固廢課設(shè) 垃圾填埋場設(shè)計(jì)

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1、1.選址和計(jì)算 填埋場的選址總原則是應(yīng)以合理的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方案，盡量少的投資，達(dá)到最理想的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境的目的。必須加以考慮的因素有：運(yùn)輸距離、場址限制條件、可以使用的土地容積、入場道路、地形和土壤條件、氣候、地表和水文條件、當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件以及填埋場封場后場地是否可被利用。 （1）運(yùn)輸距離：運(yùn)輸距離是選擇填埋場地的重要因素，對廢物管理系統(tǒng)起著重要作用。盡管運(yùn)輸距離越短越好，但也要綜合考慮其他各個(gè)因素。 （2）場址限制條件：場址至少應(yīng)位于居民區(qū)1km（參照德國標(biāo)準(zhǔn)）以外或更遠(yuǎn)。 （3）可用土地面積：填埋場場地應(yīng)選擇具有充足的可使用面積的地方，以利于滿足廢物綜合處理長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃的需要，

2、應(yīng)有利于二期工程或其他后續(xù)工程興建使用。盡管沒有填埋場大小的法律規(guī)定，填埋場地也要有足夠的使用面積，包括一個(gè)適當(dāng)大小的緩沖帶，并且一個(gè)場地至少要運(yùn)行五年。 （4）出入場地道路：由于通常適合填埋場的場地不再城市已建的道路附近，因此，建設(shè)出入填埋場的道路和使用長距離的運(yùn)輸車成為填埋場選址的重要因素。 （5）地形、地貌及土壤條件：不宜選址在地形坡度起伏變化大的地方和低洼匯水處，原則上的地形的自然坡度不應(yīng)大于5%。 （6）氣候條件:填埋場場址的選擇應(yīng)考慮在溫和季節(jié)的主導(dǎo)風(fēng)向。 （7）地表水水文:所選場地必須在百年一遇的地表水域的洪水標(biāo)高泛濫區(qū)或最大洪泛區(qū)之外，或應(yīng)在可預(yù)見的未來建設(shè)水庫或人工蓄

3、水淹沒和保護(hù)區(qū)之外。填埋場的場地必須是位于飲用水保護(hù)區(qū)、水體和洪水區(qū)之外，并且必須在春潮區(qū)之外、泥炭沉積超過1m的沼澤區(qū)之外。還應(yīng)建在地下水位以上。最佳的填埋場場址位置是在封閉的流域內(nèi)，這對地下水資源造成的風(fēng)險(xiǎn)最小。 （8）地質(zhì)和水文地質(zhì)條件：場址應(yīng)選在滲透性弱的松散巖層基礎(chǔ)上，天然地層的滲透性系數(shù)最好能達(dá)到10-8m/s以下，并具有一定厚度。 （9）但地環(huán)境條件：填埋場場地位置選擇，應(yīng)在城市工農(nóng)發(fā)展規(guī)劃區(qū)、風(fēng)景規(guī)劃區(qū)、自然保護(hù)區(qū)之外；印在供水水源保護(hù)區(qū)和供水遠(yuǎn)景規(guī)劃區(qū)之外；應(yīng)具備較有利交通條件。 （10）地方公眾：可通過自發(fā)的協(xié)議來達(dá)到，也可在廢物處理合同中加以規(guī)定。 1.1選址的程

4、序 （1）資料搜集 （2）野外勘探 （3）預(yù)選場地的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和法律條件調(diào)查 （4）預(yù)選場地可行性研究報(bào)告 （5）預(yù)選場地的初堪工作 （6）預(yù)選場地的綜合地質(zhì)條件評價(jià)技術(shù)報(bào)告 （7）工程勘察階段 1.2地址的選定與所需容積 目前該城市人口70萬，人口增長率0.55%，垃圾填埋場服務(wù)年限為20年，覆土與垃圾壓實(shí)之比為1:5，填埋高度為10m，地上3m，地下7m，取W為0.6kg/d*人，垃圾增長速率3.8%。該地區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，因此生活和管理設(shè)施宜集中布置并處于夏季主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向，即垃圾填埋場的西北角，以減少對人們的影響。 每年所需的場地體積為： 第n年人口=70*（

