91固体废弃物课程设计

1青岛理工大学课程设计（论文）任务书院（系）：环境与市政工程学院专业：环境工程专业学生姓名:霍梅青学号:200905071设计(论文)题目：某城市生活垃圾处理方案设计起迄日期:2012年6月11日~6月16日设计(论文)地点:青岛理工大学毕业设计室指导教师:孙英杰教研室主任：李捷目录2第一章生活垃圾产生量的预测..........................................................3第二章填埋容量与填埋年限的计算..................................................8第三章防渗系统的选择.....................................................................8一防渗方式...........................................................................8二防渗材料...............................................................................8三防渗结构...............................................................................8第四章渗滤液收集与处理系统的确定.............................................9一渗滤液的产生及其特征........................................................9二渗滤液产量的估算............................................................10三渗滤液收排系统................................................................101、收排系统的作用.........................................................102、收排系统的构造........................................................103、收排系统的类型......................................................114、收排系统的数学模型............................................13四渗滤液处理系统............................................................14第五章填埋气体收集系统...........................................................16一LFG产生量.................................................................15二填埋气体的控制系统.................................................16三填埋场气体处理系统................................................18第六章终场覆盖系统的选择.................................................18一基本结构....................................................................203二表面密封系统结构设计...............................................21第七章地下水监测的设置........................................................21一地下水监测井的组成....................................................21二地下水监测井的选择.................................................21三取样点的布设...............................................................22一生活垃圾产生量的预测年份199719981999200020012002200320042005年人均产生量8.59.09.59.910.510.911.011.511.74以2005年为基准年，预测2020年人均产生量：MSW0=W0(1+r)n=11.7×(1+0.0409)15≈21.3t/d.万人2005年预测人均年产生量:MSW1=365×MSW0=365×21.3=7774.5t/万人.