城市生活垃圾填埋場封場技術(shù)
摘要:結(jié)合我國第一個城市生活垃圾填埋場封場示范工程——深訓(xùn)市玉龍坑垃圾填埋場封場工程，進(jìn)行了生活垃圾填理場封場技術(shù)的探討。生活垃圾填埋場的封場，由終場覆蓋與生態(tài)恢復(fù)系統(tǒng)、雨水導(dǎo)排與防滲系統(tǒng)、滲濾液處理來統(tǒng)、氣體控制與回收利用系統(tǒng)等組成。垃圾填埋場封場系統(tǒng)的設(shè)計，應(yīng)能最大限度地減小垃圾填埋場終場后對環(huán)境的二次污染，有利于填埋場的穩(wěn)定、無害化。
關(guān)鍵詞：封場,終場覆蓋, 雨水導(dǎo)排與防滲, 滲濾液處理, 氣體控制與回收利用, 城市生活垃圾填埋
1 概述
我國目前對城市生活垃圾的處理絕大部分采用填埋法。許多垃圾填埋場在達(dá)到使用壽命后，并未按有關(guān)要求進(jìn)行封場，一般僅對表層進(jìn)行簡單的土壤覆蓋處理。采用這種“封場”方式的垃圾填埋場，繼續(xù)對周圍的環(huán)境造成較大的危害。
垃圾填埋場在封場后，一般要30-50 年才能完全穩(wěn)定，達(dá)到無害化。我國還沒有城市生活垃圾填埋場封場的技術(shù)規(guī)范，對垃圾填埋場封場的研究較少，至今也沒有垃圾填埋場封場的工程先例。隨著人們環(huán)境意識的不斷增強，對垃圾填埋場進(jìn)行封場技術(shù)研究就顯得尤為迫切。
我們以我國第一個垃圾填埋場封場示范工程― 深圳市玉龍坑垃圾填埋場封場工程為例，進(jìn)行了填埋場封場技術(shù)的研究。
深圳市玉龍坑垃圾填埋場自1983 年開始使用，最初為垃圾堆放場，主要填埋羅湖、福田兩區(qū)垃圾，后經(jīng)6 次擴容，至今已使用了13 年。垃圾總?cè)萘考s370 萬立方米，垃圾總量約470 萬噸，填埋場場區(qū)垃圾占地約10 萬平方米。
填埋場啟用初期，由于受經(jīng)濟、技術(shù)條件的限制，未按衛(wèi)生填埋的要求進(jìn)行設(shè)計及建造。10 多年來垃圾填埋量不斷增加，填埋場由于易燃易爆、有毒有害氣體不能科學(xué)地排放而帶來的安全問題日益突出，該填埋場嚴(yán)重威脅著周圍的環(huán)境及居民健康。因此，對該填埋場進(jìn)行封場已刻不容緩。整個封場工程由終場覆蓋與生態(tài)恢復(fù)系統(tǒng)、防滲導(dǎo)排系統(tǒng)、滲濾液處理系統(tǒng)、氣體控制與回收利用系統(tǒng)等組成。
2 終場覆蓋與生態(tài)恢復(fù)
2.1 填埋場堆體形狀改造：
玉龍坑垃圾填埋場自1983年以來先后經(jīng)過6 次擴容填埋。堆體形成兩個高差較大的平臺，北部為高約100 米以上的垃圾平臺，南部為90 米以下的低垃圾平臺。兩個垃圾平臺表面均高低不平，相接處坡度太陡，堆體不穩(wěn)定，垃圾邊緣和山體相接處形狀也極不規(guī)則。因此，要根據(jù)排水、堆體穩(wěn)定、景觀等原則，對現(xiàn)有垃圾體進(jìn)行改造。要平整場地，使垃圾平臺具有一定的向下的緩坡，以便于排水。兩垃圾平臺之間坡度改造為1 : 3 ，垃圾邊緣及其與山體相接處應(yīng)用粘土封蓋密實，以免在采取主動抽氣方式收集填埋氣體時，空氣被抽入其中。
2.2 終場覆蓋與生態(tài)恢復(fù)：
