中山市垃圾填埋场的设计方案

第一章

概述项目概况1.1.1项目背景现在城市生活垃圾处理方法有三种：填埋，焚烧和回收利用。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，因为它对与经费要求不是很高，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，例如：填埋产生的气体，填埋产生的渗滤液经处理后可以回收利用。中山市每天产生的垃圾量是600吨，是一个很大的数字，如果处理不当，会对城市有很大的污染。基于对中山市城市生活垃圾的分析，并综合考虑城市整体规划等要求，拟在中山市东南方向建一个垃圾卫生填埋场。1.1.2项目组成本设计为初步设计，包括如下内容：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，渗滤液处理工程，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。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。该市垃圾填埋场的服务年限为15年年均垃圾处理量为19.21吨/年填埋场库容136.33万米3

；渗滤液处理规模：295.38米3

/天；调节池容积：2726.76米3

。1.1.4主要工程和技术指标本工程的技术指标见表1-1。第1页共18页-4-4表1-1工程技术指标序号1

项目名称垃圾年平均处理量

单位万吨/年

数量19.21

备注日处理600吨

填埋库容使用年限占地面积管理区填埋库区

万米年万米万米万米

136.331523.42.09111.867

渗滤液处理规模

米/天

295.388

渗滤液处理标准

GB8978-1996三9

调节池容积

米

2726.76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：从经济学上看，此填埋场满足一定的库容量，能容600t/d的垃圾处理量；附近有公路，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。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*10m/s并且场底表土厚度0.8-4.8m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，确保了地下水的安全；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。从环境学上看，场址远离居民区，且位于居民区的下风向对居民区的影响也较小。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）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第2页共18页出发，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。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。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。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《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》《生活垃圾填埋生物处理技术》《生活垃圾卫生填埋技术》《城市固体渗滤液处理与处置》《城市固体废物管理与处理处置技术》《三废处理工程技术手册》《聚乙烯(ＰＥ)土工膜防渗工程技术规范》《生活垃圾填埋污染控制标准》《固体废物的处理与处置》《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》第3页共18页第二章

工程建设规模与处理艺2.1卫2.1.1工艺的确定城市垃圾填埋和处置过程可以看成是一个“最大限度的利用自然和分解机制”的过程这种观点出发填埋场可以被分为好氧性填埋场氧性填埋场和准好氧性填埋场。好氧性填埋场是用鼓风机直接向填埋场中鼓风填埋场，这种填埋场需要动力，运行费用高；厌氧性填埋场是空气无法进入填埋场内部，在填埋体内部形成厌氧状态，垃圾中的有机物厌氧分解；准好氧性填埋场是改良型的厌氧性填埋场，不需要鼓风设备，只需增大排气排水管径，扩大排水和导气空间，使排气管与渗滤液收集管相通，使得排气和进气形成循环，并在填埋地表层、集水管附近和排气设备附近形成好氧状态，促进有机物分解。根据现有资料并考虑投资运营成本，本市宜采用平原型的准好氧性填埋场。卫生填埋是采取防渗、铺平、压实、覆盖等方式对生活垃圾进行处理和对气体、渗滤液、蝇虫等进行治理的垃圾处理方法。该市生活垃圾卫生填埋场属于《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准定的ⅡⅡ类万m3≤总容量＜1200万m3Ⅱ级（Ⅱ级：500t/d≤处理能力＜1200t/d圾填埋场，它应该满足以下要求：1.防渗处理工程措施必须保证填埋场内垃圾堆体与外界的水环境隔离，其中防渗层的渗透系数必须小于10

