【導(dǎo)讀】市所產(chǎn)生的垃圾也越來越多。由于人口基數(shù)大，我國早已成為世界上年產(chǎn)垃圾最多的國家，目前垃圾處理主要分為焚燒，衛(wèi)生填埋和堆肥三種。由于衛(wèi)生填埋具有操作簡單、投資和運行成本低廉、對垃圾無特殊要求等優(yōu)點，目前已成為我國城市垃圾處理的主要方式。因為該市垃圾產(chǎn)量大，所以對填埋場進(jìn)行分區(qū)建設(shè)，并通過預(yù)測未來的垃圾量以及。相應(yīng)的規(guī)范選擇了符合要求的場地。隨著垃圾填埋時間的增長，會產(chǎn)生一定量的滲濾液和填。污染物進(jìn)行處理與利用。

　　

【正文】 m。 單個梯形臺的計算公式為： 3/)2121(1 HSSSSV ????? （ 41） 式中 V1梯形臺體積， m179。； S1上截面面積， ㎡ ； S2下截面面積， ㎡ ； H垂直高度， m。 每個填埋區(qū)都有三個截面，最下面開挖的截面成為下截面，垃圾壩最上面的截面為 中截面，填埋完成時最上面的截面為上截面。 (1)一期工程設(shè)計計算 下截面設(shè)計為 280*280m，中截面設(shè)計為 340*340m，上截面設(shè)計為 280*280m。 由公式（ 51）得： += 萬 m179。 萬 m179。 (2)二期工程設(shè)計計算 下截面設(shè)計為 300*300m，中截面設(shè)計為 350*350m，上截面設(shè)計為 250*250m。 由公式（ 51）得： 127+= 萬 m179。 萬 m179。 (3)三期工程設(shè)計計算 下截面設(shè)計為 400*400m，中截 面設(shè)計為 450*450m，上截面設(shè)計為 350*350m。 由公式（ 51）得： 217+= 萬 m179。 萬 m179。 總庫容為 : ++= 萬 m179。 萬 m179。,因此符合要求。 按照 《生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范》 和 《生活垃圾衛(wèi)生填埋》 中的規(guī)定取內(nèi)坡比為 1:2，每個單元堆體設(shè)計高度取 3m。 垃圾壩的結(jié)構(gòu) 一期工程垃圾壩圍繞在填埋場周邊，利用填埋區(qū)開挖的土量建成。經(jīng) 計算確定 其高度設(shè)計 5m，寬 6m，用運輸垃圾的卡車進(jìn)入庫區(qū)，上下邊坡 1:3。 垃圾壩壩型 垃圾壩壩型需根據(jù)成本，材料和穩(wěn)定性等因素進(jìn)行選型。國外有很多垃圾壩種類，根據(jù)結(jié)構(gòu)分為重力、支墩板式和板樁等類型；根據(jù)建筑原料可分為土石壩、混凝土與鋼板樁壩等。從當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件看，雖然混凝土壩和漿砌石壩體型小，但是對地質(zhì)要求較高，土石壩雖然體積較大，所需筑壩材料多，但是對地質(zhì)條件要求較低；而且從經(jīng)濟(jì)角度考慮，混凝土壩和漿砌石壩地基都需要工程處理，自身造價高，而土石壩的材料可以就地選取，造價低。近年來國內(nèi)垃圾填埋場中，垃圾壩以土 石作為主要原料。由于 A 市石料產(chǎn)量多，土料還可用填埋場中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 挖方的表土，所以本工程選取碾壓式土石壩。 垃圾壩防滲 衛(wèi)生 填埋場比 普通 工程 對防滲要求更高 。《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》對防滲 土壤規(guī)定 ：均勻 土壩 的 滲透系數(shù) 需小于 1 104 cm/s，粘土心墻 的 滲透系數(shù) 需小于 1 105cm/s。從 相關(guān)的 規(guī)定 來看， 用土作為防滲材料的土石壩根本不能 滿足 垃圾處理場 的防滲要求。因此，在設(shè)計垃圾衛(wèi)生填埋場時，土石料筑壩 只要 滿足“穩(wěn)定”要求即可，防滲問題 可通過用 HDPE 膜等人工防滲材料解決。 