环境工程专业毕业设计.doc

环境工程专业毕业设计

72
2020年4月19日
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D市 吨生活垃圾卫生填埋场的初步设计

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目 录
引 言 3
1 工程概况与设计任务 6
1.1 工程概况 6
1.2 设计依据及原始资料 6
1.3 D市生活垃圾填埋场的设计原则 7
1.4 主要经济指标 8
1.5 设计方案和主要项目组成 8
2 填埋场选址 10
21 场址选择依据 10
22 场址选择 10
2.3 填埋场场址地区、市政区域交通情况 11
2.4 场区自然情况 11
3 填埋场建设 13
3.1 填埋坑建设 13
3.2 填埋场的寿命 19
3.3 填埋场的基地整理和防渗及导、排气设施设计 19
4 填埋工艺和作业 20
4.1 填埋工艺 20
4.2 填埋作业方案 21
4.3 作业制度 21
4.4 填埋工作面和工作平台 21
4.5 设备选择 23
5 填埋场的防渗和渗沥液导排处理 26
5.1 填埋场基底防渗 26
5.2泵的计算 37
6 填埋场气体收集处理 40
61 填埋气体产量 40
62 填埋气体的收集与处理 40
7辅助设施 43
71 填埋场主要辅助设施 43
72 公用辅助设施 44
8劳动定员 45
81组织机构及人员配置 45
82 人员培训 46
83 劳动生产力 47
9环境监测 48
91 环境监测的项目 48
92 环境监测的内容及频率 48
9.3 环境监测井布置 48
9.4 环境监测方法 48
10 填埋场环境问题 49
101 建场期间的环境问题 49
102 填埋场运行期间的环境问题 49
103 封场后的环境问题 49
11转运站 50
111 建转运站的意义和方案 50
112 工艺流程 51
113 设备的选择和计算 52
114总平面布置 55
115 转运站的技术经济 56
结论 63
致谢 64
参考文献 65
附录 67

摘 要
本次设计是D市生活垃圾填埋场的初步设计。主要内容是根据设计任务书的要求，按照城市建设部的相关标准，进行D市生活垃圾卫生填埋场的场址论证；根据投资最小、效益最大的原则和场址的地形特点，进行填埋坑容积和服务年限的计算；根据场区的土质条件和建设部关于卫生填埋场的防渗标准以及渗沥液产生量，进行了渗沥液收集系统（盲沟）的计算和调节池的设计计算；经过对填埋场气体产生量的计算，设计了竖向导排气体盲沟。另外，还重点进行了D市垃圾转运站的设计。
填埋场每日的垃圾处理量为 t。垃圾填埋区的面积为53万m2，填埋场的服务年限为 。D市填埋场采用天然防渗，每年的渗沥液产量为21994.3125m3，渗沥液的收集系统采用盲沟收集方式。
转运站的场址选在D市，总占地面积为19950 m2，转运能力为 t/d。单项工程的总投资为2972.2万元，每吨垃圾的生产成本为37.28元。

关键词：卫生填埋；填埋场；生活垃圾；垃圾渗沥液

Abstract
D city municipal solid waste sanitary landfill is preliminary designed in this thesis. The site selected according to the demand of the design and standards of urban Ministry of Construction. According to the principle of investing in minimum, largest benefit and topographical characteristic in the field location, landfill area ambit is delimited, final elevation of the landfill are confirmed, and the capacity of de landfill and the length of service are calculated out. According the soil property and standard of prevention of leachate, measure of natural prevention of leachate are adopted .The collection and arrangement system of leachate is made up of collecting ditch, collecting well and regulating reservoir. According to the amount of leachate, physical dimension of lateral, blind ditch and regulating reservoir are confirmed. The collecting- firedamp ditch is designed according the amount of firedamp. D city waste transfer station is designed as the supplementary part and simple economic technological analysis is carried on.
tons waste can be treated per day. The area of landfill is 0.53 million m2. The length of service is13 years. Measure of natural prevention of leachate is adopted. The amount of leachate is 21994.3125 m3. The system of collecting leachate is composed of collecting ditch.
The site of D city waste transfer station is confirmed in D city. The area is 19950 m2. tons waste are compressed per day. The single item project total investment is 29.722 million Yuan, and per ton waste production cost is 37.28 Yuan.