-7

cm/s，以减少对地下水和土壤的污染。填埋场必须有效的控制填埋气体，防止甲烷气体爆炸。我们采取收集并且回收利用。对不能利用的甲烷气体应引出地面进行燃烧处理。填埋场渗滤液导排系统应能有效的收集填埋场内的渗滤液，经预处理后输送到指定的污水处理设施，经过处理并达到相应的排放标准后排入水体。填埋作业应分层铺盖填埋压实，并尽可能做到当日覆盖。填埋作业过程中要采取措施防止蚊蝇的孳生。2.1.2填埋作业流程第4页共18页因为场地是高低起伏的地面，所以须先对场地作平整。将场地平整为一个平地，为所设计的“平原型垃圾填埋场”做准备。场底的平整一方面是清除所有的植被及表层耕植土，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驱除，所有裂缝和坑洞被堵塞；另一方面是配合场底地下水的收集导排、渗滤液收集导排及填埋区内部雨水的收集导排而布设的。一般是要求不小于2％的坡度坡向垃圾坝，位于填埋区底部的黏土层压实度不得小于％，同时还要求对场底进行压实其压实度不小于90边坡的平整大部分填埋场边坡为含碎石、砂的杂填土和残积土，坡面植被丰富，山坡较陡，边坡稳定性较差且垂直高差较大。边坡平整一是为了避免地基基础层内有植物生长；二是考虑填埋区防渗处理需要建设锚固平台，以利于膜的锚固，有时在通往填埋区底部需临时设计道路，来完成填埋作业，也需设锚固平台。一般情况下，边坡坡度取：4，局部陡坡应缓于1：2，否则做削坡处理位于填埋区边坡的黏土层压实度不得小于％锚固沟回填土基础必须夯实，应尽量减少开挖量。平整开挖顺序为先上后下。填埋场的作业方式实行分区分单元填埋，以分区分单元填埋为前提，然后再来考虑分层的填埋作业。为最大限度防止污染扩散，填埋作业过程中，正在进行填埋作业的子填埋区是裸露的，日覆盖采用膜覆盖，其他的区域均为中间覆盖或临时封区。首先进行的作业的是整平后的一区填埋库区底部，在实际进行填埋作业的过程中，要考虑是和填埋作业库区临时作业道路结合起来实施第一次到达的填埋作业高度为距离整平绝对标高6.5m而后开始第二层填埋作业单元的设置。随着填埋作业高度的增加，可利用的填埋作业有效面积也在增加，这时为气体利用提供方便，已经经过临时封场的填埋单元可以通过导气石笼中间的垂直气井，将导气管和周围的移动式集气站连接起来，就可以对气体进行再利用了。整个填埋区的作业顺序是：先一区、二区(一区面积为

75739.12m，二区为37869.56m2

)，然后开始二期工程。填埋二期工程作业时，和填埋一区形成新的水平面积，继续向上作业。其填埋作业工艺流程如图2-1示。第5页共18页33

性质计量

污水

气导排日覆返

标排放和利用

场覆

图2-1填作业工艺流程图工程建设规模2.2.1填埋场总库容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。[1]

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务年限内人均年垃圾产量为470.03Kg/（人经实、自然沉生物降解垃圾堆体的总体积408511470.03900

408511106.68万m，加上1/4的覆土体积91.25万900m

3

，故填埋场总库容为106.68+91.25=197.93万

3

。2.2.2填埋场工程设计规模该市垃圾填埋场的服务年限为15年，年均垃圾处理量为19.21万t/an，日均垃圾处理量为600t/d，填埋场总库容为136.33万米。第6页共18页第三章

总体设计垃圾填埋场的总平面图规划按照15年使用寿命，400千/米3的容重比，封场时的垃圾体积约为136.33万立方米。初步设定垃圾堆体高米左右，占地约11.36平方米。考虑到污水处理区，沼气发电区，综合办公楼，民用宿舍，道路，绿化等的占地面积，划出了一块宽650m长的区域作为整个垃圾填埋场的占地，总占地面积为23.4万㎡。为使场区形成较好的生产、生活和管理的环境，整场分为管理区、污水处理区和填埋区三大部分。管理区布置在场区的东侧，设有综合楼、机修间、车库、仓库、职工宿舍和食堂、浴室，是全场的行政管理中心和职工生活基地。管理区占地2.091万㎡，区内设绿化带。污水处理区布置在场区的东北部。填埋区布置在场区的西侧，占地面积为11.86㎡，其中填埋坑面积为万㎡。填埋区分为两个区，一区7.57㎡，二区为3.79㎡，为了满足填埋规范及工艺的要求，场区内设置2个监测井，用于监测地下水质。在管理区和场区北侧设置大门，管理区大门与进场道路相连，东侧大门处设置门卫处和地磅房，并与垃圾专用车道相连。内部交通组织流畅，道路环行贯通，满足工艺、消防要求，既便于管理，又有利于生产、生活、交通与人流的安全。沿管理区外侧设置围墙。围墙高2.5m，长为宽为294.17米。场区道路两侧、管理区应做好绿化。道路两侧种植乔木，堆肥区、管理区以常绿灌木为主，辅以草皮、花卉。封场的填埋区选用易生长的浅根树种、灌木和草本作物为主。封场设计第7页共18页按“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。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工膜，土工网排水层，实粘土层。封场后顶面坡度为2%，以于降雨的自然排放。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。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。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。HDPE土工膜：采用与基础衬垫系统的防渗材料一致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。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。45cm压实粘土层：压实粘土的还是具有一定的防渗作用，HDPE土工膜结合使用，既经济又方便。3.3填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垃圾总量为109.06万米。3.3.1设计分区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。由于本填埋区共分两个区，在设计过程中，从两边向中间，每边分别设计了三个作第8页共18页业单元，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；垃圾压实度按照900kg/m设计计算。每天600，一个单元格满足1—2周的工作量，即可算出总共有117个单元格。填埋单元格个数n=