本工程 決定 在土石壩上游面設(shè)防 滲層，由內(nèi)到外分別 是 壩體 土石 、 400mm 厚粘土墊層，5mm 厚 GCL， 2mm HDPE 膜， 600g/m2 土工布，同時 設(shè)置 600mm 的 碼放袋裝土 用來來 保護(hù)土工膜，填埋 場內(nèi) 防滲層 與 垃圾壩上 坡 面防滲層 為一體 。 垃圾 壩下游外邊坡 用 干砌石 為原料 ， 其 厚 度為 ，在各 個土 石壩最低高程以上 左右位置 鋪設(shè) HDPE 管， 從而將 場區(qū)內(nèi)的 滲濾液導(dǎo)入 到調(diào)節(jié)池。 HDPE 土工膜的孔口四周 與 HDPE 排滲管 需要 焊接 好以防變形導(dǎo)致滲濾液漏出 。 填埋場使用年限和分區(qū)確定 根據(jù) A 市人口規(guī)劃、生活垃圾產(chǎn)量預(yù)測表 3填埋場容積預(yù)測表 33 和填埋場庫容的設(shè)計計算，將填埋場分區(qū)為三塊：一期庫容 萬 m179。，使用四年；二期庫容 萬 m179。，使用年限為四年；三期庫容為 萬 m179。，使用年限為六年，總庫容為 萬 m179。 填埋場土方清理 基底構(gòu)建是在分析場址地形的基礎(chǔ)上，結(jié)合庫底的覆土厚度以及地貌特點，確定庫底的主軸線，并沿著此軸線做庫底平整。所構(gòu)建的基底應(yīng)該滿足場區(qū)庫底橫向和豎向的要求。橫向平整 的目的是促進(jìn)場區(qū)滲濾液、地下水以及雨水的收集導(dǎo)排 。豎向平整是考慮場區(qū)的防滲所需要建設(shè)的庫底錨固溝位 置，以加強膜的錨固。 （ 1）場地 挖方規(guī)定 ：主要是將 場區(qū) 內(nèi)的 石頭、雜草 等全部清除，挖方 的 坡度需 按照相關(guān)要求，不能超挖。 （ 2）土建構(gòu)筑面的 規(guī)定 ： 構(gòu)筑 面應(yīng) 平坦無裂縫 ；坡面 平穩(wěn) ，過渡平緩；基底 外部 沒有積水、 豎直高度 26cm之內(nèi)沒有 石塊、 雜草 以及其他 無關(guān)物質(zhì)。 （ 3）回填 規(guī)定 ：回填 底部 不能含有 石塊、 雜草、淤泥等 不利 物質(zhì)，填埋 底部無 積水， 回填 土質(zhì)需 與 設(shè)計 規(guī)定相符 ， 回填需根據(jù) 相關(guān) 要求 分層回填并 壓實 ， 使 壓實密度 90%以上。 庫區(qū)在經(jīng)過開挖和平整后，基底可能會出現(xiàn)風(fēng)化泥巖碎塊區(qū)、礫石區(qū)和泥巖石區(qū)。為了保證水平防滲系統(tǒng)安全， 采取以下處理方式： 對庫底區(qū)域采用粘土壓平。 對邊坡區(qū)域采用噴射 C15 水泥砂漿并抹平。 下面對一期工程的土方量進(jìn)行計算說明： （ 1） 開挖土量計算 開挖的是一個梯臺，下截面為 280*280m，上截面為 318*318m，高度為 7m。根據(jù)梯臺體中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 積公式可得，開挖土量為 萬 m179。 （ 2）使用土量的計算 填埋場填埋過程中，每日覆蓋用土為 *8%= 萬 m179。；兩個垃圾壩用土量為：下截面邊長為 11+6+4*3=29m，上截面邊長為 6m，高度為 4m，所以根據(jù)梯臺計算公式得 萬 m179。， *2= 萬 m179。；總共需要土方量為 萬 m179。，再加上其他地方?jīng)]有計算的用土量，由于 萬 m179。遠(yuǎn)大于 萬 m179。，所以填埋場所需土量完全可以自行解決。 防滲工程設(shè)計 防滲設(shè)計是衛(wèi)生填埋場設(shè)計的關(guān)鍵一步。防滲的一個作用是阻止?jié)B濾液滲入地下水中污染水源，導(dǎo)致生態(tài)惡化和影響使用地下水的村民的健康；另一作用是阻止地下水進(jìn)入垃圾里，增加滲濾液的產(chǎn)生，從而增加了填埋場的運行成本。 按照 《 城市 生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范》 相關(guān)規(guī)定，需要對沒有防滲能力的填埋場采取防滲工程避免污染周邊。