垃圾填埋场设计

固体废弃物控制工程本科课程设计（某地470t/d垃圾填埋场设计）学生姓名院系名称化学与材料科学学院专业名称环境工程班 级学 号内容设计说明书设计计算书设计图纸总分总分人分数目 录一、垃圾填埋场设计说明书11、设计的基础资料1 1.1 设计规模1 1.2 地址11.2.1 填埋场选址原则11.2.2 场址比较2 1.3 填埋场基本概况21.3.1 地形地貌21.3.2 地质构成31.3.3 地震与地震裂度31.3.4 水文与水资源31.3.5 气候条件31.3.6 社会状况41.3.7 经济概况4 1.4 设计的必要性4 1.5 工艺的选择51.5.1 三种垃圾处理方式的比较51.5.2 工艺方案选择62、垃圾填埋场的工程设计6 2.1 库容及使用年限6 2.2 主体工程62.2.1 垃圾坝72.2.2 场区防渗7 2.2.2.1 填埋场的防渗系统7 2.2.2.2 防渗材料8 2.2.2.3 防渗系统的构造8 2.2.2.4 人工防渗系统应符合的要求9 2.2.2.5 人工防渗材料施工应符合的要求12 2.2.2.6 填埋场密封方式122.2.3 垃圾渗滤液的收集13 2.2.3.1 垃圾渗滤液概念13 2.2.3.2 垃圾渗滤液的来源13 2.2.3.3 垃圾渗滤液的产生量14 2.2.3.4 渗滤液产生量的计算方法14 2.2.3.5 减少渗滤液产生量的方法15 2.2.3.6 垃圾渗滤液的水质特征15 2.2.3.7 渗滤液收集处理系统162.2.4气体集排系统19 2.2.4.1 填埋气体的主要组成19 2.2.4.2 填埋气体收集方式19 2.2.4.3 冷凝液收集和排放20 2.2.4.4 气体输送系统20 2.2.4.5 填埋气体的利用202.2.5场顶封场工程202.2.6截洪沟222.2.7填埋的具体操作步骤223、总图布置23 3.1 厂区平面图23 3.2 主要建构筑物23 3.3 设备选型234、环境保护与环境监测23 4.1 相关的法律法规23 4.2 环境保护24 4.3 环境监测254.3.1 处理水的监测254.3.2 地下水的监测254.3.3 大气污染物监测254.3.4 噪声监测264.3.5 具体环境监测内容26二、垃圾填埋场设计计算书271、垃圾产生量、垃圾填埋量的计算272、垃圾填埋场库容和垃圾填埋面积的计算273、计量系统284、渗滤液产生量的计算285、渗滤液调节池尺寸的计算296、截洪沟大小的计算297、填埋气体产生量的计算29三、垃圾填埋场设计图纸（见附图）301、垃圾填埋场外环境关系图2、垃圾填埋场总平面布置图3、填埋场基本单元构造图4、渗滤液收集系统图5、气体收集排放系统图6、垃圾坝大样图6某地470t/d垃圾填埋场设计说明书1、 设计的基础资料1.1设计规模预建设一个处理量为470.00t/d的垃圾填埋场。15年的最低使用期限共需约382.00m3的库容。共需填埋面积4.78104m2。（详见计算书）1.2地址1.2.1填埋场选址原则填埋场的选址总原则是应以合理的技术、经济方案，尽量少的投资，达到最理想的经济效益，实现保护环境的目的。必须加以考虑的因素有：运输距离、场址限制条件、可以使用的土地容积、入场道路、地形和土壤条件、气候、地表和水文条件、当地环境条件以及填埋场封场后场地是否可被利用。（1）运输距离：运输距离是选择填埋场地的重要因素，对废物管理系统起着重要作用。尽管运输距离越短越好，但也要综合考虑其他各个因素。（2）场址限制条件：场址至少应位于居民区1km（参照德国标准）以外或更远。（3）可用土地面积：填埋场场地应选择具有充足的可使用面积的地方，以利于满足废物综合处理长远发展规划的需要，应有利于二期工程或其他后续工程兴建使用。尽管没有填埋场大小的法律规定，填埋场地也要有足够的使用面积，包括一个适当大小的缓冲带，并且一个场地至少要运行五年。（4）出入场地道路：由于通常适合填埋场的场地不再城市已建的道路附近，因此，建设出入填埋场的道路和使用长距离的运输车成为填埋场选址的重要因素。（5）地形、地貌及土壤条件：不宜选址在地形坡度起伏变化大的地方和低洼汇水处，原则上的地形的自然坡度不应大于5%。（6）气候条件:填埋场场址的选择应考虑在温和季节的主导风向。（7）地表水水文:所选场地必须在百年一遇的地表水域的洪水标高泛滥区或最大洪泛区之外，或应在可预见的未来建设水库或人工蓄水淹没和保护区之外。填埋场的场地必须是位于饮用水保护区、水体和洪水区之外，并且必须在春潮区之外、泥炭沉积超过1m的沼泽区之外。还应建在地下水位以上。最佳的填埋场场址位置是在封闭的流域内，这对地下水资源造成的风险最小。