目录
1.设计概要.......................................................................................... 2
1.1设计区的概况 ............................................................................................................. 2
1.2设计内容 ..................................................................................................................... 3
1.3库容量计算与使用年限 ............................................................................................. 3
2.场址的选择 ..................................................................................... 5
2.1选址原则 ..................................................................................................................... 5
2.2场址选择相关规定 ..................................................................................................... 5
2.3选址标准 ..................................................................................................................... 5
2.4场址选择 ..................................................................................................................... 6
3.总体布置.......................................................................................... 7
4.防渗工程和渗滤液处理设计 ......................................................... 7
4.1防渗材料 ..................................................................................................................... 7
4.2防渗结构 ..................................................................................................................... 7
4.3渗滤液收集及导排系统 ............................................................................................. 9
4.3.1渗滤液产量的预算 .......................................................................................... 9
4.3.2渗滤液的收集及导排系统的设计 .................................................................. 9
4.4渗滤液的处理 ........................................................................................................... 11
4.5渗滤液处理工艺方案 ............................................................................................... 12
5.填埋气体收集与利用设计 ........................................................... 12
5.1填埋气体生产量预测 ............................................................................................... 12
5.2填埋气的收集 ........................................................................................................... 13
5.3填埋气的集气系统 ................................................................................................... 13
5.4填埋气的回收利用 ................................................................................................... 13
6.封场工程........................................................................................ 14
6.1系统的功能及标准 ................................................................................................... 14
6.2系统的构成与设计 ................................................................................................... 14
韩城市生活垃圾卫生填埋场初步设计
[摘要] 本设计是针对韩城市巍东垃圾卫生填埋场进行初步设计，设计使用年限为15年，库容为141×104m3，日处理城市生活垃圾200吨，最大可处理400吨/日。该工程主要处理工艺流程为垃圾收集压缩、垃圾进场、卸料、堆铺、压实、覆盖、消毒等十多道工序，最终进行黄土覆盖，达到农田复垦标准。场底采用先进工艺进行人工防渗，库底与边坡全部使用环保高密度聚乙烯膜(HDPE)铺设，有效防止垃圾渗滤液渗入地表水与地下水，不会造成水体污染，对所产生的垃圾渗滤液排放至污水调节池，进行技术处理后回喷或者运至污水处理厂进行净化处理。
[关键词]生活垃圾；填埋场；防渗层；渗滤液
1.设计概要
1.1设计区的概况
韩城地势西北高，东南低。西部深山多为梁状山岭，一般海拔900米以上，韩（城）黄（龙）分界处的大岭海拔1783米，为本市全境最高点。中部浅山区多为黄土丘陵，海拔600～900米。东部黄土台原，一般海拔400～600米，澽水下游川道和黄河滩地，多在海拔400米以下。市南的芝川口海拔357米为全市陆面最低处。境内山原川滩等地貌类型兼有，其中深山和浅山丘陵占总面积的69%。
韩城处于暖温带半干旱区域，属大陆性季风气候，四季分明，气候温和，光照充足，雨量较多。年平均气温13.5℃，≥10℃积温为4626℃。平均年降水量559.7毫米，无霜期208天，日照2436小时，有利于发展农业生产。但雨量不均，多集中于7、8、9月份。春夏季易发生干旱，夏季阵雨多、强度大，水土流失严重。
韩城市黄河湿地的野生动物资源十分丰富，现有野生动物194种，隶属27目，6 1科，137属。野生植物资源也非常丰富，现有野生种子植物96科，392属，72 9种。共有国家级珍稀濒危保护植物4种，主要有白皮松等，其中有国家重点保护野生植物2种，有省级重点保护植物4种；草本植物资源丰富，全部为天然植被，其中有国家II级保护植物豆科属野大豆，陕西省重点保护野生植物姚沟内木贼麻黄。
