武汉理工大学《固体废物处理与处置》

武汉理工大学《固体废物处理与处置》课程设计11.概述垃圾处理的最佳方式是综合处理，由于城市垃圾处理方式和技术的选择受垃圾成分、经济发展水平、能源结构、自然条件及传统习惯因素的影响，因而每个城市的选择可能各不相同，没有统一和固定的模式。在生活垃圾处理处置方式中，填埋无疑占据着举足轻重的位置，从全球来看，填埋大约占到70%左右，在各发达国家应用非常广泛，例如加拿大1989年卫生填埋处置量占82%；1991年英国、意大利年卫生填埋处置量占其总处置量的90%美国处置量为72%，西班牙处置量为75%，德国1993年卫生填埋处置量占73%。美国联邦环保局(USEPA)和很多州都已详细制定关于填埋场选址、设计、施工、运行、水气监测、环境美化，封闭性监测以及维护年限的法规[2]。而在我国,由于经济技术水平等的原因，填埋所占的比例更高，达到90%以上。虽然随着经济技术的发展，在未来的20年内，在拟建的垃圾处理项目中，填埋比例会稍有下降，但仍有大约75%的项目采用填埋方式。同时在我国的《城市垃圾处理及其污染防治技术政策》中明确提出：以填埋为主的路线，因此填埋必将在今后很长一段时间内占据主导地位，许多大中城市新建的垃圾填埋场，其日处理能力都达上千吨，总填埋库容达数千万立方米。1.1项目概况1.1.1项目背景生活垃圾，是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。生活垃圾一般可分为四大类：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。城市生活垃圾亦称城市固体废物，是由城市居民家庭、城市商业、餐饮业、旅馆业、旅游业、服务业，以及市政环卫系统、城市交通运输、文教机关团体、行政事业、工矿企业等单位所排出的固体废物。其主要组成为：厨余物、废纸屑、废塑料、废橡胶制品、废编织物、废金属、玻璃陶瓷碎片、庭院废物、废旧家用电器、废旧家具器皿、废旧办公用品、废日杂用品、废建筑材料、给水排水污泥等。固体废物，特别是有害固体废物，如处理、处置不当，其中的有害物质可以武汉理工大学《固体废物处理与处置》课程设计2通过环境介质——大气、土壤、地表或地下水体进入生态系统形成污染，对人体产生危害，同时破坏生态环境，导致不可逆生态变化。（1）对土壤环境的影响：固体废物不加利用，任意露天堆放，不但占用一定的土地，导致可利用土地资源减少，而且如填埋处理不当，不进行严密的场地工程处理和填埋后的科学管理，容易污染土壤环境。（2）对水体环境的影响：固体废物可随地表径流进入河流湖泊，或随风迁徙落入水体，从而将有害物质带入水体，杀死水中生物，污染人类饮用水水源，危害人体健康；固体废物产生的渗滤液危害很大，它可进入土壤污染地下水，或直接流入河流、湖泊或海洋，造成水资源的水质型短缺。（3）对大气环境的影响：对方的固体废物中的细微颗粒、粉尘等可随风飞扬，进入大气并扩散到很远的地方；一些有机固体废物在适宜的温度和湿度下还可发生生物降解，释放出沼气，在一定程度上消耗其上层空间的氧气，使植物衰败；有毒有害废物还可发生化学反应生成有毒气体，扩散到大气中危害人体健康。1.1.2项目组成本设计为初步设计，包括如下内容：1、垃圾卫生填埋场：包括总平面布置，填埋工艺，渗滤液收集导排工程，地下水导排系统，填埋气体收集与利用设计，环境监测设计，封场工程等。2、垃圾处理场场内相关公用配套工程。例如：道路工程，围墙与绿化工程，给水工程，消防工程，防洪系统工程，通讯工程，电气工程等。1.1.3服务范围和规模结合中山市总体规划，本工程服务范围为该市部分城区的生活垃圾。服务人口40万人，现状垃圾产量1.2kg/d.人，垃圾容重量400kg/m3，服务年限15年。在垃圾填埋场建后，城市生活垃圾的年增长速率控制在5%左右。垃圾含水率为60%-80%，由于垃圾中的含水率太高，故在垃圾填埋之前将其在固定垃圾堆放场地堆放4～5天，待垃圾含水率降至35%以后，再运往填埋场地进行填埋。该市的垃圾回收率约为26.2%。