（8）地质和水文地质条件：场址应选在渗透性弱的松散岩层基础上，天然地层的渗透性系数最好能达到10-8m/s以下，并具有一定厚度。（9）但地环境条件：填埋场场地位置选择，应在城市工农发展规划区、风景规划区、自然保护区之外；印在供水水源保护区和供水远景规划区之外；应具备较有利交通条件。1.2.2场址比较预选场址两地之间比较详细如下表表1场址之间的比较因素场址场址1场址2场址与规划的关系在城市规划建成区之外约3km处。在城市规划建成区之外5km处。地理位置位于城区以东方向，某路西南侧200m处。位于城区东北方向。地质、水文条件地质条件和地形条件较好，地震烈度7度。地下水位埋深3.94.0m。由西-东走向。地质条件一般。地震烈度7度。地下水位较浅。环境状况场址为可耕地，地势平坦。周围非常空旷，500m范围内无村庄、单位和建筑物。东面偏南为原城关镇窑场，其他三面均为农田。场址区域内未发现重大文物迹象，地表及地下无国家规定的保护文物。现为废弃窑场，周围空旷。500m范围内无村庄、单位和建筑物。场址区域内未发现重大文物迹象及国家规定的保护文物。南面约500m处有河流。交通条件场址位于交通要道西南侧200m，交通方便。西约3km处为国道。库容与使用年限库容较大，使用年限长。库容较大，使用年限较长。用地条件可用地面积较大。同场址1。土源条件土源不足。同场址1。气象条件夏季主导风向的偏下风向。夏季主导风向的下风向。天然防渗能力不能满足“标准”规定的10-7cm/s的要求。同场址1。对比结论条件具备且较好。条件具备，但离河留较近，不适宜建填埋场。依据两个场址对比分析结果，本着优中选优的原则，我们认为：场址1优于场址2，作为填埋场主要条件具备且较好，因此，我们推荐场址1为项目场址。1.3填埋场基本概况1.3.1地形地貌城市地处黄淮平原，南部地表略有起伏，北部和西部稍有沙丘，东北部有黄河故道遗汊数条，其他为平原。地势由西北向东南缓慢倾斜，平均坡降在1/50001/7000之间，海拔高度平均58m。土质淤地占24%，主要分布在淤泥河两岸及圉镇东部和南部；沙地占10.4%，主要分布在城市北部和东北部边缘地区；清河地占36%，两河土地占29.6%，在各类土壤面积中含盐碱者占9%。1.3.2地质构成城市成土母质90%以上为第四纪沉积物，由黄河多次泛滥沉积而成。沉积厚度，最厚5000m，最浅在1000m以内。沉积垂直剖面，层次分明，磨圆度高、粗、细均匀一致。另一部分成土为风积物，在城市北部及东北部的部分地区，原冲积物为风力搬运之风蚀沙粒覆盖而成。厚度一般在50cm以上。还有一种黄土状母质，城境内尚存的几处垄丘均属此类，系由地质外力形成，质地以粉砂为主，含一定数量的粘土矿物，土体直立成柱状结构，颜色暗黄。地质构造的形迹，因被沉积物所深掩，地表迹象不明。据已知情况：城市北部一带隐伏褶皱断裂较多；城市南部至中部一线，有北向东压扭性断裂，其他地区地质构造较为单一。城市城旧城区外表面为亚粘土，深层为细纱粘土，土壤承载力为818t/m2；旧城区内56m以内为杂填土，土壤承载力为10t/m2。1.3.3地震与地震裂度按全国地震区域划分，城市属六级地震烈度区，从历史地震发生情况看（据城市志所载的有关地震记录），城市无强大地震，多数为无感地震，且发震的频率小，震中在城市境内的无详细记载。1.3.4水文与水资源1)表径流与河流城市境内及过境河渠共135条，总长1200余km，河网密度0.427/km2，径流总量6900m3。属淮河水系。主要河渠有4大干流，22条支流，23条分支，共49条。某河流经城区北部，且距城区较近，所以地下水源易受地表污水的渗透和影响，其浅层地下水只能作为补给用，地下水开采以深层水为主。2)地下水城市处于黄河冲积平原扇的前沿，地下水丰富。全城地下水总量7.65亿m3，可利用量1.78亿m3，分布差异较大。依据富水程度可将城市分为两个区：富水区面积1161.2km2；中等富水区面积81.8km2，水深在4050m左右。富水区含水沙层厚1026m，平均15m，含水层顶板埋深926m。含水砂层岩性以中砂和粗砂为主，单位降深出水量大于7t/h，中等富水区为局部小片分布不稳定的薄层中细、粉细砂层，含水层岩性以细砂为主，顶板厚度1525m，含水层厚度515m，平均厚度10m，单位降深出水量小于7t/h，大于4t/h。地下水来源为大气降水补给及引黄灌溉水源补给，通过包含带的粉质砂土的孔隙和裂隙直接补给地下水。地下水流向为西北向东南，基本上和地形倾斜一致，水力坡降为1/5000左右。目前全城地下水埋深为24m，局部地下水埋深12m。城区位于富水区，深层水富水程度以降深15米计，富水程度为4060t/h，浅层水也属富水区，富水程度降深5m计，富水程度为4060t/h。水质良好，矿化度绝大部分小于1g/L，适宜灌溉和饮用。