固废课程设计说明书.doc

1.绪论

1.1服务人口与垃圾产量

崇明岛2012年人口共计884067人，根据上海崇明人口调查历年人口调查情况，以1.5%人口增长率递增，到2027年有1011052人左右，按人均垃圾产生量为1.2 kg/(人·d)，且该值在15年内保持变化不大，则15年间崇明岛生活垃圾产量为6152545.59t。

服务面积人口采用下式计算：

式中：

    本区初始服务人口数A0为884067人 

计算结果如下：

式中：

Wn——第n年的日产垃圾量，t/d

a ——第n年的垃圾人均日产率，kg/(d·p)

计算结果如下

城市生活垃圾的特点主要有：第一，我国生活垃圾含水高，一般为55％-65％，一些南方城市在夏季高达70％，而西方国家一般为30％—35％；第二，我国生活垃圾中厨余和餐饮等有机废物比例大，为45％—55％，西方发达国家一般在20％左右；第三，我国生活垃圾依然以混合收集为主，尽管近年来大力推行生活垃圾分类收集，但收效甚微。全国绝大部分城市处理的都是混合原生垃圾，而发达国家生活垃圾分类收集率在60％以上，德国等一些欧洲国家超过80％。

1.2卫生填埋场技术

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。长葛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》规定的IV类、III级垃圾填埋场，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10-7cm/s，以减少对地下水和土壤的污染。

2. 填埋场必须有效的控制填埋气体，防止甲烷气体爆炸。可以采取自然排气法排气，但填埋场区空气中的甲烷气体含量不得大于5%。对不能利用的甲烷气体应引出地面进行燃烧处理。

3. 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。

4. 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.工程概况

2.1项目地区概况

崇明岛地江口，是中国第三大岛，被誉为“长江门户、东海瀛洲”，是世界上最大的河口冲积岛，世界上最大的沙岛。崇明岛成陆已有1300多年历史，现有面积为1041.21平方公里，海拔3.5米～4.5米。全岛地势平坦，土地肥沃，林木茂盛，物产富饶，是有名的鱼米之乡。崇明地处北半球亚热带，天然氧吧典型海洋性气候，温和湿润，全年的日照数

2094.2小时，年平均气温15.2℃，无霜期229天。崇明环江靠海，雨水充沛，1958～1984年，崇明县年平均降水量为1003.7毫米，但年际间变化很大，季节性变化也较明显。降水最多的1977年，年降水量达1480.5毫米，而降水最少的1978年，年降水量仅606.1毫米。全年总雨日（日降水量≥0.1毫米），最多年为150天，最少年为99天，降水主要集中在4～9月份，平均每月降水量都在100毫米以上（102.8～140.0毫米）。这六个月的降水量为707.3毫米，占全年降水量的70.7%；总雨日平均为75.1天，占全年总雨日的57.8%。4月雨日最多，12月雨日最少；雨量最大的是6月，雨量最小的是1月。查的近五年崇明最大年降雨量1322.5mm。

