1、固废处理设计一一.固废课程设计固废课程设计1.1.课程设计课程设计 目的、要求、内容、步骤、时间安排、成果目的、要求、内容、步骤、时间安排、成果2.2.资料收集资料收集 原始资料原始资料:城市现状、发展规划、城市现状、发展规划、政策、法律、法规、标准、规范政策、法律、法规、标准、规范 生活垃圾填埋污染控制标准生活垃圾填埋污染控制标准 （GB1689GB168919971997）城市生活垃圾卫生填埋技术规范城市生活垃圾卫生填埋技术规范（CJJ17CJJ1720042004 ）城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准 城市生活垃圾卫生填埋技术规范城市生活垃圾
2、卫生填埋技术规范（J302J30220042004 ）土工合成材料应用技术规范土工合成材料应用技术规范（GB50290)GB50290)其它标准、规范等其它标准、规范等 自然条件资料：自然条件资料：地理位置（位置、交通、人口分布等）、地理位置（位置、交通、人口分布等）、地形、地貌、地质、水文、气象、气候地形、地貌、地质、水文、气象、气候 垃圾资料：垃圾资料：量、质、收集、发展规律、预测等量、质、收集、发展规律、预测等 现场调研、现场调研、踏勘及分析监测资料踏勘及分析监测资料 其它资料：其它资料：批文、环评、安评预算定额及有关指标、批文、环评、安评预算定额及有关指标、费用、价格等费用、价格等3.
3、3.理论及技术分析、论证理论及技术分析、论证 垃圾处理垃圾处理技术：技术：填埋、焚烧、堆肥、其它 填埋技术：填埋技术：好氧填埋、准好氧填埋、厌氧填埋、发酵原理：发酵原理：发展动态：发展动态：渗滤液防渗及处理：渗滤液防渗及处理：填埋气处理及利用填埋气处理及利用:填埋场终场处理及运行管理填埋场终场处理及运行管理:4.4.工艺设计工艺设计 技术方法技术方法：好氧、厌氧、准好氧 填埋类型：填埋类型：按原理分为按原理分为 好氧、厌氧、准好氧填埋场填埋场 按构造分为按构造分为 自然衰减型、全封闭型、半封闭型填埋场等 按地质条件分为按地质条件分为 包容性、衰减性、快速迁移性填埋场按 按地形分为按地形分为 平
4、原型、山谷型、坡地型、滩涂型 按建设容量按建设容量:类类 总容量总容量 12001200万万mm3 3 类类 500500万万mm3 3 总容量总容量 12001200万万mm3 3 类类 200200万万mm3 3 总容量总容量 500500万万mm3 3 类类 100100万万mm3 3 总容量总容量 200200万万mm3 3 按处理能力：按处理能力：级级 处理能力处理能力 1200t/d 1200t/d 级级 500t/d500t/d处理能力处理能力1200t/d1200t/d 级级 200t/d200t/d处理能力处理能力500t/d500t/d 级级 处理能力处理能力 200 t/
5、d 200 t/d 填埋场容量及设计规模填埋场容量及设计规模 规模确定原则规模确定原则 现状、人口及余量、发展的现状、人口及余量、发展的2020年后垃圾情况年后垃圾情况 自然、社会、经济条件等综合因素自然、社会、经济条件等综合因素 技术状况技术状况(资源化水平、处理量、压实密度资源化水平、处理量、压实密度)规模确定规模确定 使用年限：使用年限：一般一般5 51515年，通常年，通常8 8年以上年以上 库区占地：库区占地：5 510m310m3垃圾垃圾/m2/m2，人均垃圾产量：人均垃圾产量：8008001200g/d1200g/d人，填埋量，压实密度（人，填埋量，压实密度（0.710.71）填
