1、目录1.设计概要 .51.1 设计区的概况 .51.2 设计内容 .61.3 库容量计算与使用年限 .62.场址的选择 .72.1 选址原则 .72.2 场址选择相关规定 .82.3 选址标准 .82.4 场址选择 .93.总体布置 .94.防渗工程和渗滤液处理设计 .94.1 防渗材料 .94.2 防渗结构 .104.3 渗滤液收集及导排系统 .114.3.1 渗滤液产量的预算 .114.3.2 渗滤液的收集及导排系统的设计 .124.4 渗滤液的处理 .134.5 渗滤液处理工艺方案 .145.填埋气体收集与利用设计 .155.1 填埋气体生产量预测 .155.2 填埋气的收集 .155.
2、3 填埋气的集气系统 .165.4 填埋气的回收利用 .166.封场工程 .176.1 系统的功能及标准 .176.2 系统的构成与设计 .17韩城市生活垃圾卫生填埋场初步设计摘要 本设计是针对韩城市巍东垃圾卫生填埋场进行初步设计，设计使用年限为 15 年，库容为141104m3，日处理城市生活垃圾 200 吨，最大可处理 400 吨/日。该工程主要处理工艺流程为垃圾收集压缩、垃圾进场、卸料、堆铺、压实、覆盖、消毒等十多道工序，最终进行黄土覆盖，达到农田复垦标准。场底采用先进工艺进行人工防渗，库底与边坡全部使用环保高密度聚乙烯膜(HDPE)铺设，有效防止垃圾渗滤液渗入地表水与地下水，不会造成水
3、体污染，对所产生的垃圾渗滤液排放至污水调节池，进行技术处理后回喷或者运至污水处理厂进行净化处理。关键词生活垃圾；填埋场；防渗层；渗滤液1.设计概要1.1 设计区的概况韩城地势西北高，东南低。西部深山多为梁状山岭，一般海拔 900 米以上，韩（城）黄（龙）分界处的大岭海拔 1783 米，为本市全境最高点。中部浅山区多为黄土丘陵，海拔600900 米。东部黄土台原，一般海拔 400600 米，澽水下游川道和黄河滩地，多在海拔 400 米以下。市南的芝川口海拔 357 米为全市陆面最低处。境内山原川滩等地貌类型兼有，其中深山和浅山丘陵占总面积的 69%。韩城处于暖温带半干旱区域，属大陆性季风气候，四
4、季分明，气候温和，光照充足，雨量较多。年平均气温 13.5，10积温为 4626。平均年降水量 559.7 毫米，无霜期208 天，日照 2436 小时，有利于发展农业生产。但雨量不均，多集中于 7、8、9 月份。春夏季易发生干旱，夏季阵雨多、强度大，水土流失严重。韩城市黄河湿地的野生动物资源十分丰富，现有野生动物 194 种，隶属 27 目，6 1 科，137 属。野生植物资源也非常丰富，现有野生种子植物 96 科，392 属，72 9 种。共有国家级珍稀濒危保护植物 4 种，主要有白皮松等，其中有国家重点保护野生植物 2 种，有省级重点保护植物 4 种；草本植物资源丰富，全部为天然植被，其
5、中有国家 II 级保护植物豆科属野大豆，陕西省重点保护野生植物姚沟内木贼麻黄。韩城境内河流较多，地下水储量丰富。河流多为黄河的一级支流，流程短、水量小，流向一般为由西向东或由西北向东南而注入黄河。源地多属黄龙山次生林、草灌植被带，河槽大多属山区石质河床，故河水泥沙含量极小，常年水流清澈。但流域内黄土广泛分布，河床比降大，特别是降水分布集中，暴雨多的 79 月，山洪暴发，泥沙俱下，水土流失严重。全市平均侵蚀模数约 2407 吨/平方公里，年侵蚀总量达 392.52 万吨，属黄河中游水土流失重点县（市）之一。从总的情况看，水力资源较为丰富。经对 8 条河流实测，水力资源的理论蕴藏量为 30732
