环境工程毕业设计（论文）垃圾填埋场设计

扬州大学本科生毕业设计（论文）I摘要随着经济发展、人民生活水平的提高和城市人口的急剧增长，城市垃圾问题日益成为困扰世界各国城市发展的重要问题。其中卫生填埋作为一种有效的消纳城市垃圾的处理方式，是世界各国垃圾处理的首选。鉴于此,本设计为城市生活垃圾卫生填埋场的初步设计。垃圾填埋场会对周围的土壤、地下水、大气造成现实的影响和潜在的危害。不合理的填埋场址其后期对周围的环境影响将是灾难性的，所以，选址工作在垃圾填埋场的整个建设中的地位显得尤为重要。这里选用层次分析法来选址。该设计从实际出发,应用经验公式计算出数值,得出既符合实际又经济的设计。垃圾填埋场由垃圾堆体、终场覆盖、雨水收集与导排、填埋气的导排与处理、渗滤液收集与处理、安全与环境检测等系统组成。结合具体情况,优化设计,最大限度减少垃圾填埋场污染环境,节省投资。关键词: 垃圾；卫生填埋场；选址；层次分析法；设计；扬州大学本科生毕业设计（论文）IIAbstractWith development of economy、improvement of peopleliving standard and rapid increment of population in cities.theproblem of municipal waste becames more and more important to the issue of citiessustaineble development for every country . As an effective mean to treat municipalwaste.Landfill is the primary method all over the word。In view of this, the design of city life for preliminary design of the landfill.Around landfill site soil,groundwater and air will be set in a potentially dangerous status.An unreasonablelandfill site selection will be catastrophic to environment in future .Therefore,site selection is of more importance to the whole construction of landfill .Here I use Analytic Hierarchy Process to selecte the site. This design from reality, application experience formula calculates that accords with practical values, and economic design by rubbish landfill. Cover and final rainwater collection, and guide line, and the breath of landfill leachate treatment, collecting and processing, safety and environmental testing system. Combined with a specific situation, optimization design, minimize landfill environmental pollution, save investment.Keywords:sanitary landfill; Rubbish; site selection; Analytic Hierarchy Proces; Design; 扬州大学本科生毕业设计（论文）I目录摘要 .IABSTRACT .II1. 文献综述 .11.1 垃圾处理处置概况 .11.2 目前国内的研究现状 .21.3 国外生活垃圾处理现状 .31.4 垃圾处置场选址方法介绍 .41.5 措施分析.62. 选址分析与研究 .82.1 选址原则 .82.2 选址要求 .82.3 选址方法层次分析法 .92.3.1 层次分析法概念及建模 .102.3.2 层次分析法在垃圾填埋场选址中的应用.143. 设计计算 .193.1 垃圾产生量 .193.1.1 城市人口确定 .193.1.2 垃圾量的确定 .193.2 填埋场库容 .213.2.1 填埋场的面积和库容计算 .213.2.2 垃圾坝的选择和设计 .213.3 总图布置 .223.4 防渗系统 .223.4.1 关于防渗系统设计所参照的规范是： .223.4.2 防渗方式选择 .233.5 渗滤液收集导排系统与填埋坑地下水的排出与收集 .243.5.1 渗滤液收集导排系统设计.243.5.2 填埋坑地下水的收集与排出.253.6 渗滤液处理系统 .25扬州大学本科生毕业设计（论文）II3.6.1 渗滤液产生量.253.6.2 调节池容积.263.6.3 调节池设计.263.6.4 渗滤液的处理 .273.7 填埋场气体导排、处理系统 .283.7.1 产气量的确定： .283.7.2 填埋气导排.293.8 防洪系统设计 .303.9 填埋工艺 .303.9.1 填埋作业.313.9.2 终期封场.313.9.3 覆盖材料.323.9.4 填埋坑内雨水的引流.323.10 环境保护与环境监测 .32总结 .34致谢 .35参考文献 .36扬州大学本科生毕业设计（论文）11. 文献综述1.1 垃圾处理处置概况随着社会经济发展城市化进程的加快,我国城市面临着日益严重的环境问题,尤其是生活垃圾污染问题。垃圾是人类生产和生活中必然产生的遗留废物。