6、埋场容量填埋场容量 垃圾填埋容量垃圾填埋量/垃圾压实密度 Q=SR6H 或 Q=S1H 式中:Q 垃圾填埋库容，m3 S 垃圾填埋面积，m2 R6 垃圾填埋场土地利用系数，0.750.95 H 垃圾填埋场平均高度，m S1 垃圾填埋场库区面积，m2填埋高度填埋高度 填埋高度填埋容量/填埋面积覆盖厚度覆盖厚度 分区、分单元，1日1层1单元 每层垃圾厚度3m左右，当天作业完毕、覆土1530cm 最后覆土12m，覆土量为填埋场库容量的1/3左右，填埋场使用年限为515年为宜。填埋场结构示意图填埋场结构示意图 填埋场分区计划示意图填埋场分区计划示意图 填埋场使用年限：填埋场使用年限：Y=(QV)R1C
7、(365Q1)式中:Y 填埋场使用年限,a Q 垃圾填埋库容，m3 V 覆土量，m3 R1 垃圾平均密度，t/m3 C 垃圾压实沉降系数，C=1.0 1.8 Q1 垃圾日处理量，t/d 日历年 365d填埋场土地利用率填埋场土地利用率 S=365Y(Q1/R1+Q2/R2)/(H C R5 R6)式中:S 填埋场用地面积,m2 R1 垃圾平均密度,t/m3 R2 覆土平均密度,t/m3 Q2 日覆土量,t/d R5 堆积系数和作业方式，R5=0.350.70 R5 填埋场土地利用系数，R6=0.75 0.95填埋工艺流程填埋工艺流程 卸料、退铺、压实、覆土、灭虫一日一层一班一单元推土机压实密度
8、:0.6t/m3专用压实机压实密度:0.8t/m3垃圾厚度:2.53.0m覆土厚度:1530cm通常每4层为一大单元，大单元覆土4550cm封场覆土厚度1m以上，包括4550cm粘土，15cm的营养土边坡1：4，顶坡2%覆盖产量用量：垃圾量1：4 或1：3填埋设备推土机压实机挖掘机铲运机装载机输送机起吊设备杀虫剂喷洒设备等5.5.填埋场布局填埋场布局 场地平整工程场地平整工程 分期设计、分区设计、场底平整、边坡平整、压实处理 防渗材料防渗材料 天然材料：粘土等 人工材料：土工合成材料、土工织物、织造土工织物、防渗方式防渗方式 垂直防渗、水平防渗、天然防渗、人工防渗 人工防渗人工防渗 单层衬垫系
9、统、单层复合衬垫系统 双层衬垫系统、双层复合衬垫系统 6.6.填埋防渗设计填埋防渗设计复合衬层结构示意图复合衬层结构示意图填填埋场衬层结构示意图填填埋场衬层结构示意图底部单层衬垫设计底部单层衬垫设计：基础、地下水导流层（30cm）、膜下保护层（100cm黏土、防渗系数10-5cm/s）、HDPE膜、膜上保护层、渗滤液导流层及缓冲层（30cm）、土工织物层边坡单层衬垫设计：边坡单层衬垫设计：基础、地下水导流层（30cm）、膜下保护层（75cm黏土、防渗系数 10-5cm/s）、HDPE膜、膜上保护层、渗滤液导流层及缓冲层（30cm）、土工织物层 天然粘土材料天然粘土材料 渗透系数107cm/s,
10、液限2530%塑限1015%4050%0.074mm 1825%0.002mm 防渗材料防渗材料 人工防渗材料人工防渗材料 石灰、水泥改性粘土：渗透系数109cm/s,膨润土改性粘土，吸水膨胀103030倍倍，交换性，聚合物水泥混凝土（PCC）,渗透系数109cm/s,抗压磨折拉腐性 土工膜，渗透系数1011cm/s 高密度聚乙烯磨（HDPE）渗透系数1012cm/s 土工聚合粘土材料（GCL）土工布 垫衬系统设计垫衬系统设计 渗滤液导流层设计渗滤液导流层设计 设计要求 导流层应设置导流盲沟，由土工材料包裹6010mm碎石，内铺设穿孔管（花管）,管材为HDPE材料 碎石层导流：碎石粒径3060