6、千瓦。韩城地处黄土高原，依山（黄龙山）向河（黄河） ，水热条件比较优越，植被发育良好。地带性天然植被暖温带落叶阔叶林，由于人为原因，几乎破坏殆尽，现存多为次生群落。据 1985 年统计，天然林 382032 亩，人工林 120170 亩，灌木林 172620 亩，总面积为674822 亩，森林覆盖率 27.59。四旁植树 4643976 株，覆盖面积达 43651 亩。全市有草地 367106 亩，其中，山地灌木草丛 86781 亩，亩产草 250300 公斤，草层高度 2357 厘米，总覆盖度 7085。良好的植被不仅解决了木材、牧草等物质原料，而且对改善环境、调节气候、涵养水源所起的作用更
7、是无法估量的。市境内，建群树种中的辽东栋、栓皮栎、杨、侧柏等，都是东亚成分，青杨、毛白杨、油松、等都是我国华北-西北特有的乡土树种。韩城山地植被基本高程为 600 余米，最高峰为 1783 米，植被垂直变化比较明显。据大岭东侧植调查分析：600700 米针叶树以白皮松为主。落叶阔叶树主要有漆树、梨、毛柳、槭树等。灌木主要有黄蔷薇、野海棠、黄护等。7001000 米针叶树以油松为主，阳坡、柏分布；阔叶树有山楂、山桃、山杏等；灌木主要有连翘、胡枝子、虎榛子。在阴坡常有山葡萄、葛藤等藤本植物分布。10001500 米为针阔混交林，以油松、桦木为主，亦见有成片纯白桦林分布，灌木以绣线菊、狼牙刺为多。1
8、5001700 米主要为栎属的辽东栎、锐齿栎和槲栋。1700 米以上是以禾本科为主的荒草坡。1.2 设计内容该设计内容主要包括设计区的填埋量和使用年限；场址的选择；区域布置；防渗工程、渗滤液处理设计；填埋气体的收集与利用。1.3 库容量计算与使用年限据统计韩城市目前常驻人口数为 40 万，城镇人口 20.5 万，人均日产城市垃圾平均量为 1.1 kg/人日。预计韩城市的人口增长率为 4%，预计垃圾综合增长率为 4.2%。通常填埋场的覆土量越占垃圾填埋场总体积的 10%25%(本设计取 25%)，因此在设计填埋场是不可以忽略此项。垃圾的压实密度密度一般为 500800 kgm3（本设计取 700
9、 kgm3） 。本垃圾填埋场设计使用年限为 15 年。由表 1.3 得到本市 15 年的城市垃圾总量约为 112.8 万吨，所以韩城市 15 年所需的垃圾填埋场的体积约为： 3651504.2.78rr1mDMV垃 圾 压 实 密 度年 垃 圾 总 产 量式中： D压实后垃圾的密度 (kgm3)，本设计取 700kgm3。r覆土与垃圾之比，本设计取 25%。本设计取垃圾填埋场的平均填埋高度 H=11m，因此本垃圾填埋场的预测面积为： 25615108.4.HVA因为垃圾填埋场设计需要考虑到一些不确定因素发生可能造成垃圾数量的增加，因此垃圾填埋场的预测面积放大到 1.3105。表 1.3 韩城市
10、 15 年城市垃圾产生量预测序号 年份 人口（万） 人均垃圾日产 量 kg/(d人) 生活垃圾日产 量 t/d 生活垃圾年产 量 t/a 生活垃圾累积 量/t1 2014 20.5 1.1 225.5 82307.5 82307.52 2015 21.32 1.1462 244.36984 89194.9916 171502.49163 2016 22.1728 1.1943 264.8097504 96655.5589 268158.05054 2017 23.0597 1.2445 286.9779665 104746.9578 372905.00835 2018 23.9821 1.29
