垃圾填埋场课程设计说明书固体废物处理工程课程设计


    《固体废物处理工程》课程设计 北京市密云区垃圾填埋场设计 班 级:环工 学生姓名: 学 号: 指导教师: XX大学 2013年X月X日 城市垃圾处理课程设计任务书 1 摘要 4 关键字 4 一、概述 5 1.1工程概况 5 1.2 设计原则与范围 5 1.2.1编制原则 5 1.2.2处理方案选择原则 6 1.3 设计依据 6 二、基础资料 7 2.1 城市概况 7 2.2 自然条件 7 2.2.1地形地貌 7 2.2.2 气候条件 7 三、垃圾量预测 8 四、场址概况 8 4.1填埋场类型 8 4.2填埋场等级划分与规模确定 9 4.3填埋场选址条件 9 4.3.1场址禁设地区 9 4.3.2选址条件 10 4.4场址比选与场址确定 11 五、总图布置 13 5.1 设计内容 13 5.2 设计原则 13 5.3 场区布置方案及特点 14 5.4 道路运输 14 5.5 绿化工程 15 六、卫生填埋库区工程 15 6.1 填埋库容及使用年限 15 6.2 防渗工程 16 6.2.1 水平防渗 17 6.2.2垂直防渗 21 6.3 渗沥液收集导排系统 24 6.4 填埋气体收集导排及利用 25 6.5 防洪系统 26 6.6 监测井 27 6.7 填埋工艺 27 6.8 填埋作业设备选择 28 6.9 封场工程 30 七、渗沥液处理工程 31 7.1 处理工艺 31 7.1.1 污水处理方案选择原则 32 7.1.2 渗沥液处理方案比较 32 7.1.3 渗沥液处理设计水量及水质的确定 33 7.1.4 污水处理工艺方案对比 33 7.1.5 污水处理工艺方案比较及选择 36 7.2 主要处理设备 38 7.2.1处理设备 38 7.2.2 处理效果预测 40 八、环境保护与监测 40 8.1 设计依据 40 8.2 环境污染来源及污染物分析 40 8.3 环境监测 41 参考文献 44 设计图件 44 城市垃圾处理课程设计任务书 指导教师: 班级: 环工 设计小组: 一、设计任务及目的 1、任务:完成 密云 县/市生活垃圾卫生填埋场设计。 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。 二、设计规模 设计服务人口8人;平均垃圾产量1.20kg/d;人口增长率5%。 三、设计条件(根据项目修改) 1、密云县/市主要气象特征值如下。 1)气温 平均气温在 10.8 ℃,极端最低气温 -27.3 ℃,极端最高气温 41.6 ℃。 2)降水(6-8月份降雨量占全年的 76.33 %) 年平均降水量 661.3 毫米,最大降雨量 918.7 毫米,最低降雨量为 352.9 毫米。 3)蒸发量 年平均蒸发量420.6mm 4)风向风速 冬季主导风向:偏北风 夏季主导风向:偏南风 年均风速2.7m/s, 最大风速19.0m/s 2、 填埋场渗滤液必须经过处理,出水水质必须达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中的一级标准,紧挨填埋场有水、电源及公路。 四、设计工作量 1、收集设计基础资料(包括设计手册,技术规范,相关法律法规),熟悉资料。 2、熟悉处理工艺流程及填埋作业程序;计算库区总容量和填埋总量。 3、填埋场主体工程工艺设计计算,计算主体设施的工艺参数,确定主要尺寸。 4、填埋场配套工程及辅助设施和设备的工艺布置。 5、垃圾填埋场平面布置、剖面及主要构筑物工艺图设计。 五、设计文件的编制 1.每人上交垃圾填埋场设计计算说明书1份(不少于1万字); 2、图件每人3张; 3、设计成果除打印外,应交电子文件。 六、主要参考资料 1、《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17-2004) 2.《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) 3、《厂矿道路设计规范》(GBJ22) 4、《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB 16889) 5、《生活垃圾填埋场环境监测技术要求》GB/T 18772 6、《非织造复合土工膜》(GB/T 17642) 7、《聚乙烯(PE) 土工膜防渗工程技术规范》(SL/T231-98) 8、《土工合成材料应用技术规范》(GB 50290—98) 9、《建筑设计防火规范》(GBJ 16—89) 10、有关填埋场设计的论文著作 七、课程设计成果要求 1.课程设计任务书 2.课程设计题目、摘要、关键词 3.课程设计目录 4.课程设计正文: 1概述 1.1 工程概况 1.2 设计原则与范围 1.3 设计依据 2基础资料 2.1 城市概况 2.2 自然条件 3垃圾量预测 4场址概况 5总图布置 5.1 设计内容 5.2 设计原则 5.3 场区布置方案及特点 5.4 竖向布置 5.5 道路运输 5.6 绿化工程 6卫生填埋库区工程 6.1 填埋库容及使用年限 6.2 防渗工程 6.3 渗沥液收集导排系统 6.4 填埋气体收集导排及利用 6.5 防洪系统 6.6 监测井 6.7 填埋工艺 6.8 填埋作业设备选择 6.9 封场工程 7 渗沥液处理工程 7.1 处理工艺 7.2 主要处理设备 8环境保护与监测 8.1 设计依据 8.2 环境污染来源及污染物分析 8.3 环境监测 5.参考文献 6.设计图件: 1)填埋场总体布置图 2)渗滤液管路图 3) 垃圾封场堆体断面剖面图(纵、横剖面图) 4)渗滤液管道剖面图(含防渗层) 摘要: 当今社会全球面临的最大挑战之一就是环境问题。以北京市为例,据《人民日报》报道:“北京周围7000多座垃圾山包围,其中直径50米以上的垃圾场就有5000多座”。据“全国城市生活垃圾处理及资源利用经验交流会”上发布的信息:“全国垃圾的历史堆存量已多达60多亿吨,侵占土地多达5亿方米。全国数百座大小城市,已有2/3的城市被郊区的垃圾山包围。”由此可见垃圾问题的严重性。危险废物具有毒性、易燃性、腐蚀性、反应性和感染性,如果长期暴露于环境之中会对生态环境和人类健康造成巨大危害,所以安全而有效地处理处置危险废物意义极为重大。安全填埋是危险废物集中处王必不可少的重要手段之一,但是在填埋的过程中,危险废物容易产生渗滤液等有毒有害液体,对填埋场周围地下水又造成了污染,由于危险废物对环境的危害性大,因此对危险废物填埋场设计和施工要求较高。通过总结国内已建成的危险废物填埋场设计与施工经验,设计出合适的卫生垃圾填埋场。 关键字:垃圾填埋场、工程设计、环境保护、渗滤液处理。 一、概述 1.1工程概况 * 项目名称:北京市密云区城市生活垃圾卫生填埋场工程 * 总用地:232.8亩 * 总库容:约93.12万立方米 * 处理规模:平均138.1吨/日 * 服务年限:15年 * 项目服务范围:北京市密云区城市居民所产生的生活垃圾 1.2 设计原则与范围 1.2.1编制原则 城市生活垃圾处理作为城市环境治理和环境保护项目,应在贯彻国家垃圾处理技术政策和城市总体规划指导的前提下,合理选择厂址和处理工艺、严格控制二次污染并防止新的污染产生,使工程的各项指标符合国家的有关法规和标准规定。本项目的编制原则是: 1)在认真贯彻执行国家关于城市垃圾处理的法规(条例)和技术标准的同时,结合当地环境卫生事业的发展,根据生活垃圾产生情况科学规划,合理确定建设规模,对生活垃圾实行安全处置,使之真正达到国家规定的垃圾处理要无害化、减量化和资源化的总体目标。 