可将潜在与废弃有机物中的低品位生物能转化为可以直接利用的高品位沼气；产物可再利用，经厌氧硝化后的废物基本得到稳定；综合以上因素本次设计选择厌氧填埋。2.1.2 填埋作业流程此生活垃圾卫生填埋场为平原型的，因此我们不考虑对场地进行大幅度平整，只需进行小范围的平整，同时同时对场底进行平整、夯实、铺设防渗系统。根据处理物料和城市生活垃圾填埋技术标准以及工程地质条件，本设计采用改良型厌氧卫生填埋工艺，主要生产工艺流程如图2-1和2-2所示图2-1 垃圾预处理回收流程图破碎：减少废物颗粒粒度，为后续分选做准备。磁选：利用黑色金属与其它物料磁性的差异，分选回收黑色金属。筛选：利用可堆腐废物与无机废物粒度的差异将它们彼此分离。堆肥：分选得到的可堆腐废物进行堆肥处理，获得堆肥。可堆腐废物经过堆肥后粒度变小，而废塑料与橡胶为不可堆腐原料粒度不变。因此，堆肥产品经过筛选可分离出有机肥料与橡胶玻璃等可回收物质。生活垃圾进场垃圾检查出场洒水卸车洗车称重覆土预处理回收摊平碾压计量挖掘机土源运输施药完成单元气体引出焚烧或利用洒水防尘分层及最终覆土灭蝇渗滤液收集城市下水道预处理调节池开发利用生态工程污水处理厂河流图2-1 填埋作业流程2.2 工程建设规模2.2.1 填埋场总库容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，以减少对人们的影响。该市服务人口40万人，现状垃圾产量1.2kg/d.人，垃圾容重量400kg/m3，填埋场单位库容的垃圾压实密度取值为900kg/m3 ，覆土用量按垃圾库容量的1/4计算。垃圾填埋高度取12米（地下8米，地上4米）。根据填埋场单位库容的垃圾压实密度、覆土用量和服务年限内的垃圾处理总量可计算出该市垃圾填埋场的总库容。其计算如下：（1）每年产生的垃圾重量为：式中：W垃圾产生率(kgd人)；P城市人口； (2)堆场后的垃圾重量（含水率有70%将至35%） （3）广州市垃圾回收由资料查得回收率约为26.2%，则经回收处理后垃圾重量为 (4)压实后体积为 (5)覆土后体积 （6）每年垃圾增长率为5%，则由上述公式计算逐年垃圾填埋量给数据如下表 2-2 所示 表 2-2 逐年垃圾产量及填埋体积数据表年份每人每天所产垃圾量Kg垃圾年增长率垃圾年产量重量kg含水率70%降到35%后的重量kg可回收部分百分率%回收之后所剩重量Kg压实后体积m覆土后体积m日处理重量kg日处理体积m311.20.05175200000 80861538 26.2059675815 66306 82883 480000 1200 21.20.05183960000 84904615 26.2062659606 69622 87027 504000 1260 31.20.05193158000 89149846 26.2065792586 73103 91379 529200 1323 41.20.05202815900 93607338 26.2069082216 76758 95948 555660 1389 51.20.05212956695 98287705 26.2072536327 80596 100745 583443 1459 61.20.05223604530 103202091 26.2076163143 84626 105782 612615 1532 71.20.05234784756 108362195 26.2079971300 88857 111071 643246 1608 81.20.05246523994 113780305 26.2083969865 93300 116625 675408 1689 91.20.05258850194 119469320 26.2088168358 97965 