随着自然资源不断开发利用，文明不断发展，特别人口的增长和高度向城市集中，以及城市化的迅速发展，各国垃圾均以快于其经济增长近 3 倍的速度增长。城市生活垃圾不仅影响了城市环境,还危害到居民的身心健康,成为当今社会最严重的公害之一。处理不好影响社会的发展,当前如何有效地解决城市生活垃圾污染问题,再现一个清洁、健康的城市生存环境,已是摆在我们面前的一个重要课题。据统计，目前全国生活垃圾的年产生量约为 3.7 亿 t，城市生活垃圾产生量约 1.7亿 t，清运量 1.4 亿 t，处理率为 60.3%；农村生活垃圾产生量约 1.9 亿 t，清运量与处理量甚微2-4。然而，多数城市的垃圾处理能力并没有跟上垃圾的增速，迄今为止，我国绝大多数城市生活垃圾仍以露天堆放、填埋为主，不仅占用了宝贵的土地资源，而且对环境造成了严重的二次污染。能否妥善解决垃圾问题，是关系到国计民生的一件大事。无论是发达国家或是发展中国家都不可避免地受到垃圾成灾的严重威胁，并因此发出了高昂的代价。表 1-1 各个国家垃圾产量及年增长率国名垃圾总量/(104t/a)年增长率/%单位产量/kg/(人d)中国15000101.16美国1600003.52.39英国2003.20.87日本113655.02.46法国12002.90.75荷兰5203.00.57意大利21003.00.59根据统计数据，全世界城市生活垃圾年平均增长速度高达 8.45%，年生产总量约120 亿吨。我国的城市生活垃圾产量更大增长更快。2000 年全国城市生活垃圾达到 1.5扬州大学本科生毕业设计（论文）2亿吨,并还以每年 10%以上的速度递增，大大超过世界平均增长速度。由此可见，对垃圾的处置已刻不容缓。1.2 目前国内的研究现状 总体上，我国目前在该领域的研究水平相当于国外第二或第三阶段的研究水平!但某些研究成果已达到国外第四阶段的研究水平5。同时，自 1991 年 9 月建设部和科委正式把卫生填埋处置技术确定为我国近期推广的首选技术后，我国各大中城市陆续兴建了一些大、中型城市垃圾卫生填埋场6，如深圳下坪生活垃圾填埋场、北京阿苏卫生生活垃圾填埋场、杭州天子岭垃圾填埋场、苏州七子山生活垃圾填埋场、四川绵阳市房楼村生活垃圾填埋场等。并且，建设部在2001 年颁布了城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准和城市生活垃圾卫生填埋技术规范 ，这必将促进垃圾卫生填埋在我国的大发展。解决垃圾问题的目标是将垃圾减容、减量、资源化、能源化及无害化处理。城市生活垃圾的处理方式目前主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧。其中卫生填埋是目前世界上最常用的垃圾处理技术。它是从简易的垃圾堆放和填地处理发展起来的一种垃圾处理技术，是根据生活垃圾自然降解机理和对生态环境的影响特性，采取有效的工程措施和严格的管理手段，控制垃圾不对周围环境造成污染的综合性科学工程技术方法。所以对垃圾的处理方式也变得非常重要，我国对现行的生活垃圾处理主要从以下几方面着手。卫生填埋：填埋技术作为生活垃圾的传统和最终处理方法，目前仍然是我国大多数城市解决生活垃圾出路的最主要方法，约占处理总量的 95%左右。根据环保措施（主要有场底防渗、分层压实、每天覆盖、填埋气导排、渗沥水处理、虫害防治等）是否齐全、环保标准能否满足来判断，针对经济欠发达地区以及干旱少雨、土地利用价值低、丘陵山区等地区的生活垃圾处理，我们的解决方案也是以填埋处理为主。垃圾堆肥：针对生活垃圾中可腐有机物含量高以及待处理生活垃圾产品的消纳能力强的地区，我们以作为生活垃圾的解决方案。仓式堆肥工艺。垃圾焚烧：针对土地资源非常宝贵，垃圾热值较高的上海、北京、广州等大城市，我们的解决方案是通过垃圾的焚烧发电达到较高程度的减量化与无害化，焚烧法是一种高温热处理技术，固体废物在高温下氧化热解被破坏，是一种可同时实现无害化，减量化，资源化的处理技术。对分拣出来的物质，如废塑料、木材、竹片、棉麻织物，扬州大学本科生毕业设计（论文）3则通过焚烧系统进行焚烧处置，一般说来，原生垃圾热值是很低的，燃烧时需要加入大量的阻燃剂，但在经过前处理后，通过机械和人工将塑料、木材、竹片尽可能多地分选出来，而分选出来的物质如废塑料、木材、竹片其热值很高，适合于焚烧处置，能实现垃圾处理的减量化要求，并能达到余热利用7。见下表目前国内各个城市处理方法，以及各种方法特性。表 1-2 城市生活垃圾处理方法优缺点比较处理方法减量化无害化资源化投资占地适应的垃圾焚烧最大(95%)最彻底（98%）发电供热最高最少热值 3600KJ/KG 以上的垃圾堆肥其次(95%)堆肥产品（80%）有机肥较高其次有机垃圾含量 45%以上填埋最低较好沼气较高最大一般垃圾及焚烧炉渣但就目前的各种垃圾处理技术而言，没有一种能完全实现垃圾的资源化，无论采用什么方法，总有一部分垃圾需采用卫生填埋法进行最终处置，因此任何城市都不可能因采用其他处理技术而取消卫生填埋场的建设。但不合理的卫生填埋使城市垃圾造成了严重的环境破坏，如区域水环境的破坏、土壤的污染，甚至附近人群的健康收到严重的影响。解决这些问题的方法：一方面是工程技术问题，另一重要方面就是选择合适的垃圾填埋场。垃圾填埋场选址的合理选择和布局直接关系到场地四周的环境质量，因此，做好场址选择的研究工作有助于防止和减少填埋场对地质环境的破坏，有助于防止和减少填埋场对周围环境的危害。1.3 国外生活垃圾处理现状7（1）前期阶段（20 世纪 4050 年代）：垃圾以简单的露天堆放为主!场址选择以交通方便为准则，较少考虑环境保护。（2）初始阶段（20 世纪 6070 年代）：开始重视垃圾对环境的影响!主要表现在对场地的定性分析和评价上。（3）地质环境影响的机理研究阶段（20 世纪 70 年代后期80 年代中期）：其主要特点是着重对单个污染组分与地下水或地层中矿物组分相互作用机理的研究。