韩城境内河流较多，地下水储量丰富。河流多为黄河的一级支流，流程短、水量小，流向一般为由西向东或由西北向东南而注入黄河。源地多属黄龙山次生林、草灌植被带，河槽大多属山区石质河床，故河水泥沙含量极小，常年水流清澈。但流域内黄土广泛分布，河床比降大，特别是降水分布集中，暴雨多的7～9月，山洪暴发，泥沙俱下，水土流失严重。全市平均侵蚀模数约2407吨/平方公里，年侵蚀总量达392.52万吨，属黄河中游水土流失重点县（市）之一。从总的情况看，水力资源较为丰富。经对8条河流实测，水力资源的理论蕴藏量为30732千瓦。
韩城地处黄土高原，依山（黄龙山）向河（黄河），水热条件比较优越，植被发育良好。地带性天然植被暖温带落叶阔叶林，由于人为原因，几乎破坏殆尽，现存多为次生群落。据1985年统计，天然林382032亩，人工林120170亩，灌木林172620亩，总面积为674822亩，森林覆盖率27.59％。四旁植树4643976株，覆盖面积达43651亩。全市有草地367106亩，其中，山地灌木草丛86781亩，亩产草250～300公斤，草层高度23～57厘米，总覆盖度70～85％。良好的植被不仅解决了木材、牧草等物质原料，而且对改善环境、调节气候、涵养水源所起的作用更是无法估量的。市境内，建群树种中的辽东栋、栓皮栎、杨、侧柏等，都是东亚成分，青杨、毛白杨、油松、等都是我国华北--西北特有的乡土树种。韩城山地植被基本高程为600余米，最高峰为1783米，植被垂直变化比较明显。据大岭东侧植调查分析：600～700米针叶树以白皮松为主。落叶阔叶树主要有漆树、梨、毛柳、槭树等。灌木主要有黄蔷薇、野海棠、黄护等。700～1000米针叶树以油松为主，阳坡、柏分布；阔叶树有山楂、山桃、山杏等；灌木主要有连翘、胡枝子、虎榛子。在阴坡常有山葡萄、葛藤等藤本植物分布。1000～1500米为针阔混交林，以油松、桦木为主，亦见有成片纯白桦林分布，灌木以绣线菊、狼牙刺为多。1500～1700米主要为栎属的辽东栎、锐齿栎和槲栋。1700米以上是以禾本科为主的荒草坡。
1.2设计内容
该设计内容主要包括设计区的填埋量和使用年限；场址的选择；区域布置；防渗工程、渗滤液处理设计；填埋气体的收集与利用。
1.3库容量计算与使用年限
据统计韩城市目前常驻人口数为40万，城镇人口20.5万，人均日产城市垃圾平均量为
1.1 kg/人·日。预计韩城市的人口增长率为4%，预计垃圾综合增长率为4.2%。通常填埋场的覆土量越占垃圾填埋场总体积的10%~25%(本设计取25%)，因此在设计填埋场是不可以忽略此项。垃圾的压实密度密度一般为500~800 kg∕m3（本设计取700 kg∕m3）。本垃圾填埋场设计使用年限为15年。
由表1.3得到本市15年的城市垃圾总量约为112.8万吨，所以韩城市15年所需的垃圾填埋场的体积约为：
V15=15年垃圾总产量(1+r)垃圾压实密度M =15⨯(1+r)D11.28⨯105
=⨯(1+0.25)70063=1.41⨯10m()
式中： D－压实后垃圾的密度(kg∕m3)，本设计取700kg∕m3。
r－覆土与垃圾之比，本设计取25%。
本设计取垃圾填埋场的平均填埋高度H=11m，因此本垃圾填埋场的预测面积为：
V151.41⨯106
A===1.28⨯105m2 H11
因为垃圾填埋场设计需要考虑到一些不确定因素发生可能造成垃圾数量的增加，因此垃圾填埋场的预测面积放大到1.3×105。
()
表1.3韩城市15年城市垃圾产生量预测
人均垃圾日产生活垃圾日产生活垃圾年产生活垃圾累积人口（万） 量kg/(d•人) 量t/d 量t/a 量/t
20.5 1.1 225.5 82307.5 82307.5
21.32
22.1728
23.0597
23.9821
24.9414
25.9391
26.9766
28.0557
29.1779
30.3451
31.5588
32.8212
34.134
35.4994 1.1462 1.1943 1.2445 1.2967 1.3512 1.4079 1.4671 1.5287 1.5929 1.6598 1.7295 1.8022 1.8779 1.9567
244.36984 264.8097504 286.9779665 310.9758907 337.0081968 365.1965889 395.7736986 428.8874859 464.7747691 503.6679698 545.809446 591.5036664 641.002386 694.6167598 89194.9916 96655.5589 104746.9578 113506.2001 123007.9918 133296.7549 144457.4 156543.9324 169642.7907 183838.809 199220.4478 215898.8382 233965.8709 253535.1173 171502.4916 268158.0505 372905.0083 486411.2084 609419.2002 742715.9552 887173.3551 1043717.287 1213360.078 1397198.887 1596419.335 1812318.173 2046284.044 2299819.161 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 年份 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028
2.场址的选择
2.1选址原则
垃圾的卫生填埋处置,须同时获得经济效益、环境效益和社会效益,并达到其最佳配置。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日。因此,填埋场场址的合理选择,是垃圾卫生填埋处置的第一步,也是填埋场建设过程中最重要、最关键的一步。但卫生填埋场场址的选择,涉及到当地经济、交通等的发展情况,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条件等众多影响因素,是一项十分复杂的工作,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。
安全原则是选址的基本原则。维护场地的安全性,要防止场地对大气的污染,地表水的污染,尤其是要防止渗滤液的释出对地下水的污染。因此,防止地下水的污染是场地选择时考虑的重点。
经济原则对选址也有相当大的影响。场地的经济问题是一个比较复杂的问题,它与场地的规模、容量、征地费用、运输费、操作费等多种因素有关。合理的选址可充分利用场地的天然地形条件,尽可能减少挖掘土方量,降低场地施工造价。
2.2场址选择相关规定
1.填埋场场址设置应符合当地城市建设总体规划要求;符合当地城市区域环境总体规划要求;符合当地城市环境卫生事业发展规划要求。
2.填埋场对周围环境不应产生影响或对周围环境影响不超过国家相关现行标准的规定。
3.填埋场应与当地的大气防护、水土资源保护、大自然保护及生态平衡要求相一致。
4.填埋场应具备相应的库容,填埋场使用年限宜10年以上;特殊情况下不应低于8年。
5.选择场址应由建设、规划、环保、设计、国土管理、地质勘察等部门有关人员参加。
2.3选址标准
一般来说,填埋场应设于离湖泊、河流、湿地、洪水淹没区、供水井和机场等一定距离之外。另外,也不允许设于可能对现有地下水或地表水产生污染的区域内,若场址不符合选址的有关标准,就需要另行确定场址或采取相应的工程措施。根据相关技术规范及现有垃圾填埋场的运行情况,可将卫生填埋场的选址标准归纳为:
1.填埋场容量足够大,可满足使用年限内可预测的有害废物产生量:场址应选在具有充足可使用面积的地方,以利于满足有害废物综合处理处置长远发展规划的需要;土地要易于征得,而且要尽量使征地费用最少。
2.场地的运输距离要适宜,所选场地最好离铁路、高速公路等主要交通设施有一定距离,但考虑到运输费用,又不能距离太远,一般要求与铁路和公路距离大于300m小于1500m;位于城市工农业发展规划区以外,在文物古迹、风景名胜及其它自然保护区(如珍稀动植物栖息地等)以外。
3.远离居民生活区,与居民区距离至少大于500m,最好位于附近居民的下风向,使之不会
受到填埋场可能产生的飘尘和气味的影响,同时避免填埋场作业期间噪声对居民的干扰。
4.为了避免鸟类带来的危险,填埋场不应建于离涡轮式飞行器机场跑道末端3000m范围内或离仅由活塞式飞行器使用的机场跑道末端1500m范围内。
5.要求场址所在位置,其蒸发量大于降雨量,避开高寒区,交通方便,
具有能够在各种气候条件下运输的全天候公路,宽度合适,承载力适宜,尽量避免交通堵塞。
6.场地地形地貌条件适宜,应充分利用自然条件,尽力使土方量最少;场地自然坡度应有利于填埋场施工和其它建筑设施的布置,一般应小于15%，应便于监测系统的布置,尽可能使监测方便。
7.所选场址必须在百年一遇的洪水泛滥区以外,避开湿地,与可航行水道没有直接水力联系,同时远离供水水源和公共水源,避开湖、溪、泉;场地自然条件应有利于地表水排泄,避开滨海带和洪积平原。