1.3.5气候条件城市属温带大陆性季风气候，四季分明。春季多风干旱、夏季炎热多雨、秋季凉爽多阴雨、冬季寒冷少雨雪。1) 光照：多年平均日照时数：2292h日照百分率：51%太阳总辐射量多年平均115.17千卡/cm2光合有效辐射率总量为56.273千卡/cm22) 气温年平均气温14.11月最低、平均为-0.67月最高、平均为27.3极端最高气温：43（1966年7月）极端最低气温：-16.2（1957年1月）3) 无霜期无霜期平均为210天，最长年份为234天（1959年）最短年份为194天（1980年）4) 降水年均降水量为1138.9mm最大年降雨量1924.6mm（1957年）最小年降雨量353.2mm（1968年）夏季（68月）降水量占全年58.1%5) 风向、风速冬季主导风向：偏北风夏季主导风向：偏南风年均风速3.4m/s，最大风速为22 m/s6）蒸发量年平均蒸发量1840mm7）湿度年平均湿度70%8）气压年平均气压1015Kpa1.3.6社会状况城市南北长55km，东西宽32km，区域总面积1214.8km2。总人口304万人，其中农业人口260万人。城区位于城市中心，2014年城区建成区面积36km2，城市人口33.12万人。按城市城总体规划（19952010）确定的城市县城性质为：全县政治、经济、文化、科技信息中心，以农副产品深加工、纺织、机械、化工等工业为主导，商业贸易综合发展的现代化中等城市。1.3.7经济概况2003年该城市完成国内生产总值48.1亿元，较上年增长6.5%；财政收入完成1.02亿元，同比增长4.1%。一、二、三产业增加值分别完成21.3亿元、16.2亿元和10.6亿元；占国内生产总值的比重分别为44.3%、33.7%和22%；完成全社会固定资产投资5.9亿元，同比增长18%；完成全社会消费品零售总额7.4亿元，同比增长3.7%。1.4设计的必要性1) 垃圾处理现状和国民经济发展的迫切需要随着该城市开发的不断深入，尤其是城区经济的快速发展，该市人口不断增加，生活垃圾产量也逐年上升。而该市目前仅有的垃圾填埋场，其库容已无法满足该市垃圾逐年递增的填埋需求。根据目前的垃圾产量增长情况，该市已有的垃圾填埋场将在未来的23年内达到满负荷状态。因此，该市必须找到经济合理、技术可行的垃圾处理途径。综合考虑其环保效益、社会效益、经济效益，建设一座适合该城区的垃圾综合处理场是非常必要的。2) 改善城区落后的垃圾处理现状的需要垃圾填埋，不仅污染环境，占用大量土地资源，而且也是资源的浪费。在垃圾中包含着很宝贵的资源。在城市垃圾中，大量的有机物质比例迅速增加，如包装物品、一次性木筷、塑料制品、菜根菜皮、一次性饭盒、橡胶制品等，都是可以用于回收的资源。目前我国垃圾处理还比较原始，利用率极低。而对垃圾采用综合处理，一方面可以带来资源的有效回收，另一方面通过焚烧对其减容，从长远考虑，对该城区生活垃圾的处理是一种较为理想的途径。3) 该城市市容市貌以及城市形象提升的需要该市的环保情况历年来受国家的高度重视，随着大量人力物力的投入，一系列的政策法规以及工程项目的实施，该市周边水质得到改善、生态系统趋于平衡、稳定。该城市的垃圾填埋场的建成，将极大的改善该城市的市容市貌环境。综上，本项工程的实施将开辟该城市垃圾处理的新局面，实现可持续发展的城建环保工程，其建设意义深远，项目的建设是十分必要的。1.5工艺的选择1.5.1三种垃圾处理方式比较的表格形式如下表表2垃圾处理工艺比较表方式堆肥法卫生填满法焚烧法选址较易，仅需避开居民密集区，气味影响半径小200m，运输距离适中较困难，要考虑地形、地质条件，防止地表水、地下水污染，一般远离市区，运输距离较远。易，可靠近市区建设，运输距离较近占地中等大小适用条件从无害化角度，垃圾中可生物降解有机物10%，从肥效出发应40%。无机物60%含水量0.5t/d垃圾低位值3300kJ/kg时不需添加辅助燃料。工艺季节性运行工艺简单，管理方便设备复杂最终处理非堆肥物需作填埋处理，约占总量的30%无残渣需作填埋处理，约占初始量的10%25%资源利用作农肥；垃圾分选回收部分物资。垃圾分选回收部分废品；填埋气收集；终场复垦再生土地资源。发电、供热。垃圾圾中的可燃物质全部烧掉。大气污染较小，有轻微气味。较小，填埋气体有污染，处置不当易爆炸。较大，烟气处置不当有轻微气味。水污染可能性较小较大，（渗滤液量较大，达标难度大）可能性较小成本中等较小，（运行费较低）但投资大较大减容量70%容量增大接近一半有害气体排放有轻微气味未减增大污水排放无永久排放无有效利用无无部分利用环境影响较小大很大自然污染较小未变转为轻微气味有益贡献较大无无最终产物作农肥、垃圾分选回收部分物资原样未变大量无用灰渣1.5.2工艺方案选择针对城区垃圾中无机物成分高，可燃成分含量低，垃圾水分含量较高等特点，若采用焚烧处理，则投资和运行费用高，烟气净化困难，且可回收能量低，虽减容量较大，但相比其它两法而言，可谓得不偿失。