2)坚持因地制宜和科学态度,选择合理的技术路线,采用先进工艺和技术上成熟的设备,确保各类设施互相协调,技术切实可行,降低垃圾处理的建设投资和运行成本,提高项目的社会效益和环境效益。 1.2.2处理方案选择原则 处理方案选择的原则是:技术成熟,工艺简洁,设备可靠,能适应生活垃圾的特性,满足环境保护的要求,同时还要考虑下列因素的影响: 1)当地的经济实力和投资能力 2)城市建设和社会发展对环境的要求 3)各种垃圾处理方法的优缺点 4)生活垃圾理化性质及变化趋势 5)技术与设备的可靠性和适应性 6)对资源再利用的潜力和程度 1.3 设计依据 *《生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17—2004) *《生活垃圾填埋污染物控制标准》(GB16889-97) *《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) *《城市环境卫生设施规划规范》(GB50337—2003) *《城市环境卫生专用设备》(CJ/T29—91) *《市政工程设计技术管理标准》建设部(93)建城技字第42号 *《工业企业厂界噪声标准》(GB12348—90) *《工业企业设计卫生标准》(TJ36—79) *《建筑设计防火规范》(GBJ16—87 2001年版) *《恶臭污染物排放标准》(GB1455-93) *《城市垃圾产生源分类及垃圾排放标准》(CJ/T3033—1996) *《城市生活垃圾采样和物理分析方法》(CJ/T3039—1995) *《生活垃圾填埋场环境监测技术标准》(CJ/T3037—1995) *《防洪标准》(GB50201) *《城市防洪设计规范》(CJJ50) *国家现行的其他标准和规范 二、基础资料 2.1 城市概况 位于北京市东北部,距首都国际机场35千米。总面积2229.45平方千米,是北京市面积最大的区县。户籍人口43万人(2012年末),是北京市生态涵养发展区的五个区县中人口最多的区县。全县辖17个镇、2个街道和1个地区办事处。该县年均降水量661.3毫米,年均温10.8℃。矿藏有铁、铅、铝、钨、金和石灰岩、大理石等,其中,铁矿石储量9.9亿吨,在全国两千多个县中排名第19位。是首都重要饮用水源地和生态涵养发展区。华北第一大水库密云水库位于县境中部,控制潮河、白河流域面积1.6万平方千米,总库容43.75亿立方米,最大水面面积188平方千米,占全县土地面积近10%。 2.2 自然条件 2.2.1地形地貌 地貌类型复杂多样,可划分为山地、丘陵、台地、平原等四大类型。 多种多样的地貌类型,为农、林、牧、副、渔综合发展,建立城郊农业结构提供了有利的地貌条件。区域轮廓呈南北略长、东西稍窄的多边形。密云县西起东经116°39′33“,东至117°30′25〞,东西长69公里;南起北纬40°13′7〞,北至北纬40°47′57〞,南北宽约64公里。东南至西北依次与北京市的平谷区、顺义区、怀柔区接壤,北部和东部分别与河北省的滦平县、承德、兴隆县毗邻。 2.2.2 气候条件 密云区属温带大陆性季风气候。四季分明,降水集中。春季干燥多风,昼夜温差较大;夏季炎热多雨;秋季晴朗少雨,冷暖适宜,光照充足;冬季寒冷干燥,多风少雪。 三、垃圾量预测 设计服务人口为8万人,平均垃圾产量1.20kg/d,人口增长率5%,服务年限为15年。垃圾清运率每年均为100%。 年份 人口 人均垃圾产量 生活垃圾年产量 累计总产量 (万人) Kg/d/p (万吨) (万吨) 1 8.00 1.20 3.50 3.50 2 8.40 1.20 3.68 7.18 3 8.82 1.20 3.86 11.04 4 9.26 1.20 4.06 15.10 5 9.72 1.20 4.26 19.36 6 10.21 1.20 4.47 23.83 7 10.72 1.20 4.70 28.53 8 11.26 1.20 4.93 33.46 9 11.82 1.20 5.18 38.63 10 12.41 1.20 5.44 44.07 11 13.03 1.20 5.71 49.78 12 13.68 1.20 5.99 55.77 13 14.37 1.20 6.29 62.06 14 15.09 1.20 6.61 68.67 15 15.84 1.20 6.94 75.61 四、场址概况 4.1填埋场类型 填埋场按地形地貌分为四大类: 1)山谷型填埋场 2)沟壑型填埋场 3)坡地型填埋场 4)平原型填埋场 这四种类型的填埋场各有利弊,其选择需结合当地的实际情况。由于密云区地势平坦,城郊没有自然形成的山谷(沟壑),也没有自然坡地可以作为填埋处理的天然场地利用。经现场踏勘和分析,可研依椐密云区的自然条件及场址比选结果,推荐场址为平原型填埋场。 4.2填埋场等级划分与规模确定 “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 根据北京市密云区城市居民生活垃圾产量和场址库容,项目为Ⅳ类Ⅳ级处理场规模。 4.3填埋场选址条件 4.3.1场址禁设地区 根据《生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17—2004)规定,填埋场不应设在下列地区。 1)地下水集中供水水源地及补给区; 2)洪泛区和泄洪道; 3)填埋库区与处理区边界距居民居住区或人畜供水点500米以内的地区; 4)填埋库区与污水处理区边界距河流和湖泊50米以内的地区; 5)填埋库区与污水处理区边界距民用机场3公里以内的地区; 6)活动的坍塌地带,尚未开采的地下蕴矿区、灰岩坑及溶岩洞区; 7)珍贵动植物保护区和国家、地方自然保护区; 8)公园、风景、游览区、文物古迹区,考古学、历史学、生物学研究考察区; 9)军事要地、基地,军工基地和国家保密地区。 4.3.2选址条件 场址选择是项目实施成功与否的关键,根据《生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17—2004)规定,场址选择由建设项目所在地的建设、规划、环保、环卫、国土资源、水利、卫生监督、地质勘察等有关部门和专业设计单位的有关专业技术人员参加。 选址条件是: 1)符合城市总体规划、区域环境规划、城市环境卫生专业规划的要求; 2)与当地的大气防护、水土资源保护、大自然保护及生态平衡要求相一致; 3)库容应保证填埋场使用年限在10年以上,特殊情况下不应低于8年; 4)交通方便,运距合理; 5)人口密度、土地利用价值及征地费用均较低; 6)位于地下水贫乏地区、环境保护目标区域的地下水流向下游地区及夏季主导风向下风向; 7)场址距大、中城市规划建成区应大于5公里,距小城市规划建成区应大于2公里。 4.4场址比选与场址确定 根据《生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17—2004)规定,结合当地的实际情况,场址选择应满足以下条件: 1)在城市规划建成区2公里之外; 2)离村庄、居民区、交通干道、厂矿和人畜居栖地500米以外; 3)在城市夏季风向的下风向; 4)交通方便、运距适中; 5)人口密度低、土地利用价值低,征地、拆迁费用少; 6)群众支持,不会造成不良社会影响的地区; 7)远离城市水源地; 8)具备一定的基础条件(水、电、通讯等); 9)避开特殊区域和需要保护的区域; 10)地质和水文地质条件能满足项目建设的要求; 11)取土条件方便; 12)库容要大,使用年限在10年以上,特殊情况下不低于8年。 