固体废物及资源化课程设计.doc
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1、科学技术学院 固体废物处理及资源化课程设计某垃圾填埋场工艺设计2013 -2014 学年第一学期 形 式: R 集中 分散学生姓名: 学 号: 专业班级: 环境工程111班 时 间: 2013年12月23日-27日 理工学科部目录一、前言3二、主要设计原材料31.、垃圾组成成分及基本性质32.、地理位置以及地质条件43.、自然条件4(1)、地形地貌4(2)、地质构造4(3)、水文地质条件44.、交通运输45.、气候条件57.、场地周边状况5三、垃圾处理工艺方案的比较51.、堆肥化52.、焚烧63.、卫生填埋64.、填埋、焚烧、堆肥三个工艺方案的比较6四、场址的选择和所选场址自然条件(地形、地貌
2、、水文、地质、气象等)的评析7五、垃圾填埋工程工艺(库容、渗滤液产量、填埋气产量的估算及工艺设计)设计81.、设计的依据82.、根据以上数据可得知93.、场址概况10(1)、填埋场类型10(2)、填埋场等级划分与规模确定104.、卫生填埋场的防渗工程11(1)、技术方法11(2)、施工工艺121)特点和要求122)防渗层设计125.、渗滤液的处理工艺136.、渗滤液产量的估算147.、渗滤液调节池设计158.、垃圾填埋气的处理工艺16(1)、填埋气的收集16(2)、填埋气的输送16(3)、填埋气的贮存169.、垃圾填埋气产量的估算17六、设计中存在的问题及个人体会171.、设计中存在的问题17
3、2、个人体会18七、参考材料18固体废物处理及资源化课程设计 -某垃圾填埋场工艺设计一、前言随着我国经济的发展和人民生活水平的提高,城市垃圾的成分也越来越复杂,垃圾中的可燃物和易燃物的含量明显升高,其受经济发展水平、能够结构、自然条件及传统习惯等因素的影响。国外对城市垃圾的处理一般是随国情而不同,往往一个国家中各地区也采用不同的处理方式,很难有统一的模式,但最终都是以无害化、资源化、减量化为处理目标。其主要采用的是填埋、焚烧、堆肥、综合利用等方式机械化的程度较高,且形成系统及成套设备。本次固体废物处理及资源化课程设计主要是根据,在某镇建立一个服务人口为5万人口的垃圾卫生填埋场,以消纳某县辖区内
4、的8个乡镇的城镇生活垃圾,垃圾填埋场的设计使用年限为20年。根据所提供资料,城市垃圾的基本性质,通过焚烧、堆肥、卫生填埋几种处理方案比较,选择卫生土地填埋为该市城市生活垃圾处理工艺,评价所选场址是否适合以及库容的计算,再根据工程地质条件选择填埋场防渗措施,明确填埋场操作方法及步骤,以及垃圾渗滤液产量的估算及填埋场范围确定,浸出液调节池的计算和渗滤液的处理工艺,垃圾填埋气产量的估算及其处理工艺的设计,来设计出某垃圾填埋场的工艺。二、主要设计原材料;1.、垃圾组成成分及基本性质;表1 某县垃圾组成成分成 分变化范围平均值A: 有机物()45.050.047.5动植物()纤维类()40.045.53
5、.05.0B: 无机物()40.046.043.0灰砾()砖石()35.037.05.09.0C: 可回收物()7.012.09.5纸、塑料()玻璃()金属()5.89.51.02.00.20.5表2 某县垃圾的基本性质物质性质变化范围平均值含水率()40.045.042.5容重(kgm3)520.0580.0.550.0热值(KJ/)3600400038002.、地理位置以及地质条件该城镇垃圾处理填埋场所选场址位于某镇东南方,距某镇约1公里,距北侧某一级公路约1公里,场址附近无较大河流,场址以南约0.8公里处是某河。3.、自然条件(1)、地形地貌工程区属河谷浅丘山区。最高高程约272m,最低
