垃圾填埋场课程设计

《固体废物处理与利用》

课程设计

————垃圾填埋场设计

（45万人口）

院系：生化工程系

学生姓名：朱会朱婷婷

专业：环境监测与治理技术

班级：09 环监（2）班

学号：0905010239 0905010240

指导老师：于卫东

前言

随着城市的发展，城市人口激增，生活垃圾产生量呈迅速上升趋势，为解决堆放问题，筹建一座垃圾卫生填埋场，主要用于填埋生活垃圾，采用厌氧填埋。其结构简单，操作方便，工程造价低，可回收甲烷等气体，故设计厌填埋方式。

对产生的滤液采用厌氧+MBR+纳滤等工艺，处理后确保出水达标，还能适应不同季节，年份渗滤液浓度波动，工艺流程简单，占地少运行维护费用低，自动控制程度高，对气体进行收集，用于发电或供热。通过卫生填埋实现城市生活垃圾的减量化，无害化，以改善扬州市环境质量现状，快速现代化进程。

某地区垃圾填埋场

目录

1.概论

1.1设计背景……………………………………………………………………

1.1．城市生活垃圾

1.1.1生活垃圾的定义……………………………………………………………………

1.1.2生活垃圾的组成…………………………………………………………

1.1.3生活垃圾处理的主要特点………………………………………………

1.1.4城市垃圾处理概论…………………………………………………………………

1.1.5城市垃圾成份……………………………………………………………

1.1.6城市垃圾处理存在的问题………………………………………………

1.2.垃圾卫生填埋

1.2.1垃圾卫生填埋的定义………………………………………………………………

1.2.2垃圾卫生填埋的内容………………………………………………………………

1.2.3垃圾填埋场的分类…………………………………………………………………

1.2.4垃圾卫生填埋场的选址……………………………………………………………

1.3填埋场的防渗

1.3.1垃圾卫生填埋场的防渗系统………………………………………………………

1.3.2渗滤液的产生与污染控制…………………………………………………………

1.3.3渗滤液的处理系统…………………………………………………………………

1.4垃圾填埋气及其利用

1.4.1垃圾填埋气的特点…………………………………………………………………

1.4.2填埋气体的利用……………………………………………………………………

1.5垃圾卫生填埋场的运行管理

1.5.1拉圾卫生填埋场运行前的准备………………………………………………

1.5.2垃圾填埋操作………………………………………………………………………

1.5.3垃圾填埋辅助工程…………………………………………………………………

1.5.4垃圾填埋设备………………………………………………………………

1.6垃圾卫生填埋场的封场及封场后维护………………………………………

1.6.1填埋场封场…………………………………………………………………………

1.6.2填埋场封场后的维护………………………………………………………………

1.6.3防洪、导排系统………………………………………………………………………总结及建议

1.7设计规范与注意事项

1.8结论及建议

1.9参考文献

总体设计

2.1总体设计………………………………………………………………………

2.2.1服务人口………………………………………………………………………………

2.2.2人均垃圾日产生率……………………………………………………………………

2.2.3垃圾日产生量预测……………………………………………………………………

2.2垃圾填埋场工程设计…………………………………………………

2.2.1库容…………………………………………………………………………………

2．2.2服务年限……………………………………………………………………………

2.3渗滤液的收集与处理设备……………………………………………………

2.3.1渗滤液的产生量…………………………………………………………………… 2,3,2渗滤液处理设备尺寸………………………………………………………………

2.4填埋气的产生量………………………………………………………………CAD制图

设计说明书

1.概论

1.1设计背景

随着经济的发展，人们生活消费水平的提高，城市的生活垃圾产生量日渐增加。而目前市内还没有垃圾无害化处理的工程措施，基本上所有的垃圾都是简易堆放处理，没有进行无害化处理，其卫生要求远达不到环境法规的卫生标准。这些简易的垃圾堆放场已经造成一系列的环境污染问题。表现在：一，垃圾露天堆放，散发阵阵恶臭，污染大气环境，周围几平方公里的地方都可以闻到，严重影响景观。二，垃圾无隔离措施，其产生的渗滤液污染地下水和周围的地表水，极大地威胁居民的健康。三，污染周围的土壤，使土壤失去应有的功能。