Keywords:
sanitary landfill; landfill; municipal solid waste; waste leachate

引 言
随着经济的发展、城市化进程的加快和人民生活水平的提高,垃圾的排放量迅速增加。中国每年新增垃圾约1亿吨。对垃圾泛滥成灾的现实,已不再仅仅停留在如何控制和消毁垃圾这一老问题上,而是采取积极的态度和有力的措施,着手科学地处理、利用垃圾,将垃圾列为维持经济持续发展的“第二资源,”向垃圾要资源、要能源、要效益。使垃圾处理最终达到减量化、无害化、和资源化的目的。随着城市规模的扩大，城市功能结构改变及人民生活水平的提高，非农业人口增多、自由市场开放、居民消费结构的改变以及旅游事业的发展，大大增加了城市垃圾的产生量和堆积量。未经规范化的生活垃圾对市容环境卫生产生极大的影响，在垃圾腐败过程中大量蚊蝇，老鼠等，同时垃圾自身含有大量的致病微生物，能够传播疾病，垃圾发酵产生的硫化氢，甲烷，氨以及渗沥液，给环境造成污染，特别是渗沥液对地表水和地下水体造成的危害更要值得注意。
浪费资源。有人会说都成垃圾了，怎么还能算得上是浪费资源呢？可是生活垃圾中一般含有10%~15%的可回收利用的物质,如金属、玻璃、塑料、橡胶和纸张等。随着全球资源短缺的加剧和科学技术的发展,城市生活垃圾将成为具有可利用价值的资源。
污染环境。生活垃圾若不能及时从市区清运或简单堆放在市郊,往往会造成垃圾遍布、污水横流、蚊蝇孽生,散发臭味,还会成为各种病源微生物的孽生地和繁殖场,影响周围环境卫生和危害人体健康。医疗废物更是具有传染性的危害废物,随意抛弃,会传播肝炎、肠炎、痢疾及各种蠕虫病菌(即寄生虫病)等,对人体健康造成非常大的威胁。无处消纳，垃圾包围城市。垃圾堆放和处理需要占用大量的土地面积。垃圾的露天堆放和填埋,要占用大量的土地资源。许多城市在郊区设置的垃圾堆放场,侵占了大量的可耕地面积,使可耕地短缺的矛盾更加突出。
产生渗出液,污染水环境。渗出液是生活垃圾本身分解产生的污水和雨水、地表水或地下水流经垃圾层摄取其中的污染物质而产生的污水的总和。生活垃圾渗出液属高浓度污水,会严重污染水体和土壤,而且其中的污染成分在土壤中的迁移过程十分缓慢,经过相当长的时间才能发现,且具有很大的危害性。第有害生物的巢穴。垃圾不但含有病原微生物，而且能为老鼠、鸟类及蚊蝇提供食物、栖息和繁殖的场所，也是传染疾病的根源。造成大气（空气）污染。垃圾的一种处理方式是焚烧。大气污染有时也称空气污染，一般大气污染是指地区的大范围污染，而空气污染主要指小范围环境污染。洁净大气是由以下气体组成：氧气20.94％，氮气78.06％，稀有气体0.94％，二氧化碳0.03％，还有少量水蒸气和其它气体。我们把固有成分以外的物质（二氧化硫、烟尘等）称为污染物。由部分垃圾燃烧可知，垃圾焚烧后会产生一些有毒有害的气体，如：二恶英、二氧化硫、二氧化氮等气态污染物。特别是二氧化硫气体经反应生成硫酸酸雾严重造成了大气污染和水体污染.
造成土壤污染。垃圾的另一种处理方式是填埋。土壤有较强的自净能力，但当有毒有害物质进入土壤的量超过了土壤的自净能力，引起土质恶化，造成土壤污染。土壤污染影响农作物的生长，并直接或间接影响人畜健康。当前污染土壤的物质主要有化肥和农药，工业产生的废水、废渣和垃圾等。另外还受到生物性污染以及大气和水质污染的间接影响。生活垃圾中，合成纤维、塑料、橡胶等物质在自然生态系统中不能被分解者分解，残留在土壤中，会破坏土壤结构，严重影响植物生长。
据统计，1990年中国城市垃圾的总产量为6900万吨， 全国城市垃圾的总产量已达1.4亿吨，平均年增涨7.4%。预计到 按年增涨4％计(根据对418个大、中城市的调查统计，近年城市生活垃圾是以约4%－6%的速度递增)，年垃圾产量将达约2亿吨。全国600多座城市中，有200多座已为垃圾山所包围。垃圾的长期露天堆放对大气环境、地下水和土壤等已经造成了明显的威胁和危害。中国许多地区人口密度高,特别是东部沿海地区的许多城市，土地资源非常宝贵，焚烧处理会逐步发展成为这一类地区生活垃圾处理的重要手段。预计未来 城市垃圾焚烧处理将得到很大发展，自 6月－ 6月，全国共批复垃圾焚烧发电项目9个，总垃圾焚烧能力5200吨/日。根据中国“十一五”期间焚烧厂及能力建设规划，在未来的5年时间内将新改扩建垃圾焚烧及发电厂82座（新增焚烧处理能力70000吨/日），其中东部地区新改扩建垃圾焚烧及发电厂56座（新增处理能力45100吨/日）。按照D市城市发展规划，拟建生活垃圾填埋场的处理能力： t/d。