故在选择处理方法上，暂不考虑焚烧技术。堆肥是一种较好的处理工艺，堆肥工艺无害化、资源化效果好，出售肥料产品，有一定的经济效益。但该法需一定的技术和设备，建设投资和处理成本较高，堆肥产品的产量、质量和价格受垃圾成分的影响。产品的销路好坏是可否采用堆肥法的决定性因素。目前城区在垃圾组份、市场销售、减量化性能、环保和运行成本等方面存在着多种不利因素影响堆肥工艺的实施：(1)垃圾组份问题：目前的城区城市生活垃圾组份中，有机物含量较低。(2)堆肥质量问题：由于有机物含量低从而影响堆料温度与通风供养要求，进一步影响堆肥产品的质量；(3)技术经济：堆肥技术需要一定的设备和技术，从而静态投资相对增加，装机容量较大，运行成本和处理成本也较大；(4)堆肥市场问题：根据城区的具体情况，堆肥市场非常有限，而产品的销路是堆肥技术的决定性因素。综合上述考虑，本设计将考虑卫生填埋工艺。2、垃圾填埋场的工程设计2.1库容及使用年限15年的最低使用期限共需约382m3的库容。（详见计算书）2.2主体工程主体工程应包括：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，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7090，还应留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。2.2.1垃圾坝堤坝设置在填埋场的边缘以及填埋区域分隔连接处的部分。在作为中间连接处的情况下，堤坝可以用垃圾芯构成用粘土围着，图1为两种垃圾堤坝建造示意图。根据场区的具体情况加以设计。图1垃圾堤坝构造示意图2.2.2场区防渗2.2.2.1填埋场的防渗系统填埋场防渗系统，不仅要能防止渗滤液渗出污染地下水，还要防止地下水涌入填埋场。通常的防渗方法有水平防渗和垂直防渗。垂直防渗指山谷型填埋场，地质条件较好，场底为无裂缝基岩，一般在地下水出口处建筑防渗帷幕，使填埋场底部的渗滤液阻积于帷幕前的水池中，不向下游及邻近地区渗透。我国典型的山谷型垂直防渗填埋场有杭州天子岭填埋场等。在特殊地质条件的平原也可采用垂直防渗技术。水平防渗指平原性地貌的填埋场，在水平方向设置防渗系统，在填埋场的底部和周边形成隔离层，可实现渗滤液和地表水、地下水的分流处理、排放，如北京安定填埋场和深圳下坪垃圾填埋场等。防渗层的建设方法多种多样，采用何种工艺方法建设防渗层是设计中的重要内容，不管使用什么方法、什么材料，最终达到的目的是渗透系数K小于规定标准，我国要求K小于10-9m/s。同时要考虑：1)使用寿命。填埋场的使用寿命，封场后要求的防渗层的寿命，以及本身的可靠性。2)与填埋场的相容性。选用的材料不能被填埋物侵蚀，由于渗滤液的性质不稳定，所以选择的材料要适应渗滤液的各种性质，如抗酸、抗碱等。3)场地条件及气候条件。4)建设费用。防渗材料的选择既要达到防渗要求，又要考虑经济合理，厚的土工膜具有更好的防渗性能，但必将提高建设费用。2.2.2.2防渗材料防渗层是由透水性小的防渗材料铺设而成的，渗透系数K小，稳定性好，价格便宜是防渗材料选择的依据。目前，常用的主要有4种:粘土、膨润土、土工膜、土工织物膨润土垫(GCL)。(1)普通粘土：一个合格的粘土衬垫其透水率必须很低(K110-7cm/s)并有足够的抗剪强度和最小的收缩势，以防脱水开裂。(2)膨润土:是一种优良的天然粘土，其主要成份是蒙脱石矿物，膨润土的渗透系数K10-7cm/s，具有极强的防水性，这主要是由于该土壤吸水后，体积会迅速膨胀，形成一层连续不透水柔性隔离层，而且可以自动修补土层中的缝隙，阻止水分子通过。(3)土工膜:是一种溥的、柔韧的、连续的、不透水的合成材料，具有长期比学稳定性及良好的机械性能，多用于填埋场之底及边坡防渗透系统中，也可用于填埋场封场系统。最常用的是高密度聚乙烯(HDPE)膜。(4)土工织物膨润土垫(GCL)：是由两层或多层土工织物(或土工膜)中间夹一层膨润土粉末以针刺(缝合或粘接)而成的一种复合材料，可以替代一般粘土密封层。国外大量用于垃圾卫生填埋场的防渗结构，它可单独使用，也可与土工膜组合使用。2.2.2.3防渗系统的构造单层防渗层是指单独使用压实粘土、膨润土或HDPE膜等铺设而成的防渗层，其造价低，施工快，但安全系数低，只有地下水污染风险极低的情况下（如地下水位低、土质防渗性好）才推荐使用。复合防渗层是多层结构的防渗系统，各层次具有一定的功能，提高了防渗系统的安全性。