目前, 国内外对生活垃圾的处理方式基本分为三种, 一是卫生填埋法, 二是焚烧法, 三是堆肥法。考虑到国内的具体情况, 在此介绍的填埋场采用卫生填埋。

1.2自然条件

气像资料

气温最冷月平均气温 8.1度

最热月平均气温 35.1度

极度最低气温 5.2度

极度最高气温 40.8度

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

日平均年降水量 82mm

风向冬季西北

夏季东南

1.1城市生活垃圾

1.1.1、城市生活垃圾的定义：

城市生活垃圾是指在城市中的单位和居民在日常生活或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物，是由多种废物组成的混合物，成份非常复杂，因此垃圾的热值高低取决于构成垃圾的各种废物的性质及其所占的比例。

1.1.2、城市生活垃圾的组成：

生活垃圾主要来自于城市居民家庭、城市商业、餐饮业、旅馆业、旅游业、市政环卫业、交通运输业、文教卫生业、行政事业单位、工业企业单位以及水处理中的污泥等。

1.1.3、城市生活垃圾的主要特点是：

（1）.垃圾热值和物理成份随时间和地点有比较大的波动。

（2）.垃圾的含水量较高，有的高达80%，对焚烧非常不利。

（3）.随着人民生活水平的提高，垃圾热值有一定的提高，灰土的比例降低。

1.1.4城市垃圾成份：

生活垃圾是指居民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垃圾。主要包括：厨余

垃圾，废纸，废织物，废旧家具，玻璃陶瓷碎片，废电器制品，废塑料制品，煤灰渣，粪便，交通工具和庭院垃圾。而本设计中垃圾中的橡胶塑料，纸类纤维，竹木，玻璃陶瓷金属均回收利用。

1.1.5城市垃圾处理存在的问题

1.管理体系：政企不分，基本完全依靠政府，缺乏自身活力。

2．资金来源缺乏，导致处理效率低，处理效果差，收运机械及辅助生产设备陈旧，机械化作业水平低，设备不足，工人作业条件差，劳动强度大，效率低。

3.垃圾运收，处理技术发展受限

1.2垃圾卫生填埋

1.2.1垃圾卫生填埋的定义

垃圾卫生填埋是垃圾是垃圾处理的基本方法，卫生填埋的含义就是利用自然界的代谢机能，对垃圾进行土地处理，寻求垃圾的无害化与稳定化处置。通俗地说，垃圾填埋就是垃圾埋入土地，垃圾卫生填埋就是不造成污染的垃圾填埋。

卫生填埋分为厌氧填埋、好氧填埋和准好氧填埋三种类型。其中好氧填埋类似高温堆肥，最大优点是可以减少因垃圾降解过程渗出液积累过多造成的地下水污染，其次好养填埋分解速度快，所产生的高温可有效地消灭大肠杆菌和部分致病细菌；但好养填埋处置工程结构复杂，施工难度大、投资费用高，较难于推广。准好养场地介于好养和厌养之间，也存在类似好养填埋的问题，使用不多。厌养填埋是国内采用最多的填地形式，具有结构简单、操作方便、工程造价低、可回收甲烷气体等优点[1]，故该设计采用厌氧填埋方法。

