固廢課設垃圾填埋場設計

1.選址和計算

填埋場的選址總原則是應以合理的技術(shù)、經(jīng)濟方案，盡量少的投資，

達到最理想的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)保護環(huán)境的目的。必須加以考慮的因素有：

運輸距離、場址限制條件、可以使用的土地容積、入場道路、地形和土壤

條件、氣候、地表和水文條件、當?shù)丨h(huán)境條件以及填埋場封場后場地是否

可被利用。

(1)運輸距離：運輸距離是選擇填埋場地的重要因素，對廢物管理

系統(tǒng)起著重要作用。盡管運輸距離越短越好，但也要綜合考慮其他各個因

素。

(2)場址限制條件：場址至少應位于居民區(qū)1km(參照德國標準)

以外或者更遠。

(3)可用土地面積：填埋場場地應選擇具有充足的可使用面積的地

方，以利于滿足廢物綜合處理長遠發(fā)展規(guī)劃的需要，應有利于二期工程或

者其他后續(xù)工程興建使用。盡管沒有填埋場大小的法律規(guī)定，填埋場地

也要有足夠的使用面積，包括一個適當大小的緩沖帶，并且一個場地至

少要運行五年。

(4)出入場地道路：由于通常適合填埋場的場地再也不城市己建的

道路附近，因此，建設出入填埋場的道路和使用長距離的運輸車成為填

埋場選址的重要因素。

(5)地形、地貌及土壤條件：不宜選址在地形坡度起伏變化大的地

方和低洼匯水處，原則上的地形的自然坡度不應大于5%。

(6)氣候條件：填埋場場址的選擇應考慮在溫和季節(jié)的主導風向。

(7)地表水水文：所選場地必須在百年一遇的地表水域的洪水標高泛

濫區(qū)或者最大洪泛區(qū)之外，或者應在可預見的未來建設水庫或者人工蓄水

淹沒和保護區(qū)之外。填埋場的場地必須是位于飲用水保護區(qū)、水體和洪水

區(qū)之外，并且必須在春潮區(qū)之外、泥炭沉積超過1m的沼澤區(qū)之外。還應

建在地下水位以上。最佳的填埋場場址位置是在封閉的流域內(nèi)，這對地

下水資源造成的風險最小。

(8)地質(zhì)和水文地質(zhì)條件：場址應選在滲透性弱的松散巖層基礎(chǔ)上，

天然地層的滲透性系數(shù)最好能達到10-8m/以下，并具有一定厚度。

(9)但地環(huán)境條件：填埋場場地位置選擇，應在城市工農(nóng)發(fā)展規(guī)劃

區(qū)、風景規(guī)劃區(qū)、自然保護區(qū)之外；印在供水水源保護區(qū)和供水遠景規(guī)劃

區(qū)之外；應具備較有利交通條件。

(10)地方公眾：可通過自發(fā)的協(xié)議來達到，也可在廢物處理合同中

加以規(guī)定。

1.1選址的程序

(3)預選場地的社會、經(jīng)濟和法律條件調(diào)查(4)預選場地可行性研

究報告(5)預選場地的初堪工作

(6)預選場地的綜合地質(zhì)條件評價技術(shù)報告(7)工程勘察階段

1.2地址的選定與所需容積

目前該城市人口70萬，人口增長率0.55%,垃圾填埋場服務年限為

20年，覆土與垃圾壓實之比為1:5,填埋高度為10m,地上3nl，地下7m,

取W為0.6kg/d某人，垃圾增長速率3.8隊該地區(qū)主導風向為西北風，

因此生活和管理設施宜集中布置并處于夏季主導風向的上風向，即垃圾填

埋場的西北角，以減少對人們的影響。

每年所需的場地體積為：

第n年人口=70某(1+0.0055)n單位：萬

第n年人均垃圾量二0.6某Q十0.038)n某365,單位：kg

V

每年垃圾產(chǎn)生量W

3651r

垃圾壓實密度D

式中：W一垃圾產(chǎn)生率(kg/d人)；P一城市人口；

D—壓實后垃圾的密度，取1000(kg/m3)；r—覆土與垃圾之比。每

年所需的場地面積為：AV

11

從上表可以看出，今后的20年中，垃圾的積累產(chǎn)量為510.54萬噸，

平均日產(chǎn)垃圾量約為700T/d,根據(jù)