5、1+0.0055）n 單位：萬 第n年人均垃圾量=0.6*(1+0.038)n *365,單位：kg 式中： W－垃圾產(chǎn)生率(kg∕d?人)； P－城市人口； D－壓實(shí)后垃圾的密度，取1000(kg∕m3)； r－覆土與垃圾之比。 每年所需的場地面積為： 從上表可以看出，今后的20年中，垃圾的累積產(chǎn)量為510.54萬噸，平均日產(chǎn)垃圾量約為700T/d，根據(jù)本地垃圾成分和所選用壓實(shí)設(shè)備，垃圾填埋壓實(shí)密度按1.0 t/m3計(jì)，覆土量比例按20%計(jì)算，累計(jì)覆土總量102.11萬m3，總填埋量為612.65萬m3。 填埋場預(yù)計(jì)填埋深度8-10m，取10m 填埋用地面

6、積為A=V/H=612.65*104/10=612650m2 1.3填埋工藝流程設(shè)計(jì) 見說明書 附錄 1.4填埋單元設(shè)計(jì)： 填埋作業(yè)單元：每一個(gè)工作日作業(yè)完成時(shí)形成的填埋體基本單位。每天的垃圾填埋壓實(shí)后進(jìn)行日覆蓋，覆蓋后形成一個(gè)填埋單元。 例如設(shè)計(jì)垃圾填埋場的日處理量為700t/d，則考慮設(shè)計(jì)填埋單元為：長×寬×高=20.0×14.0×3.0m（考慮機(jī)械作業(yè)要求）。其中： 填埋垃圾量為：（20.0-0.36）×（14.0-0.36）×（3.0-0.36）=703m3 覆土量為：考慮覆土為0.37m 0.37×（19.63×13.63+13.6

7、3×2.63+13.63×2.63）+0.37^2*(20+14+3)*4=137m3 覆土比例為：137/700=20%。 填埋單元的形成過程:推土機(jī)將運(yùn)來的垃圾在規(guī)定的地域平面內(nèi)堆成0.5m厚的薄層，用壓實(shí)機(jī)壓實(shí)。然后再鋪垃圾，再壓實(shí)（用壓實(shí)機(jī)壓實(shí)前，可用推土機(jī)預(yù)壓實(shí)），直到堆到設(shè)計(jì)高度2.63m時(shí)，再覆蓋0.37m厚土壤壓實(shí)。 2.填埋場的地基與防滲 2.1填埋區(qū)基底工程 《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技規(guī)范》規(guī)定，場底地基是具有承載能力的自然土層或經(jīng)過碾壓、夯實(shí)的平穩(wěn)層，且不應(yīng)因填埋垃圾的沉陷而使場底變形、斷裂，場底基礎(chǔ)表面經(jīng)碾壓后，方可在其上貼鋪人工襯里。場底應(yīng)有縱、橫向

8、坡度。縱橫坡度宜在2%以上，以利于滲濾液的導(dǎo)流。實(shí)際設(shè)計(jì)建設(shè)中，長寬一般為300～400m或更大，如按2%坡度進(jìn)行設(shè)計(jì)，則場區(qū)兩端高差在6～8m或更多。受地下水埋深土方平衡及整體設(shè)計(jì)的影響，場區(qū)兩端高差過大會(huì)造成較大的困難。根據(jù)北京填埋場（安定、北神樹）建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，垃圾衛(wèi)生填埋場場底縱向主要坡度為1%～1.3%時(shí)可以保證滲濾液排順暢[5]。為確保填埋場安全，考慮到填埋場土體條件較差，需要對其整形，坑底及周圍進(jìn)行平整，取土同時(shí)作為坑四壁局部填土、每日覆蓋用土和最終覆蓋用土。填埋區(qū)底部按設(shè)計(jì)高程完成基底工程以后，底部要求平整，以利于防滲膜的鋪設(shè)。 2.2填埋場的防滲系統(tǒng) 填埋場防滲系統(tǒng)，不僅要能