由于各国国情不同，目前复合防渗层的结构还没有统一的标准，即使同一国家不同地区的填埋场由于垃圾性质、场地地形地质的不同，防渗透层结构也不尽相同，但总的说来一个完整的复合防渗系统应包含以下几个层次：(1)渗滤液排水层该层上部直接与垃圾接触，起着收集和排出渗滤液的作用。该层常规做法是400mm厚粗砂层，粗砂层内按一定间距设置排水盲沟，盲沟内设穿孔管，汇集垃圾填埋体中流出的渗滤液并排出填埋坑外。(2)保护层保护层是用来保护防渗层的安全的，如在HDPE膜上下覆盖无纺土工布可防止膜被尖锐的东西刺穿和减轻地基变形对膜的拉力；土工膜上部铺设的500mm厚粘土层，也是保护层，目的是使土工膜在数十米高的垃圾堆体的压力下受力均匀。(3)防渗层该层主要由防渗材料构成，从国内外工程实例来看，该层的结构千差万别，有两层土工膜中间夹一层膨润土的，也有一层土工膜上铺一层膨润土的，还有土工膜与压实粘土组成复合衬垫的以及重复使用单层土工膜防渗层组成双层复合衬垫的。总的来讲，该层至少应设一层土工膜，防渗层层数越多，安全性能越强，但造价也相应提高。考虑到填埋场的土质以粉沙土为主，层与层之间渗透能力较好，因此选择在沙坑内满铺双层复合防渗层已保证垃圾产生的渗滤液不会对地下水造成二次污染。库区（包括盲沟、泵站、预处理池）水平和垂直方向均采用人工防渗技术，防渗材料为HDPE黑膜，膜厚1.5毫米。(4)地下水排水层如果设计地区地下水水位较高，为了防止防渗层受到地下水浮力和渗透的影响，应设地下水排水层，具体结构类似于渗滤液排水层，一般在防渗层下铺设400mm厚粗砂层，并设排水盲沟，以将地下水单独排出场外。(5)地基地基在整理时必须夯实、平整、碾压，筑成符合要求的坡度。地基的处理必须符合整个填埋场渗滤液收集系统的要求。设计上还应验算地基承载力和不均匀沉降。(6)边坡上的防渗层与填埋场坑底防渗层的结构不同，边坡上防渗层不必设渗滤液排水层和地下水排水层，只是在土工膜上下各加无纺上工织物，上层无纺土工织物上设一层废弃的汽车轮胎，以防机械碾压边坡垃圾时，破坏防渗层，表面再铺设500mm厚粘土保护层。(7)锚固沟为了固定土工膜和无纺土工布，在填埋坑周边须开挖锚固沟，边渗层在填埋坑底部和边坡铺设完后，将边坡埋入锚固沟，用原土填平、整实。2.2.2.4人工防渗系统应符合的要求1.人工合成衬里的防渗系统应采用复合衬里防渗系统，位于地下水贫乏地区的防渗系统也可采用单层衬里防渗系统，在特殊地质和环境要求非常高的地区，库区底部应采用双层衬里防渗系统。2.复合衬里系统组成（从下至上）：1) 库区底部：基础、地下水导流层、膜下防渗保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流层、土工织物层、垃圾层，见图2。垃圾层土工织物层渗滤液导流层（30cm）膜上保护层HDPE土工膜膜下防渗保护层（粘土厚度100cm、渗透系数不大于1.010-7cm/s）地下水导流层（30cm）基础图2复合衬里（库区底部）系统示意图2) 库区边坡：基础、地下水导流层、膜下防渗保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流与缓冲层、垃圾层，见图3。垃圾层渗滤液导流与缓冲层膜上保护层HDPE土工膜膜下防渗保护层（粘土厚度75cm、渗透系数不大于1.010-7cm/s）地下水导流层（30cm）基础图3复合衬里（库区边坡）系统示意图3.单层衬里系统组成（从下至上）：1) 库区底部：基础、地下水导流层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流层、土工织物层、垃圾层，见图4。垃圾层土工织物层渗滤液导流层（30cm）膜上保护层HDPE土工膜膜下保护层（粘土厚度100cm、渗透系数不大于1.010-5cm/s）地下水导流层（30cm）基础图4单层衬里（库区底部）系统示意图2) 库区边坡：基础、地下水导流层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流与缓冲层、垃圾层，见图5。垃圾层渗滤液导流与缓冲层膜上保护层HDPE土工膜膜下保护层（粘土厚度75cm、渗透系数不大于1.010-5cm/s）地下水导流层（30cm）基础图5单层衬里（库区边坡）系统示意图4.双层衬里库区底部系统组成（从下至上）：基础、地下水导流层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流（检测）层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流层、土工布织物层、垃圾层，见图6。