8.基岩完整,抗溶蚀能力强,覆盖层越厚越好;填埋场附近不应有活动断裂,且应离较大活动断裂有一定距离,避开地震活动带、构造破碎带、褶皱变化带、废弃矿井、滑塌区、岩溶洞穴、火山岩地块、基岩裂隙带、含矿带或矿产分布区、石油和天然气勘探和开发的钻井等，尽量位于不透水(或弱透水)的粘性土层或硬岩石之上,天然岩石的渗透系数最好能在10-7m/s以下,并具有一定厚度;场地基础岩性最好为粘性土、砂质粘土、页岩或泥岩,而不应在石灰岩发育区,以保证对有害物质的迁移和扩散具有一定的阻滞能力。
9.填埋场底部至少高于地下常水位1.5米(美国RCRA规定填埋场基础与地下水之间至少有1.67米厚的粘土层),避开地下水补给区和地下蓄水层以及可开发的含水层,而且应位于含水层的地下水水力坡度平缓地段。
10.场址应选在工程地质条件有利的坚硬密实的岩石之上,场地基础的工程地质力学性质,应保证场地基础的稳定性和使沉降量最小，并有利于填埋场边坡稳定性的要求;场地应位于不利的自然地质现象如滑坡、倒石堆的影响之外,所选场地附近,用于天然防渗层和覆盖层的粘土以及用于排水层的砾石等应有充足的可采量和质量来保证能达到施工要求:粘土的pH值和离子交换能力越大越好,同时要求土壤易于压实,使之具有充分的防渗能力。
11.所选场址符合国家和地方政府的法律法规(如环境保护法、污染防治法等),而且必须得到政府和地方性行业团体的允许,同时得到公众的接受。
2.4场址选择
根据垃圾填埋场选址的法律法规、地方法的要求，再加以考虑自然因素的影响。韩城市垃圾填埋场预选择场址为韩城市中心南10公里嵬东乡东仪门村东沟一个天然冲沟区内。此处位置西临孟杨路 200 米，正南方位杨村乡北杨村，北边及东北方
为后河沟底。厂区占地面地 57.6 亩。地势平坦，外围协作条件好，交通运输便利，可以
提供变电设施、供水及粘土的等。
该场地符合韩城市的总体规划要求，该场地的基本因素均符合垃圾填埋场的设计要求，因此选择场地一为该设计的场地是可行的。
3.总体布置
该填埋场处理工程主要生活区、填埋区、渗滤液处理区、填埋气发电区四部分组成。整个厂区总占地面积约1.35×105平方米，其中填埋场占地约8.1万平方米，渗滤液处理区和填埋气处理区约占3.2万平方米，其余的为2.1万平方米。
在填埋场入口处设有通道、错车的空间、计量设施、检查站、工作人员休息室、更衣室、淋浴设备、化验室、车间和机器房等；主体包括：建设拦污大坝；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60%，同时留有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。
4.防渗工程和渗滤液处理设计
4.1防渗材料
进行填埋场底部防渗的主要目的是防止垃圾渗滤液污染周围的土壤和地下水、避免地下水侵入填埋场和阻止填埋气体向周围地区的横向迁移。为此,需要在填埋场的底部和四壁设置防渗衬垫。防渗衬垫设计的主要内容一是选择合适的防渗和排水材料,二是进行结构优化布置。填埋场底部常用的防渗材料有低渗透性的天然粘土层、压实粘土、土工膜和膨润土垫层(GCL)。防渗层往往是这些防渗材料的组合,如目前国外多采用的复合衬垫,它是由土工膜和一层低渗透性材料紧密接触而成,即土工膜压实粘土或土工膜膨润土垫层。为了及时排出渗滤液、减小防渗衬垫上的渗滤液水头,还须在衬垫系统中布置排水层。排水材料主要有碎石、粗砂、土工网和土工织物等。
4.2防渗结构
国内的填埋场底部防渗有垂直防渗和水平防渗两种。垂直防渗是指在渗滤液渗漏路径上进行垂直帷幕注浆,以减少渗漏量。水平防渗是指在填埋场底部和侧壁铺设防渗衬垫,阻断渗漏。
垂直帷幕注浆防渗法多用于山谷型填埋场的底部防渗。它的设计原理是对垃圾渗滤液的主要渗漏途径进行局部帷幕注浆,降低整个过水断面岩土层的平均渗透系数,将垃圾渗滤液的渗漏量控制在允许的范围内。渗漏液的渗漏量如下式计算：
Q=F⨯KH1-H2 L
单层粘土衬垫 单层土工膜衬垫 双层土工膜衬垫
单层复合衬垫 双层衬垫
图4.2.1各种防渗结构图
1.垃圾2.砂质排水保护层3.压实粘土衬垫4.底土
5.土工膜6.砂质保护层7.土工织物反滤层8.土工网排水层
式中：Q——渗滤液渗漏量(m3/d)
F——过水断面面积(m2)
H1、H2——上下游水头值(m)
L——水平渗漏距离(m)
K——渗漏途径的平均渗透系数(m/d)
根据该场区的地质与水文地质条件，本着安全、科学、实用、经济的原则，本设计采用的防渗结构为单复合防渗系统，所以采用2.0mmHDPE膜和黏土层相结合的防渗材料。
HDPE膜用于填埋场防渗具有以下优势:①抗化学腐蚀能力强。抗化学腐蚀能力是填埋场衬垫设计时特别要求的,而HDPE膜是各种土工膜中抗化学腐蚀能力最强的一种,试验表明,垃圾渗滤液不会对HDPE膜衬垫造成危害;②抗渗性能好。膜的低透水性可以保证地下水不进入衬垫,雨水不渗入封顶,填埋气体主要成分为甲烷不会从气体排放系统中逸出;③抗紫外 图4.2.2单复合防渗系统示意图
线能力强。无论在填埋场底部还是顶部铺设土工膜时,都不可避免的要受到紫外线较长时间的照射,这将引起土工膜的开裂,降低土工膜的抗渗效果。HDPE膜是各种土工膜中抵抗紫外线老化的能力最强的,添加碳黑可增强对紫外线的防护,而且由于HDPE土工膜中不允许添加增塑剂,因此不必担心由于紫外线照射而引起增塑剂的挥发。
但是,在使用HDPE土工膜时应注意:①土工膜并非越厚越好。随着土工膜的厚度增大,土工膜的硬度也增加,则土工膜与下部上层不易贴紧,土工膜的接缝也不易密实,这些都对土工膜衬垫的防渗性能不利而且土工膜抵抗不均匀变形的能力下降,当用于封顶系统防渗层中时是十分严重的。一般地,HDPE土工膜的厚度不宜超过2mm。②土工膜较光滑,对填埋场的边坡稳定有不利影响。
4.3渗滤液收集及导排系统
4.3.1渗滤液产量的预算
渗滤液的产生受诸多因素的影响，影响渗滤液的主要因素有：垃圾因素、气候因素、地下水渗入等。
其产生量的计算可以运用经验公式计算,如下：
L=I⨯(C1⨯A1+C2⨯A2)⨯
式中：L为渗滤液月产量，m3/d
I为填埋场所在区域的最大年或月降水量的日换算值，mm/d
C1、C2分别为正在填埋区和已完成填埋区的渗出系数，其值一般介于0.2~0.8之间 A为填埋场汇水面积，m2
A1为调节池汇水面积（可以忽略不计）
式中：I值为6.5mm/d
C1、C2本设计分别取0.5、0.8
填埋区汇水面积为8.1×104m2 11000
(=684.45(m/d)3L=6.5⨯0.5⨯8.1⨯104+0.8⨯8.1⨯104⨯)11000
4.3.2渗滤液的收集及导排系统的设计
渗滤波收集系统的主要功能是将填埋场内产生的掺滤液迅速汇聚收集，并通过输水管、集水池等输送至指定地点，如渗滤液处理站或城市污水处理厂进行处理，避免渗滤液在填埋场内的长时间蓄积。
此系统分别由导流（排水）层、导流（盲）沟与导流管、调节池组成。
1.导流（排水）层
导流（排水）层的厚度设计为500mm，主要由粗砂砾和卵石组成，并且覆盖在整个填埋场底部衬里上，纵、横坡度为5%，导流层与垃圾层设置土工织物，以免阻塞导流层，影响正常排水。
2.导流（盲）沟与导流管
导流盲沟设置在导流层的底部，并贯穿整个场底，其断面常为等腰梯形。主沟位于场底
中轴线上，在主沟上按间距40m设置支沟，主沟与支沟的度数夹角设置为60°。盲沟中填充卵砾石或碎石，粒径上大下小以形成反滤。导流管分别填埋在导流盲沟的主沟和支沟中，主管管径为500mm，支管管径为400mm，管材采用HDPE。导流管预设制孔，孔径为15mm，孔距为80mm。同时在管道安装和初期填埋作业时，应注意避免管道受到挤斥破坏。
图4.3.2渗滤液导流系统
3.调节池
调节池作为渗液的初步处理设施，又起到渗滤液水质和水量调节的作用，从而保证渗滤液后续处理设施的稳定运行和减小暴雨期间渗滤液外泄污染环境的风险。调节池常采用地下式或半地下式，其池底和池壁多用HDPE膜进行防渗，膜上采用预制混凝土板保护。
调节池容积计算步骤如下：
①求每月渗滤液产量，计算公式如下：
Qm=Ii⨯C⨯A⨯1 1000
式中：Qm为渗滤液月产量，m3/月
Ii为多年(一般采用20年)平均降雨量，mm
C为渗出系数，其值随填埋场覆土性质及坡度不同而异，一般介于0.2~0.8之间，运行的填埋场C值常取0.35~0.5，而封场的填埋场(区)可取0.1~0.3
A为填埋场汇水面积，m2
②求每月渗滤液剩余量，按以下公式计算：
Qr=Qm-Qt
式中：Qr为每月渗滤液剩余量，m3/d；
Qt为渗滤液的月处理量， m3/d。
计算结果列于表4.3.2。
③求需要调节的渗滤液体积Va，可将每月渗滤液剩余量为正值者求和，即：
Va=6453+1134+1562+12901+9873+6537=38460m3
考虑到未知因素对需要调节渗滤液体积的影响，根据场地的修正调节池的体积设置为6480m3，调节池设置为长方形，尺寸为27m×10m×8m，共3个。 ()
表4.3.2历年月平均降雨量与渗滤液处理站处理水量平衡计算表