9、防止?jié)B濾液滲出污染地下水，還要防止地下水涌入填埋場。場底防滲系統(tǒng)主要有水平防滲系統(tǒng)和垂直防滲系統(tǒng)兩種類型。水平防滲系統(tǒng)是在填埋區(qū)底部及周圍鋪設(shè)低滲透性材料制作的襯層系統(tǒng)。垂直防滲系統(tǒng)將密封層建在填埋場的四周，主要利用填埋場基礎(chǔ)下方存在的不透水層或弱透水層，將垂直密封層構(gòu)筑在其上，以達(dá)到將填埋氣體和垃圾滲濾液控制在填埋場之內(nèi)的目的，同時(shí)也有阻止周圍地下水流入填埋場的功能。 防滲層的建設(shè)方法多種多樣,采用何種工藝方法建設(shè)防滲層是設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，不管使用什么方法、什么材料，最終達(dá)到的目的是滲透系數(shù)Kf小于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，我國要求Kf小于10-9m/s。[5]同時(shí)要考慮： 1)使用壽命。填埋場的使用壽

10、命，封場后要求的防滲層的壽命，以及本身的可靠性。 2)與填埋場的相容性。選用的材料不能被填埋物侵蝕，由于滲濾液的性質(zhì)不穩(wěn)定，所以選擇的材料要適應(yīng)滲濾液的各種性質(zhì)，如抗酸、抗堿等。 3)場地條件及氣候條件。 4)建設(shè)費(fèi)用。防滲材料的選擇既要達(dá)到防滲要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)合理，厚的土工膜具有更好的防滲性能，但必將提高建設(shè)費(fèi)用。 2.3防滲材料 防身材料多種多樣，目前常用的主要有兩類：黏土與人工合成材料。黏土除天然黏土外，還有改良土（如改良膨潤土等）；人工合成材料種類很多，如高密度聚氯乙烯（HDPE）、低密度聚氯乙烯（LDPE）、聚氯乙烯(PVC)膜等,但近二十年來，國內(nèi)外填埋場最常用的是高密

11、度聚氯乙烯（HDPE）膜。實(shí)際上，大部分填埋場所選用的防滲層材料均是黏土和HDPE膜。 1、黏土 粘土是土襯層中最重要的部分，其具有低滲透特性。填埋場黏土襯層分為兩類：自然黏土襯層與人工壓實(shí)粘土襯層。自然黏土襯層是具有低滲透率、富含粘土的自然形成物，其滲透率應(yīng)小于或等于。一般來說，天然粘土層和巖石層是否均一以及是否具有較低的滲透率，是很難檢測驗(yàn)證的，僅僅使用自然黏土襯層作為填埋場防滲層是不可靠的。 2、人工合成材料 高密度聚乙烯（HDPE）膜是人工合成材料中最常用，也是最理想的防滲材料，它能有效阻止?jié)B濾液的滲漏。美國環(huán)保署于1982年停止單獨(dú)使用黏土作為有害廢棄物處理場的防滲材料，并規(guī)

12、定所有填埋場必須有一層防滲襯墊，在填埋場封場后，也必須采用防滲層進(jìn)行封場以減少滲濾液的產(chǎn)生。[7] HDPE膜具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性、抗環(huán)境應(yīng)力開裂和良好的彈性，隨著厚度增加（一般范圍在0.75-2.5mm），其斷裂點(diǎn)強(qiáng)度、屈服點(diǎn)強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度、抗穿刺強(qiáng)度逐漸增加。垃圾填埋場一般采用1.5-2.5mm厚的HDPE膜作襯墊層。 HDPE膜與壓實(shí)黏土的特點(diǎn)和性能[7] 材料類型 滲透系數(shù)K（m/s） 對庫容的影響 抗穿刺能力 應(yīng)用范圍 HDPE膜 1×（10-13-10-14） 較小 較差 整個(gè)基底層防滲 壓實(shí)黏土 1×（10-6-10-7） 較大