本地垃圾成份和所選用壓實設備，垃圾填埋壓實密度按L0t/m3計，

覆土量比例按20%計算，累計覆土總量102.11萬m3,總填埋量為612.65

萬m3。填埋場估計填埋深度8-lOm,取10m

填埋用地面積為A=V/H=612.65某104/10=612650m2

1.3填埋工藝流程設計

見說明書附錄

1.4填埋單元設計：

填埋作業(yè)單元：每一個工作日作業(yè)完成時形成的填埋體基本單位。每

天的垃圾填埋壓實后進行日覆蓋，覆蓋后形成一個填埋單元。

例如設計垃圾填埋場的日處理量為700t/d,則考慮設計填埋單元為：

長某寬某高二20.0某14.0某3.0m(考慮機械作業(yè)要求)。其中：填埋垃

圾量為：(20.0-0.36)某(14.0-0.36)某(3.0-0.36)=703m3覆土量

為：考慮覆土為0.37m0.37某(19.63某13.63+13.63某2.63+13.63某

2.63)+0.37-2某(20+14+3)某4=137m3覆土比例為：137/700=20%。

填埋單元的形成過程:推土機將運來的垃圾在規(guī)定的地域平面內(nèi)堆成

0.5m厚的薄層，用壓實機壓實。然后再鋪垃圾，再壓實(用壓實機壓實

前，可用推土機預壓實)，直到堆到設計高度2.63m時，再覆蓋0.37m厚

土壤壓實。

2.填埋場的地基與防滲

2.1填埋區(qū)基底工程

《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技規(guī)范》規(guī)定，場底地基是具有承載能力的

自然土層或者經(jīng)過碾壓、夯實的平穩(wěn)層，且不應因填埋垃圾的沉陷而使場

底變形、斷裂，場底基礎(chǔ)表面經(jīng)碾壓后，方可在其上貼鋪人工襯里。場

底應有縱、橫向坡度?？v橫坡度宜在296以上，以利于滲濾液的導流。實

際設計建設中，長寬普通為300~400nl或者更大，如按296坡度進行設計,

則場區(qū)兩端高差在6Km或者更多。受地下水埋深土方平衡及整體設計

的影響，場區(qū)兩端高差過大會造成較大的艱難。根據(jù)北京填埋場(安定、

北神樹)建設經(jīng)驗，垃圾衛(wèi)生填埋場場底縱向主要坡度為時可

以保證滲

濾液排順暢［5］。為確保填埋場安全，考慮到填埋場土體條件較差，需要

對其整形，坑底及周圍進行平整，取土同時作為坑四壁局部填土、每日覆

蓋用土和最終覆蓋用土。填埋區(qū)底部按設計高程完成基底工程以后，底部

要求平整，以利于防滲膜的鋪設。

2.2填埋場的防滲系統(tǒng)

填埋場防滲系統(tǒng)，不僅要能防止?jié)B濾液滲出污染地下水，還要防止地

下水涌入填埋場。場底防滲系統(tǒng)主要有水平防滲系統(tǒng)和垂直防滲系統(tǒng)兩種

類型。水平防滲系統(tǒng)是在填埋區(qū)底部及周圍鋪設低滲透性材料制作的襯層

系統(tǒng)。垂直防滲系統(tǒng)將密封層建在填埋場的四周，主要利用填埋場基礎(chǔ)下

方存在的不透水層或者弱透水層，將垂直密封層構(gòu)筑在其上，以達到將填

埋氣體和垃圾滲濾液控制在填埋場之內(nèi)的目的，同時也有阻撓周圍地下

水流入填埋場的功能。

防滲層的建設方法多種多樣，采用何種工藝方法建設防滲層是設計中

的重要內(nèi)容，不管使用什么方法、什么材料，最終達到的目的是滲透系數(shù)