1.2.2垃圾卫生填埋场的内容

为了使垃圾填埋不对土地及其周围环境造成污染，就要采用卫生填埋技术来进行垃圾填埋。卫生填埋技术主要包括以下内容：

1.垃圾填埋场的防渗技术，主要包括场底水平防渗、周边垂直防渗等；

2.垃圾卫生填埋操作技术，主要包括填埋分区、填埋倾倒及推铺、垃圾压实、覆盖、雨污水分流

等；

3.污水处理技术，主要对垃圾渗滤液进行处理，按国家排放标准排放；

4.填埋气体导排及处理技术，主要包括填埋气体的导排、处理、利用等。

1.2.3垃圾卫生填埋场的分类

垃圾卫生填埋场根据所在的地形不同课分为四种类型：平地型填埋场、山谷型填埋场、坡地形填埋场、滩涂型填埋场。

1.2.4垃圾卫生填埋场的选址

1．选址过程

（1）.制定厂址预选标准，对每一个预选场址的情况对照预选标准进行评价；采用否定法剔除不符合预选标准的厂址；

（2）.对预选出的厂址采用肯定法对厂址的环境条件进行评价，选出几个初选厂址；

（3）.对初选厂址进行进一步的地形地貌勘察，然后比较选出最佳厂址。

2.选址考察标准

（1）.工程地质、水文地质、水文地理方面；

（2）.天然水体保护方面；

（3）.空气、噪声及土壤方面；

（4）.交通和居住区情况；

（5）.对其他行业的影响；

（6）.其他因素。

1.3填埋场的防渗

1.3.1垃圾卫生填埋场的防渗系统

1.填埋场防渗的主要目的：防止渗滤液渗入地下水系外，还要防止地表水进入填埋场。

2.填埋场防渗材料：天然防渗、改良型衬层、人工合成膜防渗

3防渗方式：水平防渗、垂直防渗

4防渗层的设置：单层防渗、复合防渗（渗滤液排水层、保护层、防渗层、地下水排水层、地基）

1.3.2渗滤液的产生及污染控制

1．垃圾渗滤液的来源：

（1）垃圾自身含水；

（2）垃圾生化反应生成的水；

（3）地下潜水的反应；

（4）大气降水

2．渗滤液来源与产生

（1）降水；（2）场外水；（3）垃圾出水；（4）蒸发出水

3.卫生填埋场渗滤液产量的确定

4.垃圾填埋场渗滤液处理

（1）垃圾渗滤液与城市污水合并进行处理；（2）在填埋场设污水处理厂进行现场独立处理

（3）渗滤液循环回流喷洒，（4）土地处理

（5）渗滤液的深度处理（混凝液的深度处理、活性炭吸附、化学氧化和催化氧化、反渗透）

1.3.3渗滤液的处理系统

生活垃圾填埋场建设中的渗滤液处理系统是决定垃圾填埋场技术成功的关键，其直接关系到对附近地表水的污染程度。

处理流程图

1.4垃圾填埋气及其利用

1.4.1垃圾填埋气及其特点

填埋气是填埋场内的有机物质通过微生物厌氧降解、挥发和化学反应而产生的

种混合气体，作为垃圾填埋的副产物。

填埋气具有以下特点：

（1）填埋气是一种温室气体

（2）填埋气是爆炸性的气体

（3）填埋气中含有大量的痕量气体

（4）填埋气是一种可回收利用的能源

1.4.2填埋气体的收集

对于大型垃圾填埋场，填埋一段时间后，填埋气体逐渐增多，填埋气体主动导排系统应及时

建立，并根据情况建设气体利用设施

目前气体利用方式通常有以下几种：

（1）燃气内燃机发电

（2）燃气轮机发电

（3）填埋气体作为燃料的蒸发轮机发电

（4）填埋气体用于锅炉燃料

（5）用于民用或工业燃气

（6）生产压缩天然气

（7）其他利用方式（例如：用填埋气制造燃料电池、用填埋气制造甲醛产品以及制造轻柴油）

1.5垃圾卫生填埋场的运行管理

1.5.1垃圾卫生填埋场运行前的准备

（1）垃圾填埋场环境监测本底值的测定；（2）填埋工艺设施的准备；（3）填埋设备机具的准备；（4）辅助设施的准备；（5）人员培训（操作人员及管理人员）

（6）垃圾填埋场运行规划的制定

1.5.2垃圾填埋操作

（1）垃圾的检验与计量；（2）垃圾的调度；（3）垃圾的倾倒；（4）垃圾的摊铺压实

（5）日覆盖；（6）中间覆盖；（7）终场覆盖。

1.5.3垃圾填埋辅助工程

（1）填埋过程中的卫生防疫；（2）环境监测；（3）填埋工艺设施及设备的维护。

（4）厂区绿化

1.5.4垃圾填埋设备

（1）主体设备：是指垃圾填埋工艺所需机械设备，包括垃圾计量、垃圾摊铺、垃圾压实、修边坡、覆土、渗滤液导排与处理、气体导排与处理等各工艺过程的机械设备。

（2）辅助机械设备：是指机械维修设备、供配电设备、通讯设备、场区保洁设备、卫生防疫设备、管理设备、交通设备等。

1.6垃圾卫生填埋场的封场及封场后的维护

1.6.1填埋场封场

垃圾填埋场在运行至设计年限，达到设计填埋高度后，应停止垃圾的填埋，及时封场。

封场的内容主要有：（1）按照设计要求做好最终覆盖；（2）对填埋区进行园林绿化；（3）

在填埋区垃圾最终覆盖层表面做好雨水排导设施；；（4）做好气体导排井的建设，入填埋操

作期间没有完善的气体导排井，封场应完善，保证气体导排井覆盖整个填埋区。

1.6.2填埋场封场后的维护

（1）填埋气体的导排和回收利用；（2）污水处理；（3）环境监测；（4）场区绿化的维护。

1.6.3防洪、导排系统

表4.0.1防洪要求

1.7 设计规范与注意事项

填埋场场底应在地下水位最高丰水位1m以上；垃圾填埋场不应设于离人畜供水点500m 以内的地区；垃圾填埋场不应设于直接与河流或湖泊相距50m以内的地区；自然防渗处理应保证黏土类衬里的渗透系数不大于1.0*10-7（cm/s），场底及四壁黏土衬里厚度不小于2m；生产管理与生活服务设施一般集中布置，成为一个相对独立的行政管理中心，生活管理与生活服务设施与库区保持一定的卫生防护距离，一般在500m以上。