月份 月降雨量(mm) 填埋区面积(m2) 渗透系数 1 22.3 81000 0.5 2 23.192 81000 0.5 3 24.11968 81000 0.5 4 25.0844672 81000 0.5 5 26.08784589 81000 0.5 6 27.13135972 81000 0.5 7 28.21661411 81000 0.5 8 29.34527868 81000 0.5 9 30.51908982 81000 0.5 10 31.73985342 81000 0.5 11 33.00944755 81000 0.5 12 34.32982546 81000 0.5
335.0754619 - - 总计
月产生量(m3) 月处理量(m3)
1806.3 2100 1878.552 2100 1953.69408 2100 2031.841843 2100 2113.115517 2100 2197.640138 2100 2285.545743 2100 2376.967573 2100 2472.046276 2100 2570.928127 2100 2673.765252 2100 2780.715862 2100 296000 25200
剩余量(m3)
-293.7 -221.448 -146.30592 -68.1581568 13.11551693 97.64013761 185.5457431 276.9675728 372.0462757 470.9281268 573.7652518 680.7158619 1941.11241
4.4渗滤液的处理
我国的垃圾没有分类收集，垃圾中有机物含量高，主要表现在填埋场初期BOD5、CODCr
值很高，说明垃圾场处在产酸阶段。随着填埋时间的延长，填埋场渗滤液BOD5、CODCr值有所降低并趋于稳定，如何尽快使垃圾场进入产气阶段，使渗滤液达到稳定状态，很大程度上取决于垃圾场的操作，如果严格按卫生填埋进行填埋作业，及时碾压、及时覆土，填埋场可在运行的第一、二年内从产酸阶段进入产气阶段。BOD5、CODCr基本可以稳定在2000～5000mg/L和10000～12000mg/L。
1.设计水质
根据我国类似填埋场的实测资料，韩城市垃圾填埋场渗滤液的设计水质为： BOD5=4000 mg/L CODCr= 10000 mg/L SS=1000 mg/L PH=6～9
NH3-N=900 mg/L
表4.4.1垃圾填埋场渗滤液水质随填埋年限的变化 年份 ＜3 3~5 PH 7.3~7.8 7.8~8.0
COD 3500~5300 3000~4000
BOD5 1000~2000 500~1000 BOD5/COD 30%~40% 15%~25% NH3-N 200~500 600~800 C/N ＞8 4~6 本设计的排放标准为《生活垃圾污染控制标准》(GB16889-1997)中的二级标准，主要控制指标如下：
BOD5≤150 mg/L CODCr≤300 mg/L SS≤200 mg/L
NH3-N≤25mg/L
处理就近排入就近的河流。
即要求BOD5的去除率为96.25%，CODcr的去除率为97%，SS的去除率为80%， NH3-N的去除率为97.2%。
4.5渗滤液处理工艺方案
针对该渗滤液的水质特点，经方案的比较，确定采用物化+生化的方法处理，出水按照有关规定排放到就近的河流。
5.1填埋气体生产量预测
政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change,简称IPCC）在1995年推荐使用的估计垃圾产气量的经验模型为：
VCH4=MSW⨯H⨯DOC⨯r⨯
16
⨯0.5 12
式中，VCH4为垃圾填埋场的甲烷排放量；mN3；MSW为城市固体废物量，t；H为城市垃圾填埋率；DOC为垃圾中可降解有机碳的质量分数，IPCC推荐值为：发展中国家15%，发达国家22%；r为垃圾中可降解有机碳的分解率，IPCC推荐为77%（定为常数）。16/12为CH4和C之间的转换系数；0.5为甲烷中的碳与总碳（包括甲烷和二氧化碳中的碳）的比率。
VCH4=MSW⨯H⨯DOC⨯r⨯
16
⨯0.51216
=8.1⨯105⨯0.85⨯15%⨯77%⨯⨯0.5
12
=53014.5m3
()
因为填埋气中CH4含量为45%-60%，本设计取50%，所以填埋气的设计产气量Q为：
Q=vCH4/50%=106029m3
从理论上讲，甲烷不可能100%发酵，而且即使它们通过发酵成为可回收的沼气，也有
()
部分逸散到人气中去，因此实际可回收的沼气量约为理论量的l/4。所以填埋气的实际产量为：
Q实=
Q
=26507.25m3 4
()
5.2填埋气的收集
为了控制填埋气对环境的不利影响并对其进行资源化利用，需要改变填埋气的散排状态并加以人为收集。填埋气体的收集系统分为被动收集系统和主动收集系统两种。前者是在填地场内靠填埋气体自身的压力沿着设计的管道流动而收集．而后者是利用抽真空的办法来收集气体。填埋气体的被动收集系统通用于垃圾填埋量不大、填埋深度较浅、产气量较低的小型城市垃圾填埋场(容积小于25000m3)，被动收集系统包括被动排放井和管道、水泥墙和截留管等。在大型填埋场中往往采用主动收集系统来收集填理气体，系统包括抽气井、集气/输送管道、抽风机、冷凝液收集装置、气体净化设备及填理气利用系统(如发电系统)。本设计填埋场容积大于25000m3，所以采用主动收集。
5.3填埋气的集气系统
通常填埋气收集系统有两类：竖井集气系统和水平集气系统。从竖井集气效果来看，垃圾填埋层厚度大的要比浅层垃圾集气效果好，一般垃圾厚度大于3m时使用，竖井间距为30~70m，—般选择50m。竖井分边井和中部井两大类，边井井间距较小．而中部井井间距要适当大一些。一般认为，距填埋区边缘20m以内的井为边井。边井的主要作用在于控制沼气不外溢，以保护环境为主，因而抽气量较大，填埋气体中的甲烷含量较低。从纵面上，中部井也分为浅层和深层井，浅层井的作用和边井相同。用以控制边层填埋气的扩散，深层竖井的气体质量较边井和浅层井好，甲烷含量较高。这样分区、分层的设置将产生富甲烷填埋气和贫甲烷填挫气。利用集气管道收集后，送往不同是利用系统。
水平集气系统收集正在运行的垃圾填埋场的填埋气，其特点是填埋垃圾的同时收集沼气。适用于垃圾的有机物是以易降解成分为主的填埋场。在填埋2层垃圾后开始安装水平集气管，各个集气支管之间公垂直方向相距25m，在水平方向相距61m。
5.4填埋气的回收利用
由于填埋气中CH4含量一般在50%以上，属中等热值燃气，只需经过脱水、脱硫等处理后就可以送至锅炉或内燃机燃烧进行发电和供热。
本设计将对填埋气进行预处理后，用作发电使用。
图5.4填埋场填埋气的预处理及利用流程图
6.封场工程
6.1系统的功能及标准
卫生填埋场封场的主要目的是限制降水渗入废弃物以尽量减少有可能侵入地下水源的渗沥液的产出，同时减少填埋气的无序排放，提高填埋场运行的安全性，保护填埋场周围的环境。
按照建设部颁布的行业标准( CJJ17-2001) 。填埋场封场应在填埋物上覆盖黏土或人工合成材料,黏土的渗透系数应小于1.0×10-7cm/s、厚度为25~35cm，其上再覆盖25~35cm的自然土，并均匀压实。自然土上面应种植植物，植被土层厚度根据植物根系确定，其中营养土层应不小于18cm，总覆土厚度应在75cm以上。
6.2系统的构成与设计
根据上述本设计对终场防渗系统的设计要求，具体要求如下：
1.表土层：位于覆盖层最表面的层，主要是保护填埋场覆盖层和美化环境。可以种植草皮、灌木和木本植物。根据经济原则要求，设计选择根系较浅的草皮。
2.保护层：采用经济性较好、抗拉变形较强、具有自补能力的土工聚合粘土衬垫。厚度为45cm，
3.排水层：采用透水性强的土工布夹碎石层、土工织物加土工网和符合土工材料，尽量减少降水在此层的接触时间，从而减少降水到达废弃物的可能性，同时增强边坡的稳定性。
4.防渗层：渗层是终场防渗系统中最为重要的部分。其主要功能是阻止入渗水进入填埋废物中影响废物的处理效果，防止填埋扬气体逸出填埋场污染周围环境。防渗材料有压实黏土、柔性膜、人工改性防渗材料和复合材料等。防渗层的渗透系数要求≥10-7cm／s，铺设地度≥2％。防渗材料为4.0mm光面高密度（HDPE）膜和黏土层防渗。
5.调整层：调整层用于控制填埋气(LFG)，将其导入填埋气收集设施进行处理和利用，同时也起到支撑上述各层的作用。通常是在填埋废物降解产生较大量的LFG时才需要。
参考文献
[l]刘新英,王志慧,李青等.我国城市生活垃圾的现状及处理对策.重庆环境科学,1994,(2):39~40. [2]马丽巍,王育人,林犁等.城市生活垃圾处理方法的探讨.中国环境管理.2004.(2).19~20 [3]唐伯龄,高清启,秦横等.城市生活垃圾处理的发展.水泥科技.2004.(3).2~3 [4]孙大鹏等.城市生活垃等圾处理技术探讨.辽宁城乡环境科技.2004.24(5).11~12 [5]李莉.中国城市垃圾处理的现状与展望.河北理工学院学报,2004,4(3):197~198. [6]张瑞明等.垃圾填埋场苍蝇防治技术的探讨.环境卫生工程.1994.(3)
