城市生活垃圾卫生填埋设计计算.doc

目录一绪论-61.1生活垃圾的概述-61.1.1生活垃圾的定义-61.1.2生活垃圾的来源-61.1.3生活垃圾中的常见物-6（1）杂品类-6（2）厨余类-6（3）灰土类-71.1.4生活垃圾的危害-7（1）对土壤环境的影响-7（2）对水体环境的影响-7（3）对大气环境的影响-71.2生活垃圾的处置方法-71.2.1处置的定义-71.2.2生活垃圾处置方法分类-8（1）卫生填埋-8（2）焚烧处理-9（3）堆肥化-9二 .工程概况-92.1项目背景-922项目设计原始资料-10（1）服务人口-10（2）气象资料-10（3）地理位置及地貌、地层概况-10（4）水文地质条件-10（5）气象条件-11（6）供水条件-11（7）供电条件-11（8）交通条件-112.3设计任务书及工程概况-112.3.1设计任务及目的-11（1）任务-12（2）目的-122.3.2设计内容-122.3.3设计图纸-12三填埋场设计选址-123.1填埋场的总体规划-12（1）相关的环境法规 -13（2）城市总规划 -13（3）厂址周围环境-13（4）水温和气象条件 -13（5）入场废物性质-13（6）工程地质条件-13（7）封场后景观恢复及土地利用规划-133.2填埋场选址应遵循的原则-13（1） 环境保护原则 -14（2） 经济原则 -14（3） 法律及社会支持原则 -14（4） 工程学及安全生产原则-143.3填埋场选址的基本要求-14（1） 社会因素-14（2） 环境因素-14（3） 工程因素-163.4填埋场的选址的步骤-16四渗滤液概述及防渗-164.1渗滤液概述-164.1.1渗滤液的定义-164.1.2渗滤液的主要来源-16（1）降水入渗-16（2）外部地表水入渗-17（3）地下水渗入-17（4）垃圾自身的水分-17（5）覆盖材料中的水分 -17（6）有机物分解生成水-174.1.3影响渗滤液产生量的主要因素-184.1.4垃渗滤液量控制措施-18（1）.入场垃圾含水率的控制-18（2）控制地表水的渗入量-18（3）控制地下水的渗入量-184.1.5垃圾渗滤液的水质特征-19（1）有机污染物浓度高-19（2）氨氮含量较高-19（3） 磷含量偏低 -19（4） 金属离子含量较高-19（5） 总溶解性固体含量较高 -19（6） 色度较高-19（7） 水质随填埋时间变化较大-194.2渗滤液收集系统-204.2.1渗滤液收集的作用-204.2.2渗滤液收集系统组成-204.3填埋场防渗系统-204.3.1填埋场场地防渗系统的分类-214.3.2填埋场防渗材料-214.3.3垂直防渗系统-214.3.4水平防渗系统-22五 填埋气体的产生与收集处理-225.1填埋气的组成-225.2填埋场气体的收集系统-235.3填埋场的导排方式及选择-23六 填埋场的终场覆盖与封场-246.1封场规划-246.2最终覆盖系统的功能-246.3最终覆盖系统的主要组成-246.4终场覆盖材料-246.5填埋场终场后的植被恢复-256.5.1植被恢复的目标和原则-256.5.2封场后土地回用的规定-25七 填埋场的相关计算-257.1库区容积计算-257.2渗滤液的计算-277.3填埋气体产生量的预测-29八.填埋场工艺流程图-30九.结语-31十.参考文献-31生活垃圾卫生填埋场设计一绪论1.1生活垃圾的概述1.1.1生活垃圾的定义生活垃圾，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。1.1.2生活垃圾的来源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。1.1.3生活垃圾中的常见物（1）杂品类金属：罐头盒、废电池、各种金属制品；玻璃：碎玻璃、玻璃瓶；塑料：塑料袋、塑料制品、塑料包装等；织物：纺织品、服饰类；草木：花草、落叶、枯枝、草制品等；纸类：纸板、书籍、报纸、杂志等；砖瓦：陶瓷、砖、瓦、石等。