根据上述要求,从经济的合理性及环境的可行性角度出发,县有关部门在场址选择前就进行了社会环境、自然环境以及气候等影响因素的调查分析,并在近郊做了选址勘察工作,初选了候选场址。经对候选场址的地形、地貌、水文、植被、风向、供电、给排水、覆盖土源、交通运输条件及场址周围人群居住等情况综合分析后,在候选场址中确定了以下场址,基本条件如下。 场址名称 密云县郊区 场址与规划的关系 在城市规划建成区之外约3公里处。 地质、水文条件 地质条件和地形条件较好, 环境状况 场址为可耕地,地势平坦。 周围非常空旷,500米范围内无村庄、单位和建筑物。 场址区域内未发现重大文物迹象,地表及地下无国家规定的保护文物。 交通条件 交通方便。 库容与使用年限 库容较大,使用年限长。 供水与供电 生产生活用水在场区打井解决。 电力供给由附近线路架线引入。 用地条件 可用地面积较大。 土源条件 土源充足。 综上可知,场址条件利大于弊基本符合“标准”所规定的选址要求,对于不利因素可以通过合理的工艺措施(如采用人工防渗)进行解决,这在技术上是可行的。 五、总图布置 5.1 设计内容 项目为北京市密云区城市生活垃圾无害化处理工程,以消纳和处理密云县城市生活垃圾、保护城市环境为根本目的。因此,处理方案和场址选择是项目的重点,并同时对处理方案及场址的环境影响以及投资效益进行分析论证,其内容主要包括: * 项目建设的必要性 * 场址比选、确定与评价 * 建设规模的确定 * 处理方案选择 * 工艺设计 * 总平面图布置 * 配套设施与设备配置 * 环境保护与安全生产 * 财务及经济分析 * 投资估算 5.2 设计原则 (1)满足有关规划及生产工艺要求,合理布局,为各准也设计、生产创造有利条件。 (2)充分利用厂区的自然条件、当地的水文、气象条件及工艺要求进行合理分区和总图布置,并尽量节约用地。 (3)适应场内外运输,使交通线路顺直通畅,各区联系方便快捷,生产运营能有效进行。 (4)竖向设计应满足工艺、道路运输及厂区排水的要求。 (5)通过围墙或防护网有效维护场区边界;强化场区绿化、美化,减少环境污染,建设出一个安全、卫生、美化的场区。 5.3 场区布置方案及特点 根据总图布置原则,将场区按功能特点划分为五个区,即管理及生活区、填埋库区、渗沥液处理区、绿化区和堆土区,总占地面积为232.8亩。 管理及生活区根据生产、生活的需要建有门卫房、地磅室、办公楼、综合楼、库房、洗车房及车辆检修室、停车场、垃圾破碎分选区、垃圾车辆、通信及监控室、供电及给排水等建、构筑物,除此之外还有员工生活休息区和体育娱乐设施等,该区位于场区的南面,占地46.1亩,本着以人为本的设计原则该去重点绿化。 填埋库区是本项目的核心部分,处于整个场区夏季主导风向的下风口,占地108.8亩,为总面积的46.75%,该区包括:防渗系统、渗沥液手机导排系统、填埋气体导排系统、雨污分流系统、填埋作业道路、垃圾坝、防火墙、截洪沟等。 渗沥液处理区布置在场区东南面,占地8.6亩,该区建有渗沥液调节池、UASB池、CASS池、清水池、污泥池、污水处理管理站、污水提升泵站等构建筑物。 绿化区占地面积为41.3亩,为总面积的17.7%,满足设计原则和实际原则,为填埋场提供了足够的绿化带。 堆土区占地面积为7.5亩,为总面积的3.2%,为了满足施工过程中的挖出的土石方对方问题,设计了堆土区,为临时存放土质区域,满足设计与施工要求。 为了满足填埋规范及工艺的要求,场区内设置5个监测井,用于检测地下水水质,位置待初涉阶段依据水文、地质详勘报告而定。 5.4 道路运输 (1)场外道路 进场主道路需新修约350m与场内道路相通,道路按四级公路标准设计,砼路面,道路宽8.0m。 (2)场内道路 场内道路为入口处至管理区、渗沥液处理区、填埋库区的道路。道路设计为8m宽,砼路面,道路转弯半径最小为10.5m。 (3)作业道路 作业道路为垃圾运输车辆进入填埋作业面之间设置的临时道路了,以保证垃圾运输车在垃圾填埋堆积面上的正常运行,作业道路可用建筑垃圾铺设。作业道路设计为8m宽,坡度5%。 5.5 绿化工程 为了有效改善填埋场及周围环境,生活管理区内种植树木、草坪等,尽量使空地绿化;填埋库区周围设1米宽的绿化隔离控制带,采用高大乔木形式,减少污染;填埋场封场后也应进行植被,使封场后的外貌尽量与周围环境相适宜。树种的选择应根据当地习惯,多选用吸尘、降噪、防毒、易生长的树种、灌木或草木植物。 六、卫生填埋库区工程 6.1 填埋库容及使用年限 1)库容 本处理厂属于平原型填埋场,填埋库区占地面积为108.8亩。为了形成初始填埋库容,在库区下游设置一座垃圾坝,垃圾坝内边坡按1:1进行设计,填埋库区边坡按1:2进行设计,场地坡度修正为2%。在计算填埋场容积时,分为两部分进行计算,其中一部分为垃圾坝坝顶标高以下部分,另一部分容积式当填埋的垃圾堆体逐渐向空中发展时,这时,为了保证整个堆体的稳定性,在堆体表面将要形成一定的坡度,垃圾堆体外坡设计为1:2,共设置3个马道平台,马道平台宽2m,它一方面可以缓冲坡面被雨水冲刷,另一方面在运行过程中,在该马道平台上可以设置临时终场排水沟,汇水面积内的雨水可以通过此排水沟汇入环场截洪沟,以尽量减少垃圾渗滤液的处理量,另外还便于对坡面进行检查、维修,有利于垃圾填埋库区的生态恢复。当堆体达到设计标高时进行封场,封场坡度为5%。根据上述参数计算,本填埋库区的原始库容为88.9万m³,填埋场标高、面积、容积计算见下表。 填埋库区库容计算表 类型 平台长(m) 平台宽(m) 填埋高度(m) 实际库容(万m³) 有效库容(万m³) 覆土量(万m³) 地下填埋 210 210 1 4.41 4.12 0.29 215 215 1 4.62 4.33 0.29 220 220 1 4.84 4.54 0.30 225 225 1 5.06 4.77 0.29 230 230 1 5.29 5.01 0.28 235 235 1 5.52 5.26 0.26 240 240 1 5.76 5.52 0.24 245 245 1 6.00 5.80 0.20 250 250 1 6.25 6.09 0.16 地上区域1 240 55 5 6.60 6.40 0.20 240 60 5 7.20 6.71 0.49 240 60 5 7.20 7.05 0.15 240 65 5 7.80 7.40 0.40 地上区域2 235 115 3 8.11 7.77 0.33 235 120 3 8.46 8.16 0.30 按照生活垃圾处理率100%考虑,从第一年到第十五年处理城市生活垃圾的总容量为75.6万吨,需要库容88.9万m³(取垃圾密度=850Kg/m³)。与本工程库容93.12万m³基本一致,可以满足需求。 6.2 防渗工程 根据填埋场防渗设施 (或材料) 铺设方向的不同,可将填埋场防渗分为垂直防渗和水平防渗,根据所用防渗材料的来源不同又可将水平防渗进一步分为自然防渗和人工防渗两种。 6.2.1 水平防渗 技术方法: 防渗是卫生填埋处理技术的主要标志,它能防止垃圾在填埋过程中产生的渗滤液、填埋气体对填埋场的水体和土壤污染,减少渗滤液的产生量,并为以后对填埋气体有序、可控制地手机和利用创造空间。防渗的技术关键是防渗层的构造,其结构形式直接决定了防渗效果和工程建设投资。 水平防渗层的构造形式,经历了最初的不加限制到早期的粘土单层设计,直至进气的柔性膜与粘土复合层的发展历程。用于填埋场防渗层的天然材料主要有粘土、亚粘土、膨润土,人工合成材料主要有聚氯乙烯(PVC)、高密度聚乙烯(HDPE),条状低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(VLDPE)、氯化聚乙烯(CPE)和氯磺化聚乙烯(CSPE)。 