空气相对湿度常年保持在80%，空气中的负氧离子含量为每立方厘米1000-2000个，堪称天然的大氧吧。全县林地总面积40多万亩，三岛森林覆盖率达20.5%。

2.2设计编制依据

1 《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17-2001）

2 《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB168-1997）

3 《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“建标[2001]101号”文

4 《生活垃圾填埋场环境监测技术标准》（CJ/T3037）

5 《中华人民共和国工程建设标准强制性条文——城市建设部分》

6 《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）

7 《工业企业厂界噪声标准》（GB12348~12349-90）

8 《污水综合排放标准》（GB78-1996）

9 《环境空气质量标准》（GB3095-1996）

10 《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）

11 《地面水环境质量标准》（GB3838-88）

12 《地下水质量标准》（GB/T14848-93）

13 《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）

14 《危险废物鉴别标准》（GB5085）

15 《城市生活垃圾采样和物理分析方法》（CJ/T3039-1995）

16 《堤防工程设计规范》（GB50286-98）

17 《厂矿道路设计规范》（GBJ22）

18 《地基基础设计规范》（DBJ08-11-99）

19《地基处理技术规范》（DBJ0840-99）

20 《室外排水设计规程》（GBJ14）

21 《堤防工程设计规范》（GB50286-98）

22 《供配电系统设计规范》（GB50052）

23 《市政工程设计文件编制深度规定》（DGJ08-76-1999）

2.3设计原始资料

设计服务年限及范围：设计服务年限为2013—2027年，为期15年；服务范围为崇明岛所辖行政范围。

设计规模：根据城市人口规模与人均垃圾生产量等因素，确定城市生活垃圾卫生填埋场处理起始规模为吨/天。

技术经济指标：垃圾处理规模：万吨/年；填埋场库容：万米3；使用年限：年；渗滤液处理规模：吨/天；

3.填埋场选址

3.1考虑因素

3.1.1 填埋场场址的选择应符合国家及地方城乡建设总体规划要求，场址应处于一个相对稳定的区域，不会因自然或人为的因素而受到破坏。

3.1.2 填埋场场址的选择应进行环境影响评价，并经环境保护行政主管部门批准。

3.1.3填埋场场址不应选在城市工农业发展规划区、农业保护区、自然保护区、风景名胜区、文物（考古）保护区、生活饮用水源保护区、供水远景规划区、矿产资源储备区和其他需要特别保护的区域内。

3.1.4 填埋场距飞机场、军事基地的距离应在3000m以上。

3.1.5 填埋场场界应位于居民区800m以外，并保证在当地气象条件下对附近居民区大气环境不产生影响。

3.1.6 填埋场场址必须位于百年一遇的洪水标高线以上，并在长远规划中的水库等人工蓄水设施淹没区和保护区之外。

3.1.7 填埋场场址距地表水域的距离不应小于150m。

3.1.8 填埋场场址的地质条件应符合下列要求：

　 a. 能充分满足填埋场基础层的要求；

　 b. 现场或其附近有充足的粘土资源以满足构筑防渗层的需要；

　 c. 位于地下水饮用水水源地主要补给区范围之外，且下游无集中供水井；

　 d. 地下水位应在不透水层3m以下，否则，必须提高防渗设计标准并进行环境影响评价，取得主管部门同意；

　 e. 天然地层岩性相对均匀、渗透率低；

　 f. 地质构结构相对简单、稳定，没有断层；

3.1.9 填埋场场址选择应避开下列区域：破坏性地震及活动构造区；海啸及涌浪影响区；湿地和低洼汇水处；地应力高度集中，地面抬升或沉降速率快的地区；石灰熔洞发育带；废弃矿区或塌陷区；崩塌、岩堆、滑坡区；山洪、泥石流地区；活动沙丘区；尚未稳定的冲积扇及冲沟地区；高压缩性淤泥、泥炭及软土区以及其他可能危及填埋场安全的区域。

3.1.10 填埋场场址必须有足够大的可使用面积以保证填埋场建成后具有10年或更长的使用期，在使用期内能充分接纳所产生的危险废物。

3.1.11 填埋场场址应选在交通方便、运输距离较短，建造和运行费用低，能保证填埋场正常运行的地区。

本设计填埋场的选址经过从工程学、经济学、环境学、法规等方面的综合的缜密的考虑而选取的。

1) 从经济学上看，此填埋场满足一定的库容量，能容纳垃圾处理量；场址交通方便，运距合理；场址周围有相当数量的土石料，用于天然防渗层和覆盖层的粘土等。

2) 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107cm/s以下，并具有一定的厚度，其地质条件很好；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。

3) 从环境学上看，场址远离专用水源补给区，地基基础位于最高丰水位标高至少1米以上，对地表水、地下水影响较小，同时场址位于居民区2000米以外，且位于居民区的下风向对居民区的影响也较小。