1 工程概况与设计任务
1.1 工程概况
D市计划建设的生活垃圾填埋场，旨在解决D市各区部分城市居民生活垃圾处理和消纳问题。
1.1.1工程规模
D市垃圾填埋场的征地面积为800×680m2。垃圾填埋场的主体工程为填埋场和污水处理厂的建设；辅助工程有办公楼、锅炉房、车库等工程。
1.2 设计依据及原始资料
1.2.1 设计依据
（1） 《D市环境卫生总体规划》。
（2） 《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》。
（3） 《生活垃圾填埋场污染控制标准》。
（4） 《生活垃圾填埋场环境检测技术要求》。
（5） 《城市生活垃圾卫生填埋场工程项目建设标准》。
（6） 《环境空气质量标准》。
（7） 《地面水环境质量标准》。
（8） 《城市区域环境噪声标准》。
（9） 《恶臭污染物排放标准》。
（10） 《工业企业厂界标准》。
（11） 《岩土工程勘察技术报告书》。
（12） 《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》。

1.3 D城市生活垃圾填埋场的设计原则
D市生活垃圾填埋场拟采用国内先进技术进行建设和管理，可概括为4个原则。
（1）现代化原则
a、采用国际先进的垃圾卫生填埋技术。
b、采用现代化计算机信息管理系统进行监控。
c、主要填埋作业机械均使用国内先进的现代化设备，包括填满压实、污水处理等设备。
d、直接引进先进技术与管理应运方法。
（2）环保化原则
a、采用土工布防渗膜。
b、采用适宜的污水处理系统。
c、对生成气体采用安全燃烧的方法，使场区气体污染得到有力控制。
d、防止尘土、臭味产生与扩散，改变旧式填埋场脏、乱、臭的不清洁现象。
e、降低往来车辆与填埋机械的噪声指数。
f、严格进行环境监测与控制。
（3）节约与高效原则
应用最新卫生填埋场设计方案，节约土地资源，应对不确定因素有充分的余地。
（4）经济适用原则
功能配置合理、使用。项目投资费用合理，对工程量、用料等进行对比化，用最少的投资达到最好的设计与营运效果。
1.4 主要经济指标
表3 主要经济技术指标表
序号
项目
单位

数量
一
设计规模

1
年填埋固体废物量
t/a

2
服务年限
年
15
3
污水处理量
t/h
1.67
二
总平面

1
场区占地面积
m2
66.09万
2
填埋区面积
m2
53万
3
建构筑物占地面积
m2
1.51万
4
建筑系数
%
2.28
5
场区道路铺砌面积
m2
3.20万
6
场区绿化面积
m2
5496
7
场区绿化占地率
%
1.04
8
封场后的绿化占地率
%
81.02
三
劳动定员
人

1
企业全员
人
92
2
其中：直接生产人员
人
61
四
劳动生产率(废物处理量)