（4）全面系统化研究阶段（20 世纪 80 年代后期开始至今）：对地质处置场研究更加全面、深入和系统，具体表现在：处置场设计更加系统和完善；扬州大学本科生毕业设计（论文）4场地地质环境效应研究综合化和系统化；地质处置场阻隔材料性能的研究日趋活跃；计算机人工智能系统引入该领域。垃圾处置方法常用的有简单堆放法、堆肥发酵法、卫生填埋法、焚烧发电法和回收综合利用资源化等8。其中，标准的卫生填埋法具有成本相对低廉、处理能力大、适用范围广、无二次污染、环保效果显著和处置彻底等优点，因此，得到世界各国的普遍采用9-10。我国科委和建设部也将此法定为垃圾处理的首选推广方法（见表 1-3）表 1-3 部分发达国家垃圾处置的方法的比例（%）国家 卫生处置填埋焚烧处置堆肥处置其他方法挪威79.014.07.0德国67.630.02.4美国95.05.0英国79.43.01.016.6澳大利亚65.024.011.0意大利68.024.08.0比利时64.029.09.0荷兰50.030.020.0法国50.030.020.0奥地利43.022.021.014.0新西兰64.030.06.0丹麦36.063.01.0日本32.365.32.4瑞典20.041.024.015.0瑞士20.070.010.01.4 垃圾处置场选址方法介绍城市垃圾填埋场选址问题，国外已经有了较多这方面的研究。位址的选择问题自古有之，从古老中国的看风水，到现今的每一个建筑和设施的施工都要涉及到地址的选择问题。就目前现状而言，单一传统的垃圾场选址工作是采用资料研究和实地踏勘的方式，由于各种因素的复杂不确定性，以及人烦主观性影响，很难考虑周全，以至扬州大学本科生毕业设计（论文）5于会造成人力、物力的浪费。合理选址，可以有效节省费用，大幅度的降低运营成本，符合规划要求，与环境相协调，真正达到垃圾处理目标，利于国民经济的发展。场址的选择是卫生填埋场全面设计规划的第一步。影响选址的因素很多,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安全原则,二是从经济角度考虑的经济合理原则11。在了解了垃圾卫生填埋场址选择的基本原则后,如何把这些“原则”逐项的量化,最终选出一个合适的场地,就需要选择合适的方法,这也是填埋场的建设过程中非常重要的步骤之一。应该说,用于场地的选择方法是相当多的,比如有图解法、地理信息系统(GIS)、层次分析法、模糊综合评判法、专家系统法和灰色聚类法等12。现就其中几种方法给予介绍。（1）图解法选择的第一步,要设定最终处置场的选地范围从中排除那些受到土地利用法规定限制的地段,缩小可征用土地的选择区域。具体操作时,根据选择范围,要准备一套1/2000001/50000 的地形图,将第一步作为排除条件列出的各种法规限制的区域一并标记出来。第一步将选地范围缩小以后,第二步要从该区域中提出可以用来建设用的场所。第三步是要对第二步提出的建设可能地区进行现场调查。在现场调查之前,最好先准备一张高精度的地形图(例如建设用地在山谷之间,可采用 1/5000 的地形图),如讨论填埋面积,填埋容量,流域面积等情况在现场确认会变得更容易。第四步,是根据现场调查对已缩减的候选地进行评价,对候选地进行优先使用次序的排位,最后决定用地。（2）地理信息系统(GIS)13GIS(地理信息系统)在现代科学技术中的应用十分广泛,同样在固体废物安全填埋场选址和场地基础勘察中,也可应用这项具有各种空间功能和高效率的先进的计算机科学技术手段。GIS 在选址中的应用,主要是利用 GIS 的制图功能,把选址中的那些限制性因素绘制成各种图形,然后将所绘制的各种图形进行对比和叠加,选择出不受限制性因素制约的空间位置(例如场地受百年一遇洪水位标高的限制,在洪水位标高以下的区域则不能选择场址,受该因素制约,场地只能在其标高以上的区域选择),然后再在这些有效的空间位置中进行对比,确定场址。（3）层次分析法14层次分析法(analytic hierarchy process,简称 AHP)的基本思路是:先根据当地的城市扬州大学本科生毕业设计（论文）6规划、交通运输条件、环境保护、环境地质条件等,拟定若干的可选场地(段),再将这些场地(段)的适宜性影响因素与上述选择原则结合起来,构造一个层次分析图,再把各层次的各因素进行一一的量化处理,得出每一层各因素的相对权重,直至计算出方案层各个方案的相对权重,根据这些权重进行评判。（4）模糊综合评判法15将模糊综合评判方法引入到城市生活垃圾填埋场的选址研究当中，是一个全新的探讨，旨在为填埋场选址提供一个新思路和一种便捷高效的新方法，希望能为填埋场选址问题提供一定的参考价值和借鉴意义。对于填埋场选址,某些需要考虑的因素含有不确定性(即模糊性)，糊数学的产生为描述这类边界不清的事物提供了一套有效的方法，即通过建立隶属函数，使这一类模糊因素得到了量化，从而能够在模糊环境中解决问题,做出正确决策。同时结合层次分析法(AHP)计算出各评价指标的权重值,使决策结果更具有科学性及合理性。（5）专家系统法专家系统预测法是对数据库里的数据进行分析，提取有关规则，按照一定的规则进行预测。专家系统法，是对人类的不可量化的经验进行转化的一种较好的方法。此法的优点是：能汇集多个专家的知识和经验，最大限度地利用专家的能力；占有的资料、信息多，考虑的因素也比较全面，有利于得出较为正确的结论。缺点是：不具有自学习能力，受数据库里存放的知识总量的限制；对突发性事件和不断变化的条件适应性差。（6）灰色聚类评价灰色聚类评价是环境质量等级研究的一种简单易行的方法。在环境质量评价中，通常是针对评价目的，选择若干评价参数，计算污染指数，然后建立数学模式，得到综合指数，最后确定拟评价环境所属的等级。 这种评价方法避免了建立数学模式和计算综合指数等中间环节，从分级标准直接确定环境质量所属的等级，物理意义十分明确1.5 措施分析从生态环境的角度而言，城市垃圾是一种污染源；从资源的角度而言，城市垃圾则是地球唯一在增长的一种资源。及时有效地做好城市垃圾的处理，对促进人和自然和谐相处和社会经济的持续发展具有十分重要的意义。