122456 709179 1773 101.20.05271792703 125442786 26.2092576776 102863 128579 744638 1862 111.20.05285382339 131714926 26.2097205615 108006 135008 781869 1955 121.20.05299651456 138300672 26.20102065896 113407 141758 820963 2052 131.20.05314634028 145215705 26.20107169191 119077 148846 862011 2155 141.20.05330365730 152476491 26.20112527650 125031 156288 905112 2263 151.20.05346884016 160100315 26.20118154033 131282 164103 950367 2376 合计37805643411788498 103577112.2.2 填埋场工程设计规模该市垃圾填埋场的服务年限为15年，则建设依据如下表：表2-3 垃圾记要求处理垃圾总量3780564吨年平均处理量252037吨总体积1788498m3日均垃圾处理量690524kg填埋高度12m（地下8m，地上4m）总填埋库容量设计 式中 VK-总填埋库容量 1.2-放大系数 Vl-垃圾总体积 高H=12m，计算面积A=2146197.6/12=178849.8m2填埋区采用长方形，分两个区域，每个区域也是面积相等，地下为立方体、地上为锥体（有小于1/3坡度）本设计设长为a=480m，m填埋分四个区，逐个区域进行填埋买个区域面积 每个区域边长长为373m，计算宽=89424.9/373=240m。 在填埋库区底部及四壁铺设高密度聚乙烯（HDPE）土工膜作为防渗衬里时，膜厚度不应小于1.5mm，并应符合填埋场防渗的材料性能和现行国家相关标准的要求。防渗方式采取水平防渗；防渗材料选用人工合成膜防渗；防渗结构采用单层衬里系统；中场防渗分为两个部分：第一部分是土地恢复层，即为表土层；第二部风湿密封层（系统），从上至下有保护层、排水层、防渗层和调整层（或基础层）组成，以防止对地下水的污染，设置渗滤液收集系统，引入污水处理厂处理。 填埋区内设置填埋气体的导气和收集系统，可渗透性排气和阻挡层排气，在填埋垃圾内部安装竖井，竖井可采用穿孔管居中的石笼，穿孔管外宜用级配石料等料状物填充。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，严禁设施阻塞、断裂而失去导排功能，在不透气的顶部覆盖层中安装排气管。 每个区域的填埋分单元进行，每一单元的垃圾高度宜为2-4m，最高不得超过6m。单元作业宽度按填埋作业设备的宽度及高峰期同时进行作业的车辆数确定，最小宽度不宜小于6m。单元的坡度不宜大于1：3。每完成一个单元用土壤覆盖，压实完成一个单元；当完成所有单元后进行封场，封场后面第三章进行详细介绍。3. 总体设计3.1 垃圾填埋场的总平面规划3.1.1 选址要求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（参照德国标准）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）但地环境条件：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；印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。（10）地方公众：可通过自发的协议来达到，也可在废物处理合同中加以规定。