1
企业全员
t/a、人
10.87
2
直接生产人员
t/a、人
16.39
1.5 设计方案和主要项目组成
1.5.1 设计方案
本设计的日处理量为 t，拟处理年限为 。
(1)把各收集点的垃圾运入转运站，压实后再用大吨位汽车送至填埋场。
(2)采用填埋防渗措施。
(3)在填埋场实行分区填埋。
(4)渗沥液处理采用回喷和污水处理场相结合的方案。
(5)采用横向盲沟和纵向盲沟作为渗沥液和填埋气体的集排设施。
1.5.2 设计项目组成
本设计项目主要由以下的建筑和设施组成：
(1)填埋坑；
(2)渗沥液导排系统；
(3)水处理间；
(4)水源井及泵房；
(5)总平面及场内道路；
(6)场区防洪；
(7)场区绿化；
(8)转运站。

2 填埋场建设
2.1 场址选择依据
1. 场址设置应符合当地城乡建设的规划要求。
2. 对周围环境不应产生污染，或对周围环境的污染不超过国家有关法规法律
和现行标准允许的范围。
3. 应与当地的大气保护，水资源保护，大自然保护及生态平衡要求相一致。
4. 应充分利用天然地形以增大库容，使用期至少为6年。
5. 填埋场防洪应符合《防洪标准》中的规定。
6. 填埋场场区的年蒸发量应大于降水量；运输距离应作为填埋场经济效益的关键因素。
7. 填埋场不应设在专用水源蓄水层与底下水补给区，洪泛区，淤泥区，居民密集居住区，直接与航道相同的地区，活动的坍塌地带，地震区，断层区，底下矿区及熔岩洞区。
8. 填埋场不应设在距公共场所或人供水点500米以内的地区，填埋场坑底距地下水水位不应小于2米。
9. 填埋场不应设在珍稀动物，植物保护区和国家大自然保护区，公园，风景，游览区，文物古迹区，考古区，历史学，生物学研究考察区；军事要地，基地，军工基地和国家地区。
2.2 场址选择
2.2.1场址选择意义
垃圾处理场场址的选择，要考虑社会效益，环境影响及建场费用，运行费用等社会经济指标。垃圾处理场场址的选定，受到城市建设规划，环境保护，附近居民是否能够接受，建场费用，垃圾处理运行费用等因素的制约。新建D市生活垃圾场处理场是D市垃圾处理基础设施与环境保护的一项急迫任务。当前，D市日产生活垃圾4000吨左右。正在运行的东北部某垃圾填埋场即将填满，原计划在西北部建设垃圾焚烧发电厂当前尚未起动，南部某垃圾填埋场虽然已扩大填埋库容量，但不能满足全市垃圾处理的需要。D市政府决定由市政建局负责，尽快在D市北部建设一个新的大型垃圾卫生填埋处理场。
2.3 填埋场场址地区、市政区域交通情况
D市生活垃圾处理场位于D市区北部，交通比较便利。
2.4 场区自然情况
2.4.1气象条件
根据D市气象站提供的观测统计资料[4]，该区域为温带半湿润季风气候，冬寒夏热，春季干燥多风，秋季凉爽；全年盛行偏南风，冬季偏北风，最大风速12-15m/s。全年平均气温7-8℃，极端最高气温39.9℃，极端最低气温-32.3℃。历年平均降雨日数106天，年降雨量672.9mm，多集中于6、7、8、9四个月。占全年雨量70-80% ，最高降雨月为8月份。年平均蒸发量为1420mm，集中于4-9月份，占全年总蒸发量的67.4%，蒸发量是降雨量的2倍以上每年11月中旬开始封冻，次年4月解冻，冰冻深度1.2m左右，最深为1.48m。
