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标题: 垃圾填埋场计算过程 [打印本页]

作者: sdsad111 时间: 2021-12-28 09:48
标题: 垃圾填埋场计算过程
第1章库容的计算       3
1.1人口       3
1.2垃圾产生量       4
1.2.1垃圾人均日产率预测       4
1.2.2垃圾产生量预测       5
1.3填埋场容积的计算       5
1.3.1填埋体积的计算       5
1.3.2库容的计算       6
第2章渗滤液的计算       7
2.1垃圾渗滤液的产生量       7
2.2调节池容体积       8
2.3渗滤液收集管管道管径计算       8
第3章截洪沟       9
3.1洪峰流量的计算       9
3.2截洪沟尺寸的计算       9
第4章填埋气体产量计算       10
4.1填埋气体的产生       10
4.2填埋场气体收集系统的设计计算       11

第1章库容的计算
1.1人口
龙岩市双洋镇土地面积101 Km2，辖13个行政村，28个自然村，人口3.1万人。根据《龙岩市2010年第六次全国人口普查主要数据公报》得到年平均增长率为-0.47%。
龙岩市双洋镇未来10年的人口数量预测采用以下公式：

式中：
An——第n年的服务人口数，人；
  A0——初始服务人口数，人；
  P——年平均增长率；
  n——服务年数，取填埋场设计年限为10年。

通过上述公式可得到表1-1
表1-1
年份       1       2       3       4       5
预测人口数（万）       3.10000
      3.0854       3.0759       3.0565       3.0421
年份       6       7       8       9       10
预测人口数（万）       3.0278       3.0136       2.9994       2.9853       2.9713

1.2垃圾产生量
根据双洋镇现在的人均垃圾产生率为0.95kg/(d·p)，根据《农村居民生活固体垃圾排放及影响因素》中得人口人均生活垃圾的年增长速率约为5.5%-7.5%，结合该地区经济发展的特点，设计该地区的生活垃圾将在未来的几年呈连续增长的趋势，其增长系数取5.5％，采用下公式预测该镇垃圾产生量在未来的变化趋势。
1.2.1垃圾人均日产率预测：
            an=a0(1+0.01)n
式中：
a0——初始垃圾人均日产生率，kg/(d·p)，取0.95kg/(d·p)；
an——第n年的垃圾人均日产率，kg/(d·p)。

1.2.2垃圾产生量预测：
      Wn=An×an
式中：
Wn——第n年的日产垃圾量，t/d；
   An——第n年的服务人口数，人；
通过上述公式可得到表1-2
表1-2
年份       人均垃圾日产量kg/(d·p)       生活垃圾日产量kg/(d·p)       生活垃圾年产量kg/(a·p)       生活垃圾累积量kg/(a·p)
1       0.9500       29450       10749250       10749250
2       1.0023       30924       11287159       22036409
3       1.0574       32471       11851985       33888394
4       1.1155       34096       12445076       46333470
5       1.1769       35802       13067846       59401316
6       1.2416       37594       13721781       73123097
7       1.3099       39475       14408439       87531536
8       1.3819       41451       15129459       102660996
9       1.4580       43525       15886560       118547556
10       1.5381       45703       16681548       135229103

1.3填埋场容积计算
1.3.1填埋体积的计算
填埋场库容和规模的设计除了需考虑垃圾的数量外，还与垃圾的填埋方式、填埋高度、垃圾的压实密度、覆盖材料的比率等有关。一个合理的填埋场依场址所在地的自然人文环境与投资来规划填埋的总容量，此值是指填埋开始至计划目标年所欲填埋的总垃圾量加上所需覆土容量，工程上可以通过下列公式进行估算：
  Vn=365×Wn×（1+ )×(1-f)/ ×84%
式中： ——第n年垃圾填埋容量，；
   ——第n年的日产垃圾量，；
      ——填埋时覆土体积占废物的比率，约0.15—0.25，本次设计取0.20；
   ——垃圾压实密度,本次设计取960kg/m3。
f——体积减少率，指垃圾在填埋场中的降解，与垃圾组分有关，本次设计取值为0.20；
   清运效率取84%
通过上述公式可得到表1-3
表1-3
年份       生活垃圾日产量kg/(d·p)       垃圾填埋容量
垃圾累计填埋容量

