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1、西南科技大学本科生毕业论文 I 城市生活垃圾卫生填埋场工艺设计 摘要：本填埋场距该市的原垃圾综合处理厂约 2 公里处，通过卫生填埋达到无害化、 减量化、资源化，解决该市的生活垃圾最终处置，实现环境和经济的可持续发展。 本填埋场设计总库容为 110.57 万立方米，服务年限为 17 年。本设计的主要内容包 括：根据填埋场地形图完成填埋场库容并根据垃圾填埋量确定填埋场的使用年限； 确定垃圾坝的位置并确定坝体高度；地下水收集与导排系统方案设计；防渗系统方 案设计；渗滤液收集与导排系统方案设计；填埋气体收集与导排系统方案设计；填 埋场封场系统方案设计；填埋场进场道路方案设计；填埋场雨污分流系统方案设计
2、； 填埋场环境监测系统方案设计。 关键词：卫生填埋场； 导排系统； 防渗系统； 工艺设计； 雨污分流系统 西南科技大学本科生毕业论文 II The Process Design of Municipal Solid Waste Landfill Abstract: The landfill located from a citys waste comprehensive treatment plant about 2 km. According to waste reduction, reclamation and hazard-free treatment, the design goal
3、is to to resolve final disposal of municipal solid waste and to achieve environmental and economic sustainable development. The landfill was designed for 1 105700 m3 of total storage capacity and 17 years of the landfill life. The processs design included landfill storage capacity, landfill life, th
4、e location and the height of dam, groundwater collection and drainage system, leachate impervious system, leachate collection and diversion system, landfill gas collection and emission system, landfill site closure and finalcover, the approach road of landfill, rainwater and leachate diversion syste
5、m and environmental monitoring. Keywords: Sanitary landfill, drainage system, impermeable layer, Process design, rainwater and leachate diversion system 西南科技大学本科生毕业论文 III 目 录 第 1 章 绪 论1 1.1 生活垃圾卫生填埋场的概述1 1.2 生活垃圾卫生填埋场的特点2 1.3 本拟建垃圾填埋场的特点4 第 2 章 工艺设计说明5 2.1 概述5 2.2 设计依据5 2.3 垃圾产量及垃圾成分6 2.3.1 垃圾产量与来源6
6、 2.3.2 垃圾产量预测6 2.4 该市生活垃圾收集清运状况8 2.5 该市生活垃圾处理现状8 2.6 设计目标8 2.7 主要设计内容8 2.8 设计指导思想9 2.9 设计思路9 第 3 章 基础资料10 3.1 场址及交通现状10 3.2 地形地貌10 3.3 地层岩性10 3.4 地质构造与地震11 3.5 地下水场地中分布11 3.6 不良地质现象11 3.7 气象资料11 第 4 章 工艺设计12 4.1 建设规模的确定12 4.2 建设规划13 西南科技大学本科生毕业论文 IV 4.2.1 区域划分13 4.2.2 填埋场容量及使用年限14 4.3 填埋工艺方案设计16 4.3
7、.1 设计原则16 4.3.2 工艺方案设计16 4.4 填埋作业18 4.4.1 启动填埋作业区18 4.4.2 填埋方法18 第 5 章 工艺设计20 5.1 填埋区工艺概述20 5.2 填埋区工艺设计21 5.2.1 设计原则21 5.2.2 填埋作业区场地平整设计22 5.2.3 垃圾坝的设计22 5.2.4 防渗工艺设计23 5.2.5 渗滤液收集系统26 5.2.6 填埋气体导排系统设计29 5.2.7 截洪沟的设计33 5.2.8 封场设计33 5.2.9 填埋场道路的设计34 5.2.10 填埋作业区消防设计35 5.2.11 填埋作业设备选择35 5.2.12 垃圾计量36