以保障人民健康和环境安全为扬州大学本科生毕业设计（论文）7目的，统筹规划，合理布局，政策引导，因地制宜，加大投入、完善政策、技术示范、深化改革、健全法规、加强监管，加快城市生活垃圾处理设施建设，不断提高城市生活垃圾减量化、资源化和无害化水平，促进经济社会可持续发展。垃圾处理的方法上面介绍了很多，固体废物处置是指最终处置或安全处置，是固体废物污染控制的末端环节，是解决固体废物的归宿问题。一些固体废物经过处理和利用，总还会有部分残渣存在，而且很难再加以利用，这些残渣可能又富集了大量有毒有害成分；还有些固体废物，目前尚无法利用，它们都将长期地保留在环境中，是一种潜在的污染源。为了控制其对环境的污染，必须进行最终处置，使之最大限度地与生物圈隔离16。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。因此，填埋场址的合理选择是垃圾卫生填埋场全面设计规划的第一步，也是处置场建立过程中最重要、最关键的一步。应该说，我国垃圾填埋场为保护我们的生存环境发挥着重大作用，但是，由于卫生填埋工程起步较晚，目前还存在不少问题，如，填埋场的选址、设计建设、运行管理、环境监测等。因此，应加强各方面的技术和经验交流，促进我国垃圾填埋场这项造福于民的环保事业健康发展。扬州大学本科生毕业设计（论文）82. 选址分析与研究垃圾的卫生填埋处置须获得经济效益、环境效益和社会效益，并达到这三个效益的最佳配置。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。因此，填埋场址的合理选择，是垃圾卫生填埋处置的第一步，也是处置场建立过程中最重要、最关键的一步。但卫生填埋场场址的选择，涉及到当地的经济、交通等的发达情况，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地质条件等，是一项十分复杂的工作。如何才能选出一个合适的场址，采用什么方法才能把上述因素综合考虑进去，从而在众多的候选场段中选择到一个最优秀的场地，这是当前急需解决的问题。2.1 选址原则场址的选择是卫生填埋场全面设计规划的第一步。影响选址的因素很多,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。主要遵循以下几条原则： .环境保护原则是选址的基本原则。应确保场址周边土壤环境、水环境、大气环境以及人类生存环境等的安全，尤其是防止垃圾渗滤液的释出对地下水、地表水的污染，是填埋场选址是考虑的重点。.经济原则。科学、合理地选择填埋场地，能够降低工程造价、提高资金的利用效率。选址经济问题比较复杂，它涉及场地的规模、征地费、运距、地形、地貌、水文地质条件等多种因素。.法律及社会支持原则。场址的选择，不能破坏和改变周围居民的生产、生活基本条件，要得到公众的支持。.工程学及安全生产原则。必须综合考虑场址的地形、地貌、水文与工程地质条件、场址抗震防灾要求等安全生产要素，以及交通运输、覆盖土土源、文物保护、国防设施保护等因素。扬州大学本科生毕业设计（论文）92.2 选址要求根据以上原则，生活垃圾卫生填埋场选址满足表中的基本要求表 2-1 垃圾填埋场选址的基本要求项目基本要求工程方面1、填埋场有足够的库容，使用年限宜 10 年以上，特殊情况下不应低于 8 年2、运距合理，交通方便，满足全天候运输作业的要求3、较适宜的水文地质条件4、防渗处理较易5、有较丰富的土源6、尽可能利用天然地形条件，减少土方工程量环境方面1、填埋场防洪标准应符合：大型填埋场（库容大于 500 万 m3）按50 年一遇设计，100 年一遇校核；其余按 20 年一遇设计，50 年一遇校核2、离居民住房区 500m 以外3、不应设在国家自然保护区、风景区、文物古迹区、国防设施用地区4、水源保护区下游,夏季主导风向下风向经济方面1、尽量利用荒地、山谷2、尽量提高单位面积上的垃圾填埋量，即填埋场空间利用系数 E3、尽量减少工程量4、运行管理经济合理5、封场后综合开发利用法律和公众方面1、必须符合城市用地规划、区域环境规划，城市总体规划以及环境卫生专项规划2、符合国家及当地的有关法律、法规3、注意公众舆论和社会影响4、尽量符合城市给扬州大学本科生毕业设计（论文）102.3 选址方法层次分析法在了解了垃圾卫生填埋场址选择的基本原则和程序后,如何把这些“原则”逐项的量化,最终选出一个合适的场地,就需要选择合适的方法,这也是填埋场的建设过程中非常重要的步骤之一。应该说,用于场地的选择方法是相当多的,比如有图解法、地理信息系统(GIS)、层次分析法、模糊综合评判法、专家系统法和灰色聚类法等。现就采用层次分析法。2.3.1 层次分析法概念及建模层次分析法是美国运筹学家塞提于 20 世纪 70 年代提出的一种定性与定量结合的多目标决策分析方法。分析中将决策者的经验判断给予量化，也是一种优化技术,经过多年发展已成为一种较为成熟的方法,近年来在许多领域发展迅速。层次分析法是将要评判系统的有关替代方案的各种要素按照上一层次为准则，对该层次元素进行逐次比较，依照规定的标度量化后写成矩阵形式，即构成判断矩阵。根据两两比较算出各因素的权重，根据综合权重按最大权重原则确定最优方案。而运用层次分析法作系统规划，大致经过 6 个步骤：明确问题；建立阶梯层次结构；构造比较判断矩阵；层次单排序；层次总排序；一致性检验。运用层次分析法建模，大体上可按下面四个步骤进行：（1）建立递阶层次结构模型；（2）构造出各层次中的所有判断矩阵；（3）层次单排序及一致性检验；（4）层次总排序及一致性检验。下面分别说明这四个步骤的实现过程：（1） 建立层次结构模型应用 AHP 分析决策问题时，首先要把问题条理化、层次化，构造出一个有层次的结构模型。在这个模型下，复杂问题被分解为元素的组成部分。这些元素又按其属性及关系形成若干层次。上一层次的元素作为准则对下一层次有关元素起支配作用。