1.1.4主要工程和技术指标本工程的技术指标见表1-1武汉理工大学《固体废物处理与处置》课程设计3表1-1工程技术指标序号项目名称单位数量备注1垃圾年处理最大量万吨/年34.688日处理95.0367吨2使用年限年153处理垃圾总量约为万吨378.03填埋库容万立方米178.854占地面积万平方米22.3562255管理区万平方米4.4712456填埋库区万平方米17.884987渗滤液处理规模Qmax立方米/天4399.78渗滤液平均处理量立方米/天164.89调节池的容积立方米16998.51.2设计原则和依据1.2.1设计原则城市生活垃圾处理作为城市环境治理项目，应在城市总体规划的指导下，合理选择场址、处理工艺，严格控制产生二次污染，防止对环境造成新的污染。本设计主要遵循以下原则：①从环境学上看，场址应远离居民区，南海市主导风向是东南风，因此填埋场要建在居民区的西北方向，并且要远离水源，一般设在地下水水流向的下游地区。②从经济学上看，此填埋场满足一定的库容量，能容纳526t/d的垃圾处理量；紧挨填埋场有水、电源及公路，场址交通方便，运距合理；场址周围有相当数量的粘土石料，用于天然防渗层和覆盖层的粘土等。③从工程学方面看，场地有适当的自然地形作为填埋空间其地形、地貌及土壤条件适当；天然地层渗透性系数达到9*10-4m/s，并且场底表土厚度0.8-4.8m不等，平均2.2m，所以具有一定的厚度，其地质条件很好；场址地下水稳定水位埋深0.8m，确保了地下水的安全。④从政策法规上看，此填埋场的建立符合城市发展规划，符合当地城市环境卫生事业发展规划要求。武汉理工大学《固体废物处理与处置》课程设计4⑤贯彻国家有关方针政策，在城市总体规划指导下，从当地垃圾资源的实际情况出发，统筹兼顾垃圾资源的综合利用和合理利用，搞好能源转化，提高利用率，减少占地，逐步实现垃圾处理无害化、减量化和资源化，以取得较好的社会效益、环境效益和经济效益。⑥坚持因地制宜，从实际出发选择合理的技术方案，走符合国情的路子。根据国家的垃圾处理技术政策，结合本地区的实际情况，寻求垃圾处理的技术和模式，形成多类型、多层次的配套技术。⑦坚持科学态度，积极采用新工艺、新材料、新设备，不断改进及完善垃圾处理设施的建设，为环卫事业的发展提供技术保障。⑧从实际出发，正确处理需要与可能、近期与远期的关系，做到远近结合、量力而行、留有余地、务求实效。1.2.2设计依据1、《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》2、《生活垃圾填埋生物处理技术》3、《生活垃圾卫生填埋技术》4、《城市固体渗滤液处理与处置》5、《城市固体废物管理与处理处置技术》6、《三废处理工程技术手册》7、《聚乙烯土工膜防渗工程技术规范》8、《生活垃圾填埋污染控制标准》9、《固体废物的处理与处置》10、《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》武汉理工大学《固体废物处理与处置》课程设计52.工程建设规模与处理工艺2.1卫生填埋处理工艺2.1.1工艺的确定1、处理方法的确定现在城市生活垃圾处理方法有三种：卫生填埋，焚烧，堆肥。其方法如下：焚烧：焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定量的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中有还有毒物质在800——1200℃的高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化和资源化的处理技术。堆肥：堆废化是在控制条件下，利用自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，促进来源于生物的有机废物发生生物稳定作用，使可被生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。堆肥化系统的分类：按温度分为中温堆肥和高温堆肥；按技术分为露天堆肥和机械密封堆肥。卫生填埋：卫生填埋是“利用工程手段，采取有效技术措施，防止渗滤液及有害气体对水体和大气的污染，并将垃圾压实减容至最小，填埋占地面积也最小。