垃圾填埋场工程膨润土防水毯HDPE防水板长丝土工布的经典设计与使用.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流垃圾填埋场工程膨润土防水毯HDPE防水板长丝土工布的经典设计与使用.精品文档.生活垃圾卫生填埋场工程用膨润土防水毯HDPE防水板、长丝土工布等土工材料之经典应用德州东方土工材料股份有限公司 王广军 18905345901先来谈谈防渗设计及滤液处理，后边附上背景及总设计思路：防渗工程与渗滤液处理设计：一、在垃圾填埋场中，防渗工程最主要的部分是防渗材料的选取：目前，从国内外的实践实用看来，用于垃圾卫生填埋场应用最广泛最成功的的是膨润土防水毯（GCL）+高密度聚乙烯（ HDPE）膜+聚酯长丝土工布的设计。（德州东方王广军18905345901供稿）

2、其中HDPE土工膜与其它防渗材料，具有很好的耐久性。从防渗性能和经济实用角度考虑，一般工程采用 1.5mm厚度的高密度聚乙烯（ HDPE）膜较为适当。其磨擦性能的考虑，如果从安全性的角度出发，在坡面上采用毛面 HDPE膜较好，但如果设计中有足够的粘土层，那么工程防渗主体结构也可以全部采用 1.5mm厚的光面 HDPE膜。 二、防渗结构：在垃圾填埋区场底、侧坡和调节池内都安装严密的防渗系统，使其密不透水，以防止污染地下水。核心部分是双层高密度聚乙烯（HDPE）膜。此外还设置的收集层。场底结构从上到下依次为：过滤层、主滤液收集层、保护层、主防渗层、主防渗层、次要滤液防渗层、次防渗层、保护层、构建底

3、面。其相应的防渗材料设置依次为：轻型工布土、厚度为 600mm碎石导流层、 600g/m2无纺土工布层、 15mm光面高密度（ HDPE）膜、 600 g/m2的无纺土工布层、 15mm光面高密度（ HDPE）膜、 600 g/m2过滤层轻型工布土主滤液收集层厚度为 600mm碎石导流层保护层 600g/m2无纺土工布层主防渗层 15mm光面高密度（ HDPE）膜次要滤液防渗层 600 g/m2的无纺土工布层次防渗层 15mm光面高密度（ HDPE）膜保护层 600 g/m2的无纺土工布层保护层4800克膨润土防水毯（GCL）构建底面地基土的无无纺土工布层、膨润土防水毯、地基土。见下表和附图边

4、坡和调节池的防渗结构与场底的都相同，这是从昀安全的角度来出发考虑的，不能有一点大意。 三、渗滤液收集导排系统渗滤液导流层（即主滤液收集层和次滤液收集层） 渗滤液主收集层：在无纺土工布保护层上铺设 600mm的碎石层，粒径要求 2040mm，按上粗下细进行铺设，防止填埋的垃圾堵塞砾石缝从而影响渗滤液导流的效果。渗滤液次收集层：直接安装于主防渗层之下，目的是监测主防渗层是否渗漏，若有渗漏，则可在次盲沟中发现并收集起来。 渗滤液导渗盲沟渗滤液导渗盲沟负责渗滤液的昀终排放，将其从场区内排往渗滤液沉淀池和调节池进行处理。为了便于渗滤液的收集排放，在各区分别设置纵向盲沟，其中主收集层铺设直径为 DN250

5、mm的穿孔花管，由导流层形成盲沟断面，并用 150g/m2织质土工布包裹。次盲沟由透水和受垃圾沉降影响小的透水软管组成。当次盲沟铺好之后再开始进行中间覆盖。 四、地下水导排系统：填埋场的工艺设计必须考虑对填埋库区底部可能存在的地下水进行导排。地下水导排沟位于渗滤液主导排沟下约2m处。先在沟内铺设反滤 150g/m2土工布，然后再铺设DN200的 HDPE穿孔花管，后回填级配碎石到地下水导排沟沟顶。 渗滤液呈淡茶色或暗褐色，色度在 20004000之间。有浓烈的腐化臭味，成分复杂，毒性强烈，有机物含量较多，被列入我国优先污染控制物“黑名单 ”的就有 5种以上；氯氮浓度高，BOD5和 COD浓度也