目录
1.设计概要.......................................................................................... 2
1.1设计区的概况 ............................................................................................................. 2
1.2设计内容 ..................................................................................................................... 3
1.3库容量计算与使用年限 ............................................................................................. 3
2.场址的选择 ..................................................................................... 5
2.1选址原则 ..................................................................................................................... 5
2.2场址选择相关规定 ..................................................................................................... 5
2.3选址标准 ..................................................................................................................... 5
2.4场址选择 ..................................................................................................................... 6
3.总体布置.......................................................................................... 7
4.防渗工程和渗滤液处理设计 ......................................................... 7
4.1防渗材料 ..................................................................................................................... 7
4.2防渗结构 ..................................................................................................................... 7
4.3渗滤液收集及导排系统 ............................................................................................. 9
4.3.1渗滤液产量的预算 .......................................................................................... 9
4.3.2渗滤液的收集及导排系统的设计 .................................................................. 9
4.4渗滤液的处理 ........................................................................................................... 11
4.5渗滤液处理工艺方案 ............................................................................................... 12
5.填埋气体收集与利用设计 ........................................................... 12
5.1填埋气体生产量预测 ............................................................................................... 12
5.2填埋气的收集 ........................................................................................................... 13
5.3填埋气的集气系统 ................................................................................................... 13
5.4填埋气的回收利用 ................................................................................................... 13
6.封场工程........................................................................................ 14
6.1系统的功能及标准 ................................................................................................... 14
6.2系统的构成与设计 ................................................................................................... 14
韩城市生活垃圾卫生填埋场初步设计
[摘要] 本设计是针对韩城市巍东垃圾卫生填埋场进行初步设计，设计使用年限为15年，库容为141×104m3，日处理城市生活垃圾200吨，最大可处理400吨/日。该工程主要处理工艺流程为垃圾收集压缩、垃圾进场、卸料、堆铺、压实、覆盖、消毒等十多道工序，最终进行黄土覆盖，达到农田复垦标准。场底采用先进工艺进行人工防渗，库底与边坡全部使用环保高密度聚乙烯膜(HDPE)铺设，有效防止垃圾渗滤液渗入地表水与地下水，不会造成水体污染，对所产生的垃圾渗滤液排放至污水调节池，进行技术处理后回喷或者运至污水处理厂进行净化处理。
[关键词]生活垃圾；填埋场；防渗层；渗滤液
1.设计概要
1.1设计区的概况
韩城地势西北高，东南低。西部深山多为梁状山岭，一般海拔900米以上，韩（城）黄（龙）分界处的大岭海拔1783米，为本市全境最高点。中部浅山区多为黄土丘陵，海拔600～900米。东部黄土台原，一般海拔400～600米，澽水下游川道和黄河滩地，多在海拔400米以下。市南的芝川口海拔357米为全市陆面最低处。境内山原川滩等地貌类型兼有，其中深山和浅山丘陵占总面积的69%。
韩城处于暖温带半干旱区域，属大陆性季风气候，四季分明，气候温和，光照充足，雨量较多。年平均气温13.5℃，≥10℃积温为4626℃。平均年降水量559.7毫米，无霜期208天，日照2436小时，有利于发展农业生产。但雨量不均，多集中于7、8、9月份。春夏季易发生干旱，夏季阵雨多、强度大，水土流失严重。
韩城市黄河湿地的野生动物资源十分丰富，现有野生动物194种，隶属27目，6 1科，137属。野生植物资源也非常丰富，现有野生种子植物96科，392属，72 9种。共有国家级珍稀濒危保护植物4种，主要有白皮松等，其中有国家重点保护野生植物2种，有省级重点保护植物4种；草本植物资源丰富，全部为天然植被，其中有国家II级保护植物豆科属野大豆，陕西省重点保护野生植物姚沟内木贼麻黄。