这些层次可以分为三类：（i）最高层：这一层次中只有一个元素，一般它是分析问题的预定目标或理想结果，因此也称为目标层。扬州大学本科生毕业设计（论文）11（ii）中间层：这一层次中包含了为实现目标所涉及的中间环节，它可以由若干个层次组成，包括所需考虑的准则、子准则，因此也称为准则层。（iii）最底层：这一层次包括了为实现目标可供选择的各种措施、决策方案等，因此也称为措施层或方案层。递阶层次结构中的层次数与问题的复杂程度及需要分析的详尽程度有关，一般地层次数不受限制。每一层次中各元素所支配的元素一般不要超过 9 个。这是因为支配的元素过多会给两两比较判断带来困难。最简单的层次结构可分为三层，最上面为目标层，中间是准则层或指标层，最下面为方案层，见下图 2-1。 A 目标层 C1 C2 - Cm 准则层 P1 P2 - Pn-1 Pn 方案层 图 2-1 层次图（2）构造判断矩阵判断矩阵表示针对上一层次某个元素本层次有关元素的相对重要性，假定 C 层中元素 Ck 与下一层次中元素 P1，P2，Pn 有联系，则有以下判断矩阵：表 2-2 判断矩阵表CkP1 P2 PnP1P2Pna11 a12 a1na21 a22 a2n an1 an2 ann则得到判断矩阵。aij 表示对于 Ck 来说，Pi 对 Pj 的相对重要性。aij 一nnijaA)(般取为 1，2，3，9 及它们的倒数。并且判断矩阵应满足：（i）， （ii）（）1iiaijjiaa1nji, 2 , 1,扬州大学本科生毕业设计（论文）12层次结构反映了因素之间的关系，但准则层中的各准则在目标衡量中所占的比重并不一定相同，在决策者的心目中，它们各占有一定的比例。关于如何确定的值，Saaty 等建议引用数字 19 及其倒数作为标度。下表 2-3 列ija出了 19 标度的含义：表 2-3 标度含义表标度含 义135792，4，6，8倒数表示两个因素相比，具有相同重要性。 或优劣相等。表示两个因素相比，前者比后者稍重要。 或稍优于。表示两个因素相比，前者比后者明显重要。或优于。表示两个因素相比，前者比后者强烈重要。或甚优于。表示两个因素相比，前者比后者极端重要。或极优于。表示上述相邻判断的中间值若因素 与因素的重要性之比为，那么因素与因素 重要性之ijijaji比为。ijjiaa1（3）对判断矩阵的一致性检验的步骤如下：（i）计算一致性指标CI 1maxnnCI（ii）查找相应的平均随机一致性指标。对，Saaty 给出了的值，RI9 , 1nRI如下表 2-4 所示：表 2-4 值表RIn1 2 3 4 5 6 7 8 9 RI0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 的值是这样得到的，用随机方法构造 500 个样本矩阵：随机地从 19 及其倒数RI中抽取数字构造正互反矩阵，求得最大特征根的平均值，并定义max。1maxnnRI（）计算一致性比例CRRICICR 扬州大学本科生毕业设计（论文）13当时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的，否则应对判断矩阵作适当10. 0CR修正，使其满足。10. 0CR（4）层次总排序及一致性检验上面我们得到的是一组元素对其上一层中某元素的权重向量。我们最终要得到各元素，特别是最低层中各方案对于目标的排序权重，从而进行方案选择。总排序权重要自上而下地将单准则下的权重进行合成。设上一层次（C 层）包含 C1,C2,Cm 共个因素，它们的层次总排序权重分别m为。又设其后的下一层次（P 层）包含 P1,P2,Pn 共个因素，它们关于 Cjmaa,1n的层次单排序权重分别为（当 Pi 与 Cj 无关联时，） 。现求 P 层中各因njjbb,10ijb素关于总目标的权重，即求 P 层各因素的层次总排序权重，计算按下表 2-5 所nbb,1示方式进行，即，。mjjijiabb1ni, 1表 2-5 层次总排序表C1C2Cm 层C层 Pa1a2amP 层次总排序P1P2Pnb11b21b1nb12b22b2nb1mb2mbnm11mjjja b21mjjja b1mjnjja b对层次总排序也需作一致性检验，检验仍象层次总排序那样由高层到低层逐层进行。这是因为虽然各层次均已经过层次单排序的一致性检验，各成对比较判断矩阵都已具有较为满意的一致性。但当综合考察时，各层次的非一致性仍有可能积累起来，引起最终分析结果较严重的非一致性。设 P 层中与 Cj 相关的因素的成对比较判断矩阵在单排序中经一致性检验，求得单排序一致性指标为， （） ，相应的平均随机一致性指标为（)( jCImj, 1)( jRI已在层次单排序时求得） ，则层总排序随机一致性比例为)()(jRIjCI、B扬州大学本科生毕业设计（论文）14mjjmjjajRIajCICR11)()(当时，认为层次总排序结果具有较满意的一致性并接受该分析结果。10. 0CR2.3.2 层次分析法在垃圾填埋场选址中的应用在垃圾填埋场选址中，为了更加精确的确定所选场地的适宜性，必须对选址过程的影响因素进行综合评判。并根据具体情况和条件，确定各影响因素的重要程度，最后确定场地的适宜性等级。这里先根据当地的城市规划；交通运输条件；环境保护；环境地质条件等，拟订3 个可选场地（见 CAD 图） ，再将这些地段的适宜性影响因素与上述选择原则结合起来，构造层次分析图，再把各层次的各因素进行逐一量化处理，得出每一层各因素的相对权重，直至计算出方案层各个方案的相对权重，根据这些权重进行判别。（1）建立层次模型影响选址的因素很多，主要应从工程学、环境学、经济学以及社会和法律等方面来考虑。这几个因素是相互影响、相互联系、相互制约的。将垃圾填埋场综合适宜性作为层次分析的目标层（A） ，将填埋场选址的制约因素作为层次分析的准则层（B） ，将被选的三个场址作为方案层（C） ，建立层次分析模型。