11、mm60mm，碎石层，碎石层300mm300mm，土工合成材料层导流：复合导流 防渗系统设计防渗系统设计 垫衬系统设计垫衬系统设计 防渗层设计防渗层设计 设计要求 覆盖全部场底及库壁 宜采用为HDPE材料，应设计保护层，可用压实细粘土、土工织物、土工网、土工格栅 视需要在下设置垫层 防渗层设计：单层HDPE土工膜防渗层，HDPE土土工膜+GCL膨润土合成材料垫层防渗层 土工复合材料防渗层及双层防渗层防渗系统设计防渗系统设计 地下水导流层设计地下水导流层设计 设计要求 有效导排 防止水位过高 防止淤堵 导流层设计：盲沟导流层 碎石层导流，30mm碎石，300mm厚度 下铺反滤层 连接设计连接设计
12、 连接原则：有效导排、防止水位过高、防止淤堵、接缝少、减少接缝应力、位置合理、10%坡及坡脚1.5m内不得由横向接缝 土工合成材料连接设计：织造采用缝合连接、土工膜采用焊接连接 非织造土工织物可采用缝合连接或热黏连接 复合、聚合粘土材料采用自然搭接或缝合连接 土工网格采用塑料扎扣捆扎连接 锚固沟设计：距边坡距离不小于1m 聚乙烯（PE）土工膜防渗工程技术规范(SL/T231-98）锚固沟断面不小于0.8m0.8m 防渗材料设计防渗材料设计 粘土垫衬设计：含水性及密实度：渗透性：见有关数据 土块大小及级配：土块越小、水分分布越均匀、压实越密越好 土块一般小于2cm 朔性:具有一定可塑性，液限指数
13、W125305,朔性指数Wp=10-15%强度：化学相容性:坡度及排水层:黏土垫衬设计坡度24%，垫衬系统中的排水层厚度为30120cm 集水管最小直径15cm，管间距为1530m 防渗材料设计防渗材料设计 人工改性防渗材料设计：粘土+38%膨润土 配比应考虑密度、含水率、渗透性、粒度等 粘土和人工改性垫衬的基础设计：限制不均匀沉降，可将上层50100mm土挖出后重选回填、压实 基础防渗要求：3m以上，渗透系数106cm/s 降低基础底部的水压 增加基础的承载力 防渗材料设计防渗材料设计 地下水控制设计：粘土+38%膨润土 配比应考虑密度、含水率、渗透性、粒度等 底部坡度设计：限制不均匀沉降，
14、可将上层50100mm土挖出后重选回填、压实 HDPE衬垫设计：一般采用复合衬垫或双层、多层衬垫系统 HDPE衬垫设计：设计要求：密度0.932 0.950g/cm3，最佳0.950g/cm3 熔流指数0.05 0.30g/10min，最佳0.22g/10min 炭黑含量0.20.3%的水压 厚度1.5mm、抗窜能力、抗拉强度、渗透系数等HDPE衬垫下垫层：支撑保护层、天然防渗材料HDPE衬垫上饱护层：支撑保护层、天然防渗材料HDPE复合衬垫结构：黏土+HDPE 边坡土厚大于底层土厚10%，底层土厚为0.61.0m 排水层使用砂或砾石，厚度不小于30cm 边坡坡度1：3，底部坡度2%HDPE衬