垃圾层土工织物层渗滤液导流层（30cm）膜上保护层HDPE土工膜膜下保护层渗滤液导流（检测）层（30cm）膜上保护层HDPE土工膜膜下保护层（粘土厚度100cm、渗透系数不大于1.010-5cm/s）地下水导流层（30cm）基础图6双层衬里（库区底部）系统示意图5.特殊情况下可采用钠基膨润土垫替代膜下防渗保护层。6.填埋场防渗系统基础与天然地下水水位的间距不得小于2m。2.2.2.5人工防渗材料施工应符合的要求1 铺设HDPE土工膜应焊接牢固，达到强度和防渗漏要求，局部不应产生下沉拉断现象。土工膜的焊（粘）接处应通过试验、检验。2 在垂直高差较大的边坡铺设土工膜时，应设锚固平台，平台高差应结合实际地形确定，不宜大于10m。边坡坡度宜小于12。3 人工防渗材料的基础处理应符合下列规定：1) 平整度：应达到每平方米粘土层误差不得大于2cm；2) 洁净度：不采用膜下土工布保护层时，垂直深度2.5cm内粘土层不应含有粒径大于5mm的尖锐物料；3) 压实度：位于库区底部的粘土层不得小于93%；位于库区边坡的粘土层不得小于90%。2.2.2.6填埋场密封方式填埋场防渗系统中密封层的建设方式多种多样，常见的有黏土-膨润土、单层HDPE、双层HDPE、单层HDPE与黏土-膨润土复合、HDPE与GCL复合等。黏土-膨润土及单层HDPE膜都有防渗材料单一、存在渗漏风险的缺点，逐渐被复合密封方式取代。几种密封方式的比较见下表：表3几种密封方式的比较项目黏土-膨润土单层HDPE膜双层HDPE膜单层HDPE与黏土-膨润土复合HDPE与GCL复合防渗性能较好较好好很好很好自我修复能力有无无有有密封层价格(元/m2)6080304060701101206070渗漏风险有，很小有，较小有，很小几乎没有几乎没有施工难度难度大容易容易难度大容易施工速度慢快快慢快附加收益无增加填埋容量增加填埋容量无增加填埋容量由于单一的密封层不能完全保证安全需要，我国个别单一密封层的填埋场发现有渗漏迹象。从上表中可以看出，黏土-膨润土、单层HDPE膜、双层HDPE膜存在渗漏风险，国外发达国家现已很少采用；单层HDPE膜与黏土-膨润土复合、HDPE膜与GCL复合是国外发达国家目前普遍采用的方法。由于HDPE膜与GCL复合密封层防渗性能好，价格高，易于施工，可能出现的漏水点会因膨润土的迁移而自动愈合，同时可增加垃圾填埋容量，将在本次设计中采用。2.2.3垃圾渗滤液的收集2.2.3.1垃圾渗滤液概念垃圾渗滤液是指超过垃圾所覆盖土层饱和蓄水量和表面蒸发潜力的雨水进入填埋场地后，沥经垃圾层和所覆盖土层而产生的污水。渗滤液还包括垃圾自身所含的水分、垃圾分解所产生的水及浸入的地下水。垃圾渗滤液是一种危害较大的高浓度有机废水，渗滤液中含有大量的有机物、大量的病菌、病毒、寄生虫等以及一些有毒有害的物质。不仅水质成分复杂，而且其水量及污染物的浓度随垃圾组成、填埋方式、以及不同的季节和气候而有明显的变化，是一种处理难度较大的废水。因此，国内外一直非常重视对垃圾渗滤液进行有效的控制和处理。但由于受到资金的限制以及渗滤液水质和水量的剧烈变化，目前我国真正对垃圾渗滤液进行达标处理的填埋场并不多。如何充分利用现有的条件，在尽可能减少渗滤液产生量的前提下，对收集后的渗滤液妥善处理，就成为我国垃圾处理的当务之急。2.2.3.2垃圾渗滤液的来源城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。主要来源如图7有：(1)降水的渗入，降水包括降雨和降雪，它是渗滤液产生的主要来源；(2)外部地表水的渗入，这包括地表径流和地表灌溉；(3)地下水的渗入，这与渗滤液数量和性质与地下水同垃圾接触量、时间及流动方向等有关；当填埋场内渗滤液水位低于场外地下水水位，并没有设置防渗系统时，地下水就有可能渗入填埋场内；(4)垃圾本身含有的水分，这包括垃圾本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸附量；(5)覆盖材料中的水分，与覆盖材料的类型、来源以及季节有关；(6)垃圾在降解过程中产生的水分，与垃圾组成、pH值、温度和菌种等有关，垃圾中的有机组分在填埋场内分解时会产生水分；图7填埋场水的平衡示意图2.2.3.3垃圾渗滤液的产生量渗滤液的产生量是受多种因素的影响，如降雨量、蒸发量、地面流失、地下水渗入、垃圾的特性、地下层结构、表层覆土和下层排水设施的设置情况等。（1）降雨量和蒸发量是影响渗滤液产生的重要因素，这可以从当地的气象资料来获得。（2）填埋场表面的斜坡很重要，在平缓的斜坡上，水易于集结，因而大量渗滤，而在较陡的斜坡上，水容易流掉，从而减少了到达垃圾中的水量。