13、 較好 場底防滲 2.4防滲系統(tǒng)構(gòu)造 防滲層組成主要有以下6種類型 1、單層HDPE膜防滲層 2、壓實(shí)粘土防滲層 3、雙層HDPE膜（中間含HDPE網(wǎng)格）與壓實(shí)粘土構(gòu)成的復(fù)合防滲層 4、雙層HDPE膜與壓實(shí)粘土構(gòu)成的復(fù)合防滲層 5、HDPE膜與壓實(shí)粘土構(gòu)成的復(fù)合防滲層 6、雙層HDPE膜（中間含HDPE網(wǎng)格）防滲層 單層HDPE膜防滲層結(jié)構(gòu)簡單、施工容易、投資較省，但是其防滲安全性差，一旦HDPE膜某處受損，下面的自然土層滲透系數(shù)大 ，垃圾滲濾液很容易通過HDPE膜的破損處滲出，使整個(gè)防滲層失去防滲作用，這種防滲層目前也很少采用。 復(fù)合防滲層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工也較難，投資相

14、對較高，但其防滲安全性很高。因?yàn)榧词箚螌親DPE膜 發(fā)生破損，但很快滲濾液會(huì)遇到另一層HDPE膜或者壓實(shí)粘土層，阻止?jié)B濾液繼續(xù)滲漏，整個(gè)防滲層仍能有效發(fā)揮防滲作用。 復(fù)合襯里（庫區(qū)底部）系統(tǒng)示意圖 復(fù)合襯里（庫區(qū)邊坡）系統(tǒng)示意圖 單層襯里（庫區(qū)底部）系統(tǒng)示意圖 單層襯里（庫區(qū)邊坡）系統(tǒng)示意圖 2.5場地防滲系統(tǒng)法案的選定 在本設(shè)計(jì)中根據(jù)所給的原始資料可以知道：土壤滲透系數(shù)為6.0×10-4 m/s，故k=6.0×10-2>10-5cm/s屬于滲漏性場地。 場區(qū)地下水位較低，離地面僅0.8m,此填埋場沒有獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，也無不透水層或弱透水層，因此也屬于滲透性場

15、地，故不宜采用垂直防滲系統(tǒng)，而采用水平防滲系統(tǒng)。 由于度量粘土襯層滲透性的主要指標(biāo)是滲透系數(shù)，根據(jù)《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范》可知道，天然粘土類襯里的滲透系數(shù)不應(yīng)大于10-7cm/s并且要2米厚的粘土。 因原始資料中并未給出當(dāng)?shù)赝翆又刑烊徽惩恋臐B透系數(shù)，對比以上所介紹的三種防滲材料性能并考慮施工中常用的材料，故排除了用天然材料作襯墊層的方案，而選擇了人工合成防滲膜。在人工合成防滲膜中選用了性能較優(yōu)，國內(nèi)外使用經(jīng)驗(yàn)較多的高密度聚乙烯（HDPE）防滲膜。 根據(jù)原始資料可知該填埋場土壤滲透系數(shù)為6.0×10-4m/s大于10-5cm/s，地下水穩(wěn)定水位平均埋深0.8m，即地下水位較高，場區(qū)

16、地質(zhì)條件不好，因此選擇了雙層襯層防滲系統(tǒng)。 雙層襯里（庫區(qū)底部）系統(tǒng)示意圖 3滲濾液的產(chǎn)生及收集處理 3.1垃圾滲濾液概念和來源 垃圾滲濾液是指超過垃圾所覆蓋土層飽和蓄水量和表面蒸發(fā)潛力的雨水進(jìn)入填埋場地后，瀝經(jīng)垃圾層和所覆蓋土層而產(chǎn)生的污水。滲濾液還包括垃圾自身所含的水分、垃圾分解所產(chǎn)生的水及浸入的地下水。 城市垃圾填埋場滲濾液的處理一直是填埋場設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理中非常棘手的問題。主要來源有： (1) 降水的滲入，降水包括降雨和降雪，它是滲濾液產(chǎn)生的主要來源； (2) 外部地表水的滲入，這包括地表徑流和地表灌溉； (3) 地下水的滲入，這與滲濾液數(shù)量和性質(zhì)與地下水同垃圾接觸