因此，建立的层次结构模型如下图：目标层 A 垃圾填埋场综合适宜性 经 工 环 政 济 程 境 策 准则层 C 学 学 学 法 方 方 方 规 面 面 面 方 面 方案层 P 场址 1 场址 2 场址 3扬州大学本科生毕业设计（论文）15图 1-2 垃圾填埋场选址层次图（2） 构造判断矩阵并求最大特征根和特征向量当建立了分析层次后，就可逐层逐项进行两两比较，利用评分法比较其优劣。从上层次结构图中 C1、C2、C3 、C4准则以垃圾场综合适宜性这一目标进行两两评比，假定选择者在方案得选择上要求见下表： 表 2-6 A-C 判断矩阵表AC1C2C3C4C1C2C3C415431/511/31/51/4311/31/3531通过计算，得max4.187，W（0.067，0.546，0.262,0.124）T =0.062，1maxnnCIRI0.90，0.069 0.10RICICR 根据三个备选方案特点，经过讨论确定各判断矩阵如下：(a)对准则 C1（经济学方面）来说，则判断矩阵为：表 2-7 C1-P 判断矩阵表C1P1P2P3P1P2P311/31/5311/2521其 n 次方根: njinaMiiW则 = =2.47 ； = =0.87 ； = =0.46；1W35312W321313W312151对向量 W=（, , ) 正规化,即 Wi = /,亦即所计算的相对权重系数，1W2WnWWiniWi1得到 W1 = 0.71；W2 = 0.229；W3 =0.121扬州大学本科生毕业设计（论文）16计算判断矩阵的最大特征根 max =ninWiiAW1)/()(AW= =5/13/112/113125121. 0229. 071. 0378. 0708. 0002. 2则 max =2.002/(30.71)+0.708/(30.229)+0.378(30.121)=3.01一致性指标005. 013301. 31maxnnCI因为 n=3 所以0.58RI则一致性比例=0.009 0.10RICICR 58. 0005. 0(b)对准则 C2（工程学方面）来说，则判断矩阵为：表 2-8 C2-P 判断矩阵表C2P1P2P3P1P2P311/232151/31/51其 n 次方根: njinaMiiW则 = =0.87 ； = =0.46 ； = =2.47；1W331212W3511213W3153对向量 W=（, , ) 正规化,即 Wi = /,亦即所计算的相对权重系数，1W2WnWWiniWi1得到 W1 = 0.229；W2 =0.121；W3 =0.71计算判断矩阵的最大特征根 max =ninWiiAW1)/()(AW= =32/115121513171. 0121. 0229. 0002. 2378. 0708. 0则 max =0.708/(30.229)+ 0.378(30.121) +2.002/(30.71) =3.01一致性指标005. 013301. 31maxnnCI扬州大学本科生毕业设计（论文）17因为 n=3 所以0.58RI则一致性比例=0.009 0.10RICICR 58. 0005. 0(c)对准则 C3（环境学方面）来说，则判断矩阵为：表 2-9 C3-P 判断矩阵表C3P1P2P3P1P2P311/323141/21/41其 n 次方根: njinaMiiW则 = =1.145 ； = =0.437 ； = =2；1W321312W3411313W3142对向量 W=（, , ) 正规化,即 Wi = /,亦即所计算的相对权重系数，1W2WnWWiniWi1得到 W1 = 0.320；W2 =0.122；W3 =0.558计算判断矩阵的最大特征根 max =ninWiiAW1)/()(AW= =23/1141314121558. 0122. 0320. 0686. 1368. 0965. 0则 max =0.965/(30.320)+ 0.368(30.122) +1.686/(30.558) =3.017一致性指标0085. 0133017. 31maxnnCI因为 n=3 所以0.58, 则一致性比例=0.015 0.10RIRICICR 58. 00085. 0(d)对准则 C4（政策法规方面）来说，则判断矩阵为：表 2-10 C4-P 判断矩阵表C4P1P2P3P1P2P311/222131/21/31扬州大学本科生毕业设计（论文）18其 n 次方根: njinaMiiW则 = =1 ； = =0.55 ； = =1.82；1W321212W3311213W3132对向量 W=（, , ) 正规化,即 Wi = /,亦即所计算的相对权重系数，1W2WnWWiniWi1得到 W1 = 0.297；W2 =0.163；W3 =0.54计算判断矩阵的最大特征根 max =ninWiiAW1)/()(AW= =22/113121312154. 0163. 0297. 0623. 1492. 0893. 0则 max =0.893/(30.297)+ 0.492(30.163) +1.623/(30.54) =3.01一致性指标005. 013301. 31maxnnCI因为 n=3 所以0.58, 则一致性比例=0.009 0.10RIRICICR 58. 0005. 0（4）层次总排序及一致性检验表 2-10 层次总排序表C1C2C3C4 层 C层 P0.0670.5460.2620.124P 层次总排序P1P2P30.710.2290.1210.2290.1210.710.3200.1220.5580.2970.1630.540.2930.1340.609总排序一致检验CI 0.0670.0050.5460.0050.2620.00850.1240.0050.0061( )mjjCI j aRI 0.0670.580.5460.580.2620.580.1240.580.5791( )mjjRI j a0.01011.5 进行削坡处理，将植物、草根及浮土清理干净，待边坡处理好后铺设一层袋装土作为支持层，在袋装土上铺设一层土工布，作为膜的支持层，土工布上铺 HDPE 膜，在膜上铺一层土工布作为保护层，最后在土工布上再铺一层袋装土保护 HDPE 膜。