韩城境内河流较多，地下水储量丰富。河流多为黄河的一级支流，流程短、水量小，流向一般为由西向东或由西北向东南而注入黄河。源地多属黄龙山次生林、草灌植被带，河槽大多属山区石质河床，故河水泥沙含量极小，常年水流清澈。但流域内黄土广泛分布，河床比降大，特别是降水分布集中，暴雨多的7～9月，山洪暴发，泥沙俱下，水土流失严重。全市平均侵蚀模数约2407吨/平方公里，年侵蚀总量达392.52万吨，属黄河中游水土流失重点县（市）之一。从总的情况看，水力资源较为丰富。经对8条河流实测，水力资源的理论蕴藏量为30732千瓦。
韩城地处黄土高原，依山（黄龙山）向河（黄河），水热条件比较优越，植被发育良好。地带性天然植被暖温带落叶阔叶林，由于人为原因，几乎破坏殆尽，现存多为次生群落。据1985年统计，天然林382032亩，人工林120170亩，灌木林172620亩，总面积为674822亩，森林覆盖率27.59％。四旁植树4643976株，覆盖面积达43651亩。全市有草地367106亩，其中，山地灌木草丛86781亩，亩产草250～300公斤，草层高度23～57厘米，总覆盖度70～85％。良好的植被不仅解决了木材、牧草等物质原料，而且对改善环境、调节气候、涵养水源所起的作用更是无法估量的。市境内，建群树种中的辽东栋、栓皮栎、杨、侧柏等，都是东亚成分，青杨、毛白杨、油松、等都是我国华北--西北特有的乡土树种。韩城山地植被基本高程为600余米，最高峰为1783米，植被垂直变化比较明显。据大岭东侧植调查分析：600～700米针叶树以白皮松为主。落叶阔叶树主要有漆树、梨、毛柳、槭树等。灌木主要有黄蔷薇、野海棠、黄护等。700～1000米针叶树以油松为主，阳坡、柏分布；阔叶树有山楂、山桃、山杏等；灌木主要有连翘、胡枝子、虎榛子。在阴坡常有山葡萄、葛藤等藤本植物分布。1000～1500米为针阔混交林，以油松、桦木为主，亦见有成片纯白桦林分布，灌木以绣线菊、狼牙刺为多。1500～1700米主要为栎属的辽东栎、锐齿栎和槲栋。1700米以上是以禾本科为主的荒草坡。
1.2设计内容
该设计内容主要包括设计区的填埋量和使用年限；场址的选择；区域布置；防渗工程、渗滤液处理设计；填埋气体的收集与利用。
1.3库容量计算与使用年限
据统计韩城市目前常驻人口数为40万，城镇人口20.5万，人均日产城市垃圾平均量为
1.1 kg/人·日。预计韩城市的人口增长率为4%，预计垃圾综合增长率为4.2%。通常填埋场的覆土量越占垃圾填埋场总体积的10%~25%(本设计取25%)，因此在设计填埋场是不可以忽略此项。垃圾的压实密度密度一般为500~800 kg∕m3（本设计取700 kg∕m3）。本垃圾填埋场设计使用年限为15年。
由表1.3得到本市15年的城市垃圾总量约为112.8万吨，所以韩城市15年所需的垃圾填埋场的体积约为：
V15=15年垃圾总产量(1+r)垃圾压实密度M =15⨯(1+r)D11.28⨯105
=⨯(1+0.25)70063=1.41⨯10m()
式中： D－压实后垃圾的密度(kg∕m3)，本设计取700kg∕m3。
r－覆土与垃圾之比，本设计取25%。
本设计取垃圾填埋场的平均填埋高度H=11m，因此本垃圾填埋场的预测面积为：
V151.41⨯106
A===1.28⨯105m2 H11
因为垃圾填埋场设计需要考虑到一些不确定因素发生可能造成垃圾数量的增加，因此垃圾填埋场的预测面积放大到1.3×105。
()
表1.3韩城市15年城市垃圾产生量预测
人均垃圾日产生活垃圾日产生活垃圾年产生活垃圾累积人口（万） 量kg/(d•人) 量t/d 量t/a 量/t
20.5 1.1 225.5 82307.5 82307.5
21.32
22.1728
23.0597
23.9821
24.9414
25.9391
26.9766
28.0557
29.1779
30.3451
31.5588
32.8212
34.134
35.4994 1.1462 1.1943 1.2445 1.2967 1.3512 1.4079 1.4671 1.5287 1.5929 1.6598 1.7295 1.8022 1.8779 1.9567
244.36984 264.8097504 286.9779665 310.9758907 337.0081968 365.1965889 395.7736986 428.8874859 464.7747691 503.6679698 545.809446 591.5036664 641.002386 694.6167598 89194.9916 96655.5589 104746.9578 113506.2001 123007.9918 133296.7549 144457.4 156543.9324 169642.7907 183838.809 199220.4478 215898.8382 233965.8709 253535.1173 171502.4916 268158.0505 372905.0083 486411.2084 609419.2002 742715.9552 887173.3551 1043717.287 1213360.078 1397198.887 1596419.335 1812318.173 2046284.044 2299819.161 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 年份 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028
2.场址的选择
2.1选址原则
垃圾的卫生填埋处置,须同时获得经济效益、环境效益和社会效益,并达到其最佳配置。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日。因此,填埋场场址的合理选择,是垃圾卫生填埋处置的第一步,也是填埋场建设过程中最重要、最关键的一步。但卫生填埋场场址的选择,涉及到当地经济、交通等的发展情况,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条件等众多影响因素,是一项十分复杂的工作,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。
安全原则是选址的基本原则。维护场地的安全性,要防止场地对大气的污染,地表水的污染,尤其是要防止渗滤液的释出对地下水的污染。因此,防止地下水的污染是场地选择时考虑的重点。
经济原则对选址也有相当大的影响。场地的经济问题是一个比较复杂的问题,它与场地的规模、容量、征地费用、运输费、操作费等多种因素有关。合理的选址可充分利用场地的天然地形条件,尽可能减少挖掘土方量,降低场地施工造价。
2.2场址选择相关规定
1.填埋场场址设置应符合当地城市建设总体规划要求;符合当地城市区域环境总体规划要求;符合当地城市环境卫生事业发展规划要求。
2.填埋场对周围环境不应产生影响或对周围环境影响不超过国家相关现行标准的规定。
3.填埋场应与当地的大气防护、水土资源保护、大自然保护及生态平衡要求相一致。
4.填埋场应具备相应的库容,填埋场使用年限宜10年以上;特殊情况下不应低于8年。
5.选择场址应由建设、规划、环保、设计、国土管理、地质勘察等部门有关人员参加。
2.3选址标准
一般来说,填埋场应设于离湖泊、河流、湿地、洪水淹没区、供水井和机场等一定距离之外。另外,也不允许设于可能对现有地下水或地表水产生污染的区域内,若场址不符合选址的有关标准,就需要另行确定场址或采取相应的工程措施。根据相关技术规范及现有垃圾填埋场的运行情况,可将卫生填埋场的选址标准归纳为:
1.填埋场容量足够大,可满足使用年限内可预测的有害废物产生量:场址应选在具有充足可使用面积的地方,以利于满足有害废物综合处理处置长远发展规划的需要;土地要易于征得,而且要尽量使征地费用最少。
2.场地的运输距离要适宜,所选场地最好离铁路、高速公路等主要交通设施有一定距离,但考虑到运输费用,又不能距离太远,一般要求与铁路和公路距离大于300m小于1500m;位于城市工农业发展规划区以外,在文物古迹、风景名胜及其它自然保护区(如珍稀动植物栖息地等)以外。
3.远离居民生活区,与居民区距离至少大于500m,最好位于附近居民的下风向,使之不会
受到填埋场可能产生的飘尘和气味的影响,同时避免填埋场作业期间噪声对居民的干扰。
4.为了避免鸟类带来的危险,填埋场不应建于离涡轮式飞行器机场跑道末端3000m范围内或离仅由活塞式飞行器使用的机场跑道末端1500m范围内。
5.要求场址所在位置,其蒸发量大于降雨量,避开高寒区,交通方便,
具有能够在各种气候条件下运输的全天候公路,宽度合适,承载力适宜,尽量避免交通堵塞。
6.场地地形地貌条件适宜,应充分利用自然条件,尽力使土方量最少;场地自然坡度应有利于填埋场施工和其它建筑设施的布置,一般应小于15%，应便于监测系统的布置,尽可能使监测方便。