17、量、時(shí)間及流動(dòng)方向等有關(guān)；當(dāng)填埋場內(nèi)滲濾液水位低于場外地下水水位，并沒有設(shè)置防滲系統(tǒng)時(shí)，地下水就有可能滲入填埋場內(nèi)； (4) 垃圾本身含有的水分，這包括垃圾本身攜帶的水分以及從大氣和雨水中的吸附量； (5) 覆蓋材料中的水分，與覆蓋材料的類型、來源以及季節(jié)有關(guān)； (6) 垃圾在降解過程中產(chǎn)生的水分，與垃圾組成、pH值、溫度和菌種等有關(guān)，垃圾中的有機(jī)組分在填埋場內(nèi)分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生水分； 3.2垃圾滲濾液的水質(zhì)特征 垃圾滲濾液主要來源于降水和垃圾本身的內(nèi)含水和分解產(chǎn)生的水。垃圾滲濾液的主要污染成分有：有機(jī)物、氨氮和重金屬等。其種類和濃度與垃圾類型、組分、填埋方式、填埋時(shí)間、填埋地點(diǎn)的水文地質(zhì)

18、條件、不同的季節(jié)和氣候等密切相關(guān)[7]，其水質(zhì)主要呈現(xiàn)以下特征： (1)CODCr和BOD5濃度高：在新的垃圾填埋場，大量揮發(fā)性酸的存在可能會(huì)產(chǎn)生高的CODCr和BOD5； (2)BOD5與CODCr比值變化大：BOD5/CODCr值的高低與滲濾液處理工藝方法的選擇密切相關(guān)。滲濾液BOD5/CODCr值與垃圾填埋場的使用年限有關(guān)，對“年輕”填埋場而言，其滲濾液多具有良好的生化處理可行性，可采用生物方法加以處理。而對于“年老”填埋場的滲濾液的處理而言，必須考慮其可生化性隨時(shí)間的變化； (3)金屬含量高：垃圾滲濾液中含有10多種金屬（重金屬）離子，由于物理、化學(xué)、生物等的作用，垃圾中的高價(jià)不

19、溶性金屬被轉(zhuǎn)化為低價(jià)的可溶性金屬離子而溶于滲濾液中，在處理過程中必須考慮對它們的去除； (4)營養(yǎng)元素比例失調(diào)，氨氮的含量高：隨著填埋場使用年限的增加，當(dāng)進(jìn)入產(chǎn)甲烷階段后，滲濾液中的NH4+濃度不斷上升。另外，滲濾液中還存在溶解性磷酸鹽的不足、堿度較高、無機(jī)鹽含量高的問題。 3.3滲濾液收集系統(tǒng) 3.3.1收集系統(tǒng)的作用 滲濾液收集系統(tǒng)應(yīng)保證在填埋場使用年限內(nèi)正常運(yùn)行，收集并將填埋場內(nèi)滲濾液排至場外指定地點(diǎn)，避免滲濾液在填埋場底部蓄積。滲濾液的蓄積會(huì)引起下列問題： 1、場內(nèi)水位升高導(dǎo)致垃圾體中污染物更強(qiáng)烈的浸出，從而使?jié)B濾液中污染物濃度增大； 2、底部襯層上的靜水壓增加，導(dǎo)致滲濾液

20、更多的地滲漏到地下水——土壤系統(tǒng)中； 3、填埋場的穩(wěn)定性受到影響； 4、滲濾液有可能擴(kuò)散到填埋場外。 3.3.2收集系統(tǒng)的構(gòu)造 滲濾液收集系統(tǒng)主要由滲濾液調(diào)節(jié)池、泵、輸送管道和場底排水層組成。 1、排水層：場底排水層位于底部防滲層上面，由沙或礫石構(gòu)成。當(dāng)采用粗沙礫時(shí)，厚度為30-100cm，必須覆蓋整個(gè)填埋場底部襯層，其水平滲透系數(shù)不應(yīng)大于0.1（cm/s），坡度不小于2%。 2、管道系統(tǒng)：一般穿孔管在填埋場內(nèi)平行鋪設(shè)，并位于襯層的最低處，且具有一定的縱向坡度（通常為0.5%-2.0%）。 3、防滲襯層：由黏土或人工合成材料構(gòu)筑，有一定厚度，能阻止?jié)B濾液下滲，并具有一定坡度（通常

