(完整版)生活垃圾卫生填埋场设计毕业设计

苏北A市生活垃圾卫生填埋场工艺设计

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摘要

随着我国经济实力增强，人口高速增长，人民生活水平提高，城市化进程不断加速，城市所产生的垃圾也越来越多。由于人口基数大，我国早

已成为世界上年产垃圾最多的国家，并且垃圾量还以每年9%左右的增长速率继续增加，因此城市垃圾处理已成为政府和百姓关注的焦点。目前垃圾处理主要分为焚烧，卫生填埋和堆肥三种。由于卫生填埋具有操作简单、投资和运行成本低廉、对垃圾无特殊要求等优点，目前已成为我国城市垃圾处理的主要方式。

本设计根据A市自然地理和经济情况以及各处理方式的比选最终选择卫生填埋法处理该市垃圾。因为该市垃圾产量大，所以对填埋场进行分区建设，并通过预测未来的垃圾量以及相应的规范选择了符合要求的场地。随着垃圾填埋时间的增长，会产生一定量的渗滤液和填埋气体，因此需要建设相应的防渗工程和导排系统阻止污染物对周围环境的污染，并对这些污染物进行处理与利用。

关键词：卫生填埋场；水平防渗；渗滤液处理；填埋气体导排和利用

ABSTRACT

With the develop ment of economy ,population,living standards and accelerating urbanization,the amount of waste is also increasing.Due to the great population base,China the world,and the waste continues to increase in the growth of 9%.So the disposal of municipal waste ,sanitary landfill and composting.Due to sanitary landfill is simple ,the costs of investment and operating is not too much and no special requirements for waste,etc,it method of the disposal of municipal waste.

According to economic, natural geographic an d the

comparison of the three methods,we choose sanitary landfill to dispose the waste in A city finally.Because the amount of waste is large,wo decide to build the landfill separay and choose the most suitable land according to the prediction of waste and design standards.During the degradation of waste,landfill leachate and gas is produced ,so we need to build appropriate seepage engineering and drainage system to protect the environment from contamination,and try to dispose and use them well.

Keywords:sanitary landfill；—面积参数，当F<1时，n=1

F—汇水面积

当重现期是50年时，K=24.6；当重现期是100年时，K=28.62.

一期工程库区总汇水面积为0.1156，为减少渗滤液量，采取清污分流的方式。减少雨水进入垃圾堆，将雨水有组织的收集并外排。整个填埋场的雨水导排系统分为三个部分：临时截洪沟、永久性截洪沟、堆体表面排水沟。其中，临时截洪沟的流量及永久性截洪沟的尺寸需由上述公式确定。

临时截洪沟的流量为Q=24.6×0.1156=2.84m3s

4.9.3临时截洪沟

由于该卫生填埋场处于平原地区，每期工程周围都设置临时截洪沟，经分析决定在比垃圾坝高5m出设置临时截洪沟，其断面尺寸为0.8×1.0m，采用土边沟的形状建造。

4.9.4堆体表面排水沟

当填埋场正在填埋时，需要在垃圾表面建造临时性沟渠将地表水和雨

水收集排放，当填埋到了终场覆盖的时候，这些排水系统将被覆盖和遗弃。在填埋结束后，需要在垃圾堆体表面建造表面排水沟，用来去除终场覆盖库区表面的雨水。

4.9.5道路边线排水沟（永久截洪沟）

为防止洪水破坏垃圾堆体，需在整个填埋库区周边设计一圈永久性截洪沟（道路边线的排水沟），断面尺寸采用1.0m×1.2m，永久截洪沟所用材料为浆砌块石。

4.9.6截洪沟的建设安排

本期工程只需建设工程范围之内的永久和临时截洪沟。

4.10监测井

因为库区的深层地下水高度超过30m，用监测井检测地下水的费用较大，所以在本设计中设置地下水监测井，用于监测地表水水质。

监测井一般包括以下四中类型。

（1）本底井：一眼，建在填埋场地下水上游50m处；

（2）排水井：一眼，建在填埋场地下水的主管出口处；

（3）污染监视井：两眼，在填埋场地下水流向下游的30m、50m建造；

（4）污染扩散井：两眼，在与填埋场地下水走向垂直的两侧各40m 建造。

4.11填埋操作

本填埋场类型是地上地下式，填埋方法采用自下而上逐级斜坡式填埋操作方式，垃圾按单元分层管理。对运送的垃圾采用“单元式”填埋。垃圾填埋处置作业流程见图4-4.