11、67 310.9758907 113506.2001 486411.20846 2019 24.9414 1.3512 337.0081968 123007.9918 609419.20027 2020 25.9391 1.4079 365.1965889 133296.7549 742715.95528 2021 26.9766 1.4671 395.7736986 144457.4 887173.35519 2022 28.0557 1.5287 428.8874859 156543.9324 1043717.28710 2023 29.1779 1.5929 464.7747691 16
12、9642.7907 1213360.07811 2024 30.3451 1.6598 503.6679698 183838.809 1397198.88712 2025 31.5588 1.7295 545.809446 199220.4478 1596419.33513 2026 32.8212 1.8022 591.5036664 215898.8382 1812318.17314 2027 34.134 1.8779 641.002386 233965.8709 2046284.04415 2028 35.4994 1.9567 694.6167598 253535.1173 2299
13、819.1612.场址的选择2.1 选址原则垃圾的卫生填埋处置,须同时获得经济效益、环境效益和社会效益,并达到其最佳配置。一个合适的场址,可以减少环境的污染,降低设计要求,降低处置成本,有利于填埋场的安全管理日。因此,填埋场场址的合理选择,是垃圾卫生填埋处置的第一步,也是填埋场建设过程中最重要、最关键的一步。但卫生填埋场场址的选择,涉及到当地经济、交通等的发展情况,地理地形条件,气候情况,环境地质条件,地表水文条件及水文地质工程条件等众多影响因素,是一项十分复杂的工作,主要应从工程学、环境学、经济学、法律和社会学等方面来考虑，这些选址要求相辅相成，主要遵循两条原则:一是从防止环境污染角度考虑的
14、安全原则,二是从经济角度考虑的经济合理原则。安全原则是选址的基本原则。维护场地的安全性,要防止场地对大气的污染,地表水的污染,尤其是要防止渗滤液的释出对地下水的污染。因此,防止地下水的污染是场地选择时考虑的重点。经济原则对选址也有相当大的影响。场地的经济问题是一个比较复杂的问题,它与场地的规模、容量、征地费用、运输费、操作费等多种因素有关。合理的选址可充分利用场地的天然地形条件,尽可能减少挖掘土方量,降低场地施工造价。2.2 场址选择相关规定1.填埋场场址设置应符合当地城市建设总体规划要求;符合当地城市区域环境总体规划要求; 符合当地城市环境卫生事业发展规划要求。2.填埋场对周围环境不应产生影
15、响或对周围环境影响不超过国家相关现行标准的规定。3.填埋场应与当地的大气防护、水土资源保护、大自然保护及生态平衡要求相一致。4.填埋场应具备相应的库容,填埋场使用年限宜 10 年以上;特殊情况下不应低于 8 年。5.选择场址应由建设、规划、环保、设计、国土管理、地质勘察等部门有关人员参加。2.3 选址标准一般来说,填埋场应设于离湖泊、河流、湿地、洪水淹没区、供水井和机场等一定距离之外。另外,也不允许设于可能对现有地下水或地表水产生污染的区域内,若场址不符合选址的有关标准,就需要另行确定场址或采取相应的工程措施。根据相关技术规范及现有垃圾填埋场的运行情况,可将卫生填埋场的选址标准归纳为:1.填埋