Kf小于規(guī)定標準，我國要求Kf小于10-9m/o［5］同時要考慮：1）使用壽

命。填埋場的使用壽命，封場后要求的防滲層的壽命，以及本身的可靠性。

2）與填埋場的相容性。選用的材料不能被填埋物侵蝕，由于滲濾液的

性質(zhì)不穩(wěn)定，所以選擇的材料要適應滲濾液的各種性質(zhì)，如抗酸、抗堿等。

3）場地條件及氣候條件。4）建設費用。防滲材料的選擇既要達到防滲要求,

又要考慮經(jīng)濟合理，厚的土工膜具有更好的防滲性能，但勢必提高建設費

用。

2.3防滲材料

防身材料多種多樣，目前常用的主要有兩類：黏土與人工合成材料。

黏土除天然黏土外，還有改良土（如改良膨潤土等）；人工合成材料種

類不少，如高密度聚氯乙烯（HDPE）、低密度聚氯乙烯（LDPE）、聚氯

乙烯（PVC）膜等，但近二十年來，國內(nèi)外填埋場最常用的是高密度聚氯乙

烯（HDPE）膜。實際上，大部份填埋場所選用的防滲層材料均是黏土

和

HDPE膜。1、黏土

黏土是土襯層中最重要的部份，其具有低滲透特性。填埋場黏土襯層

分為兩類：自然黏土襯層與人工壓實黏土襯層。自然黏土襯層是具有低滲

透率、富含黏土的自然形成物，其滲透率應小于或者等于

11061107c普通來說，天然黏土層和巖石層是否均一以及是否具有較

低的滲透率，是

很難檢測驗證的，僅僅使用自然黏土襯層作為填埋場防滲層是不可靠

的。2、人工合成材料

高密度聚乙烯（HDPE）膜是人工合成材料中最常用，也是最理想的防

滲材料，它能有效阻撓滲濾液的滲漏。美國環(huán)保署于1982年住手單獨使

用黏土作為有害廢棄物處理場的防滲材料，并規(guī)定所有填埋場必須有一層

防滲襯墊，在填埋場封場后，也必須采用防滲層進行封場以減少滲濾液的

產(chǎn)生。⑺

HDPE膜具有優(yōu)良的機械強度、耐熱性、耐化學腐蝕性、抗環(huán)境應力

開裂和良好的彈性，隨著厚度增加（普通范圍在0.75-2.5mm）,其斷裂

點強度、屈服點強度、抗撕裂強度、抗穿刺強度逐漸增加。垃

圾填埋場普通采用1.5-2.5mm厚的HDPE膜作襯墊層。

[7J

2.4防滲系統(tǒng)構(gòu)造

防滲層組成主要有以下6種類型1、單層HDPE膜防滲層2、壓實黏土

防滲層

3、雙層HDPE膜（中間含HDPE網(wǎng)格）與壓實黏土構(gòu)成的復合防滲層

4、雙層11DPE膜與壓實黏土構(gòu)成的復合防滲層5、HDPE膜與壓實黏土構(gòu)成

的復合防滲層

6、雙層HDPE膜（中間含HDPE網(wǎng)格）防滲層

單層HDPE膜防滲層結(jié)構(gòu)簡單、施工容易、投資較省，但是其防滲安

全性差，一旦HDPE膜某處受損，下面的自然土層滲透系數(shù)大，垃圾滲濾

液很容易通過HDPE膜的破損處滲出，使整個防滲層失去防滲作用，這種

防滲層目前也很少采用。

