簡(jiǎn)析生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)封場(chǎng)設(shè)計(jì)

吳健萍

（天津市環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院，天津 300201）

簡(jiǎn)析生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)封場(chǎng)設(shè)計(jì)

吳健萍

（天津市環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院，天津 300201）

簡(jiǎn)述了生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)封場(chǎng)的作用，分析了封場(chǎng)設(shè)計(jì)中堆體整形、封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定、填埋氣體的收集導(dǎo)排、垃圾堆體雨水的收集排放等主要內(nèi)容。

生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)；封場(chǎng)覆蓋；堆體整形；防滲層；填埋氣體

我國(guó)生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)始建于20世紀(jì)90年代，早期建設(shè)的生活衛(wèi)生填埋場(chǎng)垃圾填埋年限都在10 a以上，目前，大部分填埋場(chǎng)庫(kù)容已趨于飽和，需要進(jìn)行封場(chǎng)處理和處置。為了規(guī)范封場(chǎng)工程，實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定、生態(tài)恢復(fù)、土地利用、保護(hù)環(huán)境，原國(guó)家建設(shè)部于2007年1月17日頒布了CJJ 112—2007生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)封場(chǎng)技術(shù)規(guī)程，為生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)封場(chǎng)設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)依據(jù)。根據(jù)筆者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，分析了生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)封場(chǎng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。

1 封場(chǎng)覆蓋的目的及作用

1）可以減少滲入垃圾堆體的雨水量，達(dá)到減少滲瀝液產(chǎn)生量的目的，雨水最大化地徑流到排水溝；2）可以有效地控制填埋氣體的擴(kuò)散，有利于填埋氣體的收集利用，達(dá)到控制污染和綜合利用的目的；3） 促進(jìn)垃圾堆體盡快穩(wěn)定化；4） 抑制病原菌及其傳播媒體蚊蠅的繁殖和擴(kuò)散；5）防止水土流失；6）垃圾堆體進(jìn)行防滲處理后，有利于植被的生長(zhǎng)，為植被提供了土壤。

2 封場(chǎng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

2.1 堆體整形

堆體整形的目的是為防滲層提供基礎(chǔ)。由于垃圾堆體表層凹凸不平，在進(jìn)行封場(chǎng)覆蓋時(shí)需對(duì)現(xiàn)有的垃圾堆體進(jìn)行整形，高出地面的垃圾堆體邊坡按照1∶3的坡度進(jìn)行整修，為了保證及時(shí)排出降水，垃圾堆體頂面的坡度不宜小于5%。堆體整形時(shí)應(yīng)分層壓實(shí)垃圾，壓實(shí)密度應(yīng)大于800 kg/m3。

2.2 封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定

CJJ 17—2004生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范及CJJ 112—2007生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)封場(chǎng)技術(shù)規(guī)程要求填埋場(chǎng)封場(chǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮雨水徑流、防滲處理、填埋氣體的收集、植被選擇、填埋場(chǎng)的穩(wěn)定性及土地利用等因素。填埋場(chǎng)封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由表面至垃圾堆體的順序依次為植被層、排水層、防滲層、排氣層。

2.2.1 排氣層兼滲瀝液排水層

排氣層位于垃圾層之上，應(yīng)采用多孔的、高透水性的土層或土工合成材料。根據(jù)填埋場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行的情況，垃圾堆體滲瀝液的側(cè)滲比較嚴(yán)重，在進(jìn)行封場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮邊坡滲瀝液的收集及導(dǎo)排，可采用土工布包裹的復(fù)合土工排水網(wǎng)作為排氣層兼滲瀝液導(dǎo)排層。

2.2.2 防滲基礎(chǔ)層

防滲基礎(chǔ)層由黏土構(gòu)成，該層的主要作用是為防滲層提供穩(wěn)定的工作面和支撐面，以利于防滲層的鋪裝。

2.2.3 防滲層

防滲層通常被視為最終覆蓋系統(tǒng)中最重要的組成。防滲層使?jié)B過(guò)覆蓋系統(tǒng)的水分最小化，其中直接的作用是阻礙水分滲過(guò)，間接的作用是提高其上面各層的貯水和排水能力，以及通過(guò)徑流、蒸騰或內(nèi)部導(dǎo)排，最終使水分得以去除。防滲層還具有控制填埋氣體向上遷移及滲瀝液側(cè)滲的作用。