填埋場的終場覆蓋系統(tǒng)是封場的關(guān)鍵技術(shù)之一。整個覆蓋系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)有利于水流的收集、導(dǎo)排；有利于填埋氣體的安全控制與收集利用；應(yīng)盡量減少垃圾滲濾液的產(chǎn)生。
垃圾滲濾液的產(chǎn)生量與覆蓋厚度、覆蓋材料，以及覆蓋層的整體性密切相關(guān)。如果覆蓋材料滲透系數(shù)小，覆蓋厚度大，覆蓋層的施工質(zhì)量和整體性好，覆蓋層不因沉降作用而產(chǎn)生斷裂和形成縫隙，就能有效的阻止雨水滲入垃圾體內(nèi)，從而避免產(chǎn)生過量的滲濾液。整個覆蓋系統(tǒng)自上而下分別是植被層、營養(yǎng)層、排水層、阻隔層、基礎(chǔ)層，基礎(chǔ)層以下為垃圾體。
植被層根據(jù)需要布置為觀果區(qū)、觀葉區(qū)、觀景區(qū)、草坪觀賞活動區(qū)、松柏浴場區(qū)、周坡灌草帶等。
營養(yǎng)層有機質(zhì)含量大于5 % ，厚度不小于0.3 米，坡度不能太陡，否則不利于土壤持水和表層植物的生長。一般該層滲透系數(shù)大于0.5 米／日。
排水層用于收集通過營養(yǎng)層下滲的雨水和保護(hù)阻隔層。一般說來，各種外在因素，如非均勻沉降、水流侵蝕、表層植物根系侵入等會破壞阻隔層，所以排水層就避免了阻隔層同營養(yǎng)層直接接觸，對阻隔層起到了一定的緩沖保護(hù)作用。
阻隔層主要是為了阻止雨水滲入垃圾體中，在一定程度上也能防止填埋氣體通過土壤孔隙的遷移擴散，因此阻隔層要求密封性好，整體性好。阻隔層材料主要有HDPE 膜、膨潤土板、粘土等幾種。
基礎(chǔ)層對整個覆蓋系統(tǒng)起支撐、穩(wěn)定作用。厚度為0.3～0.5 米，覆蓋材料可為土壤、砂礫，甚至可為一些堅硬垃圾，如建筑垃圾等；A(chǔ)層空隙一般很大，填埋氣體會沿著整個基礎(chǔ)層面遷移。鑒于它的導(dǎo)氣作用，有時基礎(chǔ)層也可設(shè)計為排氣層。
3 雨水導(dǎo)排、防滲與滲濾液處理
3.1 雨水
收集與導(dǎo)排系統(tǒng)：
當(dāng)表層植被恢復(fù)后，需要排除覆蓋層表面雨水徑流以及周邊山體進(jìn)入場區(qū)的水流以減少雨水下滲及垃圾滲濾液的產(chǎn)生。因此要設(shè)計雨水收集與導(dǎo)排系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般由截洪溝或地下排水涵管組成。整個雨水收集與導(dǎo)排系統(tǒng)，分為場外排水系統(tǒng)，與場內(nèi)排水系統(tǒng)。
場外排水系統(tǒng)的主體部分為位于填埋場東北側(cè)140～70 米等高線之間的截洪溝。截洪溝起始位置從沉砂池開始。該溝一方面也導(dǎo)排進(jìn)入填埋場底部涵管的西北側(cè)截洪溝雨水，另一方面攔截東北側(cè)山體水流。該截洪溝可截除匯水面積近25 萬平方米。采用漿砌塊石結(jié)構(gòu)，混凝土護(hù)面，護(hù)砌高度1.0 米，溝底坡度為 0.02 ～0.05 ，底寬1.0 米，邊坡1 : 0.5 ，溝總長約500 米。場內(nèi)雨水導(dǎo)排系統(tǒng)由主導(dǎo)排溝和支導(dǎo)排溝組成，直接將水流排入下游。
3.2 防滲系統(tǒng)：