復合防滲層結(jié)構(gòu)復雜，施工也較難，投資相對較高，但其防滲安全性

很高。因為即使單層HDPE膜發(fā)生破損，但很快滲濾液會遇到另一層HDPE

膜或者壓實黏土層，阻撓滲濾液繼續(xù)滲漏，整個防滲層仍能有效發(fā)揮防滲

作用。

復合襯里（庫區(qū)底部）系統(tǒng)示意圖

復合襯里（庫區(qū)邊坡）系統(tǒng)示意圖

單層襯里（庫區(qū)底部）系統(tǒng)示意圖

單層襯里（庫區(qū)邊坡）系統(tǒng)示意圖

2.5場地防滲系統(tǒng)法案的選定

場區(qū)地下水位較低，離地面僅0.8%此填埋場沒有獨立的水文地質(zhì)單

元，也無不透水層或者弱透水層，因此也屬于滲透性場地，故不宜采用垂

直防滲系統(tǒng)，而采用水平防滲系統(tǒng)。

由于度量黏土襯層滲透性的主要指標是滲透系數(shù)，根據(jù)《城市生活垃

圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范》可知道，天然黏土類襯里的滲透系數(shù)不應大于10-

7cm/并且要2米厚的黏土。

雙層襯里(庫區(qū)底部)系統(tǒng)示意圖

3滲濾液的產(chǎn)生及采集處理

垃圾滲濾液是指超過垃圾所覆蓋土層飽和蓄水量和表面蒸發(fā)潛力的雨

水進入填埋場地后，瀝經(jīng)垃圾層和所覆蓋土層而產(chǎn)生的污水。滲濾液還包

括垃圾自身所含的水分、垃圾分解所產(chǎn)生的水及浸入的地下水。

(2)外部地表水的滲入，這包括地表徑流和地表灌溉；

⑹垃圾在降解過程中產(chǎn)生的水分，與垃圾組成、pH值、溫度和菌種

等有關(guān)，垃圾中的有機組分在填埋場內(nèi)分解時會產(chǎn)生水分；

3.2垃圾滲濾液的水質(zhì)特征

(l)CODCr和B0D5濃度高：在新的垃圾填埋場，大量揮發(fā)性酸的存在

可能會產(chǎn)生高的CODCr和B0D5；(2)B0D5與CODCr比值變化大：

B0D5/C0DCr值的高低與滲濾液處理工藝方法的選擇密切相關(guān)。滲濾液

B0D5/C0DCr值與垃圾填埋場的使用年限有關(guān)，對“年輕”填埋場而言，

其滲濾液多具有良好的生化處理可行性，可采用生物方法加以處理。而對

于“年老”填埋場的滲濾液的處理而言，必須考慮其可生化性隨時間的變

化；

(3)金屬含量高：垃圾滲濾液中含有10多種金屬(重金屬)離子，由

于物理、化學、生物等的作用，垃圾中的高價不溶性金屬被轉(zhuǎn)化為低價的

可溶性金屬離子而溶于滲濾液中，在處理過程中必須考慮對它們的去除；

(4)營養(yǎng)元素比例失調(diào)，氨氮的含量高：隨著填埋場使用年限的增加，

當進入產(chǎn)甲烷階段后，滲濾液中的NH4+濃度不斷上升。此外，滲濾液中

還存在溶解性磷酸鹽的不足、堿度較高、無機鹽含量高的問題。

3.3滲濾液采集系統(tǒng)