4) 从法规上看，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

3.2填埋场容积

填埋场共分分三期计算,覆土与垃圾比为1:5

计算公式如下：

垃圾填埋容量（m3/d）=6/5×垃圾填埋量（t/d）/垃圾压实密度（t/m3）

压实密度取0.7t/m3　　

计算结果如下：

每期库容量为3515740.34m3

一，二期面积为：300×800m2 ； 三期面积为：387×620m2 ，每期高度为16.5m

覆盖厚度每3米一次，最终覆土厚度为1.5米

4.填埋场的地基与防渗

4.1.防渗

4.1.1  填埋场必须进行防渗处理，防止对地下水和地表水的污染，同时还应防止地下水进入填埋区。

4.1.2  天然粘土类衬里及改性粘土类衬里的渗透系数不应大于1.0×10-7cm/s，且场底及四壁衬里厚度不应小于2m。

4.1.3  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。

4.1.4  人工防渗系统应符合以下要求：

1  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。

2  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、渗沥液导流层、土工织物层、垃圾层，见图4-1。

垃圾层

土工织物层

渗沥液导流层（≥30cm）

膜上保护层

HDPE土工膜

膜下防渗保护层

（粘土厚度≥100cm、渗透系数不大于1.0×10-7cm/s）

地下水导流层（≥30cm）

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、渗沥液导流与缓冲层、垃圾层，见图4-2。

垃圾层

渗沥液导流与缓冲层

膜上保护层

HDPE土工膜

膜下防渗保护层

（粘土厚度≥75cm、渗透系数不大于1.0×10-7cm/s）

地下水导流层（≥30cm）

基础

图4-2    复合衬里（库区边坡）系统示意图

3  单层衬里系统组成（从下至上）：

1）库区底部：

基础、地下水导流层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗沥液导流层、土工织物层、垃圾层，见图4-3。

垃圾层

土工织物层

渗沥液导流层（≥30cm）

膜上保护层

HDPE土工膜

膜下保护层

（粘土厚度≥100cm、渗透系数不大于1.0×10-5cm/s）

地下水导流层（≥30cm）

基础

图4-3    单层衬里（库区底部）系统示意图

2）库区边坡：

基础、地下水导流层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗沥液导流与缓冲层、垃圾层，见图4-4。

垃圾层

渗沥液导流与缓冲层

膜上保护层

HDPE土工膜

膜下保护层

（粘土厚度≥75cm、渗透系数不大于1.0×10-5cm/s）

地下水导流层（≥30cm）

基础

图4-4    单层衬里（库区边坡）系统示意图

4  双层衬里库区底部系统组成（从下至上）：

基础、地下水导流层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗沥液导流（检测）层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗沥液导流层、土工布织物层、垃圾层，见图4-5。

垃圾层

土工织物层

渗沥液导流层（≥30cm）

膜上保护层

HDPE土工膜

膜下保护层

渗沥液导流（检测）层（≥30cm）

膜上保护层

HDPE土工膜

膜下保护层

（粘土厚度≥100cm、渗透系数不大于1.0×10-5cm/s）

地下水导流层（≥30cm）

基础

图4-5    双层衬里（库区底部）系统示意图

5  特殊情况下可采用钠基膨润土垫替代膜下防渗保护层。

6  填埋场防渗系统基础与天然地下水水位的间距不得小于2m。

4.1.5  人工防渗材料施工应满足以下要求：

1  铺设HDPE土工膜应焊接牢固，达到强度和防渗漏要求，局部不应产生下沉拉断现象。土工膜的焊（粘）接处应通过试验、检验。

2  在垂直高差较大的边坡铺设土工膜时，应设锚固平台，平台高差应结合实际地形确定，不宜大于10m。边坡坡度宜小于1∶2。

3  人工防渗材料的基础处理应符合下列规定：

1）平整度：应达到每平方米粘土层误差不得大于2cm；

2）洁净度：不采用膜下土工布保护层时，垂直深度2.5cm内粘土层不应含有粒径大于5mm的尖锐物料；

3）压实度：位于库区底部的粘土层不得小于93%；位于库区边坡的粘土层不得小于90%。

4.1.6  填埋库区地基应是具有承载填埋体负荷的自然土层或经过地基处理的平稳层，且不应因填埋垃圾的沉降而使基层失稳。填埋库区底部应有纵、横向坡度，纵、横向坡度均宜不小于2%。

5.填埋工艺

5.1填埋方式

6.渗滤液的产生及收集处理

6.1垃圾渗滤液

垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分，扣除垃圾、覆土层的饱和持水量，并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度废水。垃圾渗滤液的性质随着填埋场的运行时间的不同而发生变化，这主要是由填埋场中垃圾的稳定化过程所决定的。垃圾填埋场的稳定化过程通常分为五个阶段，即初始化调整阶段（Initial adjustment phase）、过渡阶段（Transition phase）、酸化阶段（Acid phase）、甲烷发酵阶段（Methane fermentation phase）和成熟阶段（Maturation phase）。