图4-4 填埋场填埋作业流程

（1）垃圾进场和洗车

所有垃圾车都应首先通过入口的磅桥进行记录与测试。为了弄清楚垃圾特征、磅数、分类、起源等。

（2）垃圾卸料、摊铺和压实

垃圾运输车到达工作区，经过工作人员批准后，才能放下垃圾。垃圾卸完，经过工作人员批准才能放下顶棚。在填埋作业中，每天填埋作业快结束可将覆盖土铺在作业面上，这样可以提高垃圾作业面的承载力。同类型的垃圾场运行经验说明，垃圾车在这种条件下的可直接在填埋物上通过，并进行相关操作。

填埋作业过程中关键的工序是摊铺和压实。此种方法能够提高垃圾的压实密度，有利于形成厌氧的环境，减少渗滤液的产生量和蚊蝇的生长，运输车能更方便地到填埋场，增加库容量和垃圾场的持续时间等。

摊铺和压实作业可由推土机或者压实机单独完成，也可由推土机摊铺，压实机压实联合作业。如果用推土机进行推铺和压实两个作业，不仅效果不好而且效率不好，其垃圾密度只能达到0.8tm3左右，所以目前国内外垃圾填埋场大多不采用该种方式。本项目采用压实机和推土机联用的作业方式，它的工作效率高成本低。

垃圾送入垃圾场之后，用推土机将垃圾铺成0.7m左右的厚度，推放后再用压实机在库区上压实3～5次，压实密度不能小于1.00tm3。每一层的垃圾必须压实完之后方可进行下一步操作；机械车辆可以在垃圾面上行

驶自如是压实效果好的特点。

填埋作业方式的选择

填埋作业包括“填坑法”和“堆坡法”。

填坑法是自上而下操作，堆土机工作负荷低但是很难控制，控制的不好将导致垃圾滑落。遇到含水率较高的垃圾可采用本法。

采用“堆坡法”进行工作时，推土机取得的效果较好且操纵更易控制；不会出现垃圾滑落。但是工作量大且负荷很高。

在填埋过程中，按照垃圾属性选取填埋工作方式。本工程设计推荐使用“堆坡法”。

（4）填埋作业单元

以尽量减少垃圾暴露面积，从而减少了气体、渗滤液的产生以及覆盖土的总量为原则，选择最合适的作业单元面积和形状。

（5）库底初始填埋

在垃圾填埋开始之初，库底上的第一层垃圾厚度应大于3m，并且不能有任何钢条等尖锐物体，以防防渗膜被穿破导致渗滤液或填埋气污染周围环境。

在铺设第一层垃圾时只能用推土机适度压土，不能允许其他机械设备在此垃圾上运行。一般应采用填坑法作业。

（6）日覆盖和中间覆盖

当每天的填埋作业完成后，需要对用粘土覆盖垃圾表面，这就是日覆盖。日覆盖可以减少垃圾飘落，气体挥发污染环境，是填埋场变得美观等优点。虽然日覆盖有上面这么多优点，但是同样会占用到一定部分的填埋体积。因此需要根据实际的工作情况和要求，根据时间和材料工艺要求等

进行调整。当填埋场一段较长的时间内不进行填埋操作，就需要对填埋场进行中间覆盖。垃圾覆盖对整个填埋的成功实施有着重要作用。

覆盖所需材料通常为填埋场开发过程中的多余土方或者就近取土，第二天可用临时的覆盖材料覆盖填埋场垃圾的斜面，次日再揭开覆盖材料继续进行填埋作业。当填埋堆体达到一定高度，一般为3.0m是就需要进行中间覆盖，覆盖材料一般为天然粘土，厚度要大于20～30cm。

覆盖材料需要根据实际情况决定选用相应的材料，一般是采用黏土或者其他人工合成的材料。本设计暂确定为黏土，具体材料的选择将在初步设计之后再进行比较。

4.12填埋作业设备选型

科学合理的选择垃圾填埋所需的机械设备，是垃圾填埋场稳定运行的关键。设备是根据填埋场实际的工作量和设备的自身能力而定的。根据填埋工艺的要求，填埋作业应该配备具有装载、挖掘、取土、运输、摊铺、压实等能力的设备。