8、第 6 章 环境保护与监测37 6.1 污染源分析37 6.2 环境保护措施和环境绿化37 6.2.1 采用的标准37 6.2.2 废气收集与处理37 6.2.3 垃圾渗滤液处理38 6.2.4 防止垃圾渗滤液污染地下水的措施38 西南科技大学本科生毕业论文 V 6.2.5 防止垃圾运输过程中产生的污染38 6.2.6 防止噪声污染的措施38 6.2.7 保证场内环境质量38 6.2.8 绿化恢复38 6.3 环境监测38 小 结40 致 谢41 参考文献42 西南科技大学本科生毕业论文 1 第 1 章 绪 论 1.1 生活垃圾卫生填埋场的概述 由于城市垃圾处理方式和技术的选择受垃圾成分、自然
9、条件、经济发展水平、 能源结构及传统习惯因素的影响，因而每个城市的垃圾处理方式和技术的选择可能 各不相同，没有固定和统一的模式。 生活垃圾处理处置方式主要分为这三大类：焚烧、堆肥和填埋。在这其中填埋 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%1。由于填埋技术起步早，处理技术相对 比较成熟，相应的法律法规比较健全，这进一步促进了填埋技术的发展。如
10、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，由于受经济技术 水平的影响，填埋所占的比例更高，达到 90%以上2。虽然随着经济技术的发展， 填埋比例稍有下降，但是在相当长段时间里，卫生填埋仍然占据重要位置。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。 垃圾卫生填埋具有处理和最终处置生活垃圾的双重功效。卫生填埋和传统的堆 填处置有本质的区
11、别：经过科学选址、建设符合环保要求的工程措施、按技术规范 填埋作业和饱和后要进行封场和封场后的维护管理，这使得卫生填埋能完全符合现 行的环保要求。卫生填埋还具有速度快、方法简单，技术比较成熟，在较大范围内 能适应垃圾产量的变化，建设费用和管理费用相对较低的优点。但是填埋场有一个 与生俱来的缺点：占地面积大，场址选址困难3。据估计：全国现有的大中型填埋 场大约有 200 座左右，按平均每座占地 60 公顷,则大约占了 1.2 万公顷土地，相当 于 1/4 个上海市区面积。同时，除了日益增加的垃圾，世界上其他资源(能源)都日 渐稀少，统计资料显示：到目前为止，我国填埋场或堆场中已堆积的垃圾大约有
12、60 多亿，并且城市生活垃圾总量仍以每年 8%10%的速度增长，全国城市生活垃圾年 西南科技大学本科生毕业论文 2 产量达到 1.5 亿吨4。在这严峻形势下，填埋方式急需发生转变，结合可持续发展 的理论，将传统填埋转变为可持续填埋，即垃圾填埋场从一个单纯的藏污纳垢场所 转变为一种资源的矿场。这就需要填埋场设计人员在设计时使填埋场不仅能安全填 埋生活垃圾，不对填埋场周围环境造成危害，而且还有利于填埋垃圾的资源化、能 源化和填埋场的后续开发利用，真正做到填埋场的可持续发展5。 1.2 生活垃圾卫生填埋场的特点 填埋场主要用来填埋城市垃圾等一般固体废弃物，使其对公共健康和环境安全 不照成危害。所谓填
13、埋就是在铺设有良好防渗性能的衬垫场地上，将固体废弃物压 实减容至最小厚度的薄层，并加上覆盖层。其场地必须具有合适的水文，地质和环 境条件，并要进行专门的规划、设计，严格施工和加强管理。为了保护环境，防止 环境污染，必须对渗滤液进行收集和处理，并对填埋气体（主要是甲烷和二氧化碳） 进行排除或回收利用，还需对填埋过程中产生的水、气和附近的地下水进行监测。 图 1-1 为一现代卫生填埋场的剖面图。 图图 1-1 卫生填埋场剖面图卫生填埋场剖面图 填埋场的功能主要有两个方面，即贮留固体废物、隔断固体废物污染和对固体 废物进行处置。 通常一个完整的卫生填埋场地主要由填埋场、辅助设施和未利用的空地组成。
14、填埋场建设程序主要包括：场址选择、环境影响评价、地质灾害评估、可行性 研究、土地征用、工程初步设计、施工图设计、工程施工、竣工验收等环节。 填埋工程的项目包括：填埋场场地平整、基底处理、填埋单元划分、周边和单 元之间的通道、衬垫系统、渗滤液收排系统、雨水导排系统、填埋气导排系统、封 场系统、地下水监测系统和填埋气监测系统。 西南科技大学本科生毕业论文 3 在现代卫生填埋场设计中最关键部位包括衬垫系统、渗滤液收排系统、填埋气 导排系统和最终封场系统。 衬垫系统位于填埋场的四周和底部，它是一种水力屏障，用于隔离固体废弃物 对填埋场的地下水和四周的土壤长生的污染。填埋场渗滤液是由雨水、地表水及地 下
