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1、北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计西坑尾垃圾填埋场C区填埋气体导排系统设计西坑尾垃圾填埋场C区填埋气体导排系统设计摘要本次设计是对于现实存在的垃圾填埋场进行设计，在垃圾稳定化过程中，会不断排放填埋气体，它是一种极其危险的易燃易爆气体，假若没有通过有效的方式进行导排容易发生重大危险事故，因此需要有填埋气体导排系统有效排出这些气体。首先通过计算了解到填埋场的基本概况和逐年垃圾量大小，计算填埋气体的产生量，设计导气井、管道布置和各单元设备，使本设计能够符合生活垃圾填埋场控制标准（GB 16889-2008），并且制定相应的日常监测计划，判断能否对填埋气体进行回收利用，完成相关的图纸绘制。关
2、键词：垃圾填埋场；沼气产量计算；气体利用；气体收集The Design of LFG Collection-Diversion System in Zone C of Xin Kengwei LandfillAbstractThis design is based on a landfill in reality. Landfill gas (LFG). In the development of refuse stabilization, LFG, which is destructive, flammable and explosive, is constantly released. I
3、t will result a destructive accident if LFG isnt released in a proper way. In this design, first of all, we need to learn about the basic situation of the landfill and qualities of garbage to calculate the production of LFG. Then design extraction wells, piping layout and the main units to make sure
4、 to accord with Standard for Pollution Control on the Landfill Site of Municipal Solid (GB 16889-2008). Third, make landfill daily monitoring method. Four, we are supposed to judge whether the gas from the landfill can be utilized or not. Lastly, finish drawing the related drawing.Keywords: landfill
5、 site; calculation of landfill gas; landfill gas utilization; fill gas recovery 目 录1 前言11.1 本设计的选题背景及其意义11.2 卫生填埋场的概述11.3 填埋气体的来源与特征32 本设计的基本概况62.1 工程概况62.1.1 地理位置62.1.2 气候气象72.1.3 自然环境82.1.4 社会环境92.2 设计原则与依据102.3 本设计的基本情况102.4 本设计应该解决的问题102.5 工艺流程113 填埋气体的产生与收集处理123.1 填埋气体的组成123.1.1 生活垃圾的组分123.1.2
6、进场垃圾量的预测133.2 填埋气产生量的预测163.2.1 最大产气量的估算163.2.2 填埋气体产生量的预测163.2.3 填埋气体的最终收集量193.3 填埋气体的导排与收集213.3.1 填埋气体控制系统213.3.2 冷凝液的收集和排放263.3.3 抽气机273.3.4 脱水器283.3.5 填埋气体的收集283.3.6 气柜324 填埋气体的处理和利用334.1 填埋气体的利用形式334.2 填埋气体发电能力评估334.3 火柜365 气体监测计划376 项目管理406.1 管理机构406.2 人员编制407 主要构筑物与主要材料设备427.1 主要构（建）筑物一栏表427.2
7、 主要设备材料一览表428 工程效益448.1 环境效益448.2 经济效益448.3 社会效益448.4 小结449 结论45参考文献46谢辞48附录491 前言1.1 本设计的选题背景及其意义近年来，随着我国现代化进程的逐步推进和人口数量的上升，我国的城市生活垃圾清运量正在阶段性地逐步增长，与其他垃圾无害化处理工艺如焚烧和堆肥工艺相比较，卫生填埋的运行费用更低，工程技术较简单等特点，卫生填埋仍是现今我国城市生活垃圾垃圾处理应用较广的方式。在人流密集、土地资源短缺、经济繁荣的地区城市，我国生活垃圾卫生处理技术和能力的提高，有助于我们更好处理城市生活垃圾填埋处理和土地资源短缺的矛盾1。垃圾填埋