步骤如下：（1）资料搜集（2）野外勘探（3）预选场地的社会、经济和法律条件调查（4）预选场地可行性研究报告（5）预选场地的初堪工作（6）预选场地的综合地质条件评价技术报告（7）工程勘察阶段3.1.2 选址依据 1气象资料 气温 最冷月平均气温 8.1 最热月平均气温 35.1 极端最低气温 5.2 极端最高气温 40.8 湿度 最冷月平均 76 最热月平均 84 降水量 平均年降水量 1120.8mm 日最大降水量 82mm 风向 冬季 西北 夏季 东南 主导风向 东南 2填埋库区场址概况：填埋场库区周围汇水面积 0.8km2。场底表土厚度0.84.8m 不等，平均2.2m。土壤渗透系数为9*10-4m/s。场址地下水稳定水位埋深0.8m。 3填埋场2公里有城市污水处理厂，紧挨填埋场有水、电源及公路。3.1.3 填埋场总平面布设根据填埋场的工程设计规模，填埋区占地约17.9万平方米，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，填埋库区的占地面积宜为总面积的70%-90%，不得小于60%，取80%；则填埋场总占地面积为:A=17.9/0.8=22.4万平方米。为使场区形成较好的生产、生活和管理的环境，整场分为填埋区、预处理区域（包含破碎、分选、回收、堆肥）、渗滤液和沼气收集区和管理区四大部分。根据资料依据，填埋区设在西侧，其占地面积为17.9万平方米；往东接着是东北方向的渗滤液和沼气收集区域，大概占1.0万平米；东南为预处理区域，占地面积0.3万平米；再往东有绿化带跟管理区，布置在场区东侧，设有综合楼、机修间、车库、仓库、职工宿舍和食堂、浴室和篮球场，是全场的行政管理中心和职工休闲生活基地。管理区占地约2.5万平方米，具体布设有附图，其草图如下：渗滤液和沼气收集区管 理 区 域填 埋 区预 处 理 区 域图3-1平面布设草图3.2 封场设计现代垃圾卫生填埋场要求当填埋区垃圾达到设计填埋高度后进行封场覆盖，其目的是为了减少渗滤液产生，抑制病原菌及其传播媒介蚊蝇的繁殖和扩散，控制填埋场恶臭气体和可燃气体散发，提高垃圾对体安全性，加快填埋场生态修复与开垦利用的速度。封场后的垃圾填埋场能否安全运行是衡量封场方案是否实用的重要标志。此垃圾填埋场高度设计为12米，地下8米，地上4米。在封场方案的设计中，必须对径流控制，填埋气控制及垃圾渗滤液收集和处理，环境监测等方面进行长期规划。填埋场封场覆盖层的功能是使渗入到垃圾场的地表水最小化，从而减少渗滤液的产生，因此垃圾填埋场的覆盖层设计必须兼顾一下条件：温度极限；可能产生干湿交替从而导致土壤发生的收缩龟裂，影响覆盖层系统稳定性的降雨极限；3、植物根系，掘地动物，蚯蚓，昆虫等对土壤的穿透；可能导致某些土壤的破坏或者其它覆盖材料损坏的不均匀沉降；可能导致覆盖层破坏的倾斜滑动；覆盖层上车辆的行驶；地震引起的变形；风或水流对覆盖材料的侵蚀等。要确保填埋场地表径流和融化水能顺利及时排出。此外，填埋场设计还要结合当地的地形和附近花草植物的种类，使封场后的垃圾填埋场与周边环境绿化相协调。因此，垃圾填埋场最终封场设计还必须考虑：覆盖系统的整体结构；覆盖率的渗透率；地表的坡度；景观设计；场地下陷时的补救方法；在静态和动态条件下的边坡稳定性。本填埋场的最终覆盖系统从上到下分别为：15cm带有会浅根植被的表土层，60cm保护层，HDPE土工膜，土工网排水层，45cm压实粘土层。封场后顶面坡度为2%，以利于降雨的自然排放。终期覆盖营养土采用填埋区内挖方耕植土或自场外运进，终期覆盖粘土根据实际情况从库外取用1 15cm带有会浅根植被的表土层：其作用于促进植物生长并保护屏障层，提供一定的持水能力。