年预测2020年生活垃圾产生量：MSW=预测人均产生量×预测人口数（注：来自课件）=7774.5×83=645283.5t二填埋容量与填埋年限的计算填埋年限以10~20年为宜，此设计取填埋年限为15年，通常填埋场覆土量约占填埋总容积的10%~25%，此设计取比例为1：5（20%），VS=0.2Vt由课本P47~P48查得：含水率=mmm水=0.48干密度（容重）=mmVmm水=mmmVmm48.0=0.52mmVm=600kg/m3平均湿密度=mmVm=600/0.52=1153.8kg/m3由资料P620得到如下表数据表6-2-2不同固体废物在填埋场的典型压缩因子人均产生量年递增率%5.885.564.226.063.810.924.541.74平均年递增率%4.09有机组分范围正常压缩高度压缩无机组分范围正常压缩高度压缩食品废物0.2~0.50.350.33玻璃0.3~0.90.60.4纸品0.1~0.40.10.15罐头盒0.1~0.30.180.15橡胶皮革0.2~0.40.30.3泥土砖0.6~1.00.850.755由表得到：有机物填埋因子f1=0.3无机物填埋因子f2=0.45废品类f3=0.2压实前：V1=0.45VmV2=0.43VmV3=0.12Vm压实后：V1'=0.3V1=0.135Vm；V2'=0.45V2=0.1935Vm;V3'=0.2V3=0.024Vm∴填埋后废物压实密度ρ='Vmm=mmVm024.01935.0135.01≈3273kg/m3=3.273t/m3总填埋容量：Vt=365sVmPt式中：m—人均每天废物产量，kgP—填埋场服务区域内的预测人口t—填埋年限，aρ—废物最终压实密度，kg/m3VS——覆土量Vt=365×21.3×83×15/3.273+0.2×Vt∴Vt≈3.7×106m3，设填埋场高8米，则填埋场面积A=4.625×106m2三防渗系统的选择填埋场防渗的主要目的，是阻止渗滤液和填埋气体外泄污染周围的土壤和地下水，同时还要防止外来水，包括地下水、地表水和降水等大量进入填埋场，增大渗滤液产生量。1、防渗方式根据防渗设施设置方向的不同，分为水平防渗和垂直防渗。垂直防渗指防渗层竖向布置，防止废物渗滤液横向渗透迁移，污染周围土壤和地下水。因垂直防渗单独应用时能力相对有限，通常作为辅助防渗措施，故本设计采用水平防渗。水平防渗指防渗层向水平方向铺设，防止渗滤液向周围及垂直方向渗透而污染土壤和地下水。2、防渗材料常用的两种改良型衬里：黏土—膨润土改良型衬里，黏土—石灰、水泥改良型衬里。6本设计选用黏土—膨润土改良型衬里。在天然黏土中添加适量（如3%~15%）膨润土矿物，使改良后的黏土达到防渗材料的要求。已有的研究成果和工程应用实践表明，膨润土因其具有吸水膨胀特性和巨大的阳离子交换容量，添加在黏土中，不仅可以减少黏土的孔隙，降低其渗透性，而且能增强衬里吸附污染物的能力，同时还可以大幅度提高衬里的力学强度，因此，在填埋场防渗工作中具有广阔的推广前景。3、防渗结构设计选用单复合衬里系统，下图为衬里系统的结构：衬层系统中排水层厚度取100cm，集水管最小直径为15cm，管道间距20m.设计坡度为3%.四渗滤液收集系统的确定，渗滤液处理系统规模确定1、渗滤液的产生及其特征大量资料表明，降水、地表径流和地下水入渗是废物渗滤液产生的主要原因。渗滤液的水质取决于废物组分、气候条件、水文地质、填埋时间及填埋方式等因素。课本P262表8-4给出了深圳和上海的垃圾填埋场渗滤液主要污染指标浓度范围。由表结合其他资料可知，渗滤液具有以下基本特征：①初期有机污染物浓度高。②中后期氨氮含量较高。③磷含量普遍偏低，尤其是溶解性的磷酸盐含量更低。④初期金属离子含量较高。⑤溶解性固体含量较高，在填埋初期呈上升趋势，直至达到峰值，然后随填埋时间增加逐年下降直至最终稳定。⑥色度7高，具较浓的腐败臭味。⑦水质历时变化大，废物填埋初期，渗滤液的pH较低，而COD、BOD5、TOC、SS、硬度、金属离子含量较高；而后期有机物浓度低，生化性差，氨氮浓度高，磷不足。2、渗滤液产量估算（注：来自资料P643）由经验公式法中计算年平均日降水量法估算渗滤液产量：Q=1000－1CIA式中：A—填埋场面积，m2Q—渗滤液平均日产量，m3/dC—渗出系数，通常情况下取0.25~0.40，设计中取0.30I—平均日降雨量，mm/dQ=1000-1×0.30×（655.7/365）×4.625×105=249.3m3/d3、渗滤液收排系统（1）收排系统的作用：渗滤液收集系统的主要功能是将填埋场内产生的渗滤液迅速汇集收集，并通过输水管、集水池输送至指定地点。避免渗滤液在填埋场内长时间蓄积。（2）收排系统的构造①导流（排水）层导流层的厚度应等于或大于30cm，设计取厚度为100cm，主要由5~10mm粒径的粗沙砾或卵石组成，需覆盖整个填埋场底部衬里上，其水平渗透系数应大于1×10－3cm/s，纵横坡度大于2%，设计取坡度为3%。导流层与废物之间宜设土工织物等人工过滤层，以免细粒物质堵塞导流层，影响其正常排水功能的发挥。②导流沟与导流导流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。管材目前多采用高密度聚乙烯（HDPE)。导流管应预先制孔，孔径15~20mm，设计采用20mm，孔距50~100mm,设计采用80mm，开孔率应保证其刚度和强度要求，一般2%~5%，设计选用3%。典型的渗滤液导流系统断面如图1-2所示。8图1-2渗滤液导流系统断面图③集液池及提升系统平原型填埋场因渗滤液无法借助于重力从场内导出，需采用集液池和提升系统。集液池多在废物坝前最低洼处下凹形成，其容积视对应的填埋单元面积而定，一般为5m×5m×1.5m，集液池坡度为1：2，池内用卵砾石堆填以支撑上覆废物等荷载，堆填卵砾石的空隙率介于30%~40%之间，设计中选用空隙率为30%。提升系统包括提升多孔管和提升泵。提升管安装形式采用高密度聚乙烯斜管，因其能大大减小负摩擦力的作用，且可避免竖管带来的诸多操作问题，故采用较普遍。半圆开孔，管径一般为800mm，以便于潜水泵的放入和取出。潜水泵通过提升斜管安放于贴近池底部位，其作用是将渗滤液抽送入调节池。典型的斜管提升系统断面见图1-3。9图1-3典型的斜管提升系统断面图④调节池调节池是渗滤液收集系统的最后一个环节。它既可作为渗滤液的初步处理设施，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。调节池选用地下室，其池底和池壁用HDPE膜进行防渗，膜上采用预制混凝土板保护。（3）收排系统的类型选用的收排类型如图1-4所示，衬层做成屋顶型，具有一定的坡度，排水管道设在衬层的最低点。排水层上设一层细粒物质（或废物）组成的保护