固體廢棄物課程設(shè)計

《固體廢棄物與噪聲控制工程課程設(shè)計》課程設(shè)計垃圾填埋氣體的產(chǎn)生及其對環(huán)境的危害：1.1垃圾填埋氣體的產(chǎn)生固體廢棄物在垃圾填埋場填埋后即開始分解。目前普遍認(rèn)為填埋氣體產(chǎn)生過程可分為以下五個階段：第一階段：好氧分解階段；第二階段：好氧至厭氧的過渡階段；第三階段：酸發(fā)酵階段；第四階段：產(chǎn)甲烷階段；第五階段：填埋場穩(wěn)定階段。在厭氧分解過程中，土壤和垃圾中的微生物分解填埋廢棄物中的大部分有機(jī)物，延續(xù)產(chǎn)生10-40a(年)的LFG(填埋氣體)。垃圾在生物分解過程中產(chǎn)生的LFG主要由甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)組成，同時伴有少量的氮(N2)、氧(02)、各種碳?xì)浠衔铩⑺莺推渌⒘炕衔?。LFG產(chǎn)生的速度和量隨時間和地點(diǎn)的不同而不同。填埋垃圾的分解速度和程度取決于諸多因素，如水份、溫度、垃圾成分、填埋深度、垃圾壓實(shí)度等等一般情況下，甲烷產(chǎn)生率為1.2?7.5L/kg?a。按體積計算，在穩(wěn)定的城市垃圾填埋場產(chǎn)生的LFG中，甲烷含量的變化范圍通常在30%?50%。1.2垃圾填埋氣體對環(huán)境的危害由于垃圾分解產(chǎn)生的LFG會使地下氣體壓力增加，少量受壓的LFG會通過填埋場表面逸出，進(jìn)入空氣或在地底下向相鄰地區(qū)遷移。甲烷氣體會引起火災(zāi)和劇烈爆炸，是一種危險的物質(zhì)。其他非甲烷有機(jī)混合氣體通常較臭，有害環(huán)境和人類健康。因此，如果對LFG不加以有效控制，則會引起大氣污染，水污染，甚至危及人類的安全和健康。若對LFG加以有效控制、收集、處理或利用，不僅能消除污染和破壞環(huán)境的隱患，而且能開發(fā)大量寶貴的能源。15年的填埋場庫容及覆土量：任意年的垃圾填埋量：由 得：其中：——任意年總填埋場庫容；——任意年的覆土量；由于垃圾資源化和填埋期間的自然降解對垃圾的兼容率為15%;則任意年的垃圾填埋量為：任意年的覆土容積：由于覆蓋土容積按填埋垃圾的填埋量的10%計;則任意年的覆土容積為：任意年的填埋場庫容：15年的填埋場庫容：15年的覆土量：3.15年填埋氣體的產(chǎn)氣量：填埋狀態(tài)下的垃圾分解經(jīng)歷兩個過程，第一階段是好氧分解過程，該階段維持時間短，僅在幾周內(nèi)氧氣就將耗盡而結(jié)束；第二階段為厭氧分解過程，產(chǎn)生甲烷氣，而且持續(xù)時間可達(dá)20-50年，所以填埋場的化學(xué)反應(yīng)主要是厭氧發(fā)酵過程，填埋垃圾后一般2-3年開始產(chǎn)氣。填埋物產(chǎn)生的氣體主要以易燃、易爆的沼氣(甲烷)為主，另外還有少量的12S、NH3等有害氣體，因此必須加以收集和控制。垃圾場的產(chǎn)氣量主要取決于垃圾的可降解有機(jī)物的質(zhì)與量，一般來講，產(chǎn)氣量是一個定值，而產(chǎn)氣速率則受多種因素影響，如垃圾量和垃圾成分、垃圾填埋時間、垃圾密實(shí)程度、填埋垃圾體中的溫度、含水率以及垃圾空隙中的氣體壓力等。填埋狀態(tài)下的垃圾分解經(jīng)歷兩個過程，第一階段是好氧分解過程，該階段維持時間短，僅在幾周內(nèi)氧氣就將耗盡而結(jié)束；第二階段為厭氧分解過程，產(chǎn)生甲烷氣，而且持續(xù)時間可達(dá)20-50年，所以填埋場的化學(xué)反應(yīng)主要是厭氧發(fā)酵過程，填埋垃圾后一般2-3年開始產(chǎn)氣。填埋物產(chǎn)生的氣體主要以易燃、易爆的沼氣(甲烷)為主，另外還有少量的12S、NH3等有害氣體，因此必須加以收集和控制。垃圾場的產(chǎn)氣量主要取決于垃圾的可降解有機(jī)物的質(zhì)與量，一般來講，產(chǎn)氣量是一個定值，而產(chǎn)氣速率則受多種因素影響，如垃圾量和垃圾成分、垃圾填埋時間、垃圾密實(shí)程度、填埋垃圾體中的溫度、含水率以及垃圾空隙中的氣體壓力等。(一)填埋氣體的計算M=岑0exp[―三