2 60cm保护层：其作用为将渗入覆盖层的水分贮存起来直到通过植物的蒸腾作用散失；将垃圾和掘地动物以及植物根系隔离开来；使人和垃圾接触的可能性减少；保护覆盖系统中下面各层免受过度干湿交替和冰冻的影响而导致覆盖材料破裂损坏；侧向排水。3 HDPE土工膜：采用与基础衬垫系统的防渗材料一致的2.0mm光面高密度（HDPE）膜，使其与上下方的粘土层结合形成复合防渗结构。4 土工网排水层：采用有土工布滤层的土工网，其作用为降低其下面屏障层的水头，从而使渗过覆盖系统的水分最小化；降低覆盖材料中孔隙水的压力，提高边坡的稳定性。5 45cm压实粘土层：压实粘土的还是具有一定的防渗作用，与HDPE土工膜结合使用，既经济又方便。图3-2 封场结构剖面3.3填埋场纵剖面图根据填埋场单位库容的垃圾消纳量、覆土用量和服务年限内的垃圾处理总量计算出垃圾填埋场的总库容，服务年限内垃圾，经过机械压实、自然沉降和生物降解之后，垃圾堆体的总体积，结合各方面的参数，确定了15年垃圾总量为1788498m3。每年垃圾都会沉降一定的距离，确定15垃圾总高约为12m，纵面从最底层往上有原始土地基面、防渗层、反复的垃圾覆土，封顶层，上面可以覆土后种树等绿化再利用。3.3.1设计分区将垃圾在填埋场内分区分层进行填埋。每天的垃圾，在限定范围铺散为40-75cm的薄层，然后压实。垃圾层厚度应为2.5-3m。一次性填埋处理垃圾层最大厚度为9m。每层垃圾压实后覆土20-30 cm。废物层和土壤覆盖层共同构成一个单元，即填埋单元(cell)。当天的垃圾，当天压实覆土，成为一个填埋单元。具有同样高度的一系列相互衔接的填埋单元构成一个填埋层。按上述工序完成的卫生填埋场由一个或几个填埋层组成。当填埋到最终的设计高度以后，再在该填埋层上层盖一层90120cm的土壤，压实后就成为一个比较标准的卫生填埋场。 在设计填埋场纵剖面图时，首先根据垃圾总量，结合填埋场的面积，综合考虑各方面的因素，计算确定垃圾相对于零高程的堆高为17m。由于本填埋区共分四个区，在设计过程中，先把四个区域分成两半边，每边两个区，可以一边一边的开始作业，从两边向中间，每边分别设计了三个作业单元，分了三个层次，每个层次均达到设计规范要求。填埋采用单元、分层作业，填埋单元作业工序为卸车、分层摊铺、压实，达到规定高度后进行覆盖、再压实。每层垃圾摊铺厚度根据填埋作业设备的压实性能、压实次数及垃圾的可压缩性确定，按规范要求，厚度不超过60cm，且从作业单元的边坡底部到顶部摊铺；垃圾压实密度按照900kg/m3设计计算。每一单元的垃圾高度均在2m4m的范围内，最高不超过6m。填埋单元根据日产垃圾实际进场量确定，以每日进场量为一个单元，当日垃圾当日覆土，每一单元垃圾厚度2.3m，覆土厚度0.2m，覆土材料采用开挖土，即平均每单元压实后连覆土共厚2.5m。每一个单元垃圾分层碾压，逐步升高的垃圾堆体高出填埋坑上坑口部分，应堆成斜坡面，坡度取1：5（高：水平）。填埋区建设过程中修整的表层土应集中贮存堆放，用作单元覆盖土和终期覆盖贫瘠土，以减少自然取土量，从而降低填埋场运行费用。4. 渗滤液系统4.1 防渗系统 4.1.1填埋区基底工程城市生活垃圾卫生填埋技规范规定，场底地基是具有承载能力的自然土层或经过碾压、夯实的平稳层，且不应因填埋垃圾的沉陷而使场底变形、断裂，场底基础表面经碾压后，方可在其上贴铺人工衬里。场底应有纵、横向坡度。纵横坡度宜在2%以上，以利于渗滤液的导流。实际设计建设中，长宽一般为300400m或更大，如按2%坡度进行设计，则场区两端高差在68m或更多。受地下水埋深土方平衡及整体设计的影响，场区两端高差过大会造成较大的困难。根据北京填埋场（安定、北神树）建设经验，垃圾卫生填埋场场底纵向主要坡度为1%1.3%时可以保证渗滤液排顺畅5。为确保填埋场安全，考虑到填埋场土体条件较差，需要对其整形，坑底及周围进行平整，取土同时作为坑四壁局部填土、每日覆盖用土和最终覆盖用土。