1、取土设备的选型

为减少垃圾场对周边产生的污染，作业完成后需要进行黏土覆盖阻止气体挥发等，因此需要买上挖土，运土的机械设备如自卸汽车和装载机。

2、推土摊铺设备的选型

在垃圾被倾倒后，需要进行推土摊铺作业。因为城市垃圾成分复杂含水较多，所以推土摊铺设备必须具有功率强劲，接地压力适当这两个特点，因此选用湿式履带式推土机。

3、压实设备的选型

为了减少填埋垃圾的库容、减少垃圾填埋场的不均匀沉降、增加填埋

场的使用年限、充分发挥填埋场的经济效益，垃圾填埋后需要进行分层的压实处理。而根据《卫生填埋技术规范》中的要求，固体密度应至少600kgm 3，所以卫生填埋场需要配备压实设备。

具有带齿钢轮的专用压实机，有工作能力好，操作简单等优点。使用此压实机可大大提填埋场的使用年限。所以一般填埋场都首选专用压实机。

根据本填埋场设计规模，并从经济上考虑，选择履带式推土机1台和国产压实机1台。

4、喷药和洒水设备

由于填埋场库区内虫子，苍蝇，老鼠以及臭味较多，所以需要进行相应的工作出去这些不利于环境的因素。通常是使用可以喷药洒水两用车改善填埋环境。

5、其他设备的选型

为避免垃圾厂内轻质垃圾到处飘飞，本设计选择在填埋场周围建造防飞散网。

表4-5 填埋场设备表

序号设备数量（台）备注

布料、推

1 推土机 2

土

2 压实机 2 压实垃圾

覆盖土转

3 装载机 3

运

4 挖掘机 2 挖土装土

5 自卸车

6 场内转运

6 洒水车 2 喷药洒水

4.13封场和最终覆盖系统

4.13.1封场工程设计

当填埋场填埋完全结束的时候，采用封闭模式是非常必要的。设计最终覆盖的目的是为了尽可能减少雨水的渗入以及渗滤液的产生，以及防止填埋气体的产生。最终覆盖所需材料是由多种材料复合而成，有着多重功能。总之，最终覆盖是为了是日后的维护工作降至最低并且有效的保护周围环境。

填埋场的最终覆盖系统是由土壤侵蚀控制层、排水层、保护层、防渗层、基础层和排气层组成的，进行系统设计需要考虑渗滤液处理、填埋气的收集、填埋地方利用、植物种植和垃圾场的稳定性等。

按照《卫生填埋场封场技术规程》，设计选取压实性黏土和土工膜组成防渗层的最终覆盖系统。

封场系统的结构包括（从上至下）：植被层、排水层、膜上保护层、土工膜、膜下保护层、排气层。

(1)植被层

植被层在填埋堆体的最上面，由覆盖支持土层和营养植被层组成，营养植被层的厚度设为200mm，且应该被压实。

压实土是构成覆盖支持土层的原料，通常厚度为600mm，渗透系数应至少1.0×10-4 cm s .

(2)排水层

按照封场技术规程，排水层顶坡由粗粒排水材料所造，材料厚度取400mm，渗透系数大于1.0×10-2 m s。这种材料的水透过率高，效果好。本排水层和垃圾场排水沟一同建造，使雨水能够直接运出场外。

(3)防渗层

本设计的防渗层采取压实性粘土和土工膜相结合的方式。土工膜选取3mm厚的HDPE膜，参数不大于1.0×10-7 cm s，膜的上下表面都加土工布作保护层，膜下黏土厚度为350mm。

(4)排气层

排气层由粒径为30mm的粗粒多孔材料构成，其性能优异，参数需至少1.0×10-2 cm s，设计取400mm厚。

4.13.2封场后土地使用

按照《卫生填埋技术规范》，垃圾场封场后，其土地使用需要复合下列条件：

（1）填埋库区已满后，如果需要关闭，需得到当地县级以上的环保相关部门鉴定和批准；

（2）库区垃圾达到稳定化后才能当成土地使用，并且使用前需要对其进行实地勘测。

（3）不曾经过环保部门或专家等判定前，填埋场不准当做永久的建筑物用地。

五、渗滤液处理工程

5.1渗滤液的水质水量

5.1.1渗滤液水量

根据前面4.7.1的计算得知，本填埋场一期渗滤液的处理量为670m3d，二期处理量为720m3d，三期处理量为1100m3d。

5.1.2渗滤液进出水水质确定

1、渗滤液中的各物质所占比例多取决于垃圾本身物质组成、填埋工艺以及时间等。垃圾中的，主要是由厨房中的有机物含量决定的。由于经济水平、居家习惯和环保认识不同，所以各地方的垃圾组成具有很大差异，导致渗滤液中变化也很大。当埋置时间在五年之下时，渗滤液具有低PH、高、和高值等特性，然而当大于五年时，其具有低和低值，浓度高，PH 一般为7.5左右等特性。由于填埋场未建成，所以参考国内外垃圾卫生填埋场的渗滤液水质以及A市生活垃圾组成，初步拟定A市渗滤液水质如下：