具有天然防 滲條件的衛(wèi)生填埋場，其天然粘土類襯里系數(shù)不應(yīng)大于 107 cm/ s，庫底和四周襯里的厚度應(yīng)該大于 2m，填埋場若不滿足粘土襯里或其他土襯里防滲規(guī)定，應(yīng)采用人工防滲技術(shù)。防滲效果好壞是判斷填埋場設(shè)計好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。 填埋場的防滲舉措主要包括水平防滲、垂直防滲、垂直和水平的三個類別組合，一般根據(jù)填埋場的位置和水質(zhì)資料選取相應(yīng)的防滲措施。由于本填埋場地形是平原地形，故不需要做垂直防滲系統(tǒng)。 水平防滲 水平防滲對垃圾場進(jìn)行場底和邊坡鋪設(shè)，讓填埋場成為封閉的系統(tǒng)，通過使用防滲材料阻礙滲濾液通過，水 平防滲適用于庫區(qū)底部沒有不透水層以及需要較高防滲水平的填埋場。 水平防滲的結(jié)構(gòu)模式，由一開始的粘土單層設(shè)計發(fā)展到透氣的柔性膜和黏土復(fù)合層。防滲的天然材料包括粘土、膨潤土、亞粘土，人工合成材料包括高密度聚乙烯（ HDPE）、聚氯乙烯（ PVC）、超低密度聚乙烯（ VLDPE）等。如今一般衛(wèi)生填埋場防滲材料以 HDPE 膜為主。 HDPE 膜是一種人工合成的高分子材料，具有抗拉強度高、耐腐蝕、抗老化、使用壽命 50 年以上等優(yōu)點。其防滲能力比最好的壓實粘土高 107 倍，斷面抗形變能力強 ，在垃圾衛(wèi)生填埋場填埋過程中因土壤 運動導(dǎo)致的形變以內(nèi)；方便了工程施工，有利于填埋運行。 按照現(xiàn)場分析情況，本設(shè)計選取三種防滲方案進(jìn)行比對。 方案 一 ：雙層 HDPE 膜復(fù)合防滲襯墊 1 ） 豎 向 結(jié) 構(gòu) 其 豎 向 結(jié) 構(gòu) 構(gòu) 造 自 上 而 下 分 別 如 圖 所 示 ： 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁 圖 41 雙層膜 +粘土符合墊示意圖 方案 二 ：單層 HDPE＋膨潤土復(fù)合防滲襯墊 1）豎向結(jié)構(gòu) 其豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)造自上而下分別如圖所示： 圖 42 單層膜 +膨潤土復(fù)合墊 示意圖 方案 三 ：單層 HDPE 膜＋粘土復(fù)合襯墊 1）豎向結(jié)構(gòu) 其豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)造自上而下分別入圖所示 圖 43單層膜 +粘土 復(fù)合墊 示 意圖 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 22 頁 各方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比 如下： 1） 對方案一的評價： 該方案優(yōu)點是雙層膜比單層膜更加保險，因此可以將滲透量控制到最少，也可以降低后面對滲濾液的處理。缺點是此方案造價較高，并要求較高的現(xiàn)場監(jiān)管水平。 2） 對方案二的評價： 該方案優(yōu)點是總價最少，并且本方案還可減少單層膜的容易破裂的問題，防滲效果好，耐久性好，施工方便。 3） 對方案三的評價 該方案是三個方案中比較經(jīng)濟(jì)的一個方案。然而其弊端是填埋工作時，填埋的第一層固體中如果有很尖銳的物體以及填放過程中壓實效果不好，單層膜就有可能遭到損壞，最終導(dǎo)致填埋場不具 有防滲能力，造成地下水污染。因此本方案要求更高的填埋的技術(shù)，但是膜被刺穿的風(fēng)險仍很大。 考慮到該填埋場庫容較大，是 Ⅱ 類 Ⅰ 級處理場規(guī)模 ，建設(shè)成本較高以及其他各方面因素，所以選擇方案二 單層膜 +膨潤土復(fù)合 防滲襯 墊 。 