1       29450       8465.0344       8465.0344
2       30924       8888.6374       17353.6718
3       32471       9333.4381       26687.1099
4       34096       9800.4974       36487.6073
5       35802       10290.9290       46778.5363
6       37594       10805.9025       57584.4388
7       39475       11346.6461       68931.0848
8       41451       11914.4493       80845.5341
9       43525       12510.6662       93356.2003
10       45703       13136.7187       106492.9189

1.3.2库容的计算
采用CAD具体根据填埋高程的不同，先将每个高程的面积来计算库容，总库容为每两条高程线间的库容之和，库容以等高线剖面法，绘制面域来计算的，比例尺为1：500，计算公式如下：


式中：
      —— 每层库容，；
      —— 高程差，m；
      —— 下层面积，；
      —— 上层面积，。
通过上述公式可得到表1-4
表1-4
序号       标高m       测量面积㎡       实际面积㎡       单层体积m3       累计体积m3
1       460       241.6480       60.4120
2       461       866.9730       216.7433       130.5279       130.5279
3       462       1694.5880       423.6470       314.4709       444.9988
4       463       2846.1889       711.5472       561.4114       1006.4102
5       464       3854.1806       963.5452       834.3689       1840.7792
6       465       4858.9110       1214.7278       1086.7147       2927.4938
7       466       5991.5400       1497.8850       1353.8365       4281.3303
8       467       7168.0140       1792.0035       1642.7487       5924.0790
9       468       8460.8967       2115.2242       1951.3818       7875.4608
10       469       9790.8200       2447.7050       2279.4430       10154.9039
11       470       11172.4841       2793.1210       2618.5138       12773.4176
12       471       12684.4596       3171.1149       2980.1196       15753.5373
13       472       14204.7167       3551.1792       3359.3549       19112.8922
14       473       15776.1189       3944.0297       3745.8874       22858.7796
15       474       17366.9107       4341.7277       4141.2871       27000.0666
16       475       19026.3283       4756.5821       4547.5777       31547.6444
17       476       20771.8633       5192.9658       4973.1782       36520.8226
18       477       22522.8592       5630.7148       5410.3644       41931.1869
19       478       24309.4976       6077.3744       5852.6241       47783.8110
20       479       26050.2956       6512.5739       6293.7201       54077.5312
21       480       28132.0577       7033.0144       6771.1272       60848.6584
22       481       29982.1938       7495.5485       7263.0540       68111.7124
23       482       31695.9687       7923.9922       7708.7781       75820.4905
24       483       34074.9472       8518.7368       8219.5712       84040.0617
25       484       35881.0233       8970.2558       8743.5247       92783.5864
26       485       37507.0583       9376.7646       9172.7595       101956.3459
27       486       40234.6381       10058.6595       9715.7177       111672.0637
由上表可得，垃圾填埋场总容积为111672.0637m3
第2章垃圾渗滤液计算
2.1垃圾渗滤液的产生量
公式如下：

其中：Q――渗滤液产生量（m3/s）；
      I――降雨量；
      C――渗出系数(填埋区渗出系数取0.8，封场渗出系数取0.4）；
      A――填埋面积，取实际面积10058.6595m3。
通过上述公式可得到表2-1
表2-1
月份       降雨量       天数       渗滤液量（m3/月）       滤液处理量（m3/月）       富裕水量（m3/月）       污水的日处理量
1       55.8       31       449.02       930.00       -480.98       30
2       121.7       28       979.31       840.00       139.31
3       188.8       31       1519.26       930.00       589.26
4       183.9       30       1479.83       900.00       579.83
5       221.1       31       1779.18       930.00       849.18
6       220       30       1770.32       900.00       870.32
7       152.8       31       1229.57       930.00       299.57
8       179.4       31       1443.62       930.00       513.62
9       12.1       30       97.37       900.00       -802.63
10       46.6       31       374.99       930.00       -555.01
11       37.5       30       301.76       900.00       -598.24
12       36.3       31       292.10       930.00       -637.90
本次设计分为两期，五年一期，由于填埋场中填埋施工区域和填埋完成后封场区域的地表状况不同，因此浸出系数也有较大差异，考虑填埋区和封场区的渗滤液产生量：

