多雨地區(qū)生活垃圾填埋場垃圾堆體水量控制技術(shù)及工程應(yīng)用探討

邱昭雯 王海明

摘要：本文針對我國多雨地區(qū)填埋場運營管理中，因雨量充足，多刮臺風(fēng)，雨水進入生活垃圾填埋場垃圾堆體、滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)長期運營之后容易發(fā)生淤堵，引起滲濾液水位過高影響垃圾堆體安全穩(wěn)定的重要問題，提出了填埋場垃圾體水位的控制技術(shù)及工程應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：垃圾體水位 控制技術(shù) 工程應(yīng)用 排水排污溝 覆蓋膜 盲溝 豎井

垃圾填埋場占地面積大，露天作業(yè)，下雨時水份滲入垃圾體，不僅增加了填埋場滲濾液處理量，還增加了垃圾填埋堆體不穩(wěn)定因素，給填埋場運營管理帶來了許多困難。如遇到滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)堵塞，會提高垃圾堆體的水位。垃圾堆體浸泡在水中，形成飽和狀態(tài)，會增加滑動力，減少垃圾堆體的穩(wěn)定安全性。因此，滲濾液水位過高從而影響垃圾堆體安全的穩(wěn)定性是當(dāng)今急需研究的重要課題，控制雨水進入垃圾堆體是填埋作業(yè)安全的重中之重。而有效的技術(shù)措施是防止雨水進入垃圾堆體的必要保證,并可實現(xiàn)工程應(yīng)用。

1布設(shè)填埋庫區(qū)雨污分流系統(tǒng)

雨污分流系統(tǒng)包括場外排洪系統(tǒng)和場內(nèi)排水排污系統(tǒng)，場外排洪系統(tǒng)通常有場區(qū)外部截洪溝、沉砂池、排洪渠等。場內(nèi)徑流系統(tǒng)通常是在交替作業(yè)的各個填埋塊區(qū)邊界設(shè)置排水排污溝，在作業(yè)道路邊設(shè)置排水排污溝、沉砂井、排水排污主管等；在垃圾面鋪設(shè)覆蓋膜防止雨水直接進入垃圾體，把覆蓋膜上的雨水引導(dǎo)到排水溝上；整個場區(qū)排水排污溝分別連通，由場內(nèi)主排水排污溝分別引導(dǎo)雨水污水到場外徑流系統(tǒng)。

1.1場外排洪系統(tǒng)

根據(jù)當(dāng)?shù)?0年一遇或100年一遇山洪水量，結(jié)合填埋場的地形地貌，如山谷形填埋場做法為：在坡底建貫通全場的截洪溝，溝底坡度為２%。在山坡邊坡頂至底按每10米高度布設(shè)１級平臺并修建排水溝，在自然形成的流水沖溝位置建跌水溝，根據(jù)匯水量設(shè)計，截洪溝流水?dāng)嗝鎸扻高為0.6X0.6m漸變至2.5X2.5m，排水溝通常寬X高為0.5X0.5m左右，溝底坡度均為２%。在截洪溝中部及末端出口處設(shè)置沉砂池，沉砂池可作為儲水池，排水溝、跌水溝、截洪溝相互連通。因填埋場大多數(shù)遠離市區(qū)，再經(jīng)排洪隧道或排水管排出場外市政排水管網(wǎng),排洪隧道一般埋地下，流水?dāng)嗝鎸扻高為2.0X2.0m，排水管可明敷或埋地敷設(shè)。

1.2場內(nèi)排水排污系統(tǒng)

填埋作業(yè)分塊區(qū)進行，在塊區(qū)邊界線及垃圾車臨時進場道路兩旁修建排水溝，塊區(qū)與塊區(qū)之間交替作業(yè)，不斷堆高垃圾堆體，每塊區(qū)約高度10米。塊區(qū)邊界線排水排污溝具體做法為：修建一溝兩用的排雨水溝（排水溝）和排垃圾滲濾液溝（排污溝），寬X高為1X2m，通常以覆蓋膜分隔為上溝和下溝，上溝為排水溝，下溝為排污溝，上溝和下溝的截面可均等，排污溝用30—50mm級配碎石填充。在垃圾車臨時進場道路兩旁修建垂直分隔的一溝兩用的排水溝和排污溝，寬X高為2X2m，通常以覆蓋膜分隔為里溝和外溝，里溝靠垃圾堆體為排污溝，外溝靠垃圾車臨時進場道路為排水溝，里溝和外溝的截面可均等，里溝用30—50mm級配碎石填充，里溝內(nèi)放置DN200的HDPE花管（梅花狀開孔，管底部不開孔，開孔直徑?10mm，孔距150mm）作為導(dǎo)排管，HDPE花管可采用熱融焊連接，可加套管加強連接。在平面布置上，垃圾車臨時進場道路兩旁的溝為主溝，塊區(qū)邊界線的溝為次溝，次溝與主溝連接，排水溝的水排入市政管網(wǎng)，排污溝的水排入滲濾液調(diào)節(jié)池。