1、初始调节阶段：垃圾填入填埋场内，填埋场稳定化阶段即进入初始调节阶段。此阶段内垃圾中易降解组分迅速与垃圾中所夹带的氧气发生好氧生物降解反应，生成二氧化碳（CO2）和水，同时释放一定的热量。 

2、过渡阶段：此阶段填埋场内氧气被消耗尽，填埋场内开始形成厌氧条件，垃圾降解由好氧降解过渡到兼性厌氧降解。此阶段垃圾中的盐和硫酸盐分别被还原成氮气（N2）和硫化氢（H2S），渗滤液PH开始下降。 

　3、酸化阶段：当填埋场中持续产生氢气（H2）时，意味着填埋场稳定化进入酸化阶段。在此阶段对垃圾降解起主要作用的微生物是兼性和转性厌氧细菌，填埋气的主要成分是二氧化碳（CO2），渗滤液COD、VFA和金属离子浓度继续上升至中期达到最大值，此后逐渐下降；PH继续下降到达最低值，此后逐渐上升。 

　4、甲烷发酵阶段：当填埋场H2含量下降达到最低点时，填埋场进入甲烷发酵阶段，此时产甲烷菌把有机酸以及H2转化为甲烷。有机物浓度、金属离子浓度和电导率都迅速下降，BOD/COD下降，可生化性下降，同时PH值开始上升。 

5、成熟阶段：当填埋场垃圾中易生物降解组分基本被降解完后，垃圾填埋场即进入成熟阶段。此阶段由于垃圾中绝大部分营养物质已随渗滤液排除，只有少量微生物对垃圾中的一些难降解物质进行降解，此时PH维持在偏碱状态，渗滤液可生化性进一步下降，BOD/COD会小于0.1。但是渗滤液浓度已经很低。

6.2渗滤液水质特征 

   垃圾渗滤液水质复杂，含有多种有毒有害的无机物和有机物。其中有机污染物经技术检测有99种之多，还有22种已经被列入中国和美国国家环保署的重点控制名单，一种可直接致癌，五种可诱发致癌。除此之外渗滤液中还含有难以生物降解的萘、菲等非氯化芳香族化合物、氯化芳香族化物，磷酸醋，酚类化合物和苯胺类化合物等。 

　　垃圾渗滤液中CODcr、BOD5浓度最高值可达数千至几万，和城市污水相比，浓度高得多，所以渗滤液不经过严格的处理、处置是不可以直接排入城市污水处理管道的。一般而言，CODcr、BOD5、BOD5/CODcr随填埋场的“年龄”增长而降低，碱度含量则升高。

6.3收集系统

6.3.1  填埋库区防渗系统应铺设渗沥液收集系统，并宜设置疏通设施。应对收集的渗沥液进行处理。

6.3.2  渗沥液产生量和处理量应按填埋场类型、填埋库区划分和雨污水分流系统情况、填埋物性质及气象条件等因素确定。

6.3.3  渗沥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。

6.3.4  盲沟宜采用砾石、卵石、碴石（CaCO3含量应不大于10%）、高密度聚乙烯（HDPE）花管等材料铺设，结构为石料盲沟、石料与HDPE管盲沟、石笼盲沟等。石料的渗透系数不应小于1.0×10-3cm/s，厚度不宜小于40cm。HDPE管的直径干管不宜小于250mm，支管不宜小于200mm。导渗管开孔率应保证强度要求。