其中：A――填埋场面积；
      V――填埋场场地体积；
      k――修正系数，取值范围1.05-1，20，本次设计取1.1。
第一期：
A1=1.1×46778.5363/26 =1979.0919m3
第二期：
A2=1.1×59714.3827/26=2526.3777m3
根据所给资料中，垃圾填埋场所建地区近几年最大日降水量209.0 mm
A1填埋作业（系数取0.8）A2未作业（系数取0）时：
Q=0.8×209.0×1979.0919/1000=331.41m3/d
A1封场作业（系数取0.4）A2填埋作业（系数取0.8）时：
Q=（0.4×1979.0919+0.8×2526.3777)×209.0/1000=587.87m3/d
A1封场作业（系数取0.4）A2封场作业（系数取0.4）时
Q=（0.4×1979.0919+0.4×2526.3777)×209.0/1000=376.65m3/d

QMAX=587.87 m3/d=0.006804m3/s
Q=0.8×209.0×10058.6595/1000=1681.8m3/d=0.01947 m3/s
2.2调节池容积
根据表2-1得出调节池的容积为所有富裕水量大于零的值的总和
V=139.31+589.26+579.83+849.18+870.32+299.57+513.62m3=3841.09m3
还需要考虑部分厂区生活排水，所以调节池的容积约为4080m3。
设调节池的尺寸为：取有效水深为8.5m，则底面积为481.25m2，调节池高要高于有效水深，最终设调节池高为9米，长为40m，宽为12m。

2.3渗滤液收集管管道管径计算
盲沟内部宜铺设排水管材，所用材料为HDPE穿孔管，盲沟由土工布包裹，其规格为150g/m2 。
对于渗滤液收集管管道管径计算，采用曼宁公式计算：

Q=1/n ×S^1/2 × A ×(rh ) 2/3
式中：
Q――管道净流量（m3/s）；
      n――曼宁粗糙系数，（由于HDPE管壁表面光滑，所以管道的粗糙系数在此式中取n=0.011）；
rh――水利半径，m；rh= A / X=πr2 /2πr = r/2（m）
X――湿周（m）
A―― 管的内截面积；A=πr2 （m2）
      S――明渠的坡度，（根据经验，渗滤液收集管的管道坡降不应小于2%，故取S=0.02）；
将已知数据代入上式中得：0.01947 =1/0.011×0.02^1/2×3.14×r2×（r/2）2/3，得出m，所以半径为0.11375m，直径为0.2275m，即直径为227.5mm。
校核：
根据《生活垃圾卫生填埋技术规范》GB50869-2013《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》CJJ113-2007中规定盲沟宜采用盲沟的设计应符合下列要求：1、盲沟内的排水材料宜选用卵石或碎石等材料；2、盲沟内宜铺设排水管材，宜采用HDPE穿孔管；3、盲沟应由土工布包裹，其规格不得小于150g/m2。因此本次HDPE收集干管公称外径250mm，支管外径200mm，竖管直径的为180mm的花管，盲沟底部宽为650mm。
则：
Q=1/n ×S^1/2 × A ×(rh ) 2/3
=1/0.011×0.02^1/2×π0.1252×（0.125/2）2/3
=0.0993m3/s > 0.01947 m3/s
第三章截洪沟
3.1 洪峰流量计算
  根据《给水排水设计手册第七册城镇防洪》的山洪防洪标准，截洪沟排水能力按不同年一遇洪水计算。设计洪峰流量采用经验公式，其经验公式如下：
                           QP=K * Fn
式中：Qp -洪峰流量，m3/s;
  K -径流模数,根据《给水排水设计手册第07册》表4-63可知：20年一遇时取20.75（根据插入法计算），50年一遇时取22.0*1.2=26.4。
F -流域面积,根据《给水排水设计手册第07册》表4-64可知：
当F<1km2时，n=1；当F>1km2时，n=0.75。
本设计中流域面积取0.08hm2，故n=1。
故设计洪峰流量计算如下：
20年一遇时：
            QP=K * Fn=20.75*0.08=1.660m3/s
50年一遇时：
QP=K * Fn=22.0*0.08=2.112m3/s
用20年一遇的洪峰流量进行误差校核，截洪沟设计流量Q应与QP误差不超过5%，作为校核的依据。