2.4.2地形地貌和植被
D市生活垃圾处理场位于D市北部，距市中心30公里左右，占地面积约808亩，该场区地形比较平坦，西南高，东北低，为波状台地，周边除一个民办小企业之外，无居民居住。
2.4.3地层与岩性
本场地地层为第四系地层，除上部约30-100厘米耕植土层外，其下为粉质粘土，砂类土，全风化岩，土层厚度大于30米；地势从西南向东北倾斜，最大落差约13米左右，场地标高57-70米。经过地质测绘和钻探，场区没有发现大的断裂构造带，本区地震烈度为7度。总体而言，场地基础较适宜于垃圾填埋场。
2.4.4水资源环境
场地各钻孔均遇见上层滞水，水位埋深变化在2.1-13.6米，相对于绝对标高47.40-58.90米，其主要补给来源为大气降水。各钻孔勘探深度内均未遇见区域地下水。距场地东北角向北约20米为某河流，常年有水，但水量偏小，填埋场区对其影响不大。
3 填埋场基底建设
填埋场建设包括主体工程填埋坑、渗沥液处理场、填埋场道路及附属设施的建设。
3.1填埋坑建设
3.1.1填埋坑库容
填埋坑库容是填埋场选址的主要依据之一。库容决定了填埋场的寿命和运行成本。填埋坑库容由填埋面积和填埋标高所决定。
1.定界和填埋标高
(1)填埋坑定界
考虑到周围的地形和东北角九龙河等自然、地理条件以及经济投资，场区填埋坑定界为800×680m2。在处理场界限范围内分为3个区，用地下开挖与地上填埋相结合的方式构建处理场。
(2)填埋标高 图1 填埋场平面图
填埋标高决定了填埋库容，填埋标高越高，填埋坑的库容就越大，可是与此同时，填埋标高越高，筑堤费用就越多。最后决定封场标高为105.7m。
2.库容的计算
该法采用平均高差水平截面法计算原始库容和清场挖方量，两者之和即为填埋场的理论容量。计算时把填埋区划分成若干个计算单元（每个单元可确定为50×50m或25×25m），把每一计算单元内的地面高差（最终填埋标高与填埋场的原始基底标高之差）平均值作为单元计算高差，则两者的乘积为该单元的填埋容量。基底整理时的挖方量则等于基底整理前后基底标高的差值与单元面积的乘积：
① 原始库容的计算
V 1 =Si×（Ho-） （3-1）
式中： V1——计算单元的原始库容（m3）；
Si——计算单元的水平截面面积（m2）；
Ho ——计算单元的封场高程（m）；
Hi ——计算单元的地面高程 （m）；
n ——计算单元内的计算高程数量；
② 基底整理时挖方量的计算
V2 = Sj× （3-2）
式中： V2 ——计算单元的基底整理挖方量（m3）
Sj ——计算单元的水平截面面积（m2）
Hj ——计算单元在基底整理时的计算高差（m）
M——计算单元的挖方计算高差的数量
③ 总库容计算 （3-3）