6、远超一般的污水。垃圾渗滤液来源于三个方面：一是垃圾本身所带的水分；二是垃圾中有机物经分解后所产生的水；三是以各种途径进入垃圾填埋场的大气降水和地下水。其中进入场区的大气降水和地下水是决定渗滤液产生量的关键因素。垃圾在填埋场产生的渗滤液与时间的关系可分为以下几个阶段： 1) 调整期：在填埋初期，垃圾体中水分逐渐积累且有氧气存在，厌氧发酵作用及微生物作用缓慢，此阶段渗滤液量较少。 2) 过渡期：本阶段滤液中的微生物由好氧性逐渐转变为兼性或厌氧性，开始形成渗滤液，可测到挥发性有机酸的存在。 3) 酸形成期：滤液中挥发性有机酸占大多数， pH值下降， COD浓度极高， BOD5/COD为 0.40.6

7、，可生化性好，颜色很深，属于初期的渗滤液。 4) 甲烷形成期：此阶段有机物经甲烷菌转化为 CH4和 CO2，pH值上升， COD浓度急剧降低，BOD5/COD为 0.10.01，可生化性较差，属于后期渗滤液。 5) 成熟期：此时渗滤液中的可利用成分大减少，细菌的生物稳定作用趋于停止，并停止产生气体，系统由无氧转为有氧态，自然环境得到恢复。 垃圾渗滤液处理工艺方案：从国内外渗滤液水质监测将资料分析，渗滤液中 BOD5/COD=0.20.8。开始时填埋场的渗滤液生化性较好，但随着时间的推移，其生化性将逐渐降低。城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液属于含氮量高、有机物浓度高的污水，其流量和负荷在不断变化。故

8、此工程拟采用生物处理与物化处理相结合的方法，并辅以深度处理，使其扬长避短，互相补充，相辅相成，将处理效果发挥到昀大限度。工艺设计 （1）调节池：调节池容量为 2.0万 m3，污水进入调节池前通过加酸或碱调节 pH值，使其处于厌氧微碱性阶段，从而为其下一步的厌氧反应提供稳定的条件。 （2）EGSB反应器：（见附图 3）EGSB即为膨胀式颗粒污泥床，是在 UASB反应器的基础上发展起来的，继承了 UASB的几乎所有优点，技术上更为先进。作为一种高效厌氧生物反应器，它具有很高的污泥浓度和容积负荷，能适应一定水质水量波动，具有较强的抗冲击负荷能力。此外它还可将难生物降解的高分子有机物分解成小分子、有助

9、于提高有机物的可降解性，大大降低后续单元处理负荷。经 EGSB反应器产生的沼气输送到沼气发电区进行发电。其特点如下： 1) 以颗粒化污泥为技术核心 2) EGSB的高度达到 15m而 UASB只有 5.5m，在同体积的情况下， EGSB的面积更小，进水分布会更均匀，传质效果更好 3) 因 EGSB的颗粒化污泥呈悬浮态，与水的接触效果更好，有机物去除率更高 4) EGSB反应器的污泥量可达 5000060000mg/L，而 UASB则只有其一半处理量。因此 EGSB承受更高的进水浓度，抗冲击能力更高，负荷更高。 5) 在处理高浓度有机废水时，处理出水不循环，可进一步节省能耗，降低运行成本。 （3

10、）CASS反应池：即循环活性污泥系统。它是在序批式活性污泥法基础上发展起来的，在反应池的前端设置了缺氧生物选择区，见附图。其优点在于：不需要二沉池，节省了基建投资，占地面积小；反应池由缺氧预反应区和好氧主反应区组成，对难降解有机物的去除效果较好，出水水质好，不产生污泥膨胀；具有很好的除氮除磷效果；自动化程度高，操作运行简单；CASS池进水经过稀释后浓度降低，有机污染的浓度梯度变小，因此有利于提高生物处理效果。 （4）生物滤池：紧接着 CASS反应池出来的污水非常有利于生物处理，故生物滤池能很好去除剩余的有机物。其剩余污泥排到污泥储存池经压滤机处理后回填。（5）微滤装置： CMF是以中空纤维微滤

11、膜为中心处理单元，并配以特殊设计的管路、阀门、自清洗单元、加药单元和 PLC自控单元形成闭路连续操作系统。当待处理水在一定压力下通过微滤膜过滤后，便达到了物理分离的日的，使大部分残余的有机物有效去除，这样达到物理生物处理的结合，相互弥补，发挥更大的去除作用。 CMF装置主要包括预过滤系统、微滤主机、供水系统、反冲洗系统、压缩空气系统、化学清洗系统以及 PLC自控系统等。见下图：图：微滤装置 CMF （6）反渗透装置：渗滤液后处理通常采用反渗透工艺，以去除中等分子量的溶解性有机物和绝大部分的溶解性盐类。因为经过了一系列的处理后，污水的有机物浓度大大降低，适合于去除剩余的溶解性物质。这样污水得到进