（2）厨余类粮食：米、面制品；蔬菜：各种蔬菜及不可食部分；水果：各种水果及不可食部分；动物：动物的皮、毛、骨等。（3）灰土类炉灰：各种民用炉所产生的炉灰渣；清扫物：尘土及各种杂土的碎片。1.1.4生活垃圾的危害固体废物，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。1.2生活垃圾的处置方法1.2.1处置的定义：是指将固体废物焚烧和利用其他方法改变固体废物的物理、化学、生物特性的方法，达到减少以产生的固体废物数量，缩小固体废物的体积，减少或者消除其他危险成分的活动，或者将固体废物最终符合环境保护规定要求的填埋场的活动。 1.2.2生活垃圾处置方法分类生活垃圾的处置方法分为卫生填埋、焚烧处理和堆肥处理等方法。（1）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、地下式和半地下式。山谷形填埋场地上式填埋场半地上半地下式填埋场（2）焚烧处理：垃圾焚烧处理是将城市垃圾作为固体燃料送入垃圾焚烧炉中，在高温条件下，垃圾中的可燃成分与空气中的氧气进行剧烈地反映，放出热量，转化为高温的燃烧气和量少而性质稳定的固体残渣，燃烧气可以热能行使回收利用，性质稳定的残渣可直接填埋。经焚烧，垃圾中的细菌、病菌被彻底消灭，带恶臭的氨气和有机废气被高温分解，因此经过焚烧工艺处理的垃圾能以最快的速度实现无害化、稳定化、资源化和减量化的最终目标。（3）堆肥化：堆肥化是在人工控制下，在一定的水分、碳氮比和通风条件下，通过微生物的发酵作用，将有机物变为肥料的过程。堆肥化的产物成为堆肥。进一步将：堆肥原料来自自然界；主要依靠自然界中的细菌、放线菌、真菌等微生物；堆制过程序在人工控制下进行，不同于卫生填埋中废物的自然腐烂与腐化；其实质是生物化学过程。有机固体废物的堆肥化技术时进行稳定化、无害化处理的重要方式之一，也是实现固体废物资源化、能源化的技术之一。二 .工程概况2.1项目背景：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。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。22项目设计原始资料：（1）服务人口该城市服务人口600万，现状垃圾产量1200t/d。垃圾压实密度710kg/m3垃圾场服务年限1015年。（2）气象资料厂址所在区属北温带湿润季风大陆性气候，其特点是冬寒夏热，夏季干燥多风，秋季凉爽湿润。（3）地理位置及地貌、地层概况拟选厂址定于离沈北新区北部4公里处，占地面积共计450亩，地势高、平、洼差异不大。在大地构造上，该区位于辽宁东部侵蚀区丘陵区内半封闭山间地，基底为太古代混合花岗石，无大断裂构造通过。地表覆盖黄色粘土，局部含砾，厚度一般为25-30米左右，下层为亚砂土含砾，底层为泥砾。含水层位于砂土内，厚度为8-12米。（4）水文地质条件该区属地下水严重贫乏区，以孔隙潜水为主，由大气降水补给，半封闭的山间盆地没有含水层与外界相通，且粉质粘土层的渗透系数极低，对处理厂污水下降有阻隔作用。在区内五个钻孔均在2.5-4.0米间，上层滞水，但水量很少昼夜渗出水量不足一米，地下承压水初见水位在25米左右。（5）气象条件场址所在区属北温带湿润季风大陆性气候，其特点是冬寒夏热，春季干燥多风，秋季凉爽湿润。温度：年平均气温为6.9。C，最高气温为37.4。C，最低气温为-29.5。C。结冻日为每年的11月6日，封冻日为每年的11月26日，解冻日为每年的3月15日，解冻深度一般为1.2米，最深1.48米，化冻日为每年的4月28日。降水量：历年平均降水天数106天，年降水量为670.9mm。