116.85个每一单元的垃圾高度均在～7m的范围内，最高不超过8m。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。每一个单元垃圾分层碾压步升高的垃圾堆体高出填埋坑上坑口部分堆成斜坡面，坡度应为1：4（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。第9页共18页-4-4第四章防渗导气系4．防渗系统4.1.1防渗结构防渗工程是垃圾卫生填埋场工程最关键的部分卫生填埋场的防渗处理包括水平防渗和垂直防渗两种方式，对于特殊的地质构造，填埋场防渗处理一般要考虑采用水平防渗和垂直防渗两种方式相结合。但是对于本填埋场而言，是平原型填埋场，整体用垂直防渗没有实质用处，所以采用水平防渗。在填埋场的底部和侧边铺设人工防渗材料或者天然防渗材料，防止填埋场渗滤液污染地下水和填埋场气体无法释放，同时也组织周围地下水流入填埋场内。填埋场防渗材料主要有两种，一种是天然防渗材料，即黏土防渗层或黏土与膨润土混合防渗层；另一种是人工防渗材料，根据填埋场渗滤液收集系统、防渗层和保护层、过滤层的不同组合，一般可分为单层衬垫防渗系统、单层复合衬垫防渗系统、双层衬垫防渗系统和双复合衬垫防渗系统。佛山地区的土壤渗透系数在9*10cm/s如果直接用来填埋垃圾，而不采取防渗措施，将对地下水的卫生安全造成威胁。必须设置人工防渗系统。综合考虑本场地为双层结构水文地质类型，含水层埋藏较浅，富水性一般，以粘性土为主，且粘土厚度较为稳定天然条件下松散层粉的防渗污性能较为良好以采用单层复合衬里防渗系统。在设计防渗排渗系统时，边坡坡度取为12。填埋库区底部纵、横向坡度均取为2%。单层复合衬里系统组成（从下至上1）库区底部：基础地下水导流层膜下防渗保护层HDPE土工膜膜上保护层渗滤液导流层、土工织物层、垃圾层，见图4-1。第10页共18页垃圾层土工织布层渗滤液导流层（650mm）膜上保护层HDPE工膜膜下防渗保护层（粘土厚度1500mm系数不大1cm/s）地下水导流层（600mm）基础图4-1

复合衬里（库区底部）系统示意图2）库区边坡：基础、地下水导流层、膜下防渗保护层HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流与缓冲层、垃圾层，见图4-2。垃圾层渗滤液导流与缓冲层膜上保护层HDPE工膜膜下防渗保护层（粘土厚度1500mm系数不大1cm/s）地下水导流层（600mm）基础图4-2

复合衬里（库区边坡）系统示意图防渗系统厚度见表4-1第11页共18页过滤层主滤液收集层保护层主防渗层保护层构建底面

表4—防渗系统厚度土工织布层厚度为650mm碎导流层500g/m土工布层2.0mm毛面密度（HDPE）膜1500mm粘膜下防渗层地基土本工程采用2.0mm厚度的高密度聚乙（HDPE膜较为适当HDPE膜毛面贴紧边坡坡面，以利于HDPE的稳定。4．渗渗滤液收集系统及处理系统应包括导流层、盲沟、集液井（池、调节池、泵房、污水处理设施等。盲沟宜采用砾石、卵石、碴石（CaCO含量应不大于密度聚乙烯（HDPE）3花管等材料铺设，结构为石料盲沟、石料与HDPE盲沟、石笼盲沟等。石料的渗透系数采用1.0×10