12、一步的净化。其出水经过调节池调节流量送到供水中心或回用。附录：垃圾场总设计思路配合防渗设计及防渗材料的选取来源：一背景：随着经济的发展，人们生活消费水平的提高，城市的生活垃圾产生量日渐增加。而目前市内还没有垃圾无害化处理的工程措施，基本上所有的垃圾都是简易堆放处理，没有进行无害化处理，其卫生要求远达不到环境法规的卫生标准。这些简易的垃圾堆放场已经造成一系列的环境污染问题。表现在：一，垃圾露天堆放，散发阵阵恶臭，污染大气环境，周围几平方公里的地方都可以闻到，严重影响景观。二，垃圾无隔离措施，其产生的渗滤液污染地下水和周围的地表水，极大地威胁居民的健康。三，污染周围的土壤，使土壤失去应有的功能。城

13、市的经济持续增长，人口数量在上升，消费物品也在增加。若不处理对垃圾无害化处理，将引发重大的灾难，故建立生活垃圾填埋场处理工程。 二、设计思路：根据城市人口规模与人均垃圾生产量等因素，确定城市生活垃圾卫生填埋场处理起始规模为 ？吨/天。 其他技术指标：垃圾处理规模：？万吨/年；填埋场库容： ？万米 3；使用年限：？年；渗滤液处理规模：？吨/天；渗滤液处理标准：三类；调节池容积：20000米 3；单位垃圾处理总成本：284.58万元/年；投资回收期： 12.95年三、总布局思路 填埋场的选址经过从工程学、经济学、环境学、政策法规等方面的综合的缜密的考虑而选取的。 1) 从经济学上看，此填埋场满足一

14、定的库容量，能容纳 6001200t/d的垃圾处理量；附近有一大道，距市中心仅 9.87公里，场址交通方便，运距合理；场址周围有相当数量的土石料，用于天然防渗层和覆盖层的粘土等。 2) 从工程学方面看，场地有适当的自然地形作为填埋空间其地形、地貌及土壤条件适当；天然地层渗透性系数达到 10-7cm/s以下，并具有一定的厚度，其地质条件很好；场址蒸发量大于降水量，不位于台风经过的地区，其暴雨发生率也较低，位于大气混合扩散作用的下风向，即气象条件适当。 3) 从环境学上看，场址远离专用水源补给区 2000米以外，地基基础位于昀高丰水 位标高至少 1米以上，对地表水、地下水影响较小，同时场址位于居民

15、区 2000米以外，且位于居民区的下风向对居民区的影响也较小。 4) 从政策法规上看，此填埋场的建立符合城市发展规划，符合当地城市环境卫生事业发展规划要求。综上所述，将场址确定于此作为填埋场地。 地区情况综述：填埋场该处地貌为两个山谷，基本为南北走向。山谷地形开阔，中间有一小山丘分隔，两个山谷在南端会聚。整个场地占地 40平方千米。填埋场气候为亚热带季风气候，冬季多刮偏北风，夏季为东南风，年降雨在 1000毫升以上。场地为双层结构水文地质类型，含水层埋藏较浅，富水性一般，以粘性土为主，且粘土厚度较为稳定，天然条件下松散层粉和基岩风华壳风化含水层的防渗、防污性能均良好。 该填埋场处理工程主要生活

16、区、填埋区、渗滤液处理区、沼气发电区四部分组成。整个厂区总占地面积约 40平方千米，其中填埋场占地约 25.3平方千米，渗滤液处理区约 5平方千米，其余的为 13.7平方千米。（见附图 1。）整个厂区的布置按照国家现行的各种要求，根据场址的实际地形地貌、水文地质、风向、以及填埋工艺需要而综合考虑设计的。由于该城市常年夏季处于东南季风盛行风向，而冬季处于偏北风向，故综合该地形和风向季节性变换而将填埋区设在东部位置，同时在填埋区的周围设置绿化带。这样可避免风向季节性变换而把填埋区填埋垃圾时产生一些臭气污染影响当地居民。 生活区包括行政办公楼、机修车间、喷泉广场、亭子、绿化带等等。渗滤液处理区包括水