6.3.5  集液井（池）宜按库区分区情况设置，并宜设在填埋库区外部。

6.3.6  调节池容积应与填埋工艺、停留时间、渗沥液产生量及配套污水处理设施规模等相匹配。

6.3.7  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。

6.3.8  渗沥液应排入城市污水处理厂处理，不具备排入城市污水处理厂条件时也可建设配套污水处理设施。

6.4渗滤液产量

目前渗滤液产生量一般用经验公式，只考虑大气降水。

式中：

1)第一块填埋区

第一期填埋区服务年限为5年

第一期库区面积为：300×800=240000 m2  

最大日降水量为3.62 mm/d

C1 =0.4

渗滤液平均日产量：

Q=IC1A1×103=3.62×0.4×240000×103 =347.52 m3/d

2)第二块填埋区

第二期填埋区服务年限为5年

第二期库区面积为：300×800=240000 m2

最大日降水量为3.62 mm/d

及时覆盖渗透系数为：C2 =0.4×0.6=0.24

渗滤液平均日产量：

Q=I（C2A1 + C1A2）×103=3.62×（0.4×240000+0.24×240000）×103 =556.03m3/d

3)第三块填埋区

第三期填埋区服务年限为5年

第三期库区面积为：387×620=240000 m2

最大日降水量为3.62 mm/d

及时覆盖渗透系数为：C2 =0.4×0.6=0.24

渗滤液平均日产量：

Q=I [C2(A1 + A2） ＋C1A3]×103=3.62×240000×（0.4+0.24×2）×103 =7.54m3/d

6.5渗滤液处理工艺

7. 填埋气体的产生与收集处理

7.1填埋气产量

填埋气主要组成有甲烷和二氧化碳，根据所计算的垃圾量，垃圾在第n年的产气速率计算按下式计算：

式中:

——第n年垃圾产气速率, m3/a

——n年所填埋的垃圾量, t

——气体产生潜力, m3/t 此处取160 m3/t

——气体产气常数, 1/a  此处取0.2

计算结果如下

填埋场必须设置有效的填埋气体导排设施，严防填埋气体自然聚集、迁移引起的火灾和爆炸。填埋场不具备填埋气体利用条件时，应主动导出并采用火炬法集中燃烧处理。未达到

安全稳定的旧填埋场应设置有效的填埋气体导排和处理设施。

填埋气体导排设施应符合下列规定：

1.填埋气体导排设施宜采用竖井（管），也可采用横管（沟）或横竖相连的导排设施。

2.竖井可采用穿孔管居中的石笼，石笼宜用级配石料等粒状物填充。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，防止设施阻塞、断裂而失去导排功能。3. 填埋深度大于20m采用主动导气时，宜设置横管。4. 有条件进行填埋气体回收利用时，宜设置填埋气体利用设施。填埋库区除应按生产的火灾危险性分类中戊类防火区采取防火措施外，还应在填埋场设消防贮水池，配备洒水车，储备灭火干粉剂和灭火沙土。应配置填埋气体监测及安全报警仪器。填埋库区防火隔离带应符合本规范5.0.9条的要求。

    填埋场达到稳定安全期前的填埋库区及防火隔离带范围内严禁设置封闭式建（构）筑物，严禁堆放易燃、易爆物品，严禁将火种带入填埋库区。填埋场上方甲烷气体含量必须小于5%；建（构）筑物内，甲烷气体含量严禁超过1.25%。进入填埋作业区的车辆、设备应保持良好的机械性能，应避免产生火花。填埋场应防止填埋气体在局部聚集。填埋库区底部及边坡的土层10m深范围内的裂隙、溶洞及其他腔性结构均应予以充填密实。填埋体中不均匀沉降造成的裂隙应及时予以充填密实。

   　设计的时候我们采取被动气体收集装置。它是允许在气体没有鼓风机，气泵之类的机械装置下排放，这种系统可用于填埋场厂内部或者是外部。填埋场周边的空气排气沟和管路系统可以作为截断土中气体侧向流动的被动系统，如果地下水水位较浅，可以在填埋物中挖沟，其深度达到地下水位，然后用透性的砾石和排气管回填，作为被动气体的隔离层。为了促进排气沟的被动排气，根据填埋场的土体类型，可在教远的排气沟周围布置一些低透性材料。

如土体是与排气沟透气性同样的砾石。在排气沟外面一层软薄膜将有利于阻止气体流动而仅允许气体从排放口排出。如果地下水位较深，防渗墙可用防止气体流动的补救措施。

 　 如导气石笼和盲沟的相对位置图，我们在中间的盲沟主道上和盲沟的相互间的接头上均设计石笼，而每一段盲沟由于相对还算是比较长，如果在此之间不安排有一个导气石笼的话便不利于垃圾产生气体的排出，所以在每一段比较长的盲沟上面我们均都有一个导气石笼。