pdVd)垃圾產(chǎn)甲烷速率：D)=Mp0expf-j[=^5expf—-、

dVd)4V4)填埋場的甲烷產(chǎn)率：F(t)=D(t)-TiT:第i年填埋垃圾量(t)，是填埋場第i層中廢棄物的噸數(shù)，可以按照填埋場每年填入i廢棄物量進(jìn)行確定；Mp°:為新鮮垃圾產(chǎn)如4潛能，中小城市垃圾填埋場的Mp°為65?Z因為西寧市屬

于中小城市，其Mp0為65t:時間（a）；d:垃圾持續(xù)產(chǎn)CH4時間⑴；且d為4年。D（r）：為垃圾產(chǎn)CH4速率F（t）：為填埋場CH4f（二）填埋場的甲烷產(chǎn)率:F(t)=D(t)-Ti單位:D:（）=12=12.66expexp

4expMp(2)65(2) exp__r=7eXP~dIdJ4I4J=9.86D(2)=FG)=12.66x360=4557.6F(2)=9.86x360=3549.6Mp(3)65(3) exp"T=丁exp~~dIdJ4I4J=7.68D(3)=FG)=7.68x360=2764.8Mp(4〕65(4) exp—=丁exp~dIdJ4I4J=5.98F(4)=5.98x360=2152.8D(4)=Mp(5)65(5) exp-一=』exp~dIdJ4I4JD(5)==4.66fG)=4.66x360=1677.6TOC\o"1-5"\h\zMp (6)_65 (6)D\67= 0-exp e邳一一=3.63d Vd) 4 "們F(5)=3.63x360=1306.8(\Mp (7、65 (7'Dv])= aexp =—e沖——d Vd) 4 "們"6)=2.82x360=1015.2*)=^exp"汁孚』_§=2.20H(8)=2.20x360=79265=T65=Texp=1.71"G)=1.71x360=615.6TOC\o"1-5"\h\z(\Mp"10) 65 (10)DU07=——0-exp-——=—e邳-—dd) 4 4J潤0)=1.33x360=478.8(\Mp (if65 (11'D\117= o-exp =—e邳一一d Vd) 4 4JH(ll)=1.04x360=374.4(\Mp <12、 65 (12、D\127= exp =—e邳一—d \d) 4 4J"(12)=0.81x360=291.6(、Mp[13)_65 (13)￡)\137= exp——=—e*)———0.63d\d) 4 4J”3)=0.63x360=226.8虱4)=竺-exp「當(dāng)二笠e/-當(dāng)=0.49