在每天操作结束或每隔一定时间用土覆盖，使整个过程对公共安全及环境均无危害”的一种土地处理垃圾方法。固体废物填埋场的构筑方式和填埋方式与地形地貌有关，可分为山谷型填埋和平地型填埋方式。平地型填埋又可分为地上式、地下式和半武汉理工大学《固体废物处理与处置》课程设计6图2-1四种填埋场类型本次填埋场设计选用第三种半地上半地下式填埋场设计。焚烧需要垃圾有一定的热值，并且对垃圾成分有很高的要求，处理费用相对较高；回收利用更是一种费用高并且对于分类和后期处理有很高要求的一种方法；卫生填埋是近年来城市生活垃圾处理用的比较多的方法，因为它对于经费要求不是很高，对于处理也不是很高科技化，并且卫生填埋会产生一些可以利用的东西，填埋产生的气体和填埋产生的渗滤液经处理后都可以回收利用。堆肥技术有敞开式静态堆肥和机械化高温堆肥二种方式，其好处在于能变废为用，在一定程度上实现垃圾处理的资源化目的，但是，由于近年来居民生活水平的提高和生活结构的改变，废旧塑料、废旧玻璃垃圾量剧增，如果没有进行对这种垃圾的分类收集和预分选，很难进行堆肥处理。所以本次课设选择卫生填埋方法。2、卫生填埋类型的确定卫生填埋技术始于20世纪60年代，它是在传统的堆放、填坑基础上，出于保护环境的目的而发展起来的一项工程技术。卫生填埋必须进行科学选址、场地防护处理、周密的填埋计划、渗出液收集和处理、填埋气收集和处理、严格的监武汉理工大学《固体废物处理与处置》课程设计7测网络、最终封场与土地恢复利用等多项工序才能建成。卫生填埋的类型主要有主要有厌氧、好氧和半好氧三种。其主要特点如下表2-1：表2-1填埋类型的特点填埋类型特点及应用情况厌氧填埋操作简单，施工费用低，可回收甲烷气体，目前广泛采用。好氧和半好氧填埋分解速度快，垃圾稳定化时间短，但工艺要求较复杂，费用较高，尚处于研究阶段。考虑到厌氧填埋过程简单，不需要通风设备；过程可控性、降解快、生产过程全封闭；资源效果好，可将潜在与废弃有机物中的低品位生物能转化为可以直接利用的高品位沼气；产物可再利用，经厌氧硝化后的废物基本得到稳定；综合以上因素本次设计选择厌氧填埋。2.1.2填埋作业流程此生活垃圾卫生填埋场为平原型的，因此我们不考虑对场地进行大幅度平整，只需进行小范围的平整，同时同时对场底进行平整、夯实、铺设防渗系统。根据处理物料和《城市生活垃圾填埋技术标准》以及工程地质条件，本设计采用改良型厌氧卫生填埋工艺，主要生产工艺流程如图2-1和2-2所示图2-1垃圾预处理回收流程图破碎：减少废物颗粒粒度，为后续分选做准备。磁选：利用黑色金属与其它物料磁性的差异，分选回收黑色金属。筛选：利用可堆腐废物与无机废物粒度的差异将它们彼此分离。武汉理工大学《固体废物处理与处置》课程设计8堆肥：分选得到的可堆腐废物进行堆肥处理，获得堆肥。可堆腐废物经过堆肥后粒度变小，而废塑料与橡胶为不可堆腐原料粒度不变。因此，堆肥产品经过筛选可分离出有机肥料与橡胶玻璃等可回收物质。图2-1填埋作业流程2.2工程建设规模2.2.1填埋场总库容该地区主导风向为东南风，因此生活和管理设施宜集中布置并处于夏季主导卸车洗车称重覆土预处理回收摊平碾压计量挖掘机土源运输施药完成单元气体引出焚烧或利用洒水防尘分层及最终覆土灭蝇洒水生活垃圾进场垃圾检查出场渗滤液收集生态工程调节池预处理城市下水道污水处理厂河流开发利用武汉理工大学《固体废物处理与处置》课程设计9风向的上风向，即垃圾填埋场的东南角，以减少对人们的影响。该市服务人口40万人，现状垃圾产量1.2kg/d.人，垃圾容重量400kg/m3，填埋场单位库容的垃圾压实密度取值为900kg/m3，覆土用量按垃圾库容量的1/4计算。垃圾填埋高度取12米（地下8米，地上4米）。根据填埋场单位库容的垃圾压实密度、覆土用量和服务年限内的垃圾处理总量可计算出该市垃圾填埋场的总库容。其计算如下：（1）每年产生的垃圾重量为：WPM365式中：W－垃圾产生率(kg∕d•人)；P－城市人口；(2)堆场后的垃圾重量（含水率有70%将至35%）（3）广州市垃圾回收由资料查得回收率约为26.2%，则经回收处理后垃圾重量为(4)压实后体积为(5)覆土后体积（6）每年垃圾增长