=5000mgL

=8000mgL

SS=650mgL

=580mgL

2、渗滤液出水水质

具体如下：

≤30mgL

≤100mgL

SS≤30mgL

≤25mgL

5.2渗滤液处理方法

5.2.1设计原则

本处理工艺应该遵循以下原则：

1）选用技术可靠，高效的工艺使出水水质达标

2）工艺运行稳定，操作方便，具有一定抗冲击负荷的能力

3）尽量以节省费用和能耗为目的

5.2.2渗滤液处理工艺比选

物化法和生物法是处理渗滤液的主要方法。物化法主要有活性炭吸附、化学氧化还原、化学沉淀、离子交换、电渗析等多种方法，当在2500～5000mgL时，物化法对去除率达到50～80%。物化法擅长处理水质水量的变化不大，出水较稳定，生化性差的渗滤液，缺点是加工成本高，所以可与生物法结合处理。

生物法包括厌氧处理、好氧处理和此两者的联合作用。

（1）好氧处理分为活性污泥法、生物转盘、生物滴滤池等。好氧处理能有效降低，和氨氮，并且基础投资和运行能耗低，处理效率高。相关实验研究表明，当=4000～12500mgL，=1700～12600mgL，=85～575mgL时，混合式好氧活性污泥法对，的去除率可达到90%以上。

和活性污泥法相比，生物膜法具有防水质水量变化的长处，并且适合时代时间长的硝化菌在其膜上生存。可是该工艺对高浓度渗滤液的处理结果怎样还需要实验研究。

（2）厌氧处置分为上流厌氧污泥床、厌氧固定化生物反应器和厌氧稳定塘等。厌氧处置有很多优势，比如工艺简单，能量消耗少，所需营养物质也很少。缺陷就是需要较长水力停留时间，过低的有机负荷等、（3）厌氧和好氧结合的方式

尽管厌氧生物法能够处理高浓度有机废水，但是仅仅采用该法处理渗滤液效果太差，现实垃圾场中几乎没有这样做的。对于渗滤液采用厌氧和好氧相结合的工艺效果好，费用少。目前大部分填埋场均使用该方法处理渗滤液。

根据以上分析，并结合国内外垃圾填埋场的渗滤液处理工艺，本设计考虑两个方案并从中选择一个较优方案。

1、UASB+MBR法

调节池的渗滤液先通过格栅，然后用泵抽到水解酸化池，接着进入UASB，不仅去除部分有机物，还提高了的值，出水后进入MBR池，在此去除水里面绝大部分的有机物和，出水后进入二沉池。

本工艺核心是MBR法，因为膜能够高效分离活性污泥，所以采用膜分离技术能够是活性污泥浓度达到很高，一般是传统AO工艺的3到5倍，因此具有反应停留时间短，容积负荷高，占地面小等特点。而且因为污泥泥龄提高，有利于硝化菌生长，并且污泥产量少。

2、UASB+FEO+CASS法

FEO使用工业废料来发生各种生化反应和絮凝沉淀反应，渗滤液中难生化有机物得到降解，ss和色度得到降低，为后续生化处理提供保障。

CASS池包括两部分，前段是预反应区，后端是主反应区，在主反应区后端有滗水装置，从而可以按照连续进水间歇排水的方式不停运行。CASS将曝气，沉淀，排水集于一体，是好氧，缺氧和厌氧交互运行的工艺，可实现同步硝化反硝化和生物除磷。