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。4.1.2填埋场的防渗系统填埋场防渗系统，不仅要能防止渗滤液渗出污染地下水，还要防止地下水涌入填埋场。场底防渗系统主要有水平防渗系统和垂直防渗系统两种类型。水平防渗系统是在填埋区底部及周围铺设低渗透性材料制作的衬层系统。垂直防渗系统将密封层建在填埋场的四周，主要利用填埋场基础下方存在的不透水层或弱透水层，将垂直密封层构筑在其上，以达到将填埋气体和垃圾渗滤液控制在填埋场之内的目的，同时也有阻止周围地下水流入填埋场的功能。防渗层的建设方法多种多样,采用何种工艺方法建设防渗层是设计中的重要内容，不管使用什么方法、什么材料，最终达到的目的是渗透系数Kf小于规定标准，我国要求Kf小于10-9m/s。同时要考虑： 1)使用寿命。填埋场的使用寿命，封场后要求的防渗层的寿命，以及本身的可靠性。 2)与填埋场的相容性。选用的材料不能被填埋物侵蚀，由于渗滤液的性质不稳定，所以选择的材料要适应渗滤液的各种性质，如抗酸、抗碱等。 3)场地条件及气候条件。 4)建设费用。防渗材料的选择既要达到防渗要求，又要考虑经济合理，厚的土工膜具有更好的防渗性能，但必将提高建设费用。4.1.3防渗材料 防身材料多种多样，目前常用的主要有两类：黏土与人工合成材料。黏土除天然黏土外，还有改良土（如改良膨润土等）；人工合成材料种类很多，如高密度聚氯乙烯（HDPE）、低密度聚氯乙烯（LDPE）、聚氯乙烯(PVC)膜等,但近二十年来，国内外填埋场最常用的是高密度聚氯乙烯（HDPE）膜。实际上，大部分填埋场所选用的防渗层材料均是黏土和HDPE膜。1、黏土粘土是土衬层中最重要的部分，其具有低渗透特性。填埋场黏土衬层分为两类：自然黏土衬层与人工压实粘土衬层。自然黏土衬层是具有低渗透率、富含粘土的自然形成物，其渗透率应小于或等于。一般来说，天然粘土层和岩石层是否均一以及是否具有较低的渗透率，是很难检测验证的，仅仅使用自然黏土衬层作为填埋场防渗层是不可靠的。2、人工合成材料高密度聚乙烯（HDPE）膜是人工合成材料中最常用，也是最理想的防渗材料，它能有效阻止渗滤液的渗漏。美国环保署于1982年停止单独使用黏土作为有害废弃物处理场的防渗材料，并规定所有填埋场必须有一层防渗衬垫，在填埋场封场后，也必须采用防渗层进行封场以减少渗滤液的产生。HDPE膜具有优良的机械强度、耐热性、耐化学腐蚀性、抗环境应力开裂和良好的弹性，随着厚度增加（一般范围在0.75-2.5mm），其断裂点强度、屈服点强度、抗撕裂强度、抗穿刺强度逐渐增加。垃圾填埋场一般采用1.5-2.5mm厚的HDPE膜作衬垫层。HDPE膜与压实黏土的特点和性能材料类型渗透系数K（m/s）对库容的影响抗穿刺能力应用范围HDPE膜1（10-13-10-14）较小较差整个基底层防渗压实黏土1（10-6-10-7）较大较好场底防渗4.1.4防渗系统构造防渗层组成主要有以下6种类型1 单层HDPE膜防渗层2 压实粘土防渗层3 双层HDPE膜（中间含HDPE网络）与压实粘土构成符合防渗层4 双层HDPE膜与压实粘土构成的复合防渗层 5 HDPE膜与压实粘土构成的复合防渗层6 双层HDPE膜（中间含HDPE网格）防渗层单层HDPE膜防渗层结构简单、施工容易、投资较省，但是其防渗安全性差，一旦HDPE膜某处受损，下面的自然土层渗透系数大 ，垃圾渗滤液很容易通过HDPE膜的破损处渗出，使整个防渗层失去防渗作用，这种防渗层目前也很少采用。复合防渗层结构复杂，施工也较难，投资相对较高，但其防渗安全性很高。因为即使单层HDPE膜 发生破损，但很快渗滤液会遇到另一层HDPE膜或者压实粘土层，阻止渗滤液继续渗漏，整个防渗层仍能有效发挥防渗作用。 