1.8结论及建议

填埋垃圾的优点：卫生填埋由于具有技术成熟、处理费用低等优点，是目前我国城市垃圾集中处置的主要方式。

填埋垃圾的缺点：投资稍少、工艺简单、处理量大，并较好地实现了地表的无害化。

但是，填埋的垃圾并没有进行无害化处理，残留着大量的细菌、病毒；还潜伏着沼气重金属污染等隐患；其垃圾渗漏液还会长久地污染地下水资源，所以，这种方法潜在着极大危害，会给子孙后代带来无穷的后患。这种方法不仅没有实现垃圾的资源化处理，而且大量占用土地是把污染源留存给子孙后代的危险做法。目前许多发达国家明令禁止填埋垃圾。

我国政府的各级主管部门对这种处理技术存在的问题也逐步有了认识势必禁止、淘汰此类行为。

1.9参考文献资料

《固体废物处理与利用》/刘海春主编. ―2版.

《固体废物处理与处置实践教程》/宁平，张承中，陈建中主编

《城市生活垃圾卫生填埋处理技术》/建设部人事教育局建设部科学技术司建设部科技发展促进中心编

《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB 16889―1997）

《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJ 17―2001）

《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》（CJJ 122―2001）

《生活垃圾填埋场污染物控制标准》（GB 16889-2008）

《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17―2004）

《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》（建标【2001】101号）

《厂矿道路设计规范》（GB16889）

《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889）

《生活垃圾填埋场环境监测技术要求》GB/T 18772

设计计算书

2.1总体设计

“城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准”规定：垃圾卫生填埋场根据建设规模（总库容）和日处理能力两种方式进行分类与分级。

按填埋场建设规模划分：

Ⅰ类总库容1200万m3以上

Ⅱ类总库容500万m3～1200万m3

Ⅲ类总库容200万m3～500万m3

Ⅳ类总库容100万m3～200万m3

按日处理能力划分：

Ⅰ级日处理量1200t/d以上

Ⅱ级日处理量500 t/d～1200t/d

Ⅲ级日处理量200t/d～500 t/d

Ⅳ级日处理量200t/d以下。

2.1.1服务人口

下式计算 An=An*(1+p)n式中：

An———第几年的服务人口

An———初始服务人口数，本次设计取45万

P ———人口年平均增长率，本次设计中据资料，p=0.003

N ———第n年

2.1.2人均垃圾日产率

根据当地的调查资料显示，该市现在的人均垃圾产生率0.8~1.2kg/(d.人)结合该市的其他生产特点本市在未来的几年呈连续增长的趋势，其平均增长系数取0.01。采用下公式预测该市垃圾产生量的未来变化趋势。

an=a.(1+0.01)n-1式中：

a———初始垃圾人均日产生率，kg/(d.人)

an———第N年的垃圾人均日产率，kg/(d.人)

2.1.3垃圾日产生量预测

Wn=An*an/1000 式中：

Wn———第n年的垃圾日生产量，t/d An———第n年的服务人口数。人

2.2垃圾填埋场工程设计

2.2.1库容

覆土体积与垃圾体积比为1/4,垃圾库容系数为:0.75~0.95,此处以0.8为宜库容=(垃圾体积+覆土体积)/垃圾库容系数=5/4*垃圾体积/垃圾库容系数=5/4*115.7725*10^4/0.8=1.81*10^6 m3

2.2.1使用年限：

垃圾产生量W n=An*a n/1000

式中W n---- 第n年的日产垃圾量，t/d;

a n ---- 第n年的垃圾人均日产率，kg/(d·p)

根据当地的调查资料显示，该城市现在的人均垃圾产生率为0.8~1.2Kg/(d·人)，结合该市的其他生产特点本市在未来的几年呈连续增长的趋势，其平均增长系数取0.01，采用下公式预测该市垃圾产生量在未来的变化趋势。

A n=a*(1+0.01)n-1

式中a1:初始垃圾人均日产率为1.2kg/(d/人)

以第10年为限制条件则:W10=A10*a10/1000=46.3684*104*1.3124/1000=608.55t/d。所以

根据该地区居民生活垃圾产量和场址库容，Ⅱ级处理场规模

设定日处理垃圾量为650t/d

Y=(Q-V) *R1*C/(365*Q1)