15、垫设计：HDPE双衬垫下垫层：支撑保护层、天然防渗材料 HDPE膜锚固：支撑保护层、天然防渗材 窜管及竖井防渗：支撑保护层、天然防渗材料 焊接方式：要求、挤压平焊、挤压角焊、热楔焊、热空气焊、电阻焊 HDPE衬垫设计：HDPE衬垫设计：土工织物设计：防渗土工织物 防渗土工织物使用规定 土工聚合粘土材料（GCL）设计：支撑保护层、天然防渗材 聚合物水泥混凝土材料（PCC）设计:材料性能、配合比、厚度、基础防渗墙 渗滤液渗滤液 来源、水质、影响因素、变化规律、处理技术 水量水量 10d 平衡法 Q=(I-E)A/1000-S0 式中：Q 渗滤液量，m3 I 降雨量，m3 E 蒸发升腾量，m3 A
16、填埋场汇水面积，m2 S0 排出场外的雨水量，m37.7.渗滤液控制设计渗滤液控制设计 经验公式法 Q=CIA/1000 式中：Q 渗滤液量，m3/d C 渗出系数 A 填埋面积，m2 分别考虑填埋区和封场区进行计算：Q=Q1+Q2 =(C1A2+C2A2)I/1000 式中：Q1 填埋区渗滤液量，m3/d Q2 封场区渗滤液量，m3/d C1 封场区渗出系数，0.40.8 C2 封场区渗出系数,0.20.5,C20.6C1 A1 填埋区面积，m2 A2 封场区面积，m2 全年每天渗滤液量：Qj=(C1A2+C2A2)Ij/1000 式中：Qj 全年逐日渗滤液量，m3/d,j=1 365 Ij
17、 平均降雨量年度的逐日降雨量，mm/d 渗滤液收排系统设计渗滤液收排系统设计 收排系统构造：收排系统构造：排水层：排水层：砂、砾石、30100cm、渗透系数103cm/s、坡度2%，内设盲沟和穿孔管网，管外包无纺布管道系统管道系统：HDPE花管膜、干管直径 250cm、支管直径 200cm隔水垫衬：隔水垫衬：黏土或人工合成材料、基础、地下水导流层（30cm）、膜下保护层（75cm黏土、防渗系数110-5cm/s）、渗滤液收排系统设计渗滤液收排系统设计 排水层：位于底部防渗层上面，510mm砂或粗砾石 内设盲和穿孔管，管外及排水层表明包无纺布 坡度2%厚度30100cm 平均渗透系数0.1cm/
18、s 管道系统:平行、平铺、最底部、纵向有坡度 干管直径250mm,支管直径200mm 隔水衬垫：黏土或人工材料 渗滤液收集沟、收集管、收集池：收排系统布置：管间距为6m 填埋气填埋气 组成、性质、影响因素、迁移 前期发酵、后期发酵、动态发酵、静态发酵 产气量产气量 经验估算:6m3/t 垃圾含水率估算、试验井法、化学组成计算、生物模型计算法6.6.填埋气收集及利用设计填埋气收集及利用设计填埋气体上下迁移示意图 填埋气体上下迁移填埋气体横向迁移填埋气体横向迁移填埋气体横向迁移示意填埋气体横向迁移示意图图 填埋气控制填埋气控制 收集：垂直抽气 水平抽气 控制：主动控制、被动控制 冷凝液收集与排出
19、输送：处理与利用：填埋气控制填埋气控制 垂直抽气收集:垂直抽气井井深为垃 圾深度的5090%，气井间距为3060m，影响半径为45m 垂直收集水平抽气收集 水平抽气管/道：沟宽0.60.9 沟深1.2m，管径1020cm，沟壁铺无纺布水平抽气收集 水平抽气管/道：水平间距30120m 垂直间距2.418m，12层垃圾高度填埋气填埋气主动控制：主动控制包括抽气井、集气管、冷凝水收集、泵站、真空源、气体处理等填埋气填埋气主动控制填埋气填埋气主动控制填埋气被填埋气被动控制：填埋气被填埋气被动控制导排示意图填埋气被填埋气被动控制：通常7500m3设一个通气口 填埋气被填埋气被动控制：填埋气被填埋气被动