15、水渗入填埋场，以及生物和化学反应对垃圾的降解作用，产生含有高浓度悬浮物 和高浓度有机或无机成分的液体，是一种典型的污染液，若不加处理排入周边土体 及地下水中，将对土体和地下水产生严重的污染，渗滤液收排系统是将填埋区的渗 滤液收集起来，并通过调节池输送至渗滤液处理系统进行处理，同时向填埋堆体供 给空气，以利于垃圾体的稳定化。气体收集系统用于收集废物中有机成分分解时产 生的气体，减少填埋气体向大气的排放量和在地下的横向迁移，收集后的气体可用 来发电或有控制地进行燃烧。对填埋场进行封顶的目的是减少封闭后降水对填埋场 的渗入以减少渗滤液的产生6。图 1-2 和图 1-3 分别是填埋场渗滤液导排系统断面
16、 图和排渗导气管断面 图。 图图 1-2 典型渗滤典型渗滤液导排系统断液导排系统断 面面 西南科技大学本科生毕业论文 4 图图 1-3 典型排渗导气管断面图典型排渗导气管断面图 1.3 本拟建垃圾填埋场的特点 本拟建垃圾填埋场属山谷型垃圾填埋场，在填埋作业区建设 HDPE 膜衬垫的人 工防渗系统，渗滤液收集导排系统，填埋气体收集导排系统等，填埋操作采取分层 压实、日覆盖、中间覆盖和终场覆盖等工艺；对封场填埋单元进行长期的监测和维 护。 本项目实施后，能很好的改善 M 市环境质量，使垃圾达到无害化处理的要求， 具有巨大的环境效益；总体环境质量的改善有益于人们的身心健康，减少疾病的发 生，降低医疗
17、费用；垃圾填埋场的建设与投资增加了就业机会，产生良好的社会效 益；城市环境质量的提高将会吸引更多投资，并促进旅游产业和其他第三产业的发 展，其所带来的其他社会经济效益的十分巨大。 西南科技大学本科生毕业论文 5 第 2 章 工艺设计说明 2.1 概述 生活垃圾卫生填埋场位于在该市区西北 7 公里处，总库容约 110.57 万立方米， 可满足该市 17 年服务年限内日均填埋 150 吨垃圾的需要。该场址交通便利，场地开 口较小，场底面积大，底面平整，汇水面积适中。建成后可以形成独立的水文体系。 本填埋场分两期实施，其中一期日均垃圾填埋量为 130 吨，服务年限为 8 年， 所需库容为 42 万立
18、方米，占地面积 3.40 公顷；二期日均垃圾填埋量为 180 吨，服 务年限为 9 年，所需库容为 65 万立方米，占地面积为 2.9 公顷。 2.2 设计依据 1、初步设计所依据的主要文件： 新建城市生活垃圾卫生填埋场岩土工程勘察报告（详细勘察） 城市生活垃圾卫生填埋场地形图 1：500 城建局、环卫所、环境保护局提供的垃圾处理工程项目基础资料 ； 中华人民共和国环境保护法 ； 中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法 ； 建设项目环境保护设计规定 （87）国环字第 002 号文； 中华人民共和国大气污染防治法 ； 中华人民共和国水污染防治法 ； 中华人民共和国环境噪声污染防治法 ； 中华人民
19、共和国环境影响评价法 ； 2、采用的设计标准及相关规范： 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2001101 号） ； 城市生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规程 （CJJ93-2003） ； 生活垃圾填埋场环境监测技术标准 （CJ/T3037-1995） ； 生活垃圾填埋污染控制标准 （GB16889-1997） ； 西南科技大学本科生毕业论文 6 生活垃圾卫生填埋防渗系统工程技术规范 （CJJ113-2007） 生活垃圾填埋场填埋气体收集处理及利用工程技术规范 （CJJ133-2009） 生活垃圾卫生填埋场封场技术规程 （
20、CJJ112-2007） 恶臭污染物排放标准 （GB14554-93） ； 大气污染物综合排放标准 （GB162971996） ； 大气环境质量标准 （GB30951996） ； 污水综合排放标准 （GB89781996） ； 室外给水设计规范 （GBJ13-97） ； 工业企业噪声控制设计规范 （GBJ8785） ； 工业企业内运输安全规程 （GB438784） ； 浆砌石坝规范 （SL25-91） ； 水工建筑物抗震设计规范 （SL203-97） ； 砼重力坝设计规范 （DL5108-1999） 。 2.3 垃圾产量及垃圾成分 2.3.1 垃圾产量与来源 据统计，该市城区 2009 年 1
21、1 月前生活垃圾日收运量约为 120150 吨，生活垃 圾主要为居民生活垃圾，商业垃圾，集贸市场垃圾，街道清扫垃圾，公共场所垃圾， 机关、学校、厂矿等单位的生活垃圾。以近几年的情况看，城市生活垃圾的产生量 呈上升的趋势，由于经济较不发达，居民的生活水平低，可利用资源如塑料、纸张 等的比例较少。 2.3.2 垃圾产量预测 目前 M 市幅员 2719 平方千米，城市人口 18 万人，根据环卫部门的统计测算目 前垃圾日平均处理量约为 150t。随着城市的发展，人口将规模的扩大，人民生活水 平的提高，生活垃圾的产量也将随之增加，影响生活垃圾产量的主要因素是城市人 口和人均日垃圾排放系数，人均日垃圾排放