按照《生活垃圾衛(wèi)生填埋場防滲系統(tǒng)工程規(guī)范》要求，單層防滲的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須與下面要求相符： 1） HDPE 膜的厚度應(yīng)至少 ； 2） HDPE 膜上需選取非人工織造的土工布當(dāng)做保護(hù)層，規(guī)格應(yīng)至少 600g/㎡； 3） GCL 的滲透系數(shù)應(yīng)小于 5 1011 m/ s，規(guī)格應(yīng)大于 5000g/㎡； 4） GCL 底下需選取一定厚度的壓實粘土作為保護(hù)層，壓實粘土滲透系數(shù)應(yīng)小于 1 107 m/ s. 根據(jù)以上規(guī)定，本設(shè)計所選的 HDPE 膜規(guī)格為 700g/㎡，厚度 2mm。 GCL 土工布厚度為 5mm，壓實土壤 2m 厚，天然夯實地基 1m； 厚的 700g/㎡的非人工制造土工布當(dāng)做保護(hù)膜，并在此之上鋪設(shè) 700mm 的砂礫排水層和 160g/㎡的編織土工布。 防滲系統(tǒng)的錨固 為提高防滲系統(tǒng)的穩(wěn)定性，當(dāng)土工膜鋪設(shè)結(jié)束后，每上升 10m 建造一個環(huán)狀的錨固平臺，其寬度根據(jù)坡度而定。一般錨 固溝寬 ，深度為 ,距離垃圾壩邊線 。在沒有達(dá)到該標(biāo)高前，錨固溝可以當(dāng)做臨時截洪溝。 滲濾液收集和導(dǎo)排系統(tǒng) 垃圾 在堆 放過 程中 會因 為生 物降 解和 降 水等 作用 生成 一種 高濃 度有 機(jī) 廢水，被稱作滲濾液。滲濾液成分比較復(fù)雜，包含很多毒害物質(zhì)。滲濾液中的 crCOD和 5BOD 濃度有時估計能到數(shù)千甚至幾萬，所以衛(wèi)生填埋場需設(shè)計相應(yīng)的滲濾液收集和導(dǎo)排系統(tǒng) ，將垃圾堆放過程生成的垃圾滲濾液先收集再進(jìn)行處置，以防止其污染地下水和垃圾場周邊的環(huán)境。 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 23 頁 滲濾液收集和導(dǎo)排系統(tǒng)包括以下幾部分：滲濾液反濾和排水層、滲濾液收集池、多孔收集管網(wǎng)、提升管、檢修孔、清洗端口、滲濾液儲存罐以及水泵。滲濾液收集和導(dǎo)排熊必須設(shè)計有足夠的導(dǎo)排能力，能夠在填埋場的長期運行中承擔(dān)各種情況下的滲濾液導(dǎo)排任務(wù)。雙層襯墊系統(tǒng)在設(shè)計的時候，必須建造相應(yīng)的滲濾液防滲監(jiān)測系統(tǒng)。 滲濾液的產(chǎn)量 由于許多因素的影響，如蒸發(fā)量、降雨量、地下滲入、不同垃圾的性質(zhì)、場底排水設(shè)備的情況等，滲濾液的 產(chǎn)量也會不同。按照國內(nèi)衛(wèi)生填埋場運營經(jīng)驗，滲濾液主要是由雨水和垃圾自身滲瀝物組成的。 （ 1）垃圾自身滲出的水分 按照已有的填埋場運行經(jīng)驗，垃圾總重的 10～ 20%是 垃圾本身滲出的滲濾液 ，本工程設(shè)計取 14%。 則該期內(nèi)平均日滲濾液產(chǎn)量 L（單位 m179。/d）為： %14?? ?AL （ 42） 其中 ?A為 該期內(nèi)平均垃圾日產(chǎn)量，單位為 t/d。 經(jīng)計算可得出下表 表 43 垃圾滲濾液產(chǎn)量 工程期數(shù) 年份 該市日均垃圾產(chǎn)量 A 該期內(nèi)平均垃圾 日 產(chǎn) 量 ?A（ t/d ） 該期內(nèi)平均日滲濾液產(chǎn)量 L（ m179。/d） 一期 2020 2020 2020 2017 二期 2018 2019 2020 2021 2022 2023 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 24 頁 三期 2024 2025 2026 2027 （ 2）降水引起的滲濾液量 垃圾場生成的液體大部分由大氣降水組成。本設(shè)計選取如下經(jīng)驗公式： 1000/365/)( 332211 IACACACQ ???