d\d) 4 4J%4)=0.49x360=176.4(、Mp (15_65 (15)￡)(15)= exp———=—e邳——=0.38d \d) 4 4J潤5)=0.38x360=136.8填埋氣體的收集方式：為避免填埋氣體在填埋垃圾內(nèi)積累，消除由此而來的潛在火災(zāi)及爆炸危險，應(yīng)在垃圾層中設(shè)有導(dǎo)排氣系統(tǒng)。4.1導(dǎo)氣系統(tǒng)導(dǎo)氣系統(tǒng)由垂直導(dǎo)氣管組成，垂直導(dǎo)氣管安裝在滲瀝液收集管的支座上，管間距40m。導(dǎo)氣管管材采用特制穿孔工程塑料管，管徑為DN200。導(dǎo)氣管四周設(shè)石籠透氣層即鉛絲網(wǎng)包攏級配碎石濾料（300mm厚，粒徑50?150mm。），導(dǎo)氣系統(tǒng)的鋪設(shè)隨著填埋作業(yè)逐層上升而逐根加高。4.2排氣系統(tǒng)排氣系統(tǒng)采用分散排放方式，即每根導(dǎo)氣管均設(shè)一根排氣管，將收集的填埋氣在排氣管口點(diǎn)燃。排氣管口高出最終覆蓋層1m（即距離地面高約6.5m），有利于填埋氣體的擴(kuò)散。4.3填埋氣體導(dǎo)埋系統(tǒng)抽氣井布點(diǎn)：抽氣井按三角形布置，影響半徑應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定。但由于抽氣井的布置會影響集氣/輸氣管路徑，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件和實(shí)際限制因素，對抽氣井進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。同時，在建設(shè)LFG抽氣井的過程中，井的確切位置還需要根據(jù)遇到的情況適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。1） 15年的填埋廢物的體積：2） 如果填埋高度為35m，則填埋場面積為：3） 假設(shè)填埋場的長a為：440m，則填埋場的寬b為：4） 抽氣井到填埋場的距離為65m，井間距為45m。抽氣井的個數(shù)為： 座所以抽氣井個數(shù)取整為10座。抽氣井布置圖見圖5。 440m圖5.抽氣井布置圖抽氣井及井口裝置圖：抽氣井及井口裝置圖見附圖6填埋場的工藝流程圖：8.1填埋區(qū)劃分根據(jù)地形特點(diǎn)，將填埋作業(yè)區(qū)劃分為一、二兩個填埋區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)按10X10m(或根據(jù)地形條件以100m2為單位)劃分填埋單元，從最低點(diǎn)分層填埋。8.2垃圾填埋工序垃圾進(jìn)場后按劃分好的單元卸下，用推土機(jī)攤平攤鋪均勻至厚度為0.6?0.8m后，再用垃圾壓實(shí)機(jī)反復(fù)壓實(shí)使其密度不小于0.85t/m3,然后繼續(xù)填埋第二、第三層……，至垃圾壓實(shí)厚度達(dá)到2m，然后覆蓋0.2m的土層，繼續(xù)向下一部分推進(jìn)。當(dāng)天的垃圾按填埋單元填埋完成后，表面需再覆蓋一層0.2m的土層，做到當(dāng)日垃圾當(dāng)日覆蓋。當(dāng)一個填埋區(qū)域的垃圾填埋完成并壓實(shí)到0.85t/m3后，表面要覆蓋一層0.5m厚的土層，以保證填埋場整體的環(huán)境。當(dāng)填埋場最終完成填埋后，整個填埋區(qū)的表面要覆蓋一層0.5m厚的粘土(滲透系數(shù)W10-7cm/s)，或覆蓋人工合成材料，上部再填0.5m厚的鹽土，并均勻壓實(shí)。垃圾最終填埋完成后，至少在三年內(nèi)封閉監(jiān)測，不準(zhǔn)使用，要特別注意防火、防爆。三年后經(jīng)鑒定達(dá)到安全期后可作為人造景觀及一些無機(jī)類物資堆放場地等。未經(jīng)長期觀測，填埋場地區(qū)絕對不能作為工廠、商店、學(xué)校等建筑用地。此外，為便于降水的自然排放，垃圾堆體頂面應(yīng)由最高點(diǎn)坡向四周，保證坡向平整，坡度不小于5%。8.3垃圾填埋工藝流程圖： 填埋氣體工藝流程圖見附圖總結(jié)：通過《固體廢物的處理與處置》課程設(shè)計，對《固體廢棄物與噪聲控制工程》在課堂講解的基礎(chǔ)上有了一個更深層次的理解，尤其是固體廢物的填埋處置。這次課程設(shè)計的重點(diǎn)是垃圾填埋場中抽氣井的布設(shè)與產(chǎn)氣量的估算。在抽氣井的布設(shè)中，首先進(jìn)行的工作是垃圾填埋場的在服務(wù)年限產(chǎn)氣量的估算預(yù)測，其次是對垃圾填埋氣體的產(chǎn)生過程及其對環(huán)境的影響進(jìn)行分析，再次是確定填埋氣體的收集方式，，最后對填埋氣體綜合利用凈化技術(shù)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上完成對抽氣井布設(shè)的