高密度聚乙烯(HDPE)膜作为一种高分子合成材料,有其抗拉性好、抗腐蚀性强、抗老化性能高等优良的物性、化学性能,使用寿命50年以上。比如防渗功能比最好的压实粘土高107 倍(压实粘土的渗透系数级数为10-7 级,而HDPE防膜的渗透系数级数为10-14 级);其断裂延伸率高达600%以上,完全满足垃圾填埋运行过程中由蠕变运动所产生的变形;其它有利于施工、填埋运行。 根据地质勘查情况,为达到既保证安全又经济可行的目的,本设计作出三种防渗方案进行技术经济比较,以便确定最合适的防渗结构体系。 方案一:单层HDPE膜+粘土复合衬垫 1)竖向结构 其竖向结构构造自上而下分别入图所示 图2 单层膜+粘土复合垫 2)工程造价:HDPE膜选用进口产品,土工网格、土工布选用国内产品,其余按当地市场价格,单位工程造价大概为142.5元/m3。 方案二:双层HDPE膜复合防渗衬垫 1)竖向结构 其竖向结构构造自上而下分别如图所示: 图 3双层膜+粘土复合垫 2)工程造价:HDPE膜选用进口产品,土工网格、土工布选用国内产品,其余按当地市场价格,单位工程造价大概为173.1元/m2。 方案三:单层HDPE+膨润土复合防渗衬垫 1)竖向结构 其竖向结构构造自上而下分别如图所示: 图4 单层膜+膨润土复合垫 2)工程造价:HDPE膜、含膨润土交织土工布选用进口产品,土工布选用国内产品,其余按当地市场价格,单位工程造价大概为166.1元/m2。 各方案技术经济对比 1)对方案一的评价 A)次方案是三个方案中较经济的一个方案 B)适用性:若在填埋作业是,第一层所填垃圾很有尖锐物或在填埋过程中压实机械操作不当,使单层膜被刺穿,则防渗系统基本失效,造成水体污染。故本方案对填埋作业是的技术要求较高,且发生膜刺穿时造成的危害较大。 2)对方案二的评价 A)次方案造价较贵,并要求较高的监管水平 B)适用性:双层膜具有双保险的作用。若第一层被刺穿,还有下层膜及土工布可阻挡渗滤液进一步向下渗透,因此可将经过上层膜孔洞的渗漏量减至最少,从而可大大减少通过防渗衬垫的渗漏量。 3)对方案三的评价 A)次方案造价在三个方案中相对经济 B)适用性:单层膜+膨润土的复合防渗衬垫最为经济实用。既可解决单层摸的穿刺问题,又可减少造价,不仅防渗效果良好,可靠性、耐久性也好,且施工方便,膨润土能够对局部渗漏点起到补漏的作用。 因此,本设计采用方案三的方案。 施工工艺: (1)特点和要求 HDPE膜是高密度聚乙烯合成材料,具有较强的延展性和良好的防渗性能,但遇尖锐物易破裂。因此,HDPE膜的垫层、铺衬、覆盖及其他相关作业等在施工过程中均应十分严格地加以保护,这是保证垃圾填埋场防渗系统质量的关键。 (2)坡面可分为土质坡面和石质坡面,根据设计规定,坡面放破系数不得低于1:1.25。土质坡面经机械开挖后,用人工整平夯实,彻底清除树根、砾石等尖锐杂物,然后铺垫一层土工布(400g/m2)、铺衬HDPE膜,再在膜上铺垫一层土工布;石质坡面应与周围土质坡面厚度一致,经修凿的石质坡面上用水泥砂浆抹平,然后铺衬HDPE膜,上覆一层土工布。 沟谷一般由数条支沟和1条主干沟组成。支沟上设渗滤液收集沟(下设地下水收集盲沟)和鱼刺状渗滤液收集支沟;主干沟上设汇集渗滤液收集沟的渗滤液主盲沟(下设地下水主干沟)。 场底为垃圾堆填区,场底基础为土方层填筑,机械碾压平整。场底土层(30cm厚)应由人工彻底清除树根、石块等杂物,然后铺筑40cm粗砂层,粗砂层中不得含有粒径>2.5cm的角砾或其他尖锐物。在粗砂层表面铺垫一层土工布,然后铺衬HDPE膜,上覆50cm过筛的优质粘土保护层,再铺筑40cm粗砂过滤层,才能用于垃圾堆填。 图5 水平防渗结构图 (3)在坡面进行HDPE膜铺衬时,坡面上端应进行锚固,锚固采用锚固沟法,即在坡面上端距破口100cm处开挖宽、深各100cm的矩形沟槽,将HDPE膜和下层土工布沿沟槽底部及边缘铺设,然后用粘土分层回填夯实。石质坡面的锚固方法与土质基本相同,但锚固沟的尺寸可适当缩小,沟内采用低强度等级素混凝土回填。 HDPE膜的拼接接口采用专用机械熔焊,局部破损也可采用焊接法修补。由于HDPE膜是进口产品,铺衬和焊接施工时应有专家现场指导。 6.2.2垂直防渗 填埋场的垂直防渗系统是根据填埋场的工程、水文地质特征,利用填埋场基础下方存在的独立水文地质单元、不透水或弱透水层等,在填埋场一边或周边设置垂直的防渗工程(如防渗墙、防渗板、注浆帷幕等),将垃圾沥出液封闭于填埋场中进行有控制地导出,防止沥出液向周围渗透污染地下水和填埋场气体无控制释放,同时也有阻止周围地下水流入填埋场的功能。 垂直防渗系统在山谷型填埋场中应用较多,在平原区填埋场中也有应用。垂直防渗系统广泛用于新建填埋场的防渗工程和已有填埋场的污染治理工程,尤其对于已有填埋场的污染治理,因目前对其基底防渗尚无办法,因此周边垂直防渗就特别重要。根据施工方法的不同,可用于垂直防渗墙工程施工的方法有地基土改性法、打入法和开挖法等。 防渗墙的施工有以下方法: 1 地基土改性法施工防渗墙 地基土改性方法施工防渗墙是通过充填、压密地基土等方法使原土渗透性降低而形成的防渗墙。在填埋场垂直防渗墙施工中主要有注浆法、喷射法和原土就地混合法3种。 (1) 注浆法施工防渗墙 注浆法即注浆帷幕的一种方法,按一定的间距设计钻孔,采用一定的注浆方法和压力把防渗材料通过钻孔注入地层,使其充填地层孔隙,达到防渗的目的。该方法在我国的垃圾填埋场防渗中应用较广泛。 (2) 喷射法施工防渗墙 喷射法施工是指通过高压旋喷或摆喷方法使浆液与地基土搅拌混合,凝固后成为具有特殊结构、渗透性低、有一定固结强度的固结体。该方法可使防渗墙的渗透系数达到10-7 cm/ s,固结体强度可达到10-20MPa。浆液可使用膨润土—水泥浆液或者化学浆液,如中科院研制的中化-798 注浆材料。 (3) 原土就地混合法施工防渗墙 原土就地混合法施工方法是将欲形成防渗墙位置的原状土用吊铲等工具挖出,并使其与水泥或其他充填材料就地混合后重新回填到截槽中。为了保证切槽的连续施工,采用膨润土浆液护壁。该方法在美国应用较多。这种方法适用于深度较浅的防渗墙。 2 打入法施工防渗墙 打入法施工防渗墙是利用夯击或振动的方法将预制好的防渗墙体构件打入土体成墙 ,或者利用夯击或振动方法成槽后灌浆成墙的一种方法。用这种方法施工的防渗墙有板桩墙、复合窄壁墙及挤压灌注防渗墙等。 (1) 板桩墙 板桩墙的施工是将已预制好的板桩构件垂直夯入地层中。常用的板桩有钢板桩和外包铁皮的木板桩,板桩之间要用板桩锁连接 ,两板桩之间要有重叠,间隙要保持闭合或进行密封,防止渗漏。板桩墙还要有耐腐蚀性。板桩墙比较适宜在软弱土层中使用,对于硬塑性土层则由于打夯困难而受到限制。 (2) 复合窄壁墙 复合窄壁墙施工是:首先通过夯击或振动将土体向周围排挤形成防渗墙空间,把防渗板放入已形成的防渗墙空间,然后注浆充填缝隙形成防渗墙体复合窄壁墙的施工有梯段夯入法和振动冲压法等。 梯段夯入法是先夯入厚的夯入件,最后分梯段夯入最薄的夯入件达到预计深度。打夯结束后,把含有膨润土和水泥的浆液注入形成的槽内,硬化后便形成了防渗墙体。 振动冲压法是用振动器把板桩垂直打入土体里,直至进入填埋场基础下方的粘土层里,板桩以外的空隙注浆充填。施工时还要求振动板之间的排列和搭接闭合成一体,两板的间隙要保证闭合和封闭板桩墙通常是耐腐蚀的。 (3) 挤压灌注防渗墙 利用冲击锤或振动器将夯入件打入到所要求的深度,夯入件在土体中排挤出一个槽段空间,一般5 —6 个夯入件循环使用 ,当第 3 个和第 4 个夯入件打入后,前 2 个打入件可起出,向槽段灌注防渗浆材成墙。