目前防滲層常用的防滲材料有壓實(shí)黏土、土工薄膜（HDPE）、土工聚合黏土襯墊（GCL） 等，以下是3種材料的性能對(duì)比情況。

1）壓實(shí)黏土是使用歷史最悠久，也是使用最多的防滲材料。優(yōu)點(diǎn)：成本低，可就地取材，施工難度小，施工經(jīng)驗(yàn)較成熟；施工時(shí)一般鋪設(shè)30～60 cm厚，被石子刺穿的可能性小，也不易被植被的根系刺穿。缺點(diǎn)：與HDPE膜和GCL相比，滲透系數(shù)偏大，防滲性能較差。施工時(shí)由于土方量較大，施工速度慢，并且受施工設(shè)備的影響施工時(shí)若壓實(shí)程度不夠的，其實(shí)際的防滲系數(shù)將與實(shí)驗(yàn)室充分壓實(shí)條件下得到的數(shù)據(jù)有很大出入。另外，黏土容易干燥、因凍融收縮易產(chǎn)生裂縫，使其防滲性能迅速下降，并且產(chǎn)生裂縫后難以修復(fù)。由于對(duì)填埋場(chǎng)的不均勻沉降性能要求較高，即在填埋場(chǎng)表面直徑為5 m的范圍，其中心沉降不能超過(guò)0.125～0.250 m，而黏土的抗拉伸性能較差，最大拉伸形變比為0.1%～1.0%。

2） 土工薄膜（HDPE） 是目前填埋場(chǎng)防滲材料常用的高密度聚乙烯薄膜。優(yōu)點(diǎn)：滲透系數(shù)小，防滲性能好，不透水（如果產(chǎn)生滲水主要是由于在板材生產(chǎn)過(guò)程中造成的瑕疵、微隙引起的，但通過(guò)質(zhì)量控制、檢驗(yàn)等工序可以避免和修復(fù))。土工膜的滲透系數(shù)不超過(guò)10-10cm/s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于黏土的滲透系數(shù)，施工時(shí)僅需鋪設(shè)1～3 mm厚的土工薄膜就可滿足防滲要求，既節(jié)約了填埋庫(kù)容，又降低了施工難度，可加快施工速度；土工薄膜的抗拉伸性能比黏土好，其最大抗拉伸形變比為5%～10%，對(duì)填埋場(chǎng)不均勻沉降的敏感性遠(yuǎn)小于黏土。缺點(diǎn)：由于該材料較薄，所以容易被尖銳物刺穿；聚合物存在著老化的問(wèn)題，并可能遭受到化學(xué)物質(zhì)、微生物的沖擊；施工過(guò)程中如果操作不得當(dāng)焊合接縫處容易出現(xiàn)接觸張口；抗剪切性能差，對(duì)上層覆土進(jìn)行壓實(shí)時(shí)薄膜可能會(huì)因不均勻受壓而損壞。另外，根據(jù)工程實(shí)例，土工薄膜鋪設(shè)在垃圾堆體上穩(wěn)定性差，容易造成土工薄膜上的植被土滑坡現(xiàn)象，如采用土工薄膜，應(yīng)選擇雙糙面的HDPE膜。

3） 土工聚合粘土襯墊（GCL） 是近年來(lái)被廣泛采用的一種防滲材料，一般是用土工布（geotextile）夾一層膨潤(rùn)土。膨潤(rùn)土含有的礦物質(zhì)主要是蒙脫石，其滲透系數(shù)非常低，具有吸脹性。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)垃圾填埋場(chǎng)沉降的敏感性較低；與壓實(shí)黏土相比，具有體積小、節(jié)約空間、施工量小、施工速度快，發(fā)生損壞后可以迅速修復(fù)的特點(diǎn)。缺點(diǎn)：由于施工鋪設(shè)的厚度小，容易被尖銳的石子或復(fù)墾植被的根系刺穿。每卷長(zhǎng)度較短，施工時(shí)搭接口較多。

2.2.4 排水層

排水層可采用粗?；蛲凉づ潘牧希吰驴刹捎猛凉?fù)合排水網(wǎng)，排水層與填埋庫(kù)區(qū)的排水明渠連接。排水層的作用是采用滲透性高的材料排出滲入植被層、保護(hù)層內(nèi)的雨水或融雪水。

2.2.5 植被層

植被層應(yīng)由營(yíng)養(yǎng)植被層和覆蓋土支持層組成。營(yíng)養(yǎng)植被層的土質(zhì)應(yīng)有利于植被增長(zhǎng)，厚度應(yīng)≥150 mm。覆蓋支持土層由壓實(shí)土層構(gòu)成，其滲透系數(shù)應(yīng)＞1×10-4cm/s，厚度應(yīng)≥450 mm。

植被層可使降落在最終覆蓋層上的雨水向堆體周圍排出，盡量防止冰凍穿透壓實(shí)黏土層，并保護(hù)阻隔層不受植物根系、紫外線和其他有害因素的傷害。該層促進(jìn)植物生長(zhǎng)，能容納大多數(shù)非木本植物的根系，提供一定的持水能力，從而削弱降雨的水分侵入并在旱季維持植物生長(zhǎng)。