渗滤液处理工艺方案比较表

方案

项目

方案一方案二

进水水质适应性适应性较差适应性强

出水水质达标稳定达标不容易达标构筑物数量构筑物水量少构筑物数量较多设备数量设备台数少设备台数多

剩余污泥污泥量少难处理污泥少

运行管理维护管理不易管理容易

运行费用运行费用高，耗能

高运行费用低，耗能

低

工程投资投资高投资低

通过上述工艺对比得出，为了出水水质的稳定性，方案一更能满足新标准的要求，故选方案一

5.3推荐方案工程设计

5.3.1处理设备

1、渗滤液调节池

有效容积：7200m3

外形尺寸：40m×30m×6.5m

数量一座

2、上流式厌氧生物反应器（UASB）

UASB的工艺特征是其上部设计有三相分离器；反应器中部为污泥悬浮区，当中装有填料，供微生物附着生长，形成的生物膜可以吸附悬浮有机物并分解；下部为污泥床区。

本工程设计参数如下：

进水=5000mgL，出水=1000mgL，去除率为80%

进水=8000mgL，出水=1600mgL，去除率为80%。

设计流量Q=670m3d=28m3，反冲洗时间为20s

①平均实时流量

，

则

其中——出水的持续时间，min；

——反冲洗的时间，min

——膜反冲的洗折合系数

——抽停折合的系数，一般去1

②膜面积：

J——设计膜通量

③膜元件通道数

④所需膜元件数量

采用水平安装，五个膜管道串联在一起，共三组。

六、填埋气体利用

6.1填埋气体的性质和产量估算

填埋气体是由于垃圾在厌氧条件下发酵生成的，气体的产量与性质随着填埋工艺，填埋场结构，垃圾含水率以及时间等因素不同而不同。

（1）填埋气体的性质

垃圾进场后，微生物的降解过程也就开始。垃圾分解包括好氧和厌氧两个阶段。填埋初期，垃圾中的有机物先进行持续数天的好氧分解，产生物质一般为,、。当填埋场中氧气量很少时，堆体的有机物便进入到厌氧分解阶段，产生的气体有、、和等。当分解过程进入旺盛期时，气体主要为和的混合体，此时一般占30%到70%，一般占15到30%，并会持续一段时间，一般要3到5年才能达到旺盛期。

（2）填埋气体产量估算

虽然目前国内填埋场产气量的研究较多，但是各计算模型得到的结果相差较大。本设计按照《垃圾填埋场填埋气体收集处理及利用工程技术规范》中的经验公式进行设计，填埋气体利用率取40%。

1）对于某一时刻进入填埋场的生活垃圾，其填埋气体产量为：

（6-1）式中：G——从垃圾填埋开始到第t年的填埋气体产生总量，m3；

M——所填埋垃圾的产量，t；

——单位重量垃圾的填埋气体产生最大量，m3t

K——垃圾的产期速率，1a

T——从垃圾进入填埋场时算起的时间，a

其中k值依据垃圾填埋场产期速率常数k在不同条件下的取值，根据A市气候k值取0.12.

对于某一时刻进入填埋场的生活垃圾，其填埋气体的产气速率为：

（6-2）式中：Qt——所填垃圾在时间t（第t年）的产气速率，m3a。

垃圾填埋场的填埋气体理论产气速率按逐年叠加计算：

（n≤填埋场封场时的年数f）

∑=

--

=

f

t

t

n

k

t

n

ke

L

M

G

1

)

(

0（n>填埋场封场时的年数f）

式中：Gn——填埋场在投运后第n年填埋气体产气速率，m3a

n——自填埋场投运年到计算年的年数，a

Mt——填埋场第t年填埋的垃圾量，t

f——填埋场封场时的填埋年数，a

2）填埋场单位重量的垃圾的填埋气体最大产气量（L0）根据垃圾中的可降解的有机含碳量估算：

（6-3）式中：C0——垃圾中的有机碳含量，%；IPCC中取发达国家为22%，发展中国家为15%。

——有机碳降解率，本设计取80%

所以=1.867×0.15×0.8=0.224

计算结果如下表

表6-1 填埋气体产量表

年份

累计总产量

（万吨）填埋场气体总产量

（万m3）

可利用气体量（万m3）

2014 40.15 1.017 0.407

2015 81.47 3.894 1.558

2016 123.988.396 3.358

2017 167.7314.323 5.729

2018 212.7821.505 8.602

2019 259.1629.792 11.917

2020 306.8839.065 15.626

2021 356.0049.211 19.684

2022 406.5460.140 24.056

2023 458.5671.780 28.712

2024 512.0884.060 33.624

2025 567.1796.945 38.778

2026 623.85110.378 44.151

2027 682.18124.329 49.732

6.2填埋气体的利用规划

填埋气体中主要成分是甲烷，因为其热值高，所以填埋气体可以利用变废为宝，目前填埋气体的综合利用方式有下面三种：