21、為2%-5%）。 4、集水井、泵、檢修設(shè)施以及監(jiān)測和控制裝置等。 3.4滲濾液的計(jì)算 3.4.1滲濾液產(chǎn)生量的計(jì)算 滲濾液的產(chǎn)生量為： 式中Q---表示滲濾液年產(chǎn)生量，m3/d; A1---填埋區(qū)匯水面積，m2； A2----填埋區(qū)的面積，m2； C---滲出系數(shù),取0.4； I---表示最大年或月降雨量的日換算值，mm。劇資料顯示，蘭州地區(qū)最大年的降雨量為472mm，最大月降雨量為112mm，日平均值為3.6mm。 （1）第一塊填埋區(qū) 填埋場的服務(wù)年限為20年，填埋庫區(qū)分四塊，分別進(jìn)行填埋。第一塊填埋區(qū)的服務(wù)年限為5年，則第一塊庫區(qū)面積為A=1026361.768

22、/10=102636.1768 m2 滲濾液平均日產(chǎn)量： Q=472/365*0.4*102636.1768/1000=53.0896 m3/d 滲濾液最大日產(chǎn)量： Q max=3.6*0.4*102636.1768/1000=147.7960 m3/d （2）第二塊填埋區(qū) 第二塊填埋區(qū)服務(wù)年限為5年 第二塊庫區(qū)面積為A2=1081289.817/10=108128.9817 m2 C2=C1×0.6=0.6×0.4=0.24 式中：C2為及時(shí)覆蓋區(qū)域的滲透系數(shù) 滲濾液平均日產(chǎn)量：Q=472/365*(0.4*108128.9817+0.24*102636.1768)/1000

23、=87.7846 m3/d 滲濾液最大日產(chǎn)量：Q max=3.6*(0.4*108128.9817+0.24*102636.1768)/1000=244.3834 m3/d （3）第三塊填埋區(qū) 第三塊填埋區(qū)服務(wù)年限為5年 第三塊庫區(qū)面積為A3= 1339180.927/10= 133918.0927 m2 已填埋的面積=第一塊填埋面積+第二塊填埋面積=210765.1585m2 滲濾液平均日產(chǎn)量： Q=472/365*(0.4* 133918.0927+0.24*210765.1585)/1000=134.6828 m3/d 滲濾液最大日產(chǎn)量： Q max=3.6*(

24、0.4* 133918.0927+0.24*210765.1585)/1000=374.9432 m3/d （4）第四塊填埋區(qū) 第四塊填埋區(qū)服務(wù)年限5年 第四塊庫區(qū)面積為A 4=1658579.898/10=165857.9898 m2 已填埋的面積=第一塊填埋面積+第二塊填埋面積+第三塊填埋面積=344683.2512m2 滲濾液平均日產(chǎn)量： Q=472/365*(0.4*165857.9898+0.24*344683.2512)/1000=192.7663 m3/d 滲濾液最大日產(chǎn)量： Q max=3.6*(0.4*165857.9898+0.24*344683.2512)

25、/1000=536.6418 m3/d 3.4.2滲濾液調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì) 最小調(diào)節(jié)池容積的由下式確定： V≥（Qmax-Q）×5 其中： V—調(diào)節(jié)池有效容積； Qmax —設(shè)計(jì)最大滲濾液產(chǎn)生量； Q—滲濾液處理廠規(guī)模。 由于原始資料里并未給出城市污水處理場處理滲濾液的規(guī)模，因此設(shè)Q=100 m3/d，則： V=（Qmax-Q）×5=(536.6418-100)*5=2183.209 m3/d 調(diào)節(jié)池的水面面積A，調(diào)節(jié)池的有效水深H取5m，超高0.5m,則 A=V/H=2183.209/5=436.6418m2 調(diào)節(jié)池的長度L.取調(diào)節(jié)