灌注浆材料可使用由骨料(砂和粒级为 0 —8mm 的砾石) 、水泥、膨润土和石灰粉加水混合而成土状混凝土。土状混凝土各成分配比要根据对防渗墙体要求的渗透性、强度和可施工性等指标而定防渗墙体材料应满足制成防渗墙体的渗透系数(k ≤10 -7 cm/ s) ,并满足抗腐蚀性、能用泵抽吸、具有流动性、便于填充等要求。 3 开挖法施工防渗墙 开挖方法施工防渗墙是通过挖掘地下土形成沟槽,槽壁的稳定由灌入的泥浆维护,然后在沟槽中灌注墙体材料并将泥浆排挤出而形成的防渗墙。 6.3 渗沥液收集导排系统 垃圾处理场渗沥液的收集和排出系统,是垃圾处理场能否正常运行的重要设施。如果渗沥液收集和排出系统不能正常工作,将会使渗沥液大量蓄积于处理场内,从而导致以下问题: (1) 由于渗沥液的积蓄,使处理场底部的防渗层上的水压增大,从而使渗沥液的渗漏导致地下水及下游水体和土地受到污染。 (2) 由于渗沥液的积蓄,使填埋的垃圾在水中浸泡,从而使大量污染物浸出,导致渗沥液污染物浓度增加。 本项目垃圾处理场渗沥液的收集导排系统主要由设于底部防渗层上的渗沥液导流层、导流盲沟、竖向石笼组成。 导流层实际上是在场地底水平防渗层之上铺设的300mm厚的卵石,粒径为16~50mm。施工时,卵石要求从上至下,粒径逐渐加大,这样既能截细小颗粒,又能确保排水通畅。 导流盲沟布置在库底,盲沟内铺设HDPE花管并填满级配卵石,盲沟内HDPE花管直径为315mm。 石笼:在整个填埋库区内按30m间距设置竖向导气石笼,石笼由直径210m的铁丝网填以级配碎石形成,石笼内设置直径200mm的HDPE穿孔花管。及次盲沟为直径200mm的HDPE穿孔花管。 渗沥液收集导排系统的工作机理是:各垃圾层的渗沥液进入附近的石笼或流到坡面上,再经石笼或坡面流入导流层进入盲沟,最后经渗沥液收集管排入渗沥液调节池中。 本填埋场由于采用了水平防渗技术,填埋场内渗沥液的产生量主要取决于降雨情况。因降雨渗入垃圾层而产生的渗沥液,按多年平均降雨量作计算依据。填埋场的渗沥液产生量采用下面的预测模型进行预测,其计算公式为: 其中:Q为填埋场渗沥液年产生量,m3/a;P为年均日降水量,mm/d;A为填埋场面积,m2,包括作业区和完成区;C为流出系数(即填埋场内降水量中成为渗沥液的分数,运行中的填埋场为0.2~0.8,已封场的填埋场为0.3~0.4)。 3) 据气象资料,密云区多年平均降水量为661.3mm。取流出系数为0.4。 年份 生活垃圾年产量(万吨) 工作区面积(m2) 产生渗沥液量(m3/d) 1 3.50 44100.00 28.08 2 3.68 46225.00 29.43 3 3.86 48400.00 30.82 4 4.06 50625.00 32.23 5 4.26 52900.00 33.68 6 4.47 55225.00 35.16 7 4.70 57600.00 36.67 8 4.93 60025.00 38.22 9 5.18 62500.00 39.79 10 5.44 13200.00 8.40 11 5.71 14400.00 9.17 12 5.99 14400.00 9.17 13 6.29 15600.00 9.93 14 6.61 27025.00 17.21 15 6.94 28200.00 17.96 6.4 填埋气体收集导排及利用 1、 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。 2、 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。 3、 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。 4、 填埋库区防火隔离带应符合本规范5.0.9条的要求。 5、 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。 6、 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%。 7、 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。 8、 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。 9、 对填埋物中的可能造成腔型结构的大件物品应进行破碎。 6.5 防洪系统 防洪工程的设计是由场地周围的回水面积、降雨量、地表径流等因素确定的。通过计算相应的暴雨强度,再求出水量,便可设计截洪沟的尺寸。 1)暴雨强度 式中:q为暴雨强度,L/s·hm2;P为设计重现期,a,取20年;t集水时间,t=t1+m×t2; t1-地面集水时间;t2-管道内流行时间;m-系数,管道为1,明渠为1.2,min。 取10min。 2)汇水量 式中 F — 汇水面积,hm2;φ — 径流系数,0.1~0.3,本设计中取0.2; 3)截洪沟尺寸 根据一般经验,设降雨在截洪沟中的流速V=2m/s,则截洪沟最小面积为:A=Q/V=0.3069m2。为安全考虑,设计环库截洪沟的尺寸为上底0.8m,下底0.5m,高0.7m。 6.6 监测井 由于场区深层地下水大于30m,监测井检测深层地下水投资很大,因此在本项目中,依据《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889)设置地下水监测井,以检测地表水的水质。监测井包括地下水本底监测井、污染扩散监测井、污染监测井等,并根据地表水依山势的流向设置,本底井一眼设置在填埋场地表水流向上游50m处;污染扩散经两眼,设置在填埋场两旁各50m处;污染监测井两眼,设置在填埋场地表水流下游30m处和50m处。 6.7 填埋工艺 城市垃圾由环卫部分的垃圾运输车运至垃圾处理厂,经垃圾填埋入口的地磅称重记录后驶入垃圾填埋库区,在现场人员的指挥下按填埋作业顺序进行倾倒、摊铺、压实、洒药和覆土,拉简单元分层填埋。填埋作业单元:每一个工作日作业完成时形成的填埋体基本单位。每天的垃圾填埋压实后进行日覆盖,覆盖后形成一个填埋单元。 一工作第一年为例根据设计垃圾填埋场的日处理量为120t/d,则考虑设计填埋单元为:长×宽×高=12.0×12.0×1.0m(考虑机械作业要求)。其中: 填埋垃圾量为:(12.0-0.1)×(12.0-0.1)×(1.0-0.1)=127m3 覆土量为:考虑覆土为0.1m 0.1×(11.9×11.9+11.9×0.9+11.9×0.9)=16.303m3 覆土比例为:16.303/127=13%。 填埋单元的形成过程:推土机将运来的垃圾在规定的地域平面内堆成0.1m厚的薄层,用压实机压实。然后再铺垃圾,再压实(用压实机压实前,可用推土机预压实),直到堆到设计高度0.9m时,再覆盖0.1m厚土壤压实。 6.8 填埋作业设备选择 科学、合理的汽配垃圾填埋作业所需的机械设备,是保证处理厂正常运行的关键。设备配备是根据处理厂实际工作量和作业机械的能力而设置,并考虑一定的使用率和完好率。根据本工程所用的填埋工艺要求,填埋作业应配置装载、推土摊铺、压实、挖掘、取土、运输等作业设备。 1、推土摊铺设备的选择 天买的垃圾及其覆盖土在填埋作业面倾倒后,为有利于下一步的压实作业,需进行推土摊铺作业。由于城市生活垃圾堆体成分复杂、密度不均匀以及含水率高等特点,选择推土摊铺设备必须具有接地压力适当、功率强劲,技能在相对较短的距离内将卸下的垃圾从一处推至另一处,又能在不平坦的表面甚至斜坡上移动等性能,为此本工程选用湿式履带式推土机用作摊铺设备。 