16、场容量足够大,可满足使用年限内可预测的有害废物产生量:场址应选在具有充足可使用面积的地方,以利于满足有害废物综合处理处置长远发展规划的需要;土地要易于征得,而且要尽量使征地费用最少。2.场地的运输距离要适宜,所选场地最好离铁路、高速公路等主要交通设施有一定距离,但考虑到运输费用,又不能距离太远,一般要求与铁路和公路距离大于 300m 小于 1500m;位于城市工农业发展规划区以外,在文物古迹、风景名胜及其它自然保护区(如珍稀动植物栖息地等) 以外。3.远离居民生活区,与居民区距离至少大于 500m,最好位于附近居民的下风向,使之不会受到填埋场可能产生的飘尘和气味的影响,同时避免填埋场作业期间噪
17、声对居民的干扰。4.为了避免鸟类带来的危险,填埋场不应建于离涡轮式飞行器机场跑道末端 3000m 范围内或离仅由活塞式飞行器使用的机场跑道末端 1500m 范围内。5.要求场址所在位置,其蒸发量大于降雨量,避开高寒区,交通方便,具有能够在各种气候条件下运输的全天候公路,宽度合适,承载力适宜,尽量避免交通堵塞。6.场地地形地貌条件适宜,应充分利用自然条件,尽力使土方量最少;场地自然坡度应有利于填埋场施工和其它建筑设施的布置,一般应小于 15%，应便于监测系统的布置,尽可能使监测方便。7.所选场址必须在百年一遇的洪水泛滥区以外,避开湿地,与可航行水道没有直接水力联系,同时远离供水水源和公共水源,避
18、开湖、溪、泉;场地自然条件应有利于地表水排泄,避开滨海带和洪积平原。8.基岩完整,抗溶蚀能力强,覆盖层越厚越好;填埋场附近不应有活动断裂,且应离较大活动断裂有一定距离,避开地震活动带、构造破碎带、褶皱变化带、废弃矿井、滑塌区、岩溶洞穴、火山岩地块、基岩裂隙带、含矿带或矿产分布区、石油和天然气勘探和开发的钻井等，尽量位于不透水(或弱透水 )的粘性土层或硬岩石之上 ,天然岩石的渗透系数最好能在 10-7m/s 以下 ,并具有一定厚度 ;场地基础岩性最好为粘性土、砂质粘土、页岩或泥岩,而不应在石灰岩发育区,以保证对有害物质的迁移和扩散具有一定的阻滞能力。9.填埋场底部至少高于地下常水位 1.5 米(
19、美国 RCRA 规定填埋场基础与地下水之间至少有 1.67 米厚的粘土层),避开地下水补给区和地下蓄水层以及可开发的含水层,而且应位于含水层的地下水水力坡度平缓地段。10.场址应选在工程地质条件有利的坚硬密实的岩石之上,场地基础的工程地质力学性质,应保证场地基础的稳定性和使沉降量最小，并有利于填埋场边坡稳定性的要求;场地应位于不利的自然地质现象如滑坡、倒石堆的影响之外,所选场地附近,用于天然防渗层和覆盖层的粘土以及用于排水层的砾石等应有充足的可采量和质量来保证能达到施工要求:粘土的 pH 值和离子交换能力越大越好,同时要求土壤易于压实,使之具有充分的防渗能力。11.所选场址符合国家和地方政府的
20、法律法规(如环境保护法、污染防治法等), 而且必须得到政府和地方性行业团体的允许,同时得到公众的接受。2.4 场址选择根据垃圾填埋场选址的法律法规、地方法的要求，再加以考虑自然因素的影响。韩城市垃圾填埋场预选择场址为韩城市中心南 10 公里嵬东乡东仪门村东沟一个天然冲沟区内。此处位置西临孟杨路 200 米，正南方位杨村乡北杨村，北边及东北方为后河沟底。厂区占地面地 57.6 亩。地势平坦，外围协作条件好，交通运输便利，可以提供变电设施、供水及粘土的等。 该场地符合韩城市的总体规划要求，该场地的基本因素均符合垃圾填埋场的设计要求，因此选择场地一为该设计的场地是可行的。3.总体布置该填埋场处理工程