26、池的寬度B為20m,則 L=436.6418/20=22m 取整得，池的實(shí)際尺寸：長×寬×高＝22m×20m×5.5m 4 填埋氣體的產(chǎn)生與收集處理 4.1填埋氣的組成 填埋場的主要?dú)怏w包括氨、二氧化碳、一氧化碳、氫、硫化氫、甲烷、氮和氧等，其中以甲烷和二氧化碳的含量最高。其典型特征為溫度約43-49℃，相對密度約1.02-1.06，水蒸氣含量達(dá)到飽和，高位熱值為15630-19537KJ/m3。 4.2填埋氣體產(chǎn)生量的預(yù)測 垃圾在第t年的產(chǎn)氣速率為：Gt=MtL0ke-kt 式中：Gt—第t年垃圾的產(chǎn)氣速率，m3/a; Mt—第t年所填垃圾量，t

27、; L0—?dú)怏w產(chǎn)生潛力，m3/t;取150 m3/t K—?dú)怏w產(chǎn)氣常數(shù)，1/a，取0.006； t—年份，a。 e—取2.72 變 量 取 值 范 圍 建 議 數(shù) 值 潮濕氣候 中濕度氣候 干旱氣候 L0（m3/t） 0~312 140~180 140~180 140~180 K（1/a） 0.003~0.4 0.10~0.35 0.05~0.15 0.002~0.10 填埋場產(chǎn)期一級模型參數(shù)的建議值 4.3填埋場氣體的收集系統(tǒng) 收集填埋氣體的作用時(shí)減少填埋氣體向大氣的排放量、控制填埋氣體的無序遷移，并為填埋氣體的回收

28、利用做準(zhǔn)備。收集系統(tǒng)可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種，被動(dòng)式收集系統(tǒng)利用垃圾體內(nèi)的氣體壓力來收集填埋氣體，主動(dòng)收集系統(tǒng)則是采用抽真空的方法來控制氣體的流動(dòng)。 主動(dòng)氣體收集系統(tǒng)主要由抽氣井、集氣管、冷凝水收集井和泵站、真空源、氣體處理站（回收或焚燒）以及氣體監(jiān)測設(shè)備等組成。 被動(dòng)收集設(shè)施根據(jù)設(shè)置方向分為豎向收集方式和水平收集方式兩種類型。被動(dòng)收集系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用較低，而且維護(hù)保養(yǎng)也比較簡單。若將排氣口與帶閥門的管子連接，被動(dòng)收集系統(tǒng)即可轉(zhuǎn)變成主動(dòng)收集系統(tǒng)。 4.3.1填埋場的導(dǎo)排方式及選擇 在選擇填埋場氣體控制方式時(shí)，應(yīng)立足于填埋場的實(shí)際情況，進(jìn)行綜合考慮，確定最佳方案。由于該設(shè)計(jì)為新建填埋場，

29、初期產(chǎn)氣量不大，而后會(huì)迅速增加，因此該設(shè)計(jì)在收集方式的選擇上，采用在垃圾填埋初期通過被動(dòng)方式控制氣體釋放，當(dāng)產(chǎn)氣量提高到具有回收利用價(jià)值之后，開始對氣體進(jìn)行主動(dòng)回收利用。主要以主動(dòng)導(dǎo)排方式為主。 目前，國內(nèi)收集垃圾沼氣的垃圾填埋場較少，其收集方式基本是參照國外的經(jīng)驗(yàn)。填埋沼氣的收集主要有兩種方式，即垂直收集與水平收集。垂直收集是在垃圾填埋封場后在其上打垂直井，以收集填埋場內(nèi)的沼氣；而水平收集是在垃圾填埋過程中，在垃圾填埋作業(yè)面上水平鋪設(shè)沼氣收集管來收集沼氣。 這兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，垂直收集適合在已封場的垃圾填埋場或已封頂?shù)睦盥駟卧M(jìn)行沼氣的收集，其特點(diǎn)是封頂后打井易于操作，垃圾覆蓋較好