多集中于6、7、8、9四个月份，占全年总降水量的70%80%；1、2、12月份降水量只有3.2%，无霜期为157天。蒸发量：年平均蒸发量为1440mm，四到九月份为最大占全年蒸发量65.4%。空气团影响：盛行偏北风、西北风。夏季由于空气开始活跃，南北风交替出现。春季风力较大，风向不定，年平均风速为3.8m/s，最大风速为1114m/s。湿度：历年月平均湿度为970Pa，六到八月份湿度最大，月平均为2137Pa。1、2、12月份湿度最小，月平均为192Pa。日照：历年平均日照时数为2588.7小时，日照率为58%，全年平均晴天132.4天，云天148.6天，阴天为85天。（6）供水条件场地生产用水为自然水，该项目开工时自备深井供水。（7）供电条件场内供电可使用附近的电站发电，用电容量为220kw。（8）交通条件该场交通条件较好，距离沈阳三环高速公路，从市内经102国道可到达。2.3设计任务书及工程概况2.3.1设计任务及目的（1）任务：根据已知资料，进行生活垃圾卫生填埋处置的设计。要求确定卫生填埋的工艺流程，计算各处理、处置构筑物的尺寸，布置工艺流程图和主要构筑物的平面及剖面图。（2）目的：通过本课程设计，使学生掌握城市生活垃圾卫生填埋设计的一般方法，锻炼学生工程制图能力，巩固教学中所学知识，并学会将书本知识与实际应用相结合。2.3.2设计内容（1）概述部分：说明相关的城市垃圾的来源、危害及目前最先进的处置方法以及各种处理处置方法的特点，明确设计任务、工程规模、工艺流程、设计参数、主要构造的尺寸和数量、主要设备的型号和数量等；（2）填埋选址：要求明确地址因素，说明拟选厂址的合理性。（3）计算部分：处置规模的确定，填埋场设计计算，垃圾浸出液的数量、收集及处理的计算，填埋产生的气体的收集管路计算，填埋分区设计和监测井的布置等。（4）参考文献：附上所有的参考文献资料。2.3.3设计图纸：填埋场平、剖面图一张，为2#铅笔图。 三填埋场设计选址3.1填埋场的总体规划在对填埋场进行规划和设计时，首先应该考虑一下的基本问题：（1）相关的环境法规 必须满足所有的相关环境法规（2）城市总规划 填埋场的规划与设计必须注意与城市的总体的规划保持一致，以保证城市社会经济与环境的协调发展。（3）厂址周围环境 应对选定厂址周围的环境进行调查，其中包括：厂址及周围地区的地形，周围地区的土地处置情况，现有的排水系统以及今后的布局，植被生长情况，建筑和道路情况等。（4）水温和气象条件 要全面了解当地详细的水温和气象条件，如地表水及地下水的流向和流速，地下水深埋及补给情况，地下水水质，现有排水系统的容量，对附近水源保护区的影响，降水量，蒸发量，风向及风速等。这些条件直接影响渗滤液的产生，进而影响填埋场的选择与设计。（5）入场废物性质 应充分掌握入场废物的性质，以在设计过程中必要的环境保护措施。（6）工程地质条件 应对选定长治的岩层位置与特性，现场土壤的性质及分布情况，周围可能的土壤分布等工程地质条件进行详细的调查，为填埋场的构造实际提供依据。（7）封场后景观恢复及土地利用规划 应在设计之前对填埋长封场后的景恢复和土地利用情况进行规划，提出合理的土地利用方案，实现环境设施与城市发展的协调。3.2填埋场选址应遵循的原则选址的选择是填埋场全面规划设计的第一步。影响选址的因素很多，主要遵循以下几条原则。（5） 环境保护原则 环境保护原则是填埋场选址的基本原则，应确保其周边环境，水环境，大气环境和夫人类的生存环境的安全，尤其是防止垃圾渗滤液的释出对地下水的污染，是厂址选择时的考虑的重点。（6） 经济原则 合理，科学的选择，能够达到减低工程造价，提高资金使用率的目的。但是，场地的经济问题是一个比较复杂的问题，它涉及场地的规模、征用的费用、运输费等多种因素。（7） 法律及社会支持原则 场址的选择，不能破坏和改变周围居民的生产，生活基本条件，得到公众的大力支持。