6、处约170m,相对高差约100m。场区为宽缓“U”型,坝址处右岸较陡,平均坡角23,左岸较缓,坡角18。(2)、地质构造:拟建场地地层属侏罗系地层,岩层属沉积岩类。工程的主要物理地质现象为岩石的风化及裂缝破裂。谷底第四系冲洪积土,面积约占填埋区面积的45,渗透系数K=1.5X10-6cm/s,基岩裸露部分约占填埋面积的55,其中泥岩渗透系数K=3.0X10-7cm/s,砂岩渗透系数K8.0X10-4cms。(3)、水文地质条件: 场址地下水主要分布基岩(红层)裂隙水,含水层为下沙溪庙组。地下水储量较差,赋存于不稳定的砂岩发育较差的裂隙中,旱藏深度一般较浅。场区内地下水主要为第四系松散层和强风化
7、岩中的孔隙水和基岩风化裂隙水,孔隙潜水,水位一般低于地面0.20.3m;基岩裂隙水,埋藏了不同深度的节理裂隙中,强风化层平均为2.Om,弱风化层平均为8.0米;地下水稳定水位平均位于地层下2.95m,地下水的水力梯度为0.007。填埋区地下水受大气降雨补给,有明显的补给径流,排泄区域和途径。填埋场山谷为一独立的水文地质单元,场区汇水范围内的地表水,地下均由谷口向外排泄(总体趋势由东向西径流)。4.、交通运输交通、给排水、供电条件:拟建场地北侧约1000m处有某一级公路通过,交通条件较为便利。场区给水、供电可以由某镇引入,场区雨水可通过附近的冲沟,就近排入某河,场区生活污水可通过新建800m管道
8、输送至拟建污水处理厂处理。5.、气候条件场区气候属亚热带湿润季风气候区,具有冬冷夏热,雨量充沛,湿度大,云雾多,日照少,风力小等特点,常年平均气温1718,年平均降水量672.8mm,30年一遇最大小时降雨量为10.5mmh,连续降暴雨日数年最高达58日,降雨主要集中在夏季,多年统计降雨资料见下表3。年蒸发量为1840mm。常年主导风向为北风,年平均风速3.4m/s,最大风速22 m/s。表3 某市多年平均降雨量月份123456789101l12降雨量(mmd)2.33.03.34.06.05.04.32.32.01.73.02.77.、场地周边状况为了与周围环境协调一致,要求填埋封场后表面覆
9、盖粉壤土,坡度为2%,表面种植野草,不同地形及地表状况的径流系数见表4。表4 不同地形及地表状况的径流系数经验值地表状况径流系数粉壤土种植牧草,平坦2%坡度0.320.52粉壤土种植裸草,平坦2%坡度0.620.82表层土较厚的丘陵山地0.500.70表层土较薄的丘陵山地0.600.80陡峭山地0.?50.90填埋场渗滤液必须经过处理,出水水质必须达到生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)中的一级标准。三、垃圾处理工艺方案的比较;1.、堆肥化:堆肥化是在人工控制的条件下,依靠自然界中广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物,人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的微生物学过
10、程。2.、焚烧: 焚烧是指生活垃圾和危险废物的有焰燃烧,是包括蒸发,挥发,分解、烧结、熔融和氧化还原等一系列复杂的物理变化和化学反应、以及相应的传质和传热的综合过程。在燃烧过程中,具有强烈的放热效应,有基态和激发态自由基生成,并伴随着光辐射。焚烧工艺流程主要为:前处理系统、进料系统、焚烧炉系统、空气系统、烟气系统、灰渣系统、余热利用系统级自动化控制系统组成。3.、卫生填埋:卫生填埋是由传统的废物堆放和填地技术发展起来的一种城市固体废物处置技术。该法利用工程手段,采取有效技术措施,防止渗滤液及有害气体对水体、大气和土壤环境的污染,使整个填埋作业及废物稳定过程对公共卫生安全及环境均无危害的一种土地
11、处置的废物方法。4.、填埋、焚烧、堆肥三个工艺方案的比较: 表5 常用垃圾处理工艺方案比较卫生堆肥焚烧技术可靠性可靠,属系统处理方法较可靠,我国有成熟经验较可靠,国外属成熟技术工程规模取决作业场地和使用年限,一般较大动态间歇式,堆肥场为100-200t/d,连续单台炉为150-500t/d,一般安装2-4台选址的难易程度较困难有一定困难有一定困难占地面积500-900M3110-150M360-100M3建设工期9-12个月12-18个月30-36个月管理水平一般较好很高使用条件对垃圾成分无严格要求,但含水率过高不适用垃圾中含有的可降解的有机物的含量大于40%垃圾的地位热值大于3350kj/k