3.3.1采集系統(tǒng)的作用

滲濾液采集系統(tǒng)應保證在填埋場使用年限內(nèi)正常運行，采集并將填埋

場內(nèi)滲濾液排至場外指定地點，避免滲濾液在填埋場底部蓄積。滲濾液的

蓄積會引起下列問題：

1、場內(nèi)水位升高導致垃圾體中污染物更強烈的浸出，從而使?jié)B濾液

中污染物濃度增大；2、底部襯層上的靜水壓增加，導致滲濾液更多的地

滲漏到地下水一一土壤系統(tǒng)中；3、填埋場的穩(wěn)定性受到影響；4、滲濾液

有可能擴散到填埋場外。

3.3.2采集系統(tǒng)的構(gòu)造

滲濾液采集系統(tǒng)主要由滲濾液調(diào)節(jié)池、泵、輸送管道和場底排水層組

成。

1、排水層：場底排水層位于底部防滲層上面，由沙或者礫石構(gòu)成。

當采用粗沙礫時，厚度為30-100cm,必須覆蓋整個填埋場底部襯層,

其水平滲透系數(shù)不應大于0.1(cm/)，坡度不小于2%o

2、管道系統(tǒng)：普通穿孔管在填埋場內(nèi)平行鋪設，并位于襯層的最低

處，且具有一定的縱向坡度(通常為0.5%-2.0%)o

3、防滲襯層：由黏土或者人工合成材料構(gòu)筑，有一定厚度，能阻撓

滲濾液下滲，并具有一定坡度(通常為2%-5%)o

4、集水井、泵、檢修設施以及監(jiān)測和控制裝置等。

3.4滲濾液的計算

3.4.1滲濾液產(chǎn)生量的計算

滲濾液的產(chǎn)生量為：

QIC(A1A2)10-3

式中0■一表示滲流液年產(chǎn)生量，m3/d;

Al--填埋區(qū)匯水面積，m2；A2——填埋區(qū)的面積，m2；C-一滲出系

數(shù),取0.4；

填埋場的服務年限為20年，填埋庫區(qū)分四塊，分別進行填埋。第一塊填

埋區(qū)的服務年限為5年，則第一塊庫區(qū)面積為

A=1026361.768/10=102636.1768m2

滲濾液平均日產(chǎn)量：0=472/365某0.4某

102636.1768/1000=53.0896m3/d滲濾液最大日產(chǎn)量:Qma某=3.6某0.4

某102636.1768/1000=147.7960m3/d(2)第二塊填埋區(qū)

第二塊填埋區(qū)服務年限為5年

第二塊庫區(qū)面積為A2=1081289.817/10=108128.9817m2

C2=C1某0.6=0.6某0.4=0.24

式中：C2為及時覆蓋區(qū)域的滲透系數(shù)

滲濾液平均日產(chǎn)量：Q472/365某(0.4某108128.9817+0.24某

102636.1768)/1000=87.7846m3/d滲濾液最大日產(chǎn)量：Qma某=3.6某(0.4

某108128.9817+0.24某102636.1768)/1000=244.3834m3/d(3)第三塊

填埋區(qū)

第三塊填埋區(qū)服務年限為5年

第三塊庫區(qū)面積為A3=1339180.927/10=133918.0927m2

已填埋的面積二第一塊填埋面積+第二塊填埋面積=210765.1585m2滲

濾液平均日產(chǎn)量：

QM72/365某(0.4某133918.0927+0.24某

210765.1585)/1000=134.6828m3/d滲濾液最大日產(chǎn)量：

Qma某=3.6某(0.4某133918.0927+0.24某

210765.1585)/1000=374.9432m3/d(4)第四塊填埋區(qū)

第四塊填埋區(qū)服務年限5年

第四塊庫區(qū)面積為A用1658579.898/10=165857.9898m2

已填埋的面積=第一塊填埋面積+第二塊填埋面積+第三塊填埋面積

=344683.2512m2

滲濾液平均日產(chǎn)量：

Q二472/365某(0.4某165857.9898+0.24某

344683.2512)/1000=192.7663m3/d滲濾液最大日產(chǎn)量：

Qnia某=3.6某(0.4某165857.9898+0.24某

344683.2512)/1000=536.6418m3/d

3.4.2滲濾液調(diào)節(jié)池設計

最小調(diào)節(jié)池容積的由下式確定：

VXQma某-Q）某5

其中：V—調(diào)節(jié)池有效容積；

Qma某一設計最大滲濾液產(chǎn)生量；Q—滲濾液處理廠規(guī)模。

調(diào)節(jié)池的水面面積A,調(diào)節(jié)池的有效水深H取5m,超高0.5m,則

A=V/H=2183.209/5=436.6418m2調(diào)節(jié)池的長度L.取調(diào)節(jié)池的寬度B為20m,

則L=436.6418/20=22nl取整得，池的實際尺寸：長某寬某高=22m某20m

某5.5m

4填埋氣體的產(chǎn)生與采集處理

4.1填埋氣的組成

填埋場的主要氣體包括氨、二氧化碳、一氧化碳、氫、硫化氫、甲烷、

氮和氧等，其中以甲烷和二氧化碳的含量最高。其典型特征為溫度約43-

49℃,相對密度約L02T.06,水蒸氣含量達到飽和，高位熱值為15630-

19537KJ/m3o

4.2填埋氣體產(chǎn)生量的預測

垃圾在第t年的產(chǎn)氣速率為：Gt=MtL0ke式中：Gt—第t年垃圾的產(chǎn)