（8） 工程学及安全生产原则 必须综合考虑场址的地形，地貌，水文与工程地质条件，场址的抗震防灾要求等各个要素以及交通运输，覆盖土土源，文物保护，国防设施保护等因素来考虑。3.3填埋场选址的基本要求在进行填埋场选址时，主要应从社会、环境、工程和经济几个方面的因素来考虑。（1）社会因素立法法规 要同时满足国家和地方的所有法规和标准。公众政治 要争得地方政府和公众的意见。文化生态 要避开珍贵动物保护区和国家自然保护区；要避开公园、风景、浏览区文化古迹去、考古区、历史学和生物学研究考察区；避开军事要地、基地、军事基地和国家保密基地。（2）环境因素 地表水地下水 场址应选择在百年洪泛区之外，不直接与通航水和饮用水通，填埋场水位必须在地下水位置上。卫生填埋场距离河流和湖泊宜在50m以上，填埋场还应位于地下饮用水水源主要补给范围之外，且下游无集中供水井。 空气噪声 尽量避开人口密集地，公园和风景区，减少气体的无组织排放和恶臭对周围环境的影响，严格控制运输及施工机械的噪声。卫生填埋场区域距离基民居住区或人畜供水点应在500m以上，安全填埋场的选择用那个距离居民区800m以上，并保证在当地气象条件下对附近的居民区大气环境不产生影响。 土地处置 要结合城市的总体规划，综合考虑封场后的景观恢复和土地处置，使之与城市的发展保持协调一致。（3）工程因素 工程规模 要保证有足够的容积，以容纳规划区域内在有效服务期内所产生的所有废物。对于卫生填埋场其使用年限宜在10年以上，特殊情况下，不应低于8年。 场地的力学特性 场地要具有良好的力学特性，填埋场选址应避开下列区域，以保证在施工和运行管理工程中，填埋场设施以及填埋废物保持良好的稳定性；破坏性地震以及活动构造区域；海啸以及涌浪的影响区；湿地和低洼地回水区；地应力高度集中，地面抬升或沉降速率快的地区；石灰溶洞发育带；废弃矿区塌陷区以及其他可能危及填埋场安全的区域。 施工特性 要充分利用当地的自然条件，确保取土和弃土地点，减少土石方运输量，并保证土木机械施工施工效率。 交通道路 要保证有全天候公路，并保证有足够的车辆同性能力，不易发生交通堵塞。在填埋场规划和设计之前必须充分考虑以上这些因素，并尽量保证所选的厂址能满足这些条件。如果由于当地的自然，社会和经济条件的限制，不能充分满足这些条件时候，不需采取相应的工程措施加以弥补，并应对其措施加以严格的讨论，在实际工作应用方面，填埋场选址还应该满足不同类型填埋场的相关标准和规范。3.4填埋场的选址的步骤（1）阐明填埋场厂址鉴定标准依据，给每项标准规定出适当的等级以及厂址排除在外的条件（排除标准）。（2）把所有那些按入选标准不适合选作填埋场的厂址登记在册（否定法），例如，属于排除的地点有地下水保护区，居民区，自然保护区等。（3）在采用否定法筛选剩余下来的地点中，根据环境条件找出可能适合的地址（肯定发）。环境条件是指比如道路连接情况，地域大小，地形情况等。（4）根据其他环境条件（如与居民区的距离）或者说具体初评的最重要标准审视选出的厂址。（5）把初评出来的23个厂址为备选的填埋场厂址进一步的评估，其间需要专门的工作比如地形测量、工程地址与水文地质勘察，社会调查等。（6）对备选厂址根据初步勘察，社会调查的结果编写厂址可行性报告，并通过审查。四渗滤液概述及防渗4.1渗滤液概述4.1.1渗滤液的定义垃圾渗滤液是指垃圾在填埋和堆放的过程由于垃圾中的有机物质分解产生的水和垃圾中的游离水、降水以及入渗的地下水，通过淋溶作用形成的污水。垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，水质和水量在现场多方面的因素影响下波动很大。4.1.2渗滤液的主要来源（1）降水入渗降水包括降雨和降雪，它是渗滤液产生的主要来源。影响渗滤液产生数量的降雨特性有降雨量、降水强度、降雨频率、降雨持续时间等。降雪和渗滤液生成量的关系受降水量、升华量、融雪量等影响。