玉龍坑垃圾填埋場終場后，表層垃圾體高出下游建筑物20 米以上，垃圾體所持有的滲濾液在水壓力作用下向周邊滲透擴散，場內(nèi)及周邊地下水已明顯受到垃圾滲濾液的污染，建筑物的鋼結(jié)構(gòu)已受到中等強度的腐蝕。因此，要防止垃圾滲濾液對周邊地下水的污染。
玉龍坑填埋場封場擬采用地下連續(xù)墻方式進(jìn)行防滲，沿填埋場西南、東南邊界建一地下連續(xù)防滲墻，深入微風(fēng)化巖層以下0.5 米，和周邊山體直接連接起來，使填埋場同周邊住宅區(qū)相對隔絕，形成獨立體。該種方法防滲效果好，而且能有效地防止氣體橫向遷移。
3.3 滲濾液處理系統(tǒng)：
填埋場封場后，其頂部采用HDPE 膜作為防滲層，與側(cè)向幕墻共同形成了一個防滲系統(tǒng)，有效地阻止了雨水進(jìn)入填埋場，使填埋場產(chǎn)生的垃圾滲濾液大為減少。玉龍坑填埋場封場后，日均污水量約80 噸。填埋場中垃圾有機物的降解需要一定的水分，沒有適當(dāng)?shù)乃，將增加垃圾降解時間和填埋場終場后的養(yǎng)護(hù)時間。
因此，可采用滲濾液回灌技術(shù)處理污水，一方面可減少垃圾滲濾水處理量，另一方面可增加垃圾有機物的含水量，增加產(chǎn)氣速率，加速填埋場的穩(wěn)定；同流后的污水再排入污水處理廠進(jìn)行深度處理。
4 填埋氣體控制與回收利用系統(tǒng)
4.1 填埋氣體安全控制系統(tǒng)：
垃圾填埋氣體中甲烷含量很高，其濃度一般在50 ％-70 ％。這是一種易燃易爆氣體，和空氣混合后，當(dāng)甲烷濃度在5 ％-15％時遇火即會爆炸。另外，填埋氣體還可以通過土壤、管道等各種孔隙、通道遷移，若遷移到附近建筑物內(nèi)，容易積聚并達(dá)到爆炸濃度范圍。因此，必須采取措施對填埋氣體進(jìn)行安全控制。
根據(jù)場外現(xiàn)場監(jiān)測，在距填埋場邊界50 米以外的地下能測到甲烷氣體。而且距填埋場越近甲烷氣體濃度越大，最大甲烷濃度達(dá)55 ％。因此，須要防止填埋氣體的側(cè)向遷移。
采用沿填埋場周邊的地下防滲幕墻和主動抽氣相結(jié)合的方式進(jìn)行氣體安全控制，并在場外建筑物附近建立氣體監(jiān)測井及在線氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)，這樣能有效防止填埋氣體向建筑物的遷移。
場內(nèi)采用主動抽氣方式對填埋氣體進(jìn)行控制與收集。根據(jù)現(xiàn)場抽氣試驗，抽氣井適宜的井口抽氣流量為每分鐘3 立方米，每個抽氣井的作用半徑約28 米，抽氣井錯列布置，作用范圍涵蓋整個填埋場，可更好地控制填理氣體的外逸。
4.2 填埋氣體的回收利用：
填埋氣體是一種高能可燃?xì)怏w，熱值約每立方米22 046 千焦耳，而且目前該填埋場正處于產(chǎn)氣高峰，年總產(chǎn)氣量為5 340 萬立方米，具有很高的利用價值。本工程對填埋氣體擬采用燃?xì)鈾C發(fā)電的利用方式。這種方式經(jīng)濟效益好，投資省，熱能利用率較高，二次污染小。
5 結(jié)論
垃圾填埋場的封場工程是一個系統(tǒng)性工程，一般由終場覆蓋與生態(tài)恢復(fù)系統(tǒng)、雨水導(dǎo)排與防滲系統(tǒng)、滲濾液處理系統(tǒng)、氣體控制與回收利用系統(tǒng)等組成。這樣可最大限度地減少對環(huán)境的二次污染，有利于填埋場的穩(wěn)定和無害化。
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