21、主要生活区、填埋区、渗滤液处理区、填埋气发电区四部分组成。整个厂区总占地面积约 1.35105 平方米，其中填埋场占地约 8.1 万平方米，渗滤液处理区和填埋气处理区约占 3.2 万平方米，其余的为 2.1 万平方米。在填埋场入口处设有通道、错车的空间、计量设施、检查站、工作人员休息室、更衣室、淋浴设备、化验室、车间和机器房等；主体包括：建设拦污大坝；场底基础处理与防渗系统；周边设引排地表水的分区截洪沟、库区截洪沟及地下水导排系统；场区道路；石笼、盲沟等渗滤液导流系统；潜水装置、排气装置、收容装置和冲洗装置共同构成的渗滤液接纳系统，还有单独开辟的渗滤液净化处理系统和填埋气体导排及回收利用系统，
22、以及最终的填埋场封场系统及各种监测设施等等。填埋库区的占地面积应为场区总面积的60%，同时留有一定的空间在填埋场前设立一个垃圾处理中心，预先分离收集有用物质和有害物质。4.防渗工程和渗滤液处理设计4.1 防渗材料进行填埋场底部防渗的主要目的是防止垃圾渗滤液污染周围的土壤和地下水、避免地下水侵入填埋场和阻止填埋气体向周围地区的横向迁移。为此,需要在填埋场的底部和四壁设置防渗衬垫。防渗衬垫设计的主要内容一是选择合适的防渗和排水材料,二是进行结构优化布置。填埋场底部常用的防渗材料有低渗透性的天然粘土层、压实粘土、土工膜和膨润土垫层(GCL)。防渗层往往是这些防渗材料的组合,如目前国外多采用的复合衬垫
23、 ,它是由土工膜和一层低渗透性材料紧密接触而成,即土工膜压实粘土或土工膜膨润土垫层。为了及时排出渗滤液、减小防渗衬垫上的渗滤液水头,还须在衬垫系统中布置排水层。排水材料主要有碎石、粗砂、土工网和土工织物等。4.2 防渗结构国内的填埋场底部防渗有垂直防渗和水平防渗两种。垂直防渗是指在渗滤液渗漏路径上进行垂直帷幕注浆,以减少渗漏量。水平防渗是指在填埋场底部和侧壁铺设防渗衬垫,阻断渗漏。垂直帷幕注浆防渗法多用于山谷型填埋场的底部防渗。它的设计原理是对垃圾渗滤液的主要渗漏途径进行局部帷幕注浆,降低整个过水断面岩土层的平均渗透系数,将垃圾渗滤液的渗漏量控制在允许的范围内。渗漏液的渗漏量如下式计算： LH
24、KFQ21单层粘土衬垫 单层土工膜衬垫 双层土工膜衬垫膜图 4.2.1 各种防渗结构图1.垃圾 2.砂质排水保护层 3.压实粘土衬垫 4.底土5.土工膜 6.砂质保护层 7.土工织物反滤层 8.土工网排水层式中：Q渗滤液渗漏量(m 3/d)F过水断面面积(m 2)H1、H 2上下游水头值(m)L水平渗漏距离(m)K渗漏途径的平均渗透系数 (m/d)根据该场区的地质与水文地质条件，本着安全、科学、实用、经济的原则，本设计采用的防渗结构为单复合防渗系统，所以采用 2.0mmHDPE 膜和黏土层相结合的防渗材料。HDPE 膜用于填埋场防渗具有以下优势: 抗化学腐蚀能力强。抗化学腐蚀能力是填埋场衬垫设
25、计时特别要求的,而 HDPE 膜是各种土工膜中抗化学腐蚀能力最强的一种,试验表明,垃圾渗滤液不会对 HDPE 膜衬垫造成危害; 抗渗性能好。膜的低透水性可以保证地下水不进入衬垫,雨水不渗入封顶,填埋气体主要成分为甲烷不会从气体排放系统中逸出;抗紫外线能力强。无论在填埋场底部还是顶部铺设土工膜时,都不可避免的要受到紫外线较长时间的照射,这将引起土工膜的开裂,降低土工膜的抗渗效果。HDPE 膜是各种土工膜中抵抗紫外线老化的能力最强的,添加碳黑可增强对紫外线的防护,而且由于 HDPE 土工膜中不允许添加增塑剂,因此不必担心由于紫外线照射而引起增塑剂的挥发。但是,在使用 HDPE 土工膜时应注意:土工
26、膜并非越厚越好。随着土工膜的厚度增大,土工膜的硬度也增加,则土工膜与下部上层不易贴紧,土工膜的接缝也不易密实,这些都对土工膜衬垫的防渗性能不利而且土工膜抵抗不均匀变形的能力下降,当用于封顶系统防渗层中时单层复合衬垫 双层衬垫生 活 垃 圾无 纺 土 工 布渗 滤 液 收 集 层黏 土 层地 下 水 导 流 层地 基HEDP膜无 纺 土 工 布地 下 水 排 水 管渗 滤 液 收 集 管图 4.2.2 单复合防渗系统示意图是十分严重的。一般地,HDPE 土工膜的厚度不宜超过 2mm。土工膜较光滑,对填埋场的边坡稳定有不利影响。4.3 渗滤液收集及导排系统4.3.1 渗滤液产量的预算渗滤液的产生受