2、压实设备的选择 为了节省垃圾填买的库容、增加垃圾填卖场的服务年限、减少垃圾填埋场的不均匀沉降、最大限度地发挥填埋场的投资效益,填埋垃圾在倾斜和摊铺后,必须分层压实处理,按照《生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17-2007)的规定,垃圾压实密度应大于600kg/m³,为此垃圾填埋场需配置压实设备。 垃圾填埋场专用压实机,配有专门设计的带齿压实钢轮,具有功率大、爬坡和作业能力强等特点,配有专门设计的带齿压实钢轮,具有功率大、爬坡和作业能力强等特点。采用专用垃圾压实机可以大大提高垃圾的压实密度,经压实后的垃圾可获得900-1000kg/m³最佳压实密度,可明显增加填埋场的服务年限。通过经过专用垃圾压实机压实后的垃圾堆体不易发生不均匀沉降,有利于运输车辆的通行和排渗导气系统的稳定。因此新建垃圾填埋场,通常首选专用垃圾压实机。 根据本工程设计规模,同时从经济上考虑,本工程拟选用国产压实机1台和履带式推土机1台、 3、取土设备的选择 为了减小填埋场对周围环境的污染,填埋场每一单短作业完成后,应进行覆盖,对于本工程采用黏土覆盖,因此填埋畅需配备挖土、装图和运土设备和车辆,主要包括装载机和自卸汽车等,在这些设备同时兼做填埋畅厂区道路的维护和填埋库区场地的平整等。 4、喷药和洒水设备的原则 填埋场还应有灭蝇、灭虫、灭鼠、防尘和除臭措施,为此垃圾填埋畅需配备洒水、喷药两用车,定期对填埋畅机器周边地区进行喷药和洒水,一所好灭蝇、灭虫、灭鼠、防尘和除臭工作、 5、其他设备的选择 为了防止填埋畅垃圾中的纸张、塑料袋等轻质垃圾在填埋过程中的随风飞扬,本工程在垃圾填埋场周边设置防飞散网。 填埋工程主要设备配置见下表: 序号 设备名称 单位 数量 1 垃圾专用压实机 台 1 2 装载机 台 1 3 履带式推土机 台 1 4 挖掘机 台 1 5 自卸汽车 辆 4 6 洒水、喷药车 辆 1 7 吸污车 辆 1 6.9 封场工程 1、 封场设计应考虑地表水径流、排水防渗、填埋气体的收集、植被类型、填埋场的稳定性及土地利用等因素。 2、 填埋场最终覆盖系统应符合下列规定: 1 粘土覆盖系统(从下至上):垃圾层、排气层、防渗粘土层、排水层、植被层,见图10-1。其中排气层应采用粗粒或多孔材料;防渗粘土层的渗透系数不应大于1.0×10-7cm/s;排水层宜采用粗粒或多孔材料,应与填埋库区四周的排水沟相连;植被层应采用营养土,厚度应根据种植植物的根系深浅确定。 植被层(≥15cm) 排水层(20cm~30cm) 防渗粘土层(20cm~30cm) 排气层(≥30cm) 垃圾层 图10-1 粘土覆盖系统示意图 2 人工材料覆盖系统(从下至上):垃圾层、排气层、膜下保护层、土工膜、膜上保护层、排水层、植被层,见图10-2。其中排气层应采用粗粒或多孔材料;土工膜厚度不应小于1mm;排水层宜采用粗粒或多孔材料;植被层应采用营养土,厚度应根据种植植物的根系深浅确定。 植被层(≥15cm) 排水层(20cm~30cm) 膜上保护层 HDPE土工膜(20cm~30cm) 膜下保护层(粘土厚度20cm~30cm) 排气层(≥30cm) 垃圾层 图10-2 人工材料覆盖系统示意图 3、 封场顶面坡度不应小于5%。边坡大于10%时宜采用多级台阶进行封场,台阶间边坡坡度不宜大于1∶3,台阶宽度不宜小于2m。 4、 填埋场封场后应继续进行填埋气体、渗沥液处理及环境与安全监测等运行管理,直至填埋体稳定。 5、 填埋场封场后的土地使用必须符合下列规定: 1 填埋作业达到设计封场条件要求时,确需关闭的,必须经所在地县级以上地方人民政府环境保护、环境卫生行政主管部门鉴定、核准; 2 填埋体达到稳定安全期后方可进行土地使用,使用前必须做出场地鉴定和使用规划; 3 未经环卫、岩土、环保专业技术鉴定之前,填埋场地严禁作为永久性建(构)筑物用地。 七、渗沥液处理工程 7.1 处理工艺 处理流程图: 渗沥液调节池 格栅 泵房 UASB 活性污泥处理池 污泥浓缩池 污泥脱水机房 吹脱塔 垃圾填埋场 清水池 排出 污泥回流 7.1.1 污水处理方案选择原则 1)技术可靠,力求高效,处理工艺能满足排放标准要求; 2)处理流程应具有一定的抗冲击负荷能力; 3)运行稳定,操作管理简便; 4)尽量降低基建投资与运行费用,少占土地、节约能耗; 5)尽量考虑元近期结合,避免设备的浪费。 7.1.2 渗沥液处理方案比较 由于渗沥液水质水量变化的复杂性,其处理方案受多种因素的影响,目前的处理方案主要有: 1)场内循环喷洒处理; 2)在场内建设完全的独立处理工艺; 3)场内与处理和场外与城市污水厂合并处理相结合。 它们的基本特点和使用条件见下表: 表7-1 渗沥液处理方案的基本特点和使用条件 渗沥液处理方案 基本特点和使用条件 预处理——合并处理 适用于处理厂居城市污水厂较近的情况,处理效果可得到保证,处理成本较低,但操作时要加以控制,以免对城市污水厂造成冲击负荷。 场内独立处理系统 处理效果稳定,处理出水达标,投资和运行费用巨大。 场内循环喷洒处理系统 可节省投资和运行费用,但渗沥液的喷洒会带来空气污染和不卫生及多层中间覆土使填埋体透水性降低等问题,这些因素限制了审理液循环喷洒的应用。 。本污水处理系统排放标准为《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889)中的三级标准,主要控制指标如下: COD≤1000毫克/升 BOD≤600毫克/升 SS≤400毫克/升。 7.1.3 渗沥液处理设计水量及水质的确定 根据渗沥液水量计算,确定渗沥液处理厂设计的规模为40m³/d。由于我国的城市垃圾没有分类收集,对于新建的垃圾填埋场,垃圾中有机物含量很高,因此填埋渗沥液中BOD5和COD值很高、由于填埋场还未建成,参考国内外审理也处理方面的相关资料,以及密云县城市生活的物理构成成分,初步拟定渗沥液处理涉及的水质如下: BOD5=8000毫克/升 COD=11000毫克/升 SS=580毫克/升 PH=6-9 7.1.4 污水处理工艺方案对比 垃圾渗沥液的处理方法包括物理化学法和生物法,物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、化学氧化与还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等多种方法,与生物处理相比,物理处理法不受水质水量变化的影响,出水水质比较稳定,尤其是对BOD5/COD比值较低(0.07-0.20)难以生物处理的垃圾渗沥液,有较好的处理效果。其缺点主要是处理成本较高,不适用于大量垃圾渗沥液的处理及单独处理,可与生化法相结合来处理。 生物法主要有好痒生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。 a)好氧生物处理 可用于垃圾渗沥液处理的好氧生化工艺有多种,如活性污泥法、氧化沟法、好氧稳定塘、生物转盘法等。好氧处理能有效地降低BOD5、COD和氨氮,还可以去除其他一些污染物质如铁、锰等金属,其中活性污泥法因其费用低、效率高而得到最广泛的应用。许多学者研究发现活性污泥能去除渗沥液中99%的BOD5和80%以上的有机碳,及时进水中有机碳高达1000mg/L,污泥生物相也能很快适应并起作用。在低负荷下运行的活性污泥系统,能去除渗沥液中80%-90%的COD,出水BOD5<20mg/L。