7.所选场址必须在百年一遇的洪水泛滥区以外,避开湿地,与可航行水道没有直接水力联系,同时远离供水水源和公共水源,避开湖、溪、泉;场地自然条件应有利于地表水排泄,避开滨海带和洪积平原。
8.基岩完整,抗溶蚀能力强,覆盖层越厚越好;填埋场附近不应有活动断裂,且应离较大活动断裂有一定距离,避开地震活动带、构造破碎带、褶皱变化带、废弃矿井、滑塌区、岩溶洞穴、火山岩地块、基岩裂隙带、含矿带或矿产分布区、石油和天然气勘探和开发的钻井等，尽量位于不透水(或弱透水)的粘性土层或硬岩石之上,天然岩石的渗透系数最好能在10-7m/s以下,并具有一定厚度;场地基础岩性最好为粘性土、砂质粘土、页岩或泥岩,而不应在石灰岩发育区,以保证对有害物质的迁移和扩散具有一定的阻滞能力。
9.填埋场底部至少高于地下常水位1.5米(美国RCRA规定填埋场基础与地下水之间至少有1.67米厚的粘土层),避开地下水补给区和地下蓄水层以及可开发的含水层,而且应位于含水层的地下水水力坡度平缓地段。
10.场址应选在工程地质条件有利的坚硬密实的岩石之上,场地基础的工程地质力学性质,应保证场地基础的稳定性和使沉降量最小，并有利于填埋场边坡稳定性的要求;场地应位于不利的自然地质现象如滑坡、倒石堆的影响之外,所选场地附近,用于天然防渗层和覆盖层的粘土以及用于排水层的砾石等应有充足的可采量和质量来保证能达到施工要求:粘土的pH值和离子交换能力越大越好,同时要求土壤易于压实,使之具有充分的防渗能力。
11.所选场址符合国家和地方政府的法律法规(如环境保护法、污染防治法等),而且必须得到政府和地方性行业团体的允许,同时得到公众的接受。
2.4场址选择
根据垃圾填埋场选址的法律法规、地方法的要求，再加以考虑自然因素的影响。韩城市垃圾填埋场预选择场址为韩城市中心南10公里嵬东乡东仪门村东沟一个天然冲沟区内。此处位置西临孟杨路 200 米，正南方位杨村乡北杨村，北边及东北方
为后河沟底。厂区占地面地 57.6 亩。地势平坦，外围协作条件好，交通运输便利，可以
提供变电设施、供水及粘土的等。
该场地符合韩城市的总体规划要求，该场地的基本因素均符合垃圾填埋场的设计要求，因此选择场地一为该设计的场地是可行的。
3.总体布置
该填埋场处理工程主要生活区、填埋区、渗滤液处理区、填埋气发电区四部分组成。整个厂区总占地面积约1.35×105平方米，其中填埋场占地约8.1万平方米，渗滤液处理区和填埋气处理区约占3.2万平方米，其余的为2.1万平方米。
在填埋场入口处设有通道、错车的空间、计量设施、检查站、工作人员休息室、更衣室、淋浴设备、化验室、车间和机器房等；主体包括：建设拦污大坝；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60%，同时留有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。
4.防渗工程和渗滤液处理设计
4.1防渗材料
进行填埋场底部防渗的主要目的是防止垃圾渗滤液污染周围的土壤和地下水、避免地下水侵入填埋场和阻止填埋气体向周围地区的横向迁移。为此,需要在填埋场的底部和四壁设置防渗衬垫。防渗衬垫设计的主要内容一是选择合适的防渗和排水材料,二是进行结构优化布置。填埋场底部常用的防渗材料有低渗透性的天然粘土层、压实粘土、土工膜和膨润土垫层(GCL)。防渗层往往是这些防渗材料的组合,如目前国外多采用的复合衬垫,它是由土工膜和一层低渗透性材料紧密接触而成,即土工膜压实粘土或土工膜膨润土垫层。为了及时排出渗滤液、减小防渗衬垫上的渗滤液水头,还须在衬垫系统中布置排水层。排水材料主要有碎石、粗砂、土工网和土工织物等。
4.2防渗结构
国内的填埋场底部防渗有垂直防渗和水平防渗两种。垂直防渗是指在渗滤液渗漏路径上进行垂直帷幕注浆,以减少渗漏量。水平防渗是指在填埋场底部和侧壁铺设防渗衬垫,阻断渗漏。
垂直帷幕注浆防渗法多用于山谷型填埋场的底部防渗。它的设计原理是对垃圾渗滤液的主要渗漏途径进行局部帷幕注浆,降低整个过水断面岩土层的平均渗透系数,将垃圾渗滤液的渗漏量控制在允许的范围内。渗漏液的渗漏量如下式计算：
Q=F⨯KH1-H2 L
单层粘土衬垫 单层土工膜衬垫 双层土工膜衬垫
单层复合衬垫 双层衬垫
图4.2.1各种防渗结构图
1.垃圾2.砂质排水保护层3.压实粘土衬垫4.底土
5.土工膜6.砂质保护层7.土工织物反滤层8.土工网排水层
式中：Q——渗滤液渗漏量(m3/d)
F——过水断面面积(m2)
H1、H2——上下游水头值(m)
L——水平渗漏距离(m)
K——渗漏途径的平均渗透系数(m/d)
根据该场区的地质与水文地质条件，本着安全、科学、实用、经济的原则，本设计采用的防渗结构为单复合防渗系统，所以采用2.0mmHDPE膜和黏土层相结合的防渗材料。
HDPE膜用于填埋场防渗具有以下优势:①抗化学腐蚀能力强。抗化学腐蚀能力是填埋场衬垫设计时特别要求的,而HDPE膜是各种土工膜中抗化学腐蚀能力最强的一种,试验表明,垃圾渗滤液不会对HDPE膜衬垫造成危害;②抗渗性能好。膜的低透水性可以保证地下水不进入衬垫,雨水不渗入封顶,填埋气体主要成分为甲烷不会从气体排放系统中逸出;③抗紫外 图4.2.2单复合防渗系统示意图
线能力强。无论在填埋场底部还是顶部铺设土工膜时,都不可避免的要受到紫外线较长时间的照射,这将引起土工膜的开裂,降低土工膜的抗渗效果。HDPE膜是各种土工膜中抵抗紫外线老化的能力最强的,添加碳黑可增强对紫外线的防护,而且由于HDPE土工膜中不允许添加增塑剂,因此不必担心由于紫外线照射而引起增塑剂的挥发。
但是,在使用HDPE土工膜时应注意:①土工膜并非越厚越好。随着土工膜的厚度增大,土工膜的硬度也增加,则土工膜与下部上层不易贴紧,土工膜的接缝也不易密实,这些都对土工膜衬垫的防渗性能不利而且土工膜抵抗不均匀变形的能力下降,当用于封顶系统防渗层中时是十分严重的。一般地,HDPE土工膜的厚度不宜超过2mm。②土工膜较光滑,对填埋场的边坡稳定有不利影响。
4.3渗滤液收集及导排系统
4.3.1渗滤液产量的预算
渗滤液的产生受诸多因素的影响，影响渗滤液的主要因素有：垃圾因素、气候因素、地下水渗入等。
其产生量的计算可以运用经验公式计算,如下：
L=I⨯(C1⨯A1+C2⨯A2)⨯
式中：L为渗滤液月产量，m3/d
I为填埋场所在区域的最大年或月降水量的日换算值，mm/d
C1、C2分别为正在填埋区和已完成填埋区的渗出系数，其值一般介于0.2~0.8之间 A为填埋场汇水面积，m2
A1为调节池汇水面积（可以忽略不计）
式中：I值为6.5mm/d
C1、C2本设计分别取0.5、0.8
填埋区汇水面积为8.1×104m2 11000
(=684.45(m/d)3L=6.5⨯0.5⨯8.1⨯104+0.8⨯8.1⨯104⨯)11000
4.3.2渗滤液的收集及导排系统的设计
渗滤波收集系统的主要功能是将填埋场内产生的掺滤液迅速汇聚收集，并通过输水管、集水池等输送至指定地点，如渗滤液处理站或城市污水处理厂进行处理，避免渗滤液在填埋场内的长时间蓄积。
此系统分别由导流（排水）层、导流（盲）沟与导流管、调节池组成。
1.导流（排水）层
导流（排水）层的厚度设计为500mm，主要由粗砂砾和卵石组成，并且覆盖在整个填埋场底部衬里上，纵、横坡度为5%，导流层与垃圾层设置土工织物，以免阻塞导流层，影响正常排水。
2.导流（盲）沟与导流管
导流盲沟设置在导流层的底部，并贯穿整个场底，其断面常为等腰梯形。主沟位于场底
中轴线上，在主沟上按间距40m设置支沟，主沟与支沟的度数夹角设置为60°。盲沟中填充卵砾石或碎石，粒径上大下小以形成反滤。导流管分别填埋在导流盲沟的主沟和支沟中，主管管径为500mm，支管管径为400mm，管材采用HDPE。导流管预设制孔，孔径为15mm，孔距为80mm。同时在管道安装和初期填埋作业时，应注意避免管道受到挤斥破坏。
图4.3.2渗滤液导流系统
3.调节池
调节池作为渗液的初步处理设施，又起到渗滤液水质和水量调节的作用，从而保证渗滤液后续处理设施的稳定运行和减小暴雨期间渗滤液外泄污染环境的风险。调节池常采用地下式或半地下式，其池底和池壁多用HDPE膜进行防渗，膜上采用预制混凝土板保护。
调节池容积计算步骤如下：
①求每月渗滤液产量，计算公式如下：
Qm=Ii⨯C⨯A⨯1 1000
式中：Qm为渗滤液月产量，m3/月
Ii为多年(一般采用20年)平均降雨量，mm
C为渗出系数，其值随填埋场覆土性质及坡度不同而异，一般介于0.2~0.8之间，运行的填埋场C值常取0.35~0.5，而封场的填埋场(区)可取0.1~0.3
A为填埋场汇水面积，m2
②求每月渗滤液剩余量，按以下公式计算：
Qr=Qm-Qt
式中：Qr为每月渗滤液剩余量，m3/d；
Qt为渗滤液的月处理量， m3/d。
计算结果列于表4.3.2。
③求需要调节的渗滤液体积Va，可将每月渗滤液剩余量为正值者求和，即：