（4）垃圾坝防渗在坝内侧铺设一层土工布作为保护层，在土工布上铺设 HDPE 膜，在膜上铺设一层土工布作为保护层在坝顶处设锚固沟对防渗层进行锚固。3.5 渗滤液收集导排系统与填埋坑地下水的排出与收集3.5.1 渗滤液产生量本工程渗滤液的产生量以大气降雨公式计算。根据国内外垃圾渗滤液产生量计算方面的经验，我们用以下简式：扬州大学本科生毕业设计（论文）25 Q=CIA/1000 式中：Q日平均浸出液的量，m3/d; C流出系数，%，与填埋场表面特性、植被、坡度有度，一般取0.20.8；这里取 0.25 I日平均降雨量，mm/d，这里取 1020 mm/年 A填埋场集水面积，m2。垃圾填埋场的面积为 213027m2，C 取 0.25，则渗滤液的产生量 Q=CIA/1000=0.251020213027/1000=54321.885m3/年=148.83 m3/d3.5.2 渗滤液收集导排系统设计垃圾卫生填埋场渗滤液的收集排出系统主要由设置在底部防渗层上的渗滤液导水层、集水盲沟和竖向石笼组成。渗滤液导水层是在防渗层上铺设 300mm 厚的砾石层。由西向东，导水层坡度为6.2%。砾石从上至下，直径为 1650mm，粒径逐渐加大，起到既能截细小颗粒，又能确保排水通畅的作用。集水盲沟布置成纵横交错的支状，在填埋区中间沿东西向布置一条主盲沟，南北向布置几条支盲沟，盲沟内布置渗滤液收集花管，管外填充砾石作为滤水层（粒径从管道外壁向外依次减小） 。主盲沟内铺设 400HDPE 穿孔管；支盲沟内铺设 200HDPE穿孔管在整个填埋区域内按 50m 左右间距设置竖向导气集水石笼。石笼由直径 1200mm的金属网填以级配碎石形成，石笼内设置 200HDPE 穿孔管。为保证填埋堆体的渗滤液与填埋气体导排顺畅，在堆体标高 145 米处设中间层渗滤液与填埋气导排盲沟，导排盲沟呈纵横交错布置，与各个导气石笼相通。渗滤液收集导排系统的工作机理：各垃圾层的渗滤液进入附近的石笼或流到坡面上，再经石笼或坡面流入导流层进入支盲沟或主盲沟，最后经 400 的渗滤液收集管穿过垃圾坝排入调节池。穿垃圾坝管为 2 根 400 的 HDPE 管，且在出口处设阀门。扬州大学本科生毕业设计（论文）263.5.3 填埋坑地下水的收集与排出填埋坑坑底由西向东坡度为 6.2%，待填埋坑基础处理好后，在坑底铺设 300mm厚的中粗砂作为地下孔隙水导水层。在填埋区坑底中间布置一条孔隙水导流盲沟，该盲沟位于渗滤液收集主盲沟下面。在盲沟内铺设 315HDPE 穿孔管，在管外填充砾石作为导流层，孔隙水通过 315HDPE 实管穿过垃圾坝排至下游冲沟内。3.6 渗滤液处理系统在选择渗滤液的处理方案时，我们将污水处理系统分为调节池和污水处理厂两部分。3.6.1 调节池容积调节池的作用是储存和调节渗滤液。根据多年逐月平均降雨量计算出每个月的渗滤液产生量，扣除当月的处理量后计算出最大累积余量，该最大累积余量即为调节池最低调节容量。最后由实际情况，算出 3-4 个月的渗滤液量，确定确定调节池的容量为 17860m3。由此，取调节池的有效水深为 2m，池宽为 89.3m，池长为 100m。3.6.2 调节池设计渗滤液的来源中，降雨量与蒸发量的查值、垃圾的含水量是两个最重要的影响因素，二者在一年四季的变化很大，因此渗滤液的水质水量也随之由较大的变化。对于我们的这个渗滤液处理系统，用填埋场排出的渗滤液首先在填埋场内的预处理设施进行必要的处理，以除去渗滤液中的重金属离子、氨氮、色度以及 SS 等污染物质或通过厌氧处理以改善其可生化性，降低污染负荷，为合并处理设施的正常运行创造良好的条件。因此，渗滤液处理厂要求渗滤液的水质水量尽可能的稳定，因此在渗滤液处理设施的前端，设置水质水量调节池显得极为重要。常规的污水处理调节池一般是调节均化一天的水量，因而水力停留时间均小于 24h。而处理渗滤液的调节池是把春、夏季产生的多余渗滤液量储存起来，以弥补秋、冬季渗滤液处理厂正常运转时渗滤液量的不足，所以其停留时间均大于 24h。我们在设计渗滤液调节池的时候，考虑了两方面的因素：1.设计成厌氧塘的形式，扬州大学本科生毕业设计（论文）27让渗滤液调节池在调节池内进行酸化和厌氧消化，渗滤液在秋、冬两季（温度低）停留时间长，恰好满足了低温时厌氧塘去除有机物浓度的控制条件。2.渗滤液调节池应由足够的容积，以确保渗滤液调节池也不外溢。国内垃圾卫生填埋场渗滤液调节池结构形式有钢筋混凝土式和防渗膜式。经技术、经济性能比较，结合填埋场地形，用自然放坡加防渗膜方式。调节池四壁与底层采用防渗膜，膜下有垫层，膜表面有防护层。3.6.3 渗滤液的处理 垃圾填埋场渗滤液的水质随垃圾组分、当地气候、水文地质、填埋时间和填埋方式等因素的影响而显著变化。由于影响因素多，造成不同填埋场、不同填埋时期的渗滤液水质和水量的变化幅度很大。总体来说，渗滤液具有以下的特征：1.有机污染物浓度高 2.氨氮含量较高 3.磷含量偏低 4.金属离子含量较高 5.总溶解性固体含量较高 6.色度较高 7.水质随填埋时间的变化较大。填埋时间在 5 年以下的渗滤液 pH 值较低，BOD5及 CODcr 浓度较高，且BOD5/CODcr 的比值较高，同时各类重金属离子的浓度也较高。填埋时间 5 年以上的渗滤液 pH 值接近中性，BOD5及 CODcr 浓度下降，BOD5/CODcr 的比值较低，而NH3-N 浓度较高，重金属离子的浓度则下降。渗滤液处理方案主要有场内循环喷洒处理，直接与城市污水处理厂合并处理， ，场内预处理和城市污水厂合并处理相结合等形式。填埋场渗滤液水量相对于生活污水量规模较小的特点，确定渗滤液处理采用在场内建设完全的独立处理工艺的方案。通过DN200 的排水管靠重力流输送到集水井再抽送到调节池再进行处理。渗滤液输送管选用价格适中的耐腐蚀、高强度、抗冲击球墨铸铁管。