试验研究结果表明,对于COD=4000-13000mg/L、BOD5=1600-11000mg/L、NH4-N=87-590mg/L的渗沥液,混合式好氧活性污泥法对COD的去除效率可以稳定达到90%以上。众多实际运行的垃圾渗沥液处理系统也表明,活性污泥法比化学氧化法等其他方法的处理效果更佳。 低氧、好氧活性污泥法以及SBR法等改进型活性污泥流程,因其具有能维持较高的运转负荷、好时短等特点,比常规活性污泥法更具有效果。同济大学有关研究人员用低氧——好氧活性污泥法处理渗沥液,在控制运行条件下,效果卓越。最终总去除率分别为COD的96.4%和BOD5的99.6%、SS的83.4%。处理后的出水肉进一步用碱式氯化铝进行化学混凝沉淀处理,可以使出水的COD下降到100mg/L以下。 与活性污泥相比,曝气稳定塘体积大,有机负荷低,尽管降解速度较慢,但由于其工程简单,在有丰富土地资源的地区,是最节省投资的垃圾渗沥液好氧生物处理方法。美国、加拿大、英国等国家所进行的小试、中试及具备一定能够生产规模的研究都表明,采用曝气稳定塘能获得较好的垃圾渗沥液处理效果,但在运行过程中需要投加磷。 生物膜法与活性污泥法相比,具有抗水量、水质冲击负荷的有点,而且生物膜上能生长时间较长的微生物,如硝化菌之类。加拿大某大学用直径0.9m的生物转盘处理COD<1000mg/L、NH4-N<50mg/L浓度较低的弱性渗沥液,其出水BOD5<25mg/L,当温度回升,微生物的消化能力随即恢复、但是应当指出,这种渗沥液的性质与城市污水相近,对于高浓度的渗沥液处理,此方法是否使用还有待研究。 b)厌氧生物处理 厌氧生物处理的运用已经有近百年的历史。近20年来,随着微生物学、生物化学等科学发展和工程实践的积累,不断开发出新的厌氧工艺,克服了传统工艺的水力停留时间长、有机负荷低等特点,使它在理论和时间上有了很大的进步,在处理高浓度(BOD5≥2000mg/L)有机废水方面取得了良好效果。 艳阳生物有许多优点,最主要的是能耗少,操作简单,因此投资及运行费用低廉,由于产生的剩余污泥量少,所需的营养物质也少。近年来,开发的砂氧生物处理方法有:厌氧生物滤池、厌氧接触池、上流式厌氧流化床反应器等。 厌氧滤池是用于处理溶解性有机物,加拿大Haifax Highway 101填埋场渗沥液平均COD为12850mg/L、BOD5/COD为0.7、PH=5.6。将此渗沥液先经过石灰水调节至PH=7.8,沉淀1小时后进厌氧滤池(此工序还起到除锌等重金属的作用),当负荷为4kgCOD(m³·d),但对于渗沥液,其负荷必须保持较低水平才能得到理想的处理效果。 英国的水研究报道用上流式厌氧污泥床(UASB)处理COD>1000mg/L的渗沥液,当符合为3.6-19.7kgCOD/(m³·d),平均污泥龄1.0-4.3d,温度为30℃时,COD和BOD5的去除率各为82%和85%,他们的负荷比厌氧滤池要大得多。 c)厌氧与好氧的结合方式 虽然实践已经证明厌氧生物法对高浓度有机废水处理的有效性,但单独采用厌氧发处理渗沥液也很少见。对高浓度的垃圾渗沥液采用厌氧——好氧相互结合的处理工艺经济合理,处理效率又高。目前国内外大多采用该方法处理垃圾渗沥液。 下表列出了不同填埋年限渗沥液特征值的变化及各种处理工艺的适应性。 各处理工艺效果比较表 渗沥液特征值 各种工艺的处理效果 填埋年限 COD/ TOC BOD/COD COD(mg/L) 生物 化学好氧 化学沉淀 活性炭吸附 反渗透 <5年 >2.8 >0.5 >10000 好 差 差 差 一般 5-10年 2.0-2.8 0.1-0.5 500-10000 一般 一般 一般 一般 好 >10年 <2.0 <0.1 <500 差 一般 差 好 好 7.1.5 污水处理工艺方案比较及选择 通过对渗沥液处理各种方法和技术的分析,经过综合考虑,夲填埋场污水处理工艺考虑两个方案,对其进行比较,以便进一步优化推荐方案。 1)方案一:厌氧+好氧生物处理工艺 渗沥液处理站离填埋库区比较近,好氧及厌氧处理后的剩余污泥用污泥泵抽送至填埋库区的适当地段填埋,剩余污泥中的水及丰富的微生物深入垃圾堆体后,可以加速垃圾熟化过程,同时可以减少污泥的处理费用。其工艺流程见下图: 2)方案二:厌氧生物处理+物化法 其中厌氧段采用上流式厌氧反应器,物化段采用AMT技术(分子分解污水处理工艺)。 AMT技术原理:此技术从物质微观分子结构出发,通过系列物理化学作用,破坏污染物分子间的化学键,生成大量具有高度反应活性的自由基,并被氧化性极强的羟基氧化为无机物;而参与的污染物通过再次氧化、吸附、离子交换等作用使污染物分子完全矿化,称为CO2、H2O、N2等,从而彻底降解污染物的物理化学方法。在污染物分子进行分解的过程中,AMT水处理技术集约了以下物理化学作用:电子碰撞和紫外线照射、超声波和光化学催化氧化。其工艺流程如下: 从技术可行性方面分析,由于渗沥液水质复杂且不稳定,污染物浓度高,目前国内外普遍采用方案一作为处理工艺。方案二所确定的渗沥液处理工艺对于填埋初期,即渗沥液水质可生化性较强的时期,也许可以达到较好的处理效果,但对于填埋中、后期,随着垃圾堆体中有机物不断降解,碳、氮比不断变化,渗沥液水质将不断老龄化,可生化性将不断降低,该处理工艺是否能适应水质的变化,处理后水质(特别是COD)是否能达到排放标准,尚需要接受实践的检验。 从经济方面分析,方案一采用厌氧处理工艺去除大部分COD和BOD,因此维护管理方便,工程投资少,特别是运行费用较低,污泥量少而稳定、两方案详细比较见下表: 渗沥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 适应性强 适应性逐渐变差 出水水质达标 稳定达标 达标不稳定 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 污泥稳定,污泥量少 污泥不稳定,污泥量多 运行管理 维护管理简单 工艺流程复杂,管理环节多 运行费用 运行费用少,节电 运行费用高,电耗高 工程投资 投资少 投资高 通过以上比较可以看出,方案一优于方案二,因此本工程采用方案一:厌氧+好氧生物处理工艺作为污水处理方案,由于污水处理系统产生的污泥无法直接进行填埋和压实,污泥需进过脱水后再进行填埋。 7.2 主要处理设备 7.2.1处理设备 1、渗沥液调节池 有效容积:40m³ 外形尺寸:4×4×2.5m 数量:1座 设备:潜水排污泵2台,为污水处理系统的提升泵,一用一备。 进水流量:Q=1.7m³/h 2、上流式污泥床反应器(UASB) UASB上流式艳阳生物反应器(Upflow Anaerobic Sludge Blonket),它的工艺特征是在反应器的适当位置(上部)设计有适合于该废水的气、固、液的三相分离器;反应器中部为污泥悬浮层区,期间设置有软性填料,其表面极易存留生物膜形态生长的微生物群体,在其空隙中则截留了大量悬浮状态下生长的微生物。因此,渗沥液通过填料层,有机物被截留,吸附剂代谢分解;下部为污泥床区。 反应器的水力停留时间比较短,且具有很高的容积负荷,UASB运转时采用电加热进行加热以及相应保温措施以保证所需稳定在30℃-50℃,COD去除率达70-90%,BOD去除率大于85%。 目前,国内已经有UASB成套产品供应,安装方便,维护简单。其进水COD可达2000-20000mg/L,COD去除率可达80%-90%。本工程设计参数如下: 进水BOD5=8000mg/L,出水BOD5=2800mg/L,去除率为65%; 进水COD=11000mg/L,出水COD=3850mg/L,去除率为65%; 容积负荷:7.65kgCOD/m³·d; 孝文化污泥产率“0.1kg/kgCOD,污泥量为43kg/d; 数量:1座; 设备:选用UASB1座,直径为4.5m,高度7.5m。 