12、g操作的安全性较好,沼气导排要畅通落实堆肥市场有较大苦难,需采用多种措施热能和电能运用社会,需要政策支持产品市场产生的沼气可用于发电落实堆肥市场有一定困难,需要采用多种措施热能和电能运用社会,需要政策的支持能源化的意义沼气收集可发电厌氧发酵沼气可发电焚烧余热可发电资源利用封场可覆土还原绿化残渣综合利用处理速度日产日清整体分解时间上百年945天12天二次污染臭味严重污染空气异味污染周边空气,渗滤液属于高浓度废水前端处理有异味污染,燃烧街道有二噁英排放剩余渣液渗滤液高度污染渗滤液高度污染卫生燃烧后残夜中富含重金属卫防护距离防护距离500米防护距离500米防护距离500米处理成本(不包括年折旧费元/
13、t)35-5550-8080-140最终处理是最终处理不可堆肥的需要最终处理残渣需用最终处理经济效益支付周边环境污染费,纯依赖政府补贴,几乎无效益保温耗能,肥料无市场,依赖补贴,亏损运行,回收能力低煤、油消耗高,亏损或保本运行,12年以上回收自动化程度人工加机械作业半自动可实现全自动技术特点操作简单,投资及运行成本较低技术成熟,减量化和资源化效果较好占地面积小,运行稳定,减量化效果好主要风险沼气易产生爆炸,渗滤液污染因堆肥复杂或质量不佳影响销售垃圾燃烧不稳定,烟气治理不达标节能减排废弃、废液排放、废渣常年占地废气、废液大量排放煤、油耗高,废气、二噁英类排放,属于节能减排的反效果根据原始资料以及
14、以上垃圾处理方案的优缺点从当地的经济实力、投资能力、城市建设和社会发展对环境的要求、各种垃圾处理方法的优缺点、生活垃圾理化性质及变化趋势、技术与设备的可靠性和适应性、对资源再利用的潜力和程度进行比较和分析得出,该填埋场适合选用卫生填埋的来处理当地的城镇生活垃圾。四、场址的选择和所选场址自然条件(地形、地貌、水文、地质、气象等)的评析;该城镇垃圾处理填埋场所选场址位于某镇东南方,距某镇约1公里,距北侧某一级公路约1公里,场址附近无较大河流,场址以南约0.8公里处是某河。由场址的位置以及场址的自然条件与卫生填埋的选址原则相对应与比较可得:1.、该场址远离了国家规定的各类保护区,且符合该城镇的总体规
15、划;2.、有较好的地质地形。填埋区呈宽缓“U”型槽沟,两岸及谷底无大的堆积体存在,岸坡自然稳定,无崩塌、滑坡等不良地质现象,填埋区场地稳定,两岸山体雄厚,岩体较完整。填埋垃圾后不会诱发滑坡等灾害地质现象。工程区具有较好的构造稳定性。建筑物抗震设计按度考虑,场地适宜建设。3.、该场址当地的主导风向为北风,正好远离了密集的居民区,对居民的生活环境不造成影响。场址据河流处为800m,远远大于所允许的500米范围外。避免了填埋作业时有害气体、悬浮颗粒物、噪声、虫害等影响居民的正常生活,4.、填埋场距转运站的运输距离1km20km,具有合理的运输距离,确保了运输成本经济的原则。五、垃圾填埋工程工艺(库容
16、、渗滤液产量、填埋气产量的估算及工艺设计)设计;1.、设计的依据:(1).固体废物处理与处置 高等教育出版社 宁平编;(2).固体废物污染控制工程化学工业出版社,张小平编;(3).排水工程下册,建筑工业出版社;(4).环境质量评价教材;(5).给排水设计手册第1、7册;(6).生活垃圾填埋场污染控制标准(GBl68892008);(7).城市生活垃圾卫生填埋技术规范(CJJ172004);(8).生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范(CJJ1132007);(9).生活垃圾卫生填埋场封场技术规范(CJJ1122007);(10).生活垃圾填埋场无害化评价标准(CJJ/T1072005);(1