Y—填埋场使用年限

Q—垃圾场库容

V—覆土量

Q1—日处理垃圾量（该垃圾处理场以650t/d）

R1—垃圾平均密度(0.9t/m3)

C—垃圾压实沉降系数，C=1.0~1.8

Y=(1.81*106-1/4*115.7725*104)*0.9*1.5/(365*650)=8.65年。所以，10年的服务规划设计符合未来的城市生活需求与发展！

2.3渗滤液的收集及处理设备

2.3.1渗滤液的产生量Q=C*I*A*10-3

Q----渗滤液年产生量，m3/a; I----降雨强度，mm; C----渗出系数，取0.6；A----填埋面积，m2所以，Q=0.6*1120.8*12.0596*104/1000=8.11*104m3/a=222.2m3/d

2.3.2渗滤液处理设备尺寸

1．UASB反应器

（1）容积V=AH=Tq

式中 V--反应器容积，m3 ；A---反应器截面积，m2 ；H----反应器有效高度，m t-----有效水力停留时间，h ；Q---进液流量，m3

所以，V=26/24*222.2=240.7m3

(2)有效高度H=V/A

H=240.7/(3.14*42)=4.8m

实际高度H’=H+3=7.8m

2.A/O膜氧化池

(1)设计参数计算

①BOD污泥负荷：N S=0.38kgBOD5/kgMLSS*d(利于消化反应顺利进行)

②污泥指数：SVI=250

③回流污泥浓度：X r=106*r/SVI=4000(mg/l)(r=1)

④污泥回流比：R=100﹪

⑤曝气池内混合液污泥浓度：X=r*X r/(1+r)=2000(mg/L)

⑥TN去除率：η=（TN0-TN e）/TN0=80.8﹪

⑦内回流比：R=ηTN/(1-ηTN)=4.21﹪

(2)A/O池主要尺寸计算

①有效容积：V=Q*L0/N S X=130m3

②根据经验取有效水深：H=5.0m

③曝气池总面积：A=V/H=26m2

④污水停留时间:V/Q=130*26/222.2=15.2h

⑤采用A/O比为1:4，则A段停留时间t1=3.04h,O段停留时间t2=12.16h

3.中尘池

根据经验，设中心管内流速V0=0.03m/s

(1)中心管面积 f=q ma/V0=222.2/(24*3600*0.03)=0.0857m2

(2)沉淀部分有效断面积A0根据经验，设表面积负荷q=1m3/(m2*h),则上升高度V=1m/h=0.000278m/s

A=q max/V=0.00257/0.000278=9.25m2

(3)沉淀池直径：D=[4(A+f)/π]?=3.45m 取整3.5m＜8m

(4)沉淀池有效水深h2

根据经验，设沉淀时间t=2h,则h2=V*t*3600=2.0016m 取整h2=2m

(5)校核池径水深比：D:h2=3.5:2.0=1.75＜3(符合要求)

（6）池子圆截锥部分实有容积V1：

设圆锥底部直径d′=0.4m,截锥高度为h5,截锥侧壁倾角α=550，则

h5=(D/2-d′/2)tgα=(3.5/2-0.4/2)tg550=2.213m,取整h5=2.25m

V1=1/3*πh5(R2+r2+R*r)=8.12m3

(7)中心管直径：d0=(4f/π) ?=0.330m

（8）中心管喇叭口下缘至反射般的垂直距离h3。根据经验，设流过该缝隙的污水流速V1=0.02m/s，喇叭口直径为d1=1.35d0=1.35*0.330=0.4455m

则：h3= q max/(V1πd1)=0.00257/(0.02*3.14*0.4455)=0.09186m,取整h3=0.092m

（9）沉淀池总高度H。设池子保护高度h1=0.3m，缓冲层高度h4=0.3m,则

H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+2.0+0.092+0.3+2.25=4.942m

2.4填埋气的产生量

首先确定填埋场的干湿性，以年降水量635mm来划分。大于635的则为湿式填埋场，反之则为干式填埋场。

填埋气产气量可按下式计算

L0=W（1-ω）η有机物C COD V COD

W----垃圾质量（kg）；C COD----单位质量垃圾的COD ；V COD----单位COD相当的填埋气体产生量(m3/kg) ω----垃圾含水率（%）；η有机物----有机物含量%（干基）；L0----理论产气量（m3）

所以，L0=2.3748*109（1-0.35）*0.6*1.2*1.2*0.7=9.3*108（m3）

CAD绘图垃圾填埋场平面布置图

垃圾填埋场填埋区剖面图

垃圾渗滤液处理工艺流程图