20、控制：填埋气被填埋气被动竖井收集示意图 7.7.终场覆盖及封场设计终场覆盖及封场设计 功能功能 控制外来水、恶臭、气体、蚊蝇、病原体、风蚀 边坡稳定、垃圾反应、美化、再利用等 构成构成 上表土、保护层、排水层、防渗层、基础层 覆盖材料覆盖材料 压实黏土、土工膜、合成黏土土工膜等 覆盖技术覆盖技术 单层覆盖技术 阻隔覆盖技术 植被覆盖技术 覆盖规定覆盖规定 粘土覆盖结构：粘土覆盖结构：排水层采用30cm粗粒或多孔材料；防渗黏土层20 30cm，防渗系数10-7；排水层采用2030cm粗粒或多孔 材料，与四周排水沟相连；植被层采样15cm营养土.覆盖规定覆盖规定 人工材料覆盖结构：人工材料覆盖结构
21、：排水层采用30cm粗粒或多孔材料；防渗黏土层20 30cm，防渗系数10-7；HDPE膜；膜上保护层；排水层采用2030cm 粗粒或多孔材料，与四周排水沟相连；植被层采样15cm营养土.典型填埋场最终覆盖系统典型填埋场最终覆盖系统最终覆盖技术：最终覆盖技术：最终覆盖技术：最终覆盖技术：带有土工织物和土工网排水层的最终覆盖系统带有土工织物和土工网排水层的最终覆盖系统最终覆盖技术：最终覆盖技术：带有复合排水层的填埋场最终覆盖系统带有复合排水层的填埋场最终覆盖系统最终覆盖技术：最终覆盖技术：带有土工黏土衬垫（带有土工黏土衬垫（GCL)GCL)的填埋场最终覆盖系统的填埋场最终覆盖系统最终覆盖技术：最
22、终覆盖技术：8.8.安全及环保设计安全及环保设计 职业卫生、安全、沉降及边坡稳定、环保（渗滤职业卫生、安全、沉降及边坡稳定、环保（渗滤液监测、气体监测）、工艺、填埋场类型、设备设液监测、气体监测）、工艺、填埋场类型、设备设施、费用、发展、存在问题施、费用、发展、存在问题 地下水监测地下水监测 监测井布置监测井布置：本底井本底井1 1眼，设在场外眼，设在场外202050m；污染扩散井；污染扩散井2眼，设在眼，设在 10 20m的俩侧；污染监测井的俩侧；污染监测井2眼以上，设于下游眼以上，设于下游20 30m。地下水监测地下水监测 监测井结构：监测井结构：监测井结构示意图监测井结构示意图9.9.经
23、济分析及估算经济分析及估算 100t/d城市生活垃圾卫生填埋设计通过本课程设计初步掌握卫生填埋的方法、原理以及有关技术 的基础上，进一步加深、理解和掌握所学知识，学习和掌握固体废 弃物处理处置设计方法，从而具备一定独立从事该领域工程研究、开发和设计的能力，为今后从事工程技术及研究开发工作打下基础。垃圾产量和特性分析，填埋工艺技术确定，填埋场总体设计，基础工程设计，防渗系统设计，渗滤液控制系统设计，填埋气系统 设计，终场覆盖系统及运行管理（监测系统）设计等。设计成果设计成果:1.设计说明书；2.设计计算书（亦可并入设计说明书）；3.设计图纸：包括平面布置图、填埋场构造图、填埋单元 作业图、渗滤 液及填埋气收集系统设计图、防渗衬里设计图、地表水排水及防洪系 统图，终场封场覆盖设计图、监测系统图等。1.符合任务书要求，主要内容基本达到初步设计水平深度；2.设计方案合理可行；3说明书层次清楚、逻辑正确、文字流畅、参数清楚正确；4.设计技术概念清楚、参数选择恰当、计算正确、选材合理结果可靠；5.图纸布局合理、图表符合规范要求；6.排版要求可参见学校毕业论文（设计）规定。45周:查阅收集资料、设计准备；56周:方案论证与确定；68周:设计计算及部分绘图设计(A3、A4)；910周:撰写、编制设计报告书；1112周:修改、校核、完善设计报告书，完成绘图设计；14周：提交设计成果。