复合衬里（库区底部）系统示意图 单层衬里（库区底部）系统示意图单层衬里（库区边坡）系统示意图4.1.5场地防渗系统法案的选定 在本设计中根据所给的原始资料可以知道：土壤渗透系数为6.010-4 m/s，故k=6.010-210-5cm/s属于渗漏性场地。场区地下水位较低，离地面仅0.8m,此填埋场没有独立的水文地质单元，也无不透水层或弱透水层，因此也属于渗透性场地，故不宜采用垂直防渗系统，而采用水平防渗系统。由于度量粘土衬层渗透性的主要指标是渗透系数，根据城市生活垃圾卫生填埋技术规范可知道，天然粘土类衬里的渗透系数不应大于10-7cm/s并且要2米厚的粘土。因原始资料中并未给出当地土层中天然粘土的渗透系数，对比以上所介绍的三种防渗材料性能并考虑施工中常用的材料，故排除了用天然材料作衬垫层的方案，而选择了人工合成防渗膜。在人工合成防渗膜中选用了性能较优，国内外使用经验较多的高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜。根据原始资料可知该填埋场土壤渗透系数为6.010-4m/s大于10-5cm/s，地下水稳定水位平均埋深0.8m，即地下水位较高，场区地质条件不好，因此选择了双层衬层防渗系统。 双层衬里（库区底部）系统示意图4.2 渗滤液收集4.2.1 垃圾渗滤液概念和来源垃圾渗滤液是指超过垃圾所覆盖土层饱和蓄水量和表面蒸发潜力的雨水进入填埋场地后，沥经垃圾层和所覆盖土层而产生的污水。渗滤液还包括垃圾自身所含的水分、垃圾分解所产生的水及浸入的地下水。城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。主要来源有：(1) 降水的渗入，降水包括降雨和降雪，它是渗滤液产生的主要来源；(2) 外部地表水的渗入，这包括地表径流和地表灌溉；(3) 地下水的渗入，这与渗滤液数量和性质与地下水同垃圾接触量、时间及流动方向等有关；当填埋场内渗滤液水位低于场外地下水水位，并没有设置防渗系统时，地下水就有可能渗入填埋场内；(4) 垃圾本身含有的水分，这包括垃圾本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸附量；(5) 覆盖材料中的水分，与覆盖材料的类型、来源以及季节有关；(6) 垃圾在降解过程中产生的水分，与垃圾组成、pH值、温度和菌种等有关，垃圾中的有机组分在填埋场内分解时会产生水分；4.2.2 垃圾渗滤液的水质特征垃圾渗滤液主要来源于降水和垃圾本身的内含水和分解产生的水。垃圾渗滤液的主要污染成分有：有机物、氨氮和重金属等。其种类和浓度与垃圾类型、组分、填埋方式、填埋时间、填埋地点的水文地质条件、不同的季节和气候等密切相关7，其水质主要呈现以下特征：(1)CODCr和BOD5浓度高：在新的垃圾填埋场，大量挥发性酸的存在可能会产生高的CODCr和BOD5；(2)BOD5与CODCr比值变化大：BOD5/CODCr值的高低与渗滤液处理工艺方法的选择密切相关。渗滤液BOD5/CODCr值与垃圾填埋场的使用年限有关，对“年轻”填埋场而言，其渗滤液多具有良好的生化处理可行性，可采用生物方法加以处理。而对于“年老”填埋场的渗滤液的处理而言，必须考虑其可生化性随时间的变化；(3)金属含量高：垃圾渗滤液中含有10多种金属（重金属）离子，由于物理、化学、生物等的作用，垃圾中的高价不溶性金属被转化为低价的可溶性金属离子而溶于渗滤液中，在处理过程中必须考虑对它们的去除；(4)营养元素比例失调，氨氮的含量高：随着填埋场使用年限的增加，当进入产甲烷阶段后，渗滤液中的NH4+浓度不断上升。另外，渗滤液中还存在溶解性磷酸盐的不足、碱度较高、无机盐含量高的问题。4.2.3 渗滤液收集系统1、收集系统的作用渗滤液收集系统应保证在填埋场使用年限内正常运行，收集并将填埋场内渗滤液排至场外指定地点，避免渗滤液在填埋场底部蓄积。