氣速率，m3/a;

Mt—第t年所填垃圾量，t;

L0一氣體產(chǎn)生潛力，m3/t;取150m3/tK—氣體產(chǎn)氣常數(shù)，1/a,取

0.006；t一年份，ao

-kt

填埋場產(chǎn)期一級模型參數(shù)的建議值

4.3填埋場氣體的采集系統(tǒng)

采集填埋氣體的作用時減少填埋氣體向大氣的排放量、控制填埋氣體

的無序遷移，并為填埋氣體的回收利用做準備。采集系統(tǒng)可分為主動式和

被動式兩種，被動式采集系統(tǒng)利用垃圾體內(nèi)的氣體壓力來采集填埋氣體，

主動采集系統(tǒng)則是采用抽真空的方法來控制氣體的流動。

主動氣體采集系統(tǒng)主要由抽氣井、集氣管、冷凝水采集井和泵站、真

空源、氣體處理站（回收或者焚燒）以及氣體監(jiān)測設備等組成。

被動采集設施根據(jù)設置方向分為豎向采集方式和水平采集方式兩種類

型。被動采集系統(tǒng)的優(yōu)點是費用較低，而且維護保養(yǎng)也比較簡單。若將排

氣口與帶閥門的管子連接，被動采集系統(tǒng)即可轉(zhuǎn)變成主動采集系統(tǒng)。

4.3.1填埋場的導排方式及選擇

在選擇填埋場氣體控制方式時，應立足于填埋場的實際情況，進行綜

合考慮，確定最佳方案。由于該設計為新建填埋場，初期產(chǎn)氣量不大，而

后會迅速增加，因此該設計在采集方式的選擇上，采用在垃圾填埋初期通

過被動方式控制氣體釋放，當產(chǎn)氣量提高到具有回收利用價值之后，開始

對氣體進行主動回收利用。主要以主動導排方式為主。

目前，國內(nèi)采集垃圾沼氣的垃圾填埋場較少，其采集方式基本是參照

國外的經(jīng)驗。填埋沼氣的采集主要有兩種方式，即垂直采集與水平采集。

垂直采集是在垃圾填埋封場后在其上打垂直井，以采集填埋場內(nèi)的沼氣；

而水平采集是在垃圾填埋過程中，在垃圾填埋作業(yè)面上水平鋪設沼氣采集

管來采集沼氣。

這兩種方式各有優(yōu)缺點，垂直采集適合在已封場的垃圾填埋場或者已

封頂?shù)睦盥駟卧M行沼氣的采集，其特點是封頂后打井易于操作，

垃圾覆蓋較好利于集氣，集氣半徑較大，但普通不能邊填埋邊集氣。而

水平收集則比較合用在未封場的垃圾場上或者正在進行作業(yè)的垃圾填面

上，其特點是可在邊填埋邊集氣，利于沼氣的及時采集，缺點是易與填

埋作業(yè)發(fā)生沖突，集氣半徑相對小一些。

經(jīng)對照上述兩種采集方式的優(yōu)缺點，本設計選擇豎向采集井方式。即

主動導排豎向采集方式。

4.3.2填埋場氣體采集系統(tǒng)的設計與計算

抽氣井井距可用下式來計算；

某二2Rco300

式中，某一三角形布置井的間距；

R一影響半徑。

本設計為主動導排，根據(jù)規(guī)范井距為90^100m,取90m,則

R

某90

51.9652m

2co302co30

5.終場覆蓋

5.1填埋場的封場系統(tǒng)設計

該垃圾填埋場設計使用年限為20年，到期后將進行封場。目的在于

減少雨水的滲入，進行填埋場

生態(tài)恢復。最終覆蓋層由下至上有三部份組成：