Va=6453+1134+1562+12901+9873+6537=38460m3
考虑到未知因素对需要调节渗滤液体积的影响，根据场地的修正调节池的体积设置为6480m3，调节池设置为长方形，尺寸为27m×10m×8m，共3个。 ()
表4.3.2历年月平均降雨量与渗滤液处理站处理水量平衡计算表
月份 月降雨量(mm) 填埋区面积(m2) 渗透系数 1 22.3 81000 0.5 2 23.192 81000 0.5 3 24.11968 81000 0.5 4 25.0844672 81000 0.5 5 26.08784589 81000 0.5 6 27.13135972 81000 0.5 7 28.21661411 81000 0.5 8 29.34527868 81000 0.5 9 30.51908982 81000 0.5 10 31.73985342 81000 0.5 11 33.00944755 81000 0.5 12 34.32982546 81000 0.5
335.0754619 - - 总计
月产生量(m3) 月处理量(m3)
1806.3 2100 1878.552 2100 1953.69408 2100 2031.841843 2100 2113.115517 2100 2197.640138 2100 2285.545743 2100 2376.967573 2100 2472.046276 2100 2570.928127 2100 2673.765252 2100 2780.715862 2100 296000 25200
剩余量(m3)
-293.7 -221.448 -146.30592 -68.1581568 13.11551693 97.64013761 185.5457431 276.9675728 372.0462757 470.9281268 573.7652518 680.7158619 1941.11241
4.4渗滤液的处理
我国的垃圾没有分类收集，垃圾中有机物含量高，主要表现在填埋场初期BOD5、CODCr
值很高，说明垃圾场处在产酸阶段。随着填埋时间的延长，填埋场渗滤液BOD5、CODCr值有所降低并趋于稳定，如何尽快使垃圾场进入产气阶段，使渗滤液达到稳定状态，很大程度上取决于垃圾场的操作，如果严格按卫生填埋进行填埋作业，及时碾压、及时覆土，填埋场可在运行的第一、二年内从产酸阶段进入产气阶段。BOD5、CODCr基本可以稳定在2000～5000mg/L和10000～12000mg/L。
1.设计水质
根据我国类似填埋场的实测资料，韩城市垃圾填埋场渗滤液的设计水质为： BOD5=4000 mg/L CODCr= 10000 mg/L SS=1000 mg/L PH=6～9
NH3-N=900 mg/L
表4.4.1垃圾填埋场渗滤液水质随填埋年限的变化 年份 ＜3 3~5 PH 7.3~7.8 7.8~8.0
COD 3500~5300 3000~4000
BOD5 1000~2000 500~1000 BOD5/COD 30%~40% 15%~25% NH3-N 200~500 600~800 C/N ＞8 4~6 本设计的排放标准为《生活垃圾污染控制标准》(GB16889-1997)中的二级标准，主要控制指标如下：
BOD5≤150 mg/L CODCr≤300 mg/L SS≤200 mg/L
NH3-N≤25mg/L
处理就近排入就近的河流。
即要求BOD5的去除率为96.25%，CODcr的去除率为97%，SS的去除率为80%， NH3-N的去除率为97.2%。
4.5渗滤液处理工艺方案
针对该渗滤液的水质特点，经方案的比较，确定采用物化+生化的方法处理，出水按照有关规定排放到就近的河流。
5.1填埋气体生产量预测
政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change,简称IPCC）在1995年推荐使用的估计垃圾产气量的经验模型为：
VCH4=MSW⨯H⨯DOC⨯r⨯
16
⨯0.5 12
式中，VCH4为垃圾填埋场的甲烷排放量；mN3；MSW为城市固体废物量，t；H为城市垃圾填埋率；DOC为垃圾中可降解有机碳的质量分数，IPCC推荐值为：发展中国家15%，发达国家22%；r为垃圾中可降解有机碳的分解率，IPCC推荐为77%（定为常数）。16/12为CH4和C之间的转换系数；0.5为甲烷中的碳与总碳（包括甲烷和二氧化碳中的碳）的比率。
VCH4=MSW⨯H⨯DOC⨯r⨯
16
⨯0.51216
=8.1⨯105⨯0.85⨯15%⨯77%⨯⨯0.5
12
=53014.5m3
()
因为填埋气中CH4含量为45%-60%，本设计取50%，所以填埋气的设计产气量Q为：
Q=vCH4/50%=106029m3
从理论上讲，甲烷不可能100%发酵，而且即使它们通过发酵成为可回收的沼气，也有
()
部分逸散到人气中去，因此实际可回收的沼气量约为理论量的l/4。所以填埋气的实际产量为：
Q实=
Q
=26507.25m3 4
()
5.2填埋气的收集
为了控制填埋气对环境的不利影响并对其进行资源化利用，需要改变填埋气的散排状态并加以人为收集。填埋气体的收集系统分为被动收集系统和主动收集系统两种。前者是在填地场内靠填埋气体自身的压力沿着设计的管道流动而收集．而后者是利用抽真空的办法来收集气体。填埋气体的被动收集系统通用于垃圾填埋量不大、填埋深度较浅、产气量较低的小型城市垃圾填埋场(容积小于25000m3)，被动收集系统包括被动排放井和管道、水泥墙和截留管等。在大型填埋场中往往采用主动收集系统来收集填理气体，系统包括抽气井、集气/输送管道、抽风机、冷凝液收集装置、气体净化设备及填理气利用系统(如发电系统)。本设计填埋场容积大于25000m3，所以采用主动收集。
5.3填埋气的集气系统
通常填埋气收集系统有两类：竖井集气系统和水平集气系统。从竖井集气效果来看，垃圾填埋层厚度大的要比浅层垃圾集气效果好，一般垃圾厚度大于3m时使用，竖井间距为30~70m，—般选择50m。竖井分边井和中部井两大类，边井井间距较小．而中部井井间距要适当大一些。一般认为，距填埋区边缘20m以内的井为边井。边井的主要作用在于控制沼气不外溢，以保护环境为主，因而抽气量较大，填埋气体中的甲烷含量较低。从纵面上，中部井也分为浅层和深层井，浅层井的作用和边井相同。用以控制边层填埋气的扩散，深层竖井的气体质量较边井和浅层井好，甲烷含量较高。这样分区、分层的设置将产生富甲烷填埋气和贫甲烷填挫气。利用集气管道收集后，送往不同是利用系统。
水平集气系统收集正在运行的垃圾填埋场的填埋气，其特点是填埋垃圾的同时收集沼气。适用于垃圾的有机物是以易降解成分为主的填埋场。在填埋2层垃圾后开始安装水平集气管，各个集气支管之间公垂直方向相距25m，在水平方向相距61m。
5.4填埋气的回收利用
由于填埋气中CH4含量一般在50%以上，属中等热值燃气，只需经过脱水、脱硫等处理后就可以送至锅炉或内燃机燃烧进行发电和供热。
本设计将对填埋气进行预处理后，用作发电使用。
图5.4填埋场填埋气的预处理及利用流程图
6.封场工程
6.1系统的功能及标准
卫生填埋场封场的主要目的是限制降水渗入废弃物以尽量减少有可能侵入地下水源的渗沥液的产出，同时减少填埋气的无序排放，提高填埋场运行的安全性，保护填埋场周围的环境。
按照建设部颁布的行业标准( CJJ17-2001) 。填埋场封场应在填埋物上覆盖黏土或人工合成材料,黏土的渗透系数应小于1.0×10-7cm/s、厚度为25~35cm，其上再覆盖25~35cm的自然土，并均匀压实。自然土上面应种植植物，植被土层厚度根据植物根系确定，其中营养土层应不小于18cm，总覆土厚度应在75cm以上。
6.2系统的构成与设计
根据上述本设计对终场防渗系统的设计要求，具体要求如下：
1.表土层：位于覆盖层最表面的层，主要是保护填埋场覆盖层和美化环境。可以种植草皮、灌木和木本植物。根据经济原则要求，设计选择根系较浅的草皮。
2.保护层：采用经济性较好、抗拉变形较强、具有自补能力的土工聚合粘土衬垫。厚度为45cm，
3.排水层：采用透水性强的土工布夹碎石层、土工织物加土工网和符合土工材料，尽量减少降水在此层的接触时间，从而减少降水到达废弃物的可能性，同时增强边坡的稳定性。
4.防渗层：渗层是终场防渗系统中最为重要的部分。其主要功能是阻止入渗水进入填埋废物中影响废物的处理效果，防止填埋扬气体逸出填埋场污染周围环境。防渗材料有压实黏土、柔性膜、人工改性防渗材料和复合材料等。防渗层的渗透系数要求≥10-7cm／s，铺设地度≥2％。防渗材料为4.0mm光面高密度（HDPE）膜和黏土层防渗。
5.调整层：调整层用于控制填埋气(LFG)，将其导入填埋气收集设施进行处理和利用，同时也起到支撑上述各层的作用。通常是在填埋废物降解产生较大量的LFG时才需要。
参考文献
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