22、系数又受到城市燃料结构、生活水平及 垃圾回收利用水平等因素的影响。 根据中国环境科学研究院对我国 500 多个城市生活垃圾产量的统计分析，中小 城市人均生活垃圾产量约在 0.81.4kg/(人.天)左右，大中城市约在 0.801.1kg/(人.天)左右。 西南科技大学本科生毕业论文 7 随着人口的增长，城区面积的增大及人民生活水平的提高，垃圾总产量将有所 提高，而且 M 市能源结构也发生了很多的变化，天然气的利用率大幅提高，垃圾中 煤渣、灰土含量下降。另外，随着人们环保意识的增强，净菜进市量逐步增加，一 次性包装用品减少，垃圾中可回收废品的量逐步增加，所以需填埋处理的人均垃圾 的产量不会大幅增
23、加。 按如下公式测算 M 市未来生活垃圾日产量 (2-1)1 (k x mPW + = 式中：W未来某年日垃圾产量，t/d； P目前人口数量，人； m人均生活垃圾产量，取 M=0.8kg/(人.天)； k人口增长率，%； x年限，a。 城市生活垃圾产量预测情况见表 2-1。 表表2-1 生活垃圾产量情况预测表生活垃圾产量情况预测表 年份 （年） 日产量 （吨） 服务区人 口（万人） 城市人口增 长率(%) 人均垃圾产量 （公斤/人） 年垃圾产 量（万吨） 累计垃圾产量 （万吨） 2011149.7618.724.000.8005.475.47 2012155.7519.474.000.8005
24、.6811.15 2013161.9820.254.000.8005.9117.06 2014168.4621.064.000.8006.1523.21 2015175.2021.904.000.8006.3929.60 2016182.2122.784.000.8006.6536.25 2017189.4923.694.000.8006.9243.17 2018197.0724.634.000.8007.1350.30 2019204.9625.624.000.8007.4857.78 2020213.1626.644.000.8007.7865.56 2021221.6827.714.00
25、0.8008.0973.65 2022230.5528.824.000.8008.4282.07 2023239.7729.974.000.8008.7590.82 2024249.3631.174.000.8009.1099.92 2025259.3432.424.000.8009.47109.39 2026269.7133.714.000.8009.84119.23 西南科技大学本科生毕业论文 8 2027273.7534.221.500.8009.99129.22 2028277.8634.731.500.80010.14139.36 2.4 该市生活垃圾收集清运状况 目前该市城市生活垃
26、圾由市环卫处负责收集清运，小区垃圾由小区物业负责统 一堆放，每天由环卫处垃圾车清运至垃圾处理厂；街面及商业、办公区域的生活垃 圾由环卫所的工人打扫集中后运至垃圾转运站，由转运站集中装车运至垃圾处理厂， 目前垃圾清运率只能达到 70%。 2.5 该市生活垃圾处理现状 由于城市生活垃圾成分复杂，受经济发展水平、能源结构、自然条件及传统习 惯因素的影响，对城市垃圾的处理一般是随具体情况不同而不同，但最终都是以无 害化、减量化、资源化为处理目标。从该市城市生活垃圾处理看，垃圾产量与垃圾 处理设施不配套，垃圾处理规模不能满足城市发展的需要，在垃圾的收集清运，处 理过程中虽然全部采用了简单的机械化操作，但
27、是自动化水平低、卫生条件差。 2.6 设计目标 解决该市城区及周边乡镇生活垃圾的最终处置与消纳问题，实现垃圾的规范化 集中处理，减少垃圾对土地资源的侵占；实现当天的垃圾当天处理，达到无害化、 减量化、资源化目标，以促进该市环境和经济的可持续发展；减少和控制垃圾对大 气、水体和土壤的污染，保护环境，保护居民身体健康，促进旅游事业的发展。 2.7 主要设计内容 本设计系该城市生活垃圾卫生填埋场工艺设计，本设计包涵的主要内容如下： （1）根据填埋场地形图完成填埋场库容计算，并根据垃圾填埋量确定填埋场的 使用年限 （2）确定垃圾坝的位置并确定坝体高度 （3）场底平整方案设计 （4）地下水收集与导排系统方案设计 （5）防渗系统方案设计 （6）渗滤液收集导排系统方案设计 （7）填埋气体收集与导排系统方案设计 （8）填埋场封场系统方案设计 西南科技大学本科生毕业论文 9 气象、垃圾成 分、水域保护 等资料 垃圾组 分资料 垃圾产 量资料 地质及水文 地质资料 气象及水文 地质资料 填埋容 量确定 渗滤液收集 填埋气导出 收集、利用 设施设计 填埋区面积计 算、分区及作 业计划设计