2.3 填埋氣體的收集導(dǎo)排

填埋氣體（LFG） 是垃圾降解的主要產(chǎn)物，其成分隨著垃圾的穩(wěn)定化過(guò)程、垃圾組成、填埋場(chǎng)所在地水文地質(zhì)和填埋方式等宏觀因素而異。在填埋初期，LFG的主要成分是二氧化碳，隨后二氧化碳含量逐漸變低，甲烷含量逐漸增大。在產(chǎn)氣穩(wěn)定階段，厭氧條件下產(chǎn)生的LFG中甲烷為50%～60%、二氧化碳30%～50%，以及少量的氨、硫化氫等氣體。隨著填埋場(chǎng)的封場(chǎng)，垃圾堆體密閉性越來(lái)越好，填埋氣體可能大量產(chǎn)生并在場(chǎng)內(nèi)聚集，其結(jié)果將導(dǎo)致場(chǎng)內(nèi)壓力升高，如不及時(shí)排出可能造成重大火災(zāi)、爆炸事故。因此，填埋場(chǎng)封場(chǎng)必須考慮填埋氣體的收集導(dǎo)排系統(tǒng)。

填埋場(chǎng)內(nèi)填埋氣體導(dǎo)排系統(tǒng)分為主動(dòng)和被動(dòng)2類。主動(dòng)導(dǎo)排系統(tǒng)是通過(guò)安裝動(dòng)力氣體抽取設(shè)備，及時(shí)抽取收集場(chǎng)內(nèi)的填埋氣體，從而控制填埋氣體的排放。被動(dòng)導(dǎo)排系統(tǒng)是通過(guò)設(shè)置大空隙氣體通路等措施來(lái)輸導(dǎo)填埋氣體。

1）被動(dòng)導(dǎo)排系統(tǒng)一般用于小型垃圾填埋場(chǎng)或投入使用時(shí)間不長(zhǎng)且產(chǎn)氣量不成規(guī)模的填埋場(chǎng)。該系統(tǒng)受大氣壓力等條件影響較大，同時(shí)填埋氣體仍未被處理而直接排放至大氣。

2）主動(dòng)導(dǎo)排系統(tǒng)與被動(dòng)系統(tǒng)相比能更有效地控制和收集填埋氣體，多用于大、中型填埋場(chǎng)，或周圍環(huán)境要求較高的填埋場(chǎng)以及建設(shè)填埋氣體回收利用設(shè)施的填埋場(chǎng)。

填埋氣體主動(dòng)導(dǎo)排一般由集氣井（或水平集氣溝）、集氣管網(wǎng)、抽氣設(shè)備等組成，如圖1所示。填埋氣體是一種清潔能源，產(chǎn)氣量較小時(shí)可采用火炬直接燃燒的方式進(jìn)行處理，達(dá)到一定規(guī)模后可考慮綜合利用。填埋氣體的收集及利用可參考CJJ 133—2009生活垃圾填埋場(chǎng)填埋氣體收集處理及利用工程技術(shù)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.4 垃圾堆體雨水的收集排放

為了保證堆體的邊坡穩(wěn)定，同時(shí)減少水滲入垃圾堆體，堆體覆蓋層上的徑流水應(yīng)盡快導(dǎo)排，可通過(guò)填埋庫(kù)區(qū)雨水收集系統(tǒng)快速有效地排出。

3 結(jié)束語(yǔ)

生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)封場(chǎng)設(shè)計(jì)是填埋場(chǎng)運(yùn)行管理的重要環(huán)節(jié)之一，優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案在保障填埋場(chǎng)正常運(yùn)行的前提下，可為建設(shè)單位節(jié)省投資，防止填埋場(chǎng)產(chǎn)生不必要的二次污染，對(duì)美化環(huán)境，提高城市整體環(huán)境質(zhì)量，有著非常重要的作用。

Closure Design of Domestic Waste Sanitary Landfill Sites

Wu Jianping
（Tianjin Environmental Sanitation Engineering Design Institute,Tianjin 300201）

Functions of closure of domestic waste sanitary landfill sites were sketched.Main contents about closure design were analyzed,including landfill pile shaping,structure determining of closure cover system,collection and drainage of landfill gas,and collection and discharge of rainwater in landfill pile.

domestic waste sanitary landfill site；closure cover；landfill pile shaping；impermeable layer；landfill gas

X799.3；TU993.3

A

1005－8206（2011） 03－0009－03

2011-04-15

吳健萍（1966—），高級(jí)工程師，主要從事環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)施的設(shè)計(jì)與研究。

（責(zé)任編輯：張藝）