在积雪地带，还受融雪时期或融雪速度的影响。一般的降雪量的十分之一相当于等量的降雨量。确切数量可根据当地的气象资料确定。（2）外部地表水入渗这包括地表径流和地表灌溉，渗滤液具体数字取决于填埋场周围的地势、覆土材料的种类及渗透性能、场地的植被情况及排水设施的完善程度等。地表灌溉与地面的种植情况和土壤类型有关 。（3）地下水渗入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 。渗滤液的性质和数量与地下水桶垃圾的接触量、接触时间及流动方向有关。如果在设计施工中采取防渗措施，可以大量减少地下水的渗入量。（4）垃圾自身的水分随固体废物进入填埋场的水分，包括固体废物本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸收量。入场废物携带的水分有时是渗滤液的主要来源之一。填埋污泥时，不管污泥的种类及保水能力如何，即使通过简单的推铺 ，污泥中就会有相当部分的水分变成渗滤液自填埋场流出。（5）覆盖材料中的水分 随覆盖材料进入填埋场中的水量与覆盖层的物质的类型、来源以及季节有关。覆盖层物质的含水量可以用持水度来反映，即克服重力作用之后能在介质空隙中保持的水量体积与覆盖材料总体积之比。典型持水度对于砂而言为6%12%，对于粘土质的土壤为23%31%。（6）有机物分解生成水垃圾中的有机组分在填埋场内经好氧、厌氧分解产生水分，其产生量与垃圾的组成、值、温度和菌种等因素有关。4.1.3影响渗滤液产生量的主要因素（1）区域降水及气候状况；（2）场地地形地貌及水文地质条件；（3）填埋垃圾性质与组分；（4）填埋场构造；（5）操作条件等。4.1.4垃渗滤液量控制措施（1）.入场垃圾含水率的控制垃圾填埋过程中随垃圾填埋带入的水分，相当部分会在垃圾压实过程中渗滤出来，其量在渗滤液产生量中占相当大的比例。为此必须控制入场填埋垃圾的含水率，一般要求小于30%。（2）控制地表水的渗入量由于地表水是渗入的渗滤液的主要来源之一，因此消除或者减少地表水的渗入量是填埋场设计的最为重要的方面。对包括降水、降雪、地表径流、间歇河和上升泉等得所有地表水进行有效控制，可以减少填埋场渗滤液的产生量。地表水管理的目的是不让区域地表径流进入填埋场区，不让填埋场区内径流通过废物层并流出填埋场，否则会将废物中德污染物带到接受水体中，并可能引起覆盖土壤、边坡、水道以及其他未保护地表的侵蚀。主要可采取的措施有；间歇暴露地区产生的临时性侵蚀和淤塞的控制；最终覆盖区域采取土壤加固、植被整修边坡等控制侵蚀的措施；渠加设衬层，以防止在暴雨期间大流量的冲刷；建缓冲池以减少洪峰的影响；流经未覆盖垃圾的径流引至渗滤液处理与处置系统。管理设施的规模大小是根据对降水量的预测，包括暴雨产生的概率和降水密度而确定的。其设计使用年限因能够以控制2550年内发生的24h最大降雨量为准。可供选用的控制设施有雨水流路、雨水沟、涵洞、雨水储存塘等、（3）控制地下水的渗入量有关的法规规定填埋场底部距离地下水最高水位应大于1m，但如果所有季节都要求符合这项原则是很难的。对地下水进行管理的目的在于防止地下水进入填埋区与废物接触。其主要方法是控制浅层地下水的横向流动，使之不进入填埋区。成功的地下水管理可以减少渗滤液的产生量，此外还可以为改善场区创造条件。主要方法有设置隔离层、设置地下水排水管和抽取地下水等。4.1.5垃圾渗滤液的水质特征（1）有机污染物浓度高一般而言垃圾渗滤液中的有机物分为三类，即低分子量的脂肪酸、腐殖质类高分子的碳水化合物和中分子量的黄腐酸类物质 。（2）氨氮含量较高 “中老年”填埋场中较高的氨氮含量是导致其处理难度较大的一个重要原因。（3）磷含量偏低 垃圾渗滤液中的磷含量通常较低，尤其是溶解性的磷酸盐含量更低。（4）金属离子含量较高渗滤液中含有多种金属离子，其含量与所填埋的垃圾组分及时间密切相关 。（5）总溶解性固体