27、诸多因素的影响，影响渗滤液的主要因素有：垃圾因素、气候因素、地下水渗入等。其产生量的计算可以运用经验公式计算,如下： 1021ACIL式中：L 为渗滤液月产量，m 3/dI 为填埋场所在区域的最大年或月降水量的日换算值，mm/d C1、C 2 分别为正在填埋区和已完成填埋区的渗出系数，其值一般介于 0.20.8 之间A 为填埋场汇水面积，m 2A1 为调节池汇水面积（可以忽略不计）式中：I 值为 6.5mm/dC1、C 2 本设计分别取 0.5、0.8填埋区汇水面积为 8.1104m2d/5.6810.801.03 44L4.3.2 渗滤液的收集及导排系统的设计渗滤波收集系统的主要功能是将填埋
28、场内产生的掺滤液迅速汇聚收集，并通过输水管、集水池等输送至指定地点，如渗滤液处理站或城市污水处理厂进行处理，避免渗滤液在填埋场内的长时间蓄积。此系统分别由导流（排水）层、导流（盲）沟与导流管、调节池组成。1.导流（排水）层导流（排水）层的厚度设计为 500mm，主要由粗砂砾和卵石组成，并且覆盖在整个填埋场底部衬里上，纵、横坡度为 5%，导流层与垃圾层设置土工织物，以免阻塞导流层，影响正常排水。2.导流（盲）沟与导流管导流盲沟设置在导流层的底部，并贯穿整个场底，其断面常为等腰梯形。主沟位于场底中轴线上，在主沟上按间距 40m 设置支沟，主沟与支沟的度数夹角设置为 60。盲沟中填充卵砾石或碎石，粒
29、径上大下小以形成反滤。导流管分别填埋在导流盲沟的主沟和支沟中，主管管径为 500mm，支管管径为 400mm，管材采用 HDPE。导流管预设制孔，孔径为15mm，孔距为 80mm。同时在管道安装和初期填埋作业时，应注意避免管道受到挤斥破坏。图 4.3.2 渗滤液导流系统3.调节池调节池作为渗液的初步处理设施，又起到渗滤液水质和水量调节的作用，从而保证渗滤液后续处理设施的稳定运行和减小暴雨期间渗滤液外泄污染环境的风险。调节池常采用地下式或半地下式，其池底和池壁多用 HDPE 膜进行防渗，膜上采用预制混凝土板保护。调节池容积计算步骤如下：求每月渗滤液产量，计算公式如下： 10ACIQim式中：Q
30、m 为渗滤液月产量，m 3/月Ii 为多年( 一般采用 20 年) 平均降雨量， mmC 为渗出系数，其值随填埋场覆土性质及坡度不同而异，一般介于 0.20.8 之间，运行的填埋场 C 值常取 0.350.5，而封场的填埋场(区)可取 0.10.3A 为填埋场汇水面积，m 2求每月渗滤液剩余量，按以下公式计算： tmrQ式中：Qr 为每月渗滤液剩余量，m 3/d；Qt 为渗滤液的月处理量， m3/d。计算结果列于表 4.3.2。求需要调节的渗滤液体积 Va，可将每月渗滤液剩余量为正值者求和，即： 384605798120561346Va 考虑到未知因素对需要调节渗滤液体积的影响，根据场地的修正调节池的体积设置为6480m3，调节池设置为长方形，尺寸为 27m10m8m，共 3 个。表 4.3.2 历年月平均降雨量与渗滤液处理站处理水量平衡计算表月份 月降雨量(mm) 填埋区面积(m 2) 渗透系数 月产生量(m 3) 月处理量(m 3) 剩余量(m 3)1 22.3 81000 0.5 1806.3 2100 -293.72 23.192 81000 0.5 1878.552 2100 -221.448