垃圾填埋场的最终覆土层一般做成中心高、四周低的拱型，保持1%2%的坡度，这样可使部分降雨沿地表流走。但当表面斜坡大于8%左右时，表面径流就有可能侵蚀垃圾堆的顶部覆盖物，使填埋场暴露，因此，表面斜坡应小得足以预防表面侵蚀。（3）填埋最终覆土后，表面上长有植物，可以通过根系吸收水分，并通过叶面蒸发作用减少渗滤液发生量。（4）地下水的渗透，要根据场内渗滤液水位和场外地下水来定，对于防渗情况良好的填埋场，可以不考虑渗滤液的渗出和外部地下水的渗入。2.2.3.4渗滤液产生量的计算方法渗滤液产生量波动较大，但对于同一地区填埋场，其单位面积的年平均产生量是在一定范围内变化的。假如除雨水之外再没有其他的水流入地下土层，基底是密封的，在垃圾中没有贮存的水（因为垃圾本来就很潮湿，可以折算到垃圾含水量中），根据质量守恒的原理，可以得出每平方米填埋场面积的渗滤液产生数量为：L=P+WE+WC-(E+GE)式中：L渗滤液产生量；P降水量(10002000mma)；WE地下水进入填埋场；WC填埋垃圾的含水量；E蒸发；GE垃圾填埋场气体的含水量(可忽略不计)。从上式可以看出：尽可能没有水从侧面进入填埋场是十分重要的，这样可以控制渗滤液的产量。同样重要的是垃圾的含水量，它也与渗滤液的水量直接相关。2.2.3.5减少渗滤液产生量的方法为减少渗滤液的产量，除按照场地选择标准合理选址外，还必须在设计、施工方案和填埋方式上采取必要的措施，主要包括：（1） 把填埋场分成几个区段，平时只敞开正在工作的那段表面，这样可以尽量避免雨水的侵入。（2） 设置与渗滤液收集主管道并联的雨水收集系统，根据场底横向坡度、高程不同，在渗滤液或雨水进入渗滤液主收集管前设置阀门，使未填埋垃圾区域的清洁雨水可通过雨水系统排出。（3） 设置清污分流设施，在填埋场四周设置排水沟、导流渠、导流坝，收集降在填埋场上的雨水，减少地表径流进入场地，并排往洪水调节池，防止其流入填埋场区域。在场外设置截洪沟和疏导渠，截留和疏导填埋区上游地表径流和部分潜水。（4） 在场内适当位置设置雨水引流沟和引流管，利用引流设施减少进入填埋场的雨水和潜水量，将雨水在尚未与填埋垃圾接触之前迅速排出场外。（5） 在场地四周及场底设置防渗衬里，还可以利用垃圾中的惰性物质构造一道隔离有害物质的屏障。（6） 控制地下水，保持地下水水位与垃圾层有足够的安全距离以防止渗滤液污染地下水，防止地下水渗入填埋场，设置地下水导排系统，在场底基础上铺设导流层，导流层底部铺设排水盲沟，盲沟中放置多孔导流管，将渗滤液收集后进行处理。（7） 把装填完毕的表面先临时密封，以待将来最终密封。表面水沿着坡道流入干净水管道。（8） 设置封场区排水系统，排除降到封场表面的雨水，减少其向垃圾层的渗入量。地表稳态化，即把表面用压实机压密实，选择合适的覆盖材料，并在填埋场主体下沉消失以后，栽培植物加以绿化。2.2.3.6垃圾渗滤液的水质特征垃圾渗滤液主要来源于降水和垃圾本身的内含水和分解产生的水。垃圾渗滤液的主要污染成分有：有机物、氨氮和重金属等。其种类和浓度与垃圾类型、组分、填埋方式、填埋时间、填埋地点的水文地质条件、不同的季节和气候等密切相关，其水质主要呈现以下特征：(1)CODCr和BOD5浓度高。在新的垃圾填埋场，大量挥发性酸的存在可能会产生高的CODCr和BOD5；(2)BOD5与CODCr比值变化大。BOD5/CODCr值的高低与渗滤液处理工艺方法的选择密切相关。渗滤液BOD5/CODCr值与垃圾填埋场的使用年限有关，对“年轻”填埋场而言，其渗滤液多具有良好的生化处理可行性，可采用生物方法加以处理。而对于“年老”填埋场的渗滤液的处理而言，必须考虑其可生化性随时间的变化；(3)金属含量高垃圾渗滤液中含有10多种金属（重金属）离子，由于物理、化学、生物等的作用，垃圾中的高价不溶性金属被转化为低价的可溶性金属离子而溶于渗滤液中，在处理过程中必须考虑对它们的去除；(4)营养元素比例失调，氨氮的含量高随着填埋场使用年限的增加，当进入产甲烷阶段后，渗滤液中的NH4+浓度不断上升。另外，渗滤液中还存在溶解性磷酸盐的不足、碱度较高、无机盐含量高的问题。另外，渗滤液的化学特性还取决于以下几个方面：（1）垃圾的组成成分垃圾的组成成分直接影响到渗滤液的化学特性。（2）垃圾的预加工填埋前将垃圾破碎能增大垃圾的表面积，增加填埋场的密度，降低垃圾对水的渗透性，增大垃圾的持水能力，从而增长了垃圾与水的接触时间，加速垃圾的降解，使渗滤液中污染物的浓度增加。（3）填埋时间垃圾填埋后，其填埋年龄不同，降解速率及持水能力和水的渗透性能均不相同，产生渗滤液的组成及其各组成浓度均不相同。通常，填埋时间越长，渗滤液的浓度越低。（4）填埋场的供水填埋场的供水速率的大小直接决定了填埋场内垃圾的湿度。