3.2截洪沟尺寸计算
假设渠底宽度b=0.6m，渠底水深h=0.4m。
1.       断面面积：w=(b+m*h)*h=(0.6+1*0.4）*0.4=0.4 m2
2.       湿周： m
3.       水力半径：R=w/x=0.4/1.7314=0.2310 m
4.       流速： m2/s
5.       设计流量计算：Q=w*v=0.4*4.0956=1.6382 m3/s
6.       误差校核：
根据之前计算可得，20年一遇的洪峰流量 QP=1.660 m3/s。
故有： = %
因为1.3133% < 5% ,所以设计要求符合条件。
7.       最终校核：
   根据超高相关规定，需不小于0.2 m，故设计中取超高为0.3 m。
因此加上超高后：h=0.4+0.3=0.7 m，当前渠底宽度b=0.6 m，计算如下：
(1)断面面积：w=(b+m*h)*h=(0.6+1*0.7）*0.7=0.91 m2
(2)湿周： m
(3)水力半径：R=w/x=0.91/2.5799=0.3527 m
(4)流速： m2/s
(5)设计流量计算：Q=w*v=0.91*5.4305=4.9418 m3/s
   根据之前计算可得，50年一遇的洪峰流量 QP=2.112 m3/s。
   显然4.9418 m3/s远大于2.112 m3/s，故在50年一遇的洪水中也不会出现溢流。所以之前设计的数据符合要求，故可取。
综上所述：
可确定截洪沟尺寸为，渠底宽度b=0.6 m，渠底水深h=0.4 m，超高h1=0.3 m。
第四章填埋气体产生量计算
4.1填埋气体的产生
利用产气速率模型计算填埋气体的实际产生速率和气体产生量。产气速率是指在单位时间内产生的填埋场气体总量，一般采用一阶产气速率动力学模型计算填埋场产气速率。
第t年填埋场气体的产气速率：q（t）= kY0 e-kt
式中：q（t）――单位气体产生速率，m3/（t·a）；
      Y0 ――垃圾的实际产气量，m3/t；
      k――产气速率常数，a-1。
垃圾的实际产气量可表示为： Y0 =  Mt·L0
式中：Mt――第t年所填垃圾量，t；
   L0――气体产生潜力，m3/t
L0和k的取值范围见表4-1：
参数       范围       潮湿气候（建议值）       中湿度气候（建议值）       干旱气候
（建议值）
K/a-1       0.003-0.4       0.10-0.35       0.10-0.35       0.002-0.10
L0/(m3/t)       0-312       140-180

L0取160m3/t，第一年生活垃圾的产气量:
Y1 =8126.43×160=1300229.28（m3）
气体产气常数k取0.10，则第一年填埋气体的产气速率：
q（t）= kY0 e-kt  =0.1×1300229.28× e-0.1=117649.61m3/a
第一年至第十年的产气量和产气速率计算结果汇总于表4-2。
表4-2双洋镇垃圾填埋场气体产气量和产气速率
年度       垃圾产气量m3       产气速率m3/a       累计产气量/m3
第一年       1300229.28       117649.61       1300229.28
第二年       1365294.70       123536.97       2665523.98
第三年       1433616.10       129718.95       4099104.98
第四年       1505356.40       136210.28       5604496.48
第五年       1580686.69       143026.45       7185183.17
第六年       1659786.62       150183.70       8844969.79
第七年       1742844.84       157699.12       10587814.63
第八年       1830059.41       165590.62       12417874.04
第九年       1921638.32       173877.03       14339512.36
第十年       2017799.99       182578.09       16357312.35

4.2填埋场气体收集系统的设计与计算
抽气井井距可用下式来计算：
            X = 2Rcos30°
式中:X——三角形布置井的间距，m；
   R——影响半径，m。
本设计为主动导排，根据《生活垃圾填埋场填埋气体收集处理及利用工程技术规范》(CJJ133-2009) 井距不应大于50m，设计井距取45m，则
   R=X÷2cos30°=45÷2cos30°= 25.98 m ≈ 26 m

作者: zzzzkkk 时间: 2022-4-18 14:31
太细了，好棒，有些公式没显示，可以再发一下吗

作者: lu1973bing 时间: 2022-4-19 09:26
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作者: zhangy 时间: 2023-12-28 22:04
我会把这个帖发给身边的人！一起学习~

作者: king3k 时间: 2023-12-30 08:02

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