-3

cm/s，厚度50cmHDPE管的直径干管为250mm，支管200mm。导渗管开孔率应保证强度要求径250mm45开孔共一周有7个花孔隔。集液井（池）宜按库区分区情况设置，并宜设在填埋库区外部。调节池容积应与填埋工艺、停留时间、渗滤液产生量及配套污水处理设施规模等相匹配。集液井（池调节池及污水流经或停留的其它设施均应采取防渗措施。渗滤液经场内处理后，按三级排放标准排入城市污水处理厂。因为库区底面积大，设两个填埋分区，用分区坝隔开。并且为了减少渗滤液污染面积和污水处理厂的负荷，设两个集液井分别收集两个分区的污水，污水由两条主盲沟分别导向两个集液井。集液井设在填埋库区外面，与调节池相连。从节省能源的角度分析，由于一分区最先填埋，收集其污水的一号集液井最早投入运行，所以应最靠近调节池，二区集液井紧靠一号集液井。第12页共18页4.3填4.3.1填埋气体的主要组成填埋气体中主要气体包括甲烷二氧化碳氨、一氧化碳、氢化氢、氮和氧等。其中最主要的是甲烷和二氧化碳气体它的典型特征为温度达～49℃相对密度约1.02～1.06,为水蒸气所饱和，高位热值在1563019537kJ/m4.3.2填埋气体收集方式

。本工程采用填埋气体LFG主动控制系统，即在填埋场内铺设一些垂直的导气石笼用管道将这些导气井连接至抽气设备用抽气设备对导气井抽气将LFG抽出来。填埋气体主动控制系统如下图4-3所示。火集管抽气

抽气去网电垃圾埋堆图4-3填气体主动控制系统示图填埋气体主动控制系统主要由抽气井、集气管、冷凝水收集井、和泵站、真空源、气体处理站以及气体监测设备等组成。4.3.3冷凝液收集和排放填埋气体在输送过程中会逐渐变凉而产生含有多种有机和无机化学物质及具有腐蚀性的冷凝液。这些冷凝液能起管道振动，限制气流，增加压力差，阻碍系统运行。为此要设置冷凝液收集系统，一般冷凝液收集井安装在气体收集管道的最低处，避免增大第13页共18页压差和产生振动。冷凝液收集井布设间80m，管道的角度3%。冷凝液收集后流入调节池做统一处理。4.3.4气体输送系统收集的气体最终汇集到总干管，经鼓风机将其输送到燃气发电厂。其输送管道材料采用PE。4.3.5填埋气体的利用因填埋场工程较大，处理的垃圾量也较大，产生的沼气数量可观，持续的时间长，所以本工程主要把填埋气体用作发电的气体处理与利用工艺流程见下4-4所示。图填埋体的处理与利用艺流程第14页共18页第五章

渗滤液处理系统垃圾渗滤液5.1.1垃圾渗滤液产生量估算渗滤液的产生量以Q=(C×A+C×A)×i×10-31122式中Q---表示渗滤液日流量，m

3

/d;A,A----示正在填埋及地表水不易排除的面积和已完成填埋且地表水可排除12的面积，m

2

;C,C---综合填埋场渗滤液水量各影响因素的系数其中一般C取，C0.31212－0.4；i---表示最大年或月降雨量的日换算值，中山年均降雨量1120.8毫米，且多集中在月，最大年降水量换算系数为。渗滤液的产生量以6－8月的日均降雨来计，填埋场分两个区，一区面积75739m

2

，二区为37869m2。A=75739m1

2A=378692q=101

-3

×(75739×0.5+37869×0.3)×6=295.38m

3

/dq=10-3×(75739×0.5+37869×0.3)×1120.8365=151.17m3/d1由此确定污水处理厂的最大日处理量为295.38m

3

/d，最小日处理量为

3

/d。5.2垃从国内外渗滤液水质监测将资料分析，渗滤液中BOD/COD=0.2～0.8开始时填埋5场的渗滤液生化性较好，但随着时间的推移，其生化性将逐渐降低。城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液属于含氮量高、有机物浓度高的污水，其流量和负荷在不断变化。故本工程采用SBR工艺处理渗滤液。第15页共18页工艺设计5.3.1SBR工艺SBR艺，亦称序批示活性污泥法或间歇式活性污泥法，它是从FillDraw反应器发展而来的。作为艺的最初形式，Fill&Draw反应器工艺简单，运行稳定等优点。SBR的污水处理机理与活性污泥法相同SBR是在单一的反应器内，按时间顺序进行进水、反应、沉淀、排水、闲置五个阶段的操作，从进水到待机为一个周期。这种周期周而复始，完成序批式处理。SBR技术基本运行操作见图-1。图-1技术基本运行操作渗滤液处理流程见图5-2。调节池吹脱厌氧

场后期达到进城三级污水处理厂指标后直接