8、的稳定化过程中，垃圾堆体内部会产生大量的填埋气体（landfill gas， LFG），含甲烷和二氧化碳。其中，甲烷易燃易爆，比二氧化碳更能加深对温室效应的影响。若填埋气体泄露到空气中，不仅会污染空气，对周边居民生活造成困扰，而且会有可能发生严重事故。但另一方面说，若管理和利用得当，填埋气体也能是一种可持续利用的清洁能源，回收利用作为民用燃料和化工燃料，用于发电、锅炉燃烧等3。因此，本设计拟对西坑尾垃圾填埋场C区设计填埋气体导排系统和回收利用方案，解决填埋气体的无控制迁移，实现填埋气体的资源化利用。1.2 卫生填埋场的概述无论如何处理废物，如焚烧、堆肥、热解等方式使其减轻重量或资源化利用，但余
9、下的已经无法再继续利用的残渣，都将被进行最后的处置，即通过使用多个屏障（例如天然屏障或人为屏障）有效地将有害物质隔绝在生物圈以外，这个方法为卫生填埋，这是固体废物处置的基本方法，也是进行固体废物最终处理较为理想的方式3。卫生填埋是从简单地将垃圾堆放或埋入土地的方式，逐渐发展为采取有效的工程技术手段，在填埋场的填埋作业和稳定化过程中，有害气体和渗滤液不能威胁到公共卫生和周边环境3。卫生填埋场的分类和特点如表1.1和表1.23。表1.1 卫生填埋场的种类分类方式填埋场的种类按结构分类衰竭型填埋场封闭型填埋场按填埋地形分类山谷型填埋场坑洼型填埋场平原型填埋场按降解机理分类好氧型填埋场准好氧型填埋场厌
10、氧型填埋场表1.2 卫生填埋的特点分析项目卫生填埋技术可靠性可靠，属于传统处理方式工程规模决定于作业场地和使用年限，一般规模较大选址难易度困难占地面积（体积）1m3/h建设工期912个月使用条件对垃圾种类性质和数量无过多要求，但不适宜含水量较大的垃圾操作安全性较安全，要求填埋气体导排通畅管理水平一般产品市场可回收沼气用于发电主要环保问题渗滤液处理难度较大能源化意义收集沼气后用于发电资源利用封场后可恢复土地利用或再生土地资源稳定化时间时间长达2050年最终处置其本身就是最终处置方式地表水污染应有完善的渗滤液处理设施，处理难度较大地下水污染应有防渗措施，但可能发生渗漏，人工防渗衬里费用较大大气污染
11、会有轻微污染，能通过导排、覆盖、搭建隔离带等方式控制土壤污染填埋场范围以内主要环保措施场底防渗、每天覆盖、填埋气体导排、渗滤液处理等投资（不计征地费）（万元/吨）1827（单层合成防渗衬里，压实机械等）处理成本（计折旧，不计运费）（元/吨）3555处理费用（不计折旧和运费）（元/吨）2231技术特点一次性投资的费用较少；运行管理较为简单；适应性广，对垃圾种类、性质和数量无过多要求；是一种相对完全和彻底的最终处置手段。主要风险沼气聚集或泄露造成爆炸；场底渗漏；渗滤液处理不合格。1.3 填埋气体的来源与特征填埋气体的产生过程中发生一系列的以生物反应为主的复杂反应，其过程主要有五个阶段，其中第四阶段
12、即产甲烷阶段，可持续几年甚至十几年，是持续时间最长的阶段1。(1) 第一阶段：好氧分解阶段（又称“初始调整阶段”）因为空气随着填埋作业进行会进入填埋场内，在好氧条件下，好氧微生物的胞外酶将垃圾中的可降解有机组分分解成简单有机物，这些来自垃圾本身、日覆盖层和最终覆盖层土壤、废水处理后的污泥等的微生物，进行好氧呼吸彻底氧化分解有机质并释放热量，此阶段的温度会上升1015。(2) 第二阶段：好氧至厌氧的过渡阶段（又称“过程转转移阶段”）厌氧条件逐步形成，硝酸盐和硫酸盐在厌氧微生物的作用下被还原成氮气和硫化氢。(3) 第三阶段：酸发酵阶段此阶段厌氧环境已形成，有大量的厌氧微生物活动，糖类、脂肪和蛋白质
13、等复杂有机物被分解为基本结构单位，通过产酸菌再转化成挥发性脂肪酸和醇。(4) 第四阶段：产甲烷阶段挥发性脂肪酸在产甲烷菌的作用下，转化为甲烷和二氧化碳。第四阶段是产生甲烷的主要阶段，持续时间最长，可持续几年甚至十几年，也是能源回收利用（沼气）的最佳时期。进入稳定产甲烷阶段之前需要等待垃圾填埋180500天。(5) 第五阶段：填埋场稳定阶段大部分可降解有机物转化成甲烷和二氧化碳后，在水不断通过垃圾层向下迁移过程中，剩余难被生物降解的有机物逐渐被转化，填埋气体的产生速率明显下降，主要成分仍为这两种气体1。图1.1 填埋场产气阶段3有机酸及其衍生物在甲烷菌的作用下，有机可降解物质最终大部分转化为填埋
14、气体组成中占比最大的两种气体，即甲烷和二氧化碳1。当甲烷在空气的浓度超过5%15%范围时，遇到明火，与氧气混合就会爆炸。虽然填埋场内部没有氧气，不会发生爆炸，但场内的气压升高，发生横向和侧向迁移的填埋气体，会无控制地扩散到厂区边缘且与空气相遇，可能导致火灾和爆炸等事故。填埋气体的微量气体含量较少，但是其中的微量硫化氢、氯化烯等有毒有害气体会对周边环境和人体健康有严重的危害。填埋气体中的臭味也是由微量存在的硫化氢和硫醇引起的，即便是极低的浓度也能引起人嗅觉上的不适。干填埋气体的主要成分见表1.3。表1.3 干填埋气体组成3组分体积分数/%组分体积分数/%CH44560NH30.11.0CO24050H200.2N2010CO00.2O202微量成分0.010.06硫化物012 本设计的基本概况2.1 工程概况2.1.1 地理位置珠海市西坑尾垃圾填埋场，于珠海市香洲区前山街道的福溪村青松路，前山西坑尾西南侧，在珠海市海宜环境投资有限公司医疗废物焚烧厂和西坑尾垃圾填埋场渗滤液处理站附近，本设计项目为垃圾填埋场C区是填埋场的四个填埋区(A、B、C、D)中的其中一个。本设计仅以填埋场的C区为设计对象。图2.1 西坑尾垃圾填埋场C区的地理位置2.1.2 气候气象根据珠海市气象资料查询分析报告书，广东省珠海市是在珠江口伶