用填埋场排出的渗滤液首先在填埋场内的预处理设施进行必要的处理，以除去渗滤液中的重金属离子、氨氮、色度以及 SS 等污染物质或通过厌氧处理以改善其可生化性，降低污染负荷，为合并处理设施的正常运行创造良好的条件。对于城市生活垃圾填埋场，其渗滤液的具体方案选择要考虑排放标准的要求。生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-1997）规定了渗滤液的允许排放标准。排入设置城市二级污水处理厂的生活垃圾渗滤液，其排放限制值必须达到 GB16889-1997 中的二级标准，其中悬浮物小于等于 200mg/l、BOD 小于等于 60 mg/l、COD 小于等于300mg/l。扬州大学本科生毕业设计（论文）28我国现有城市垃圾填埋场的渗滤液处理工艺，多数选用厌氧加耗氧的生物处理方法。由于渗滤液是一种高浓度的有机废水，尽管采用厌氧与好氧组合工艺对COD、BOD 有较高的去除率，但是吃力后的水质仍然难达到生活垃圾污染控制标准（GB16889-1997）的要求。据调查，已建成的渗滤液污水处理场普遍存在运行效果差的现象。因此渗滤液的处理技术应该是物化及生化等多种处理方式有机结合的工艺。目前常用的渗滤液处理工艺组合有：生物处理混凝沉淀，生物处理化学氧化（生物后处理） ，生物处理活性炭吸附，生物处理反渗透浓缩液的蒸发/干化。作为完整的处理工艺，渗滤液应该经过预处理，前处理，主体处理设施，后处理四个步骤后排放，其中预处理是以隔栅，调节池为主，主要作用是截除粗大的悬浮物，并对水质水量进行必要的调节均化，有利于后处理设施的运行；前处理是采用氨吹脱或其他处理方法，削减渗滤液中高浓度的氨氮，消除对微生物的抑制作用，改善微生物的生长环境，提高后续生物处理的运行稳定性；主体处理设施都是以低运行费用为特点的生物处理工艺，渗滤液中的大部分有机物在此阶段将于以去除，同时使氨氮的浓度达到排放标准。除传统的生物处理技术外，高效生物脱氮技术将是今后的发展趋势。经过上述处理过程后，重金属及不可生化的有机物可能仍然不能得到有效的去除，尤其是随着填埋时间的延长，渗滤液的可生化性逐渐下降，必要的有处理是不可省略的；后处理的工艺有多种选择，例如混凝沉淀气浮工艺，反渗透，超滤以及氧化吸附等工艺。填埋场采用处理流程如图所示： 排至城市污水管网图 3-1 渗滤液处理流程图3.7 填埋场气体导排、处理系统3.7.1 产气量的确定：填埋气体理论产生量可按下式计算：调节池吹脱塔曝气池混凝反应池沉淀池消毒池扬州大学本科生毕业设计（论文）29V=W(1-)有机物CCODVCOD有机物有机物式中：V填埋废物的理论产气量，m3； W废物质量，kg； 垃圾的含水率（质量分数） ，%； 有机物垃圾中有机物含量（质量分数） ，%； CCOD单位质量废物的 COD，kg/kg,厨余含量高的垃圾可取 1.2kg/kg; VCOD单位 COD 相当的填埋场产气量，m3/kg； 有机物有机废物中可生物降解部分所占比例； 有机物在填埋场内因随渗滤液等而损失的可溶性有机物所占比例。已知参数如下：垃圾的含水率为 40%，容重为 0.45t/m3。V=W(1-)有机物CCODVCOD有机物有机物 =1896689（1-40%）（0.7+55.1+1.4+22.6）%1.20.772%100% =549239m33.7.2 填埋气导排填埋场必须设置有效的填埋气体导排设施，严防填埋气体自然聚集、迁移引起的火灾和爆炸。填埋场不具备填埋气体利用条件时，应主动导出并采用火炬法集中燃烧处理。未达到安全稳定的旧填埋场应设置有效的填埋气体导排和处理设施。在选择填埋场气体控制方式时，应立足于填埋场的实际情况，进行综合考虑，确定最佳方案。就我国的情况而言，在现有的较为简单的城市垃圾填埋场、堆放场中，气体大多无组织释放，存在爆炸隐患，并造成环境危害，建议采用被动控制的方式进行导排燃烧。在一些容量较大、堆体较深、垃圾有机物含量高且操作管理水平较高的填埋场，可以考虑采用主动方式回收利用填埋场气体。对于新建填埋场，可以在垃圾填埋初期通过被动方式控制气体释放，当产气量提高到具有回收利用价值之后，开始对气体进行主动回收利用。由于此填埋场属于小型的并且填埋高度只有 11 米，因此本设计采用被动导排系统。 设计的时候我们采取被动气体收集装置。它是允许在气体没有鼓风机，气泵之类的机械装置下排放，这种系统可用于填埋场厂内部或者是外部。填埋场周边的空气排扬州大学本科生毕业设计（论文）30气沟和管路系统可以作为截断土中气体侧向流动的被动系统，如果地下水水位较浅，可以在填埋物中挖沟，其深度达到地下水位，然后用透性的砾石和排气管回填，作为被动气体的隔离层。为了促进排气沟的被动排气，根据填埋场的土体类型，可在教远的排气沟周围布置一些低透性材料。本工程采用竖向导气石笼及导气管做为填埋气体的导出通道。导气石笼直径为1200mm，金属网围成，在导气石笼内填充级配滤料构成，中间导气管为200mmHDPE 穿孔管。导气石笼间距 50m 左右。导气石笼底部与渗滤液收集盲沟相连，导气管除导气外，还兼有排水的作用。导气石笼的铺设随着填埋作业面逐步升高而逐段加高。LFG 经导气石笼收集后，通过导气管输导，最终排放到大气中。在每个竖向石笼顶部（接近最终覆盖层处）设置一根 DN200 的气体排放管，排放口高于最终覆盖层 1.8m。3.8 防洪系统设计填埋场内设置截洪沟、排水沟和临时截洪沟，达到雨、污分流的目的，以减少渗滤液的产生量和污水处理费用。永久性截洪沟沿填埋场的道路外侧设置，拦截场内外的洪水，保护填埋场的安全。截洪沟采用浆砌块石铺砌，其过水能力按 50 年一遇洪水计算，100 年一遇的洪水校核。由于短时间内垃圾不可能填到永久截洪沟之上，为减少渗滤液的产生量，达到雨、污分流的目的，在填埋坑边坡上每隔 10m 高差做一条临时截洪沟，本设计用膜的锚固沟兼做临时截洪沟，在锚固沟内填充砾石起导水作用。当垃圾填埋到临时截洪沟时，临时截洪沟作废。在垃圾堆体表面，堆体标