17、1).城市生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规程(CJJ932003);(12).生活垃圾填埋场环境监测技术要求(GB/T187722002);(13).生活垃圾填埋场环境监测技术标准(CJ/T30371995);(14).地面水环境质量标准(GB38382002);(15).污水综合排放标准(GB89781996);(16).城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准中华人民共和国建设部主编。年数服务人数(万)垃圾量(*10)垃圾体积(*10m)覆土体积(*10m)每年的总容积量(*10m)1.005.002336.004.251.065.312.005.252452.804.461.115.57
18、3.005.512575.444.681.175.854.005.792704.214.921.236.155.006.082839.425.161.296.456.006.382981.395.421.366.787.006.703130.465.691.427.118.007.043286.995.981.497.479.007.393451.346.281.577.8410.007.763623.906.591.658.2411.008.143805.106.921.738.6512.008.553995.357.261.829.0813.008.984195.127.631.919.5
19、314.009.434404.888.012.0010.0115.009.904625.128.412.1010.5116.0010.394856.388.832.2111.0417.0010.915099.209.272.3211.5918.0011.465354.159.732.4312.1719.0012.035621.8610.222.5612.7820.0012.635902.9610.732.6813.42汇总77242.07140.4435.11175.55由原始材料可知,所需建的填埋场是服务人口为5万人的垃圾卫生填埋场,需要消纳某县辖区内的8个乡镇的城镇生活垃圾,设计所需使用年
20、限为20年。且平均垃圾产量为1.28/d,人口增长率5%。2.、根据以上数据可得知: 表6 20年垃圾产量及库容量 故库容为1.75550156*106 m33.、场址概况(1)、填埋场类型 山谷型填埋场(2)、填埋场等级划分与规模确定“城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准”规定:垃圾卫生填埋场根据建设规模(总库容)和日处理能力两种方式进行分类与分级。按填埋场建设规模划分:类 总库容1200万m3以上类 总库容500万m31200万m3类 总库容200万m3500万m3类 总库容100万m3200万m3按日处理能力划分:级 日处理量1200t/d以上级 日处理量500 t/d1200t/d
21、级 日处理量200t/d500 t/d级 日处理量200t/d以下根据已知,项目为类级处理场规模。4.、卫生填埋场的防渗工程根据填埋场防渗设施 (或材料) 铺设方向的不同,可将填埋场防渗分为垂直防渗和水平防渗,根据所用防渗材料的来源不同又可将水平防渗进一步分为自然防渗和人工防渗两种。(1)、技术方法:防渗是卫生填埋处理技术的主要标志,它能防止垃圾在填埋过程中产生的渗滤液、填埋气体对填埋场的水体和土壤污染,减少渗滤液的产生量,并为以后对填埋气体有序、可控制地手机和利用创造空间。防渗的技术关键是防渗层的构造,其结构形式直接决定了防渗效果和工程建设投资。水平防渗层的构造形式,经历了最初的不加限制到早
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