3.1.2具体计算
根据设计指导书的计算方法，计算第三填埋区的小区域A(如图所示)。将区域A划分成25个25m×25m的小单元。以第一到第五个小单元格（从西到东的最上面的五个小单元格）为例，计算填埋场的容积，5个小单元格四周的标高如表5中所示。
表5 小单元格的标高(m)

编号
第一点标高
第二点标高
第三点标高
第四点标高
平均标高
1
57.5
56.3
57.4
56.1
56.8
2
56.3
55.8
56.1
56.9
56.3
3
55.8
55.3
56.9
56.6
56.2
4
55.3
57.1
56.6
57.2
56.6
5
57.1
56.8
57.2
58.4
57.3
（1）57.5 56.3 （2）55.8 55.3 57.1 56.8

（3）57.4 56.1（4）56.9 56.6 57.2 58.4
填埋场每天要处理的垃圾量为 t，设计时预计的使用年限为 ，那么预计的 来的垃圾总量为： ×365×13＝9490000t
而压实后垃圾的密度则取决于垃圾的性质和压实机械的性能。一般，其值δ为0.7-0.9。因为垃圾经过压实后填埋的密度为0.9t/m3, 因此预计的 来的垃圾总体积为:
9490000/0.9＝10544444.44 m3
覆土比是由填埋场的工作制度决定的。一般，每3m厚的垃圾层须覆土50cm，但对含腐败物40%以上的产业废物，每50cm的填埋物须覆土50cm。对于垃圾填埋而言，加上封场覆土，总覆土量为填埋量的1/3左右。因此垃圾的总体积为10544444.44m3所需的覆土量为3514814.815m3。
原始地形坡度的计算：根据有关材料，D市填埋场选址的地形东高西低，西侧标高为57.8m，东侧标高为68.1m。根据东西两侧的标高，D市填埋场原始地形的坡度大约为:
(68.1-57.8)/680=15.1‰
以1/50的坡度平均向下开挖7.7m，在地下形成3个填埋区。标高为68.1m的东侧，向下开挖9.2m，则以1/50的坡度，东西的深度差为680/50=13.6m。则在第三区取的25个小单元格中的1到5个小单元格向下挖的深度的计算过程：
根据有关材料，D市填埋场填的画图比例为1： 的总平面图中东西两侧的距离14㎝，1到5各小单元格离东侧的距离依次为7.2㎝、7.7㎝、8.2㎝、8.7㎝、9.2㎝。
则5个小单元格与东边的深度差为：
设深度差为X： 14/13.6=（14-7.2）/X =（14-7.7）/X=（14-8.2）/X=（14-8.7）/X=（14-9.2）/X
得X为 6.61 6.12 5.63 5.15 4.66
挖完以后东侧和西侧以及5个小单元格的标高分别为：
6.61+45.3=51.91 6.12+45.3=51.42 5.63+45.3=50.93 5.15+45.3=50.45 4.66+45.3=49.96
标高为：51.91 51.42 50.93 50.45 49.96
则5个小单元格向下挖的深度分别为：
56.8-51.91=4.89 56.3-51.42=4.88 56.2-50.93=5.27 56.6-50.45=6.15 57.3-49.96=7.34
深度为：4.89 4.88 5.27 6.15 7.34
5个小单元格的土方量分别为：
4.89×25×25=3056.25 4.88×25×25=3050 5.27×25×25=3293.75 6.15×25×25=3843.75 7.34×25×25=4587.5
土方量为：3056.25 3050 3293.75 3843.75 4587.5
表6 A区25小单元格的平均标高
编号
第一点标高/m
第二点标高/m
第三点标高/m
第四点标高/m
平均标高/m
向下开挖深度/m
土方量/m3
1
57.5
56.3
57.4
56.1
56.8
4.89
3056.25
2
56.3
55.8
56.1
56.9
56.3
4.88
3050
3
55.8
55.3
56.9
56.6
56.2
5.27
3293.75
4
55.3
57.1
56.6
57.2
56.6
6.15
3843.75
5
57.1
56.8
57.2
58.4
57.3
7.34
4587.5
6
57.4
56.1
56.4
56.1
56.5
4.59
2868.75
7
56.1
56.9
56.1
56.9
56.5
5.08
3175
8
56.9
56.6
56.9
55.8
56.6
5.67
3543.75
9
56.6
57.2
55.8
56.3
56.5
6.05
3781.25
10
57.2
58.4
56.3
57.4
57.3
7.34
4587.5
11
56.4
56.1
55.7
56.2
56.1
4.19
2618.75
12
56.1
56.9
56.2
57.5
56.7
5.28
3300
13
56.9
55.8
57.5
56.9
56.8
5.87
3668.75
14
55.8
56.3
56.9
55.7
56.2
5.75
3593.75
15
56.3
57.4
55.7
56.6
56.5
6.54
4087.5
16
55.7
56.2
57.4
56.3
56.4
4.49
2806.25
17
56.2
57.5
56.3
57.2
56.8
5.38
3362.5
18
57.5
56.9
57.2
58.1
57.4
6.47
4043.75
19
56.9
55.7
58.1
57.5
57.1
6.65
4156.25
20
55.7
56.6
57.5
56.4
56.6
6.64
4150
21
57.4
56.3
56.4
55.3
56.4
4.49
2806.25
22
56.3
57.2
55.3
57.4
56.6
5.18
3237.5
23
57.2
58.1
57.4
56.2
57.2
6.27
3918.75
24
58.1
57.5
56.2
56.8
57.2
6.75
4218.75
25
57.5
56.4
56.8
57.3
57
7.04
4400
平 均

56.7
5.77
3606.25

根据场地及周边环境特点，填埋高度设定为49m。边填埋，边植被，形成植被完好并设有70m×270m的丘台，以环形道路直通丘顶。
(1)原始库容计算
V1=Si×(H0-∑Hi/n) (3-4