17、泵房、沉淀池、调节池等，当然其周围也配合一系列的绿化装饰点縀。渗滤液处理区与沼气发电区都尽量设置在填埋区附近，便于流体输送。三填埋作业工艺卫生填埋通常是每天把运到填埋场，经性质和计量判定后进入填埋场内。垃圾按指定的单元作业点卸下，卸车后用推土机推铺，再用压实机碾压。分层压实到需要高度后，再在上面覆盖粘土和聚乙烯膜料，并重复上述的卸料、推铺、压实和覆盖的过程。以一日一层作业单元，每日进行覆盖。垃圾的压实密度大于 0.8 t/m3。每层垃圾厚度为 2.53.0m，每层覆土矿工为 1530cm，通常四层厚度组成一个大单元，上面覆盖土在 4550cm。填埋时先从右到至左推进，然后从前向后推进。左、中、

18、右之间的联线之间呈圆弧形，使覆盖面上排水畅通地流向两侧进入排水沟或边沟等，以减少雨水渗入垃圾体内，前后上部的连线呈一定坡度。外坡为 1：4，顶坡不小于 2%。单元厚度达到设计厚度后，可进行临时封场，在其上面覆盖 4550cm厚的粘土。并均匀压实，再加上 15cm厚的营养土，种植浅根植物。昀终封场覆土厚度大于 1m。填埋场的作业方式实行分区分单元填埋，以分区分单元填埋为前提，然后再来考虑分层的填埋作业。为昀大限度防止污染扩散，填埋作业过程中，正在进行填埋作业的子填埋区是裸露的，日覆盖采用膜覆盖，其他的区域均为中间覆盖或临时封区。首先进行的作业的是整平后的一区填埋库区底部，在实际进行填埋作业的过程

19、中，要考虑是和填埋作业库区临时作业道路结合起来实施。第一次到达的填埋作业高度为距离整平询问绝对标高 2m而后开始第二层填埋作业单元的设置。随着填埋作业高度的增加，可利用的填埋作业有效面积也在增加，这时为气体利用提供方便，已经经过临时封场的填埋单元可以通过导气石笼中间的垂直气井，将导气管和周围的移动式集气站连接起来，就可以对气体进行再利用了。整个填埋区的作业顺序是：先一区、二区、再三区，然后开始二期工程。填埋二期工程作业时，和填埋一区形成新的水平面积，继续向上填埋，形成堆体后临时封场，填埋三期作业。 四、填埋气体收集与利用设计 1填埋气体的主要组成填埋气体（LFG）中主要气体包括甲烷、二氧化碳、

20、氨、一氧化碳、氢、硫化氢、氮和氧等。其中昀主要的是甲烷和二氧化碳气体。它的典型特征为：温度达 4349，相对密度约 1.021.06,为水蒸气所饱和，高位热值在 1563019537kJ/m3。那当然填埋场产生的微量气体虽然很少，但其成分复杂，毒性较大，不能对其忽视。 2填埋气体收集方式本工程采用 LFG主动控制系统，即在填埋场内铺设一些垂直的导气井（见附图 6）或水平的盲沟，用管道将这些导气井和盲沟连接至抽气设备，利用抽气设备对导气井和盲沟抽气，将 LFG抽出来。 由于本垃圾填埋场面积大，填埋量大，采用水平收集盲沟易使空气进入抽气系统，故此工程采用垂直抽气井抽气。考虑到填埋厚度和填埋规模等因

21、素，选择采用垃圾单元封闭后钻井下管统一收集填气体。填埋气体主动控制系统主要由抽气井、集气管、冷凝水收集井、和泵站、真空源、气体处理站以及气体监测设备等组成。通常，填埋气体主动控制系统又分为内部填埋气体收集系统和边缘填埋气体收集系统两类。内部填埋气体收集系统：该系统常用来回收填埋气体、控制臭味和地表排放，如附图边缘填埋气体主动收集系统：此系统主要是回收并控制填埋气体的横向地表迁移。采用周边抽气井抽气。 3冷凝液收集和排放填埋气体在输送过程中，会逐渐变凉而产生含有多种有机和无机化学物质及具有腐蚀性的冷凝液。这些冷凝液能起管道振动，限制气流，增加压力差，阻碍系统运行。为此要设置冷凝液收集系统，一般冷凝液收集井安装在气体收集管道的昀低处，避免增大压差和产生振动。 4气体输送系统收集的气体昀终汇集到总干管，经鼓风机将其输送到燃气发电厂。其输送管道材料采用 PE。 5填埋气体的利用因填埋场工程较大，处理的垃圾量也较大，产生的沼气数量可观，持续的时间长，所以本工程主要把填埋气体用作发电。