30、利于集氣，集氣半徑較大，但一般不能邊填埋邊集氣。而水平收集則比較適用在未封場的垃圾場上或者正在進(jìn)行作業(yè)的垃圾填面上，其特點(diǎn)是可在邊填埋邊集氣，利于沼氣的及時(shí)收集，缺點(diǎn)是易與填埋作業(yè)發(fā)生沖突，集氣半徑相對小一些。 經(jīng)對比上述兩種收集方式的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選擇豎向收集井方式。即主動(dòng)導(dǎo)排豎向收集方式。 4.3.2填埋場氣體收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 抽氣井井距可用下式來計(jì)算： X=2Rcos30° 式中，X—三角形布置井的間距； R—影響半徑。 本設(shè)計(jì)為主動(dòng)導(dǎo)排，根據(jù)規(guī)范井距為90~100m，取90m，則 5.終場覆蓋 5.1填埋場的封場系統(tǒng)設(shè)計(jì) 該垃圾填埋場設(shè)計(jì)使用年限為20年

31、，到期后將進(jìn)行封場。目的在于減少雨水的滲入，進(jìn)行填埋場生態(tài)恢復(fù)。最終覆蓋層由下至上有三部分組成：下層為粘土層（滲透系數(shù)≤10－7cm/s），壓實(shí)厚度為0.6m；中間層為自然土，壓實(shí)厚度為0.3m，其主要功能為防止植物根系穿透防滲層而導(dǎo)致滲水；最上層為營養(yǎng)土層，壓實(shí)厚度0.6m，以種植草皮或淺根植物。封場后頂面坡度為5%，以利于降雨的自然排出。 現(xiàn)代化填埋場的表面密封系統(tǒng)有多層構(gòu)成，主要分為兩部分：第一部分是土地恢復(fù)層，即為表層；第二部分是密封工程系統(tǒng)，由保護(hù)層（可選）、排水層（包括底土層）、防滲層和排氣層組成。填埋的表面密封系統(tǒng)使用的防滲材料與襯層系統(tǒng)使用的防滲材料具有一致性，包括無機(jī)天然防

32、滲材料（如黏土）、天然和有機(jī)復(fù)合防滲材料、和柔性膜（如HDPE膜）等。 封頂覆蓋層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層示意圖 填埋場表面密封系統(tǒng) 5.2填埋場封場后的土地回用 填埋場的穩(wěn)定化程度直接決定其土地回用的可能性，不同的回用目的對填埋場的穩(wěn)定性要求也不同。判斷填埋場的穩(wěn)定化指標(biāo)主要有填埋場表面沉降速度、滲濾液水質(zhì)、釋放氣體的質(zhì)和量、垃圾體的溫度、垃圾礦物化的程度等。但是，到目前為止還沒有填埋場穩(wěn)定化的定量標(biāo)準(zhǔn)。 國外對填埋場的封場后的土地回用有以下規(guī)定： 1、填埋場滿容后，即填埋場停止填埋垃圾后，至少在5年內(nèi)（即不穩(wěn)定期）要對其封場檢測，不準(zhǔn)使用，要堅(jiān)持防火、防爆； 2、3年后經(jīng)過鑒定達(dá)到穩(wěn)定

33、階段后方可使用； 3、作出場地使用規(guī)劃，按規(guī)劃逐步回用填埋場土地； 4、處于穩(wěn)定階段的填埋場可做綠化用地、人造景觀用地、堆肥廠用地，廢棄物無害化處理廠以及無機(jī)物質(zhì)堆放場用地等； 5、未經(jīng)長期觀測和環(huán)境衛(wèi)生專業(yè)技術(shù)部門鑒定之前，填埋場地絕對禁止作為工廠、商店、機(jī)關(guān)、學(xué)校、住宅以及公共場所的建筑用地。 6.環(huán)境保護(hù)與檢測 根據(jù)《生活垃圾填埋污染控制》（GB16889-1997）、《生活垃圾填埋場環(huán)境監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ/T3037-1995）和《城市生活垃圾技術(shù)規(guī)范》（GJJ17-2001）的要求，填埋場環(huán)境監(jiān)測主要是檢測垃圾的滲濾液、填埋氣體、地表水、地下水、大氣、填埋物、堆體沉降、蒼蠅密度等有關(guān)情況。 附圖：填埋場主要生產(chǎn)工藝示意圖 12