当供水率很小时，垃圾场内垃圾的湿度小于60，垃圾的降解速率不能达到最大值。当供水率很大时，渗滤液就会被供水所稀释。（5）填埋场的深度当垃圾的透水性能相同时，填埋场越深，渗滤液在填埋场内滞留时间越长，渗滤液的强度越大（所含组分浓度越高）。2.2.3.7渗滤液收集处理系统2.2.3.7.1渗滤液收集系统的设计填埋库区防渗系统应铺设渗滤液收集系统和疏通设施。渗滤液收集系统及处理系统包括：导流层、盲沟、收集支管、收集干管、调节池、泵房和污水处理设施等。管路设计一般要求为：（1） 能将填埋场内的渗滤液有效排出；（2） 足够牢固以能承受由于垃圾的荷载及系统工作的压实设备带来的物理损坏；（3） 能够适应预期的填埋场底部的下沉；（4） 能够在填埋场的腐蚀性环境下抵制化学侵蚀；（5） 能够承受填埋场底产生的高温（1550）。所有管路使用高密度聚乙烯管材。对于支管，可使用高密度聚乙烯花管，周围堆卵石并包裹土工布保护以防堵塞。在防渗层上铺设渗滤液导流层，导流层选用1632mm直径的卵石。库区底部渗滤液收集和导流采用碎石排水层和HDPE导盲管盲沟，渗滤液收集管沟由HDPE花管和卵石沟组成，为梯形结构，收集干管和支管呈树枝状分布。在场底最低处设一渗滤液提升井，通过干管沟和支管进行收集的渗滤液在此处被提升至渗滤液调节池。收集渗滤液的支管可以使用卵石堆置形成，卵石尽可能均匀，尤其泥土含量不能过高(最高不应超过5%)，以便有足够的空隙用来导排渗滤液。卵石材质要求碳酸钙含量低于10%。卵石周围应用土工布包裹以防堵塞。渗滤液主管道之上不应有建筑物，特别应避免修在道路下面。因为渗滤液主管道在不被渗滤液充满时会积聚沼气，这样车辆在其上行走时将形成危险隐患。2.2.3.7.2 渗滤液的处理方法作为填埋场的副产品，垃圾渗滤液是高浓度的有机污水，受季节影响变化大，处理难度大，是目前我国垃圾卫生填埋场运行管理中的一个很大的难题。同时，渗滤液中含有大量的C、N和P等营养元素，因此，将渗滤液作为液体肥料得到了许多研究者的青睐，根据兰吉武的研究，渗滤液经过一定的预处理后对植物进行浇灌是可行的，特别是填埋6年后，垃圾产生的渗滤液经过一定程度的稀释后，对植物的生长有明显的促进作用。渗滤液的组成成分是随时间而发生变化的，对于填埋时间少于5年的渗滤液，其中的有机物浓度高，pH值较低，低分子脂肪酸多，BOD5及COD浓度较高，BOD5/CODCr值在0.50.6，同时各类重金属离子的浓度也相对较高，采用生化处理方法是有效的；而随着垃圾填埋年数的增加，有机物浓度降低，pH接近中性(一般属缓冲液)，腐殖质类物质增加，BOD5及COD浓度较低，BOD5/CODCr值下降，而NH3-N的浓度较高，重金属离子浓度相对较低，成份比初期要复杂的多，可生化性降低，生化处理难以达到较好的效果。在实际中，因填埋时间的存在先后的差别，使得“年轻”和“年老”的渗滤液并存。因此，为了满足渗滤液处理效果在垃圾填埋场的使用期间和封场后一直能够满足环境的要求，采用常规的生物处理技术难以达标排放，而单独采用物理化学方法则费用较高。因此，采用实用可行的预处理技术，将垃圾渗滤液中的大量悬浮杂质、难降解大分子有机物、有毒有害的重金属离子、高浓度氨氮等不利于生物处理的物质去除或转化为可生物降解的物质，提高BOD5/CODCr值和降低氨氮浓度，再采用生物处理，必要时再采用物化方法进行深度处理，最终将其排入城市污水处理管道，进入污水处理厂。国外渗滤液的处理一般有以下几种形式：）回喷填埋场；）输送至城市污水处理厂统一处理；）现场处理。渗滤液回喷是人类最早采用的污水处理法，即将渗滤液收集起来，通过喷灌使之回流到填埋场，利用土地吸附，土壤生物降解及垃圾填埋层的厌氧滤床作用使渗滤液降解，循环填埋场的渗滤液由于增加垃圾湿度，从而提高了生物活性，加速了甲烷生产和废物分解，其次由于喷灌中的蒸发作用，使渗滤液体积减小，有利于废水处理系统的运转，具有投资省、效果好，无需专门处理设施投资等特点，且可使垃圾保持湿润，加速填埋场的稳定，同时也会导致土层和垃圾层中NH3-N浓度不断升高，主要用于降雨量较少的干旱地区（年降雨量小于700mm）。渗滤液经过适当预处理运输至城市污水处理厂是目前比较好的选择方式之一，由于渗滤液水质水量变化大，且污染物浓度高，现场处理并达标排放处理工艺较复杂，投资和运行成本较高，因此，要求从填埋场管理和填埋工艺等方面尽可能减少污水产生量，并优先考虑渗滤液处理与城市污水处理相结合。目前，在填埋场已建成的渗滤液处理系统中以生物法处理为主，但运行状况良好的少之又少。由于本设计采用改良型厌氧卫生填埋方式，管理严格，渗滤液具有水量相对较少、有机物浓度高、氨氮浓度高、处理难度相对较大的特点。本设计中的渗滤液经预处理后排入城市污水处理厂，经济且可靠。