环境工程系固体废物处理与处置课程设计(2)

固体废物处理与处置课程设计 6

（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

-8

性系数最好能达到10m/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。

（10）地方公众：可通过自发的协议来达到，也可在废物处理合同中加以规定。

4.2选址的程序

（1）资料搜集 （2）野外勘探

（3）预选场地的社会、经济和法律条件调查 （4）预选场地可行性研究报告 （5）预选场地的初堪工作

（6）预选场地的综合地质条件评价技术报告 （7）工程勘察阶段

4.3地址的选定与所需容积

设垃圾填埋场服务年限为15年，覆土与垃圾压实之比为1:4，填埋高度为10m，地上3m，地下7m，取W为1.1kg/d*人，该地区主导风向为东南风，因此生活和管理设施宜集中布置并处于夏季主导风向的上风向，即垃圾填埋场的东南角，以减少对人们的影响。采用平原型填埋。

每年所需的场地体积为：

V?每年垃圾产生量WP?365???1?r?

垃圾压实密度D式中：

W－垃圾产生率(kg∕d?人)； P－城市人口；

3

D－压实后垃圾的密度(kg∕m)； r－覆土与垃圾之比。 每年所需的场地面积为：A?V HWP?C=150562.5000 D3

第一年填埋的废物体积为：V1?365?设城市生活垃圾的年增长速率为5%（自定）(体积单位为：m)

第二年的废物体积为：V2=（1+5%）V1=(1+5%)×150562.5000=158090.6250第三年的废物体积为：V3=（1+5%）V2=(1+5%)×158090.6250=165995.1563 第四年的废物体积为：V4=（1+5%）V3=(1+5%)×165995.1563 =174294.9141 第五年的废物体积为：V5=（1+5%）V4=(1+5%)×174294.9141 =183009.6598 第六年的废物体积为：V6=（1+5%）V5=(1+5%)×183009.6598 =192160.1428 第七年的废物体积为：V7=（1+5%）V6=(1+5%)×192160.1428 =201768.1499 第八年的废物体积为：V8=（1+5%）V7=(1+5%)×201768.1499 =211856.5574 第九年的废物体积为：V9=（1+5%）V8=(1+5%)×211856.5574 =222449.3853

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第十年的废物体积为：V10=（1+5%）V9=(1+5%)×222449.3853 =233571.8545 第十一年的废物体积为：V11=（1+5%）V10=(1+5%)×233571.8545 =245250.4472 第十二年的废物体积为：V12=（1+5%）V11=(1+5%)×245250.4472 =257512.9696 第十三年的废物体积为：V13=（1+5%）V12=(1+5%)×257512.9696 =270388.6181 第十四年的废物体积为：V14=（1+5%）V13=(1+5%)×270388.6181 =283908.0490 第十五年的废物体积为：V15=（1+5%）V14=(1+5%)×283908.0490 =298103.4514 填埋的总废物体积为

ΣV=V1+V2+V3+V4+V5+V6+V7+V8+V9+V10+V11+V12+V13+V14+V15

=150562.5000+158090.6250+165995.1563+174294.9141+183009.6598+192160.1428+201768.1499+211856.5574+222449.3853+233571.8545+245250.4472+257512.9696+270388.618

3

1+283908.0490+298103.4514=3248922.4803（m） 填埋库容占体积的70%-90%，取80% 所以：V=80%V总

3

所以V总==4061153.1003 （m） 填埋场预计填埋深度8-10m，取10m

2

填埋用地面积为A=V总/H=4061153.1003 /10=406115.31003m

5.填埋场的地基与防渗

5.1填埋区基底工程

《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》规定，场底地基是具有承载能力的自然土层或经过碾压、夯实的平稳层，且不应因填埋垃圾的沉陷而使场底变形、断裂，场底基础表面经碾压后，方可在其上贴铺人工衬里。场底应有纵、横向坡度。纵横坡度宜在2%以上，以利于渗滤液的导流。实际设计建设中，长宽一般为300～400m或更大，如按2%坡度进行设计，则场区两端高差在6～8m或更多。受地下水埋深土方平衡及整体设计的影响，场区两端高差过大会造成较大的困难。根据北京填埋场（安定、北神树）建设经验，垃圾卫生填埋场场底纵

[5]

向主要坡度为1%～1.3%时可以保证渗滤液排顺畅。为确保填埋场安全，考虑到填埋场土体条件较差，需要对其整形，坑底及周围进行平整，取土同时作为坑四壁局部填土、每日覆盖用土和最终覆盖用土。填埋区底部按设计高程完成基底工程以后，底部要求平整，以利于防渗膜的铺设。