渗滤液的蓄积会引起下列问题：1 场内水位升高导致垃圾体中污染物更强烈的浸出，从而使渗滤液中污染物浓度增大；2 底部衬层上的静水压增加，导致渗滤液更多的地渗漏到地下水土壤系统中；3 填埋场的稳定性受到影响；4 渗滤液有可能扩散到填埋场外。2、收集系统的构造 渗滤液收集系统主要由渗滤液调节池、泵、输送管道和场底排水层组成。1) 排水层：场底排水层位于底部防渗层上面，由沙或砾石构成。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），坡度不小于2%。2) 管道系统：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) 集水井、泵、检修设施以及监测和控制装置等。4.3渗滤液的计算4.3.1渗滤液产生量的计算 渗滤液的产生量为：式中Q-表示渗滤液年产生量，m3/d;A1-填埋区面积，m2；A2-已填埋区的面积，m2； C1-渗出系数,取0.35；I-表示最大年或月降雨量的日换算值，mm。（1）第一块填埋区填埋场的服务年限为15年，填埋库区分两相等的块，分别进行填埋。第一块填埋区的面积A1=95812.4m2由表可估算出第一块填埋区大约可服务9年渗滤液平均日产量：渗滤液最大日产量：（2）第二块填埋区第二块库区面积为A2=95812.4m2大约从第9年开始直到15年 C2=C10.6=0.60.35=0.21式中：C2为及时覆盖区域的渗透系数渗滤液平均日产量：渗滤液最大日产量：4.3.2渗滤液调节池设计 最小调节池容积的由下式确定：V（Qmax-Q）5其中： V调节池有效容积；Qmax 设计最大渗滤液产生量；Q渗滤液处理厂规模。由于原始资料里并未给出城市污水处理场处理渗滤液的规模，因此设Q=1000 m3/d，则：V=（Qmax-Q）5=（4399.71000）5=16998.5m3垃圾脱水量计算：垃圾日处理量M=690524kg，计算垃圾脱水量 日处理体积：V=Ml/1000=241.7m3,5日调节池收纳垃圾脱水量V1=241.7*5=1208.5m3调节池的水面面积A，调节池的有效水深H取5m，超高0.5m,则 A=(V+V1)/H=(16998.5+1208.5)/5.5=3090.63310.4调节池的长度L.取调节池的宽度B为40m,则 L=3310.4/40=82.883m取整得，池的实际尺寸：长宽高83m40m5.5m4.4 渗滤液处理 垃圾渗滤液具有成分复杂，水质水量变化巨大，有机物和氨氮浓度高，微生物营养元素比例失调等特点，因此在选择垃圾渗滤液生物处理工艺时，必须详细测定垃圾渗滤液的各种成分，分析其特点，以便采取相应的对策。还应通过小试和中试，取得可靠优化的工艺参数，以获得理想的处理效果5。 物化预处理去除高质量浓度氨氮操作复杂、费用高；直接生化时高质量浓度的氨氮可能会抑制微生物的活性；高质量浓度的有机物会抑制硝化反应的进行；目前对COD浓度在50000mg/L以上的高浓度渗滤液采用厌氧方法进行处理，对COD浓度在5000mg/L以下的垃圾渗滤液采用好氧生物处理法。对于COD在500050000mg/L之间的垃圾渗滤液，好氧或厌氧方法均可，选择工艺时主要考虑其它因素。 渗滤液的处理可采用多种方法的综合，使得处理后的渗滤液排放达到生活垃圾填埋污染控制标准(GBl6889-l997)中的二级标准，即C0D300mgL、BOD5150mgL、NH3-N15mgL、SS200mgL。废水的可生化性不高的问题可通过调整营养比例、增加碳源等方法解决。对于水中重金属含量有超标现象，可采用前期预处理和后续处理减低其毒性对微生物的影响。前期处理可采用吹脱塔处理氨氮，提高后续处理效果，后续处理可采用混凝沉淀法去除悬浮