3、CASS反应池 设计流量:1.7m³/h 混合液浓度:3500mg/L 污泥负荷:0.14kg BOD5/kgMLSS·d 污泥龄:20d 污泥产率系数:0.25kgMLSS/kg BOD5 进水BOD5=2800mg/L,出水BOD5≤600mg/L,去除率≥78.6%; 进水COD=3850mg/L,出水COD≤1000mg/L,去除率≥74%; 有效容积:去反应池的有效水深2m,有效容积为40m³,前端缺氧与反应区6.7m³,后端好氧主反应区33.3m³。 平面尺寸:4×5m 设备:潜水搅拌器1台,N=2.2kw 水下曝气机2台,充氧能力8.5kgO2/h,N=8.5kw 回流泵1台,Q=10m³/h,H=10m,N=1.1kw 工作周期:CASS池工作周期为24h,其中进水5h,曝气22h(含进水5h),沉淀1h,排水1h。 4、中间水池 有效容积:60m³ 平面尺寸:6×5×2m 设备:潜水排污泵2台,Q=10m³/h,H=45m,N=11kw(一用一备) 5、污泥贮存池 本工程的剩余污泥产量为48kg/d,处理后含水率为99.2%考虑,每天需排除剩余污泥6m³。污水处理过程所产生的剩余污泥在污泥贮存池内好氧稳定后,经脱水设施处理后送至填埋场填埋,上清液用泵提升回流至渗沥液调节池。 有效容积:40m³ 平面尺寸:5×4×2m 设备:水下曝气机1台,充氧能力2kgO2/h,N=2.2kw 污泥提升泵2台,Q=10m³/h,H=30m,N=3kw(一用一备) 7.2.2 处理效果预测 各处理单元处理效果预测见下表: 各单元处理效果预测 项目反应阶段工艺单元 BOD5(mg/L) COD(mg/L) SS(mg/L) 进水 出水 去除率 进水 出水 去除率 进水 出水 去除率 UASB 8000 2800 65% 11000 3850 65% 580 580 0% CASS 2800 600 78.6% 3850 1000 74% 580 400 31% 八、环境保护与监测 8.1 设计依据 1)《环境空气质量标准》(GB3095) 2)《地表水环境质量标准》(GB3838) 3)《地下水质量标准》(GB/T14848) 4)《恶臭污染物控制标准》(GB14554) 5)《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889) 6)《生活垃圾填埋场环境监测技术要求》(GB/T18772) 7)《工业企业厂界噪声标准》(GB12348) 8)《大气污染物综合排放标准》(GB16279) 9)《污水综合排放标准》(GB8978) 8.2 环境污染来源及污染物分析 垃圾处理厂主要污染源分布在垃圾填埋库区、管理区和渗沥液处理区,其污染源主要有以下几个方面: 1、大气污染物 大气污染物主要为填埋库区的填埋气体,主要是由于垃圾在降解过程中微生物分解有机垃圾成分产生的,其中有毒性污染气体有甲烷、氨气、硫化氢、氮氧化合物、二氧化硫等,其中甲烷是可燃性气体,与空气混合后在一定的体积比范围内极易产生爆炸,氨气、硫化氢气体、氮氧化合物等气体均有较强的刺激性气味,对人的身体健康有害,并可滋生蚊蝇。 2、固体轻质物 主要来源为填埋库区的废纸、粉尘、塑料等能被风吹起的轻质物、尘土等,特别是气候干燥季节或者有强风气候时,固体轻质物量较大。 3、污水 厂区污水主要来自填埋库区垃圾渗沥液、渗沥液处理区的污水、管理区的生活污水已经抵免冲洗、车辆冲洗污水。渗沥液主要是盘随着有机垃圾在生物降解过程中产生的,当然垃圾自身的含水率以及自然降水通过垃圾堆体表面渗透进入垃圾堆体的水分都直接影响垃圾渗沥液的产生量。 4、噪声 噪声主要来源于填埋库区、渗沥液处理区的机械工作噪声以及交通运输车辆的噪声等。 5、臭气 臭气污染来自垃圾本身、渗沥液已经填埋气体。 8.3 环境监测 填埋厂环境监测是填埋厂管理的重要组成部分,是确保填埋厂正常运行和进行环境评价的重要手段。环境监测内容涉及到大气、地下水、渗沥液、噪声等所有环境因子以及各项污染物,可以全面反映环境状况。通过环境监测可以发现运行管理中的问题,并提出改进措施。垃圾处理厂环境监测项目必须按照标准要求定期分次进行。 1、大气监测 填埋作业区上风向布置1点,下风向布置1点,填埋作业区内按面积大小确定采样点数,监测点不应少于4点。检测项目包括:总悬浮颗粒物、二氧化硫、二氧化物、一氧化碳、甲烷气、硫化氢、氨氮。检测平率为每月监测一次。 2、填埋气体检测 在气体收集输导系统的排气口和甲烷气易于积聚的地点设置采样点,为掌握其体产生和集聚情况,应随机采样检测,检测项目包括:甲烷、二氧化碳、氨、氧气、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫。 3、渗沥液检测 采样点设置在渗沥液收集井或者调节出进水口处,检测项目主要包括:PH、BOD5、COD、SS、TN、TP、铬、细菌总数、大肠菌群等,每月监测一次。 4、填埋厂外排水监测 填埋厂污水处理后,应在排除场外边界排水口处设置排水取样点,检测项目主要包括:pH、BOD5、COD、SS、色度、TN、大肠菌群等。检测频率按污水处理方法确定检测次数,水处理后续外排时每日监测一次,其他处理方式每旬检测一次。 5、地下水监测 地下水监测点一般不应少于5个监测井,检测项目主要包括pH、COD、SS、TN、TP、细菌总数、大肠菌群、总硬度、硫酸盐等。处理厂的本底井应在填埋前群睡一次;启用后每年枯、丰、平水期各取样一次。 6、噪声监测 主要是依据《工业企业场界噪声测量方法》(GB12348-90)对场界噪声进行监测。 7、填埋物的物理性质监测 主要是垃圾成分测定和垃圾容重测定。 8、苍蝇密度监测 填埋厂内检测点总数不应少于10个,根据气候特征,在苍蝇活跃季节每月监测2次。 9、跟踪监测 封场后要继续对场内渗沥液、地下水、地表水、大气等进行跟踪监测。检测周期视测试结果而定,从每季一次到每年一次不等,直至填埋厂稳定无害后结束。 10、水土保持 填埋场的建设会对小区域的自然环境造成一定的影响,包括雨水排泄方式的改变、表面植被的破坏、填埋气体对植被的影响等,为使工程队水土保持的影响降低到最低,采取的具体措施是: 1)减少在非填埋区和暂不填埋区的地方开挖取土; 2)对开挖的低端及时进行植被复植; 3)对工程建设期间产生的弃土,将作为填埋覆盖图利用; 4)在场区设置与污分流设施,将雨水最大程度地收集外排; 5)在场区四周及封场后的垃圾堆体上进行绿化,重建一个优美环境。 参考文献 [1]李颖.城市生活垃圾卫生填埋设计指南.中国环境出版社,2005.4 [2]张小平.固体废弃物污染控制工程.北京:化学工业出版社,2004.8 [3]王树国.垃圾填埋场的选择.环境保护,2001.1 [4]沈东升.生活垃圾填埋生物处理技术.北京:化学工业出版社,2003 设计图件: 1)填埋场总体布置图 2) 渗滤液管路图 3) 垃圾封场堆体断面剖面图(纵、横剖面图) 4) 渗滤液管道剖面图(含防渗层) 设计图件附件无 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

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    贡献于2021-10-12

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