5.2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。场底防渗系统主要有水平防渗系统和垂直防渗系统两种类型。水平防渗系统是在填埋区底部及周围铺设低渗透性材料制作的衬层系统。垂直防渗系统将密封层建在填埋场的四周，主要利用填埋场基础下方存在的不透水层或弱透水层，将垂直密封层构筑在其上，以达到将填埋气体和垃圾渗滤液控制在填埋场之内的目的，同时也有阻止周围地下水流入填埋场的功能。

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Kf小于规定标准，我国要求Kf小于-9[5]

10m/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

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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。

5.3防渗材料

防身材料多种多样，目前常用的主要有两类：黏土与人工合成材料。黏土除天然黏土外，还有改良土（如改良膨润土等）；人工合成材料种类很多，如高密度聚氯乙烯（HDPE）、低密度聚氯乙烯（LDPE）、聚氯乙烯(PVC)膜等,但近二十年来，国内外填埋场最常用的是高密度聚氯乙烯（HDPE）膜。实际上，大部分填埋场所选用的防渗层材料均是黏土和HDPE膜。 1、黏土

粘土是土衬层中最重要的部分，其具有低渗透特性。填埋场黏土衬层分为两类：自然黏土衬层与人工压实粘土衬层。自然黏土衬层是具有低渗透率、富含粘土的自然形成物，其渗透率应小于或等于1?10?6?1?10?7cms。一般来说，天然粘土层和岩石层是否均一以及是否具有较低的渗透率，是很难检测验证的，仅仅使用自然黏土衬层作为填埋场防渗层是不可靠的。

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，也是最理想的防渗材料，它能有效阻止渗滤液的渗漏。美国环保署于1982年停止单独使用黏土作为有害废弃物处理场的防渗材料，并规定所有填埋场必须有一层防渗衬垫，在填埋场封场后，也必须采用防渗层进行封

[7]

场以减少渗滤液的产生。

HDPE膜具有优良的机械强度、耐热性、耐化学腐蚀性、抗环境应力开裂和良好的弹性，随着厚度增加（一般范围在0.75-2.5mm），其断裂点强度、屈服点强度、抗撕裂强度、抗穿刺强度逐渐增加。垃圾填埋场一般采用1.5-2.5mm厚的HDPE膜作衬垫层。

HDPE膜与压实黏土的特点和性能

材料类型 HDPE膜 压实黏土 1×（10-10） -6-7[7]

渗透系数K（m/s） 对库容的影响 抗穿刺能力 应用范围 1×（10-10） -13-14较小 较差 整个基底层防渗 较大 较好 场底防渗

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5.4防渗系统构造

防渗层组成主要有以下6种类型

1、单层HDPE膜防渗层 2、压实粘土防渗层

3、双层HDPE膜（中间含HDPE网格）与压实粘土构成的复合防渗层 4、双层HDPE膜与压实粘土构成的复合防渗层 5、HDPE膜与压实粘土构成的复合防渗层 6、双层HDPE膜（中间含HDPE网格）防渗层

单层HDPE膜防渗层结构简单、施工容易、投资较省，但是其防渗安全性差，一旦HDPE膜某处受损，下面的自然土层渗透系数大 ，垃圾渗滤液很容易通过HDPE膜的破损处渗出，使整个防渗层失去防渗作用，这种防渗层目前也很少采用。

单层衬里（库区底部）系统示意图

[6]

单层衬里（库区边坡）系统示意图

复合防渗层结构复杂，施工也较难，投资相对较高，但其防渗安全性很高。因为即使单层HDPE膜发生破损，但很快渗滤液会遇到另一层HDPE膜或者压实粘土层，阻止渗滤液继续渗漏，整个防渗层仍能有效发挥防渗作用。

[6]

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复合衬里（库区底部）系统示意图

[6]

复合衬里（库区边坡）系统示意图

[6]

5.5场地防渗系统法案的选定

在本设计中根据所给的原始资料可以知道：土壤渗透系数为6.0×10 m/s，故k=6.0

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×10>10cm/s属于渗漏性场地。场区地下水位较低，离地面仅0.8m,此填埋场没有独立的水文地质单元，也无不透水层或弱透水层，因此也属于渗透性场地，故不宜采用垂直防渗系统，而采用水平防渗系统。由于度量粘土衬层渗透性的主要指标是渗透系数，根据《城市生

-7

活垃圾卫生填埋技术规范》可知道，天然粘土类衬里的渗透系数不应大于10cm/s并且要2米厚的粘土。

因原始资料中并未给出当地土层中天然粘土的渗透系数，对比以上所介绍的三种防渗材料性能并考虑施工中常用的材料，故排除了用天然材料作衬垫层的方案，而选择了人工合成防渗膜。在人工合成防渗膜中选用了性能较优，国内外使用经验较多的高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜。

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根据原始资料可知该填埋场土壤渗透系数为6.0×10m/s大于10cm/s，地下水稳定水位平均埋深0.8m，即地下水位较高，场区地质条件不好，因此选择了双层衬层防渗系统。(附图2所示)

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