1.3垃圾面鋪設(shè)覆蓋膜防止雨水直接進入垃圾堆體

垃圾面鋪設(shè)覆蓋膜，其作用不僅防止雨水直接進入垃圾堆體，還能防止垃圾臭氣散發(fā)到空氣中污染環(huán)境；又可使垃圾堆體處于厭氧狀態(tài)，增加垃圾有機物的降解；更能有效提高垃圾沼氣有序收集效率，達到節(jié)能減排目的。根據(jù)垃圾面擱置時間，有臨時覆蓋、中間覆蓋、終場覆蓋。具體應(yīng)用為：在相對擱置時間較長的垃圾面做中間覆蓋，鋪設(shè)較為經(jīng)久耐用的HDPE膜，厚度為0.3mm至1.0mm ,膜與膜采用熱熔焊接。由于南方地區(qū)多發(fā)臺風(fēng)，為了抵御臺風(fēng)吹打，膜上覆蓋孔隙為100 X100 mm的尼龍漁網(wǎng)，再在HDPE膜和漁網(wǎng)上壓上1X0.5X0.3m的土工布砂袋 。施工技巧為：因HDPE膜很薄，特別是焊縫部位強度局部比膜體低，抵御臺風(fēng)吹刮能力較差，為了防止強臺風(fēng)從HDPE膜焊縫吹進使膜鼓起遭受破壞，施工HDPE膜時逆臺風(fēng)季節(jié)主要風(fēng)向鋪設(shè)，使上風(fēng)向的膜壓著下風(fēng)向的膜；將土工布砂袋沿著焊縫排列；根據(jù)HDPE膜的寬度，在每張HDPE膜中間加設(shè)2排土工布砂袋，間距約為2.1X2.1m排列。同時，為了防止垃圾刺穿HDPE膜，在垃圾面要推平壓實，覆蓋約0.3m厚土層平整場地。

在每天作業(yè)的垃圾面臨時覆蓋，每天下班后鋪設(shè)較為柔軟的厚度為0.3mm的防滲塑料編織土工膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粘土覆蓋材料，膜上壓0.5X0.5X0.3m的土工布砂袋 ，膜與膜采用搭接。防滲塑料編織土工膜使用方便，不但可防止雨水進入垃圾體，又可防止臭氣污染空氣，同時可節(jié)約填埋垃圾庫容5%-10%。在第二天上班前把防滲塑料編織土工膜掀開，收留卷起，留待當(dāng)天下班后鋪設(shè)。如此，防滲塑料編織土工膜可重復(fù)使用。

2多層次三維布設(shè)滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)

垃圾填埋場的滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)通常做法是：在邊坡每級平臺上設(shè)置滲濾液導(dǎo)排盲溝及在場底鋪設(shè)碎石層作為滲濾液導(dǎo)排層， 由于滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)長期運營之后容易發(fā)生淤堵，使?jié)B濾液水位過高從而影響垃圾堆體的安全穩(wěn)定性，因此，當(dāng)填埋場運營到一定年份（如10年左右）時，應(yīng)在垃圾堆體上重新布置一套滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)，新系統(tǒng)負擔(dān)系統(tǒng)標(biāo)高以上的垃圾堆體滲濾液導(dǎo)排，減輕了舊系統(tǒng)的負擔(dān)。

在具有一定高程的垃圾堆體上重新布置一套滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)，施工難度很大。原因是垃圾面上有各種設(shè)施，包括填埋氣體收集氣井、管線系統(tǒng)、場內(nèi)徑流排水溝系統(tǒng)、垃圾面覆蓋膜、填埋垃圾作業(yè)面、作業(yè)平臺、垃圾車臨時進場道路等設(shè)施，而且由于垃圾體的不均勻沉降，垃圾面會形成大面積凹凸不平的狀況。因此，在垃圾堆體上設(shè)置滲濾液導(dǎo)排盲溝，可根據(jù)具體情況，選擇以下做法。

2.1滲濾液水平導(dǎo)排盲溝----在填埋垃圾庫區(qū)端部（周邊）范圍實施

在一定高程的垃圾堆體平面上設(shè)置直線形滲濾液水平導(dǎo)排盲溝，根據(jù)垃圾水量情況，間距為30至50米。水平導(dǎo)排盲溝在垃圾體的不均勻沉降容易發(fā)生倒坡現(xiàn)象，因此設(shè)計長度不宜太長，在300米左右為宜，為增加自排能力，坡度大于2%。盲溝做法：寬X高為3X4m，用30—50mm級配碎石填充，中間放De355-De450HDPE花管，HDPE花管可采用熱融焊連接，可加套管加強連接。在滲濾液水平導(dǎo)排盲溝端頭設(shè)置端頭井,水平導(dǎo)排盲溝的滲濾液可通過端頭井流出,流入滲濾液收集管,再輸送到滲濾液調(diào)節(jié)池。

隨著填埋垃圾高度的不斷提高，滲濾液水平導(dǎo)排盲溝可在不同的高程再設(shè)置若干層。根據(jù)歐美發(fā)達國家的成功經(jīng)驗，在滲濾液水平導(dǎo)排盲溝端頭井采用管道反沖洗設(shè)備，定期對滲濾液水平導(dǎo)排管道進行沖洗維護，可有效防治滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)淤堵問題。

2.2水平導(dǎo)排盲溝+較大口徑豎井----在填埋垃圾庫區(qū)中部范圍實施

在垃圾堆體中按100米左右的距離建設(shè)一口直徑1米深約10米的豎井（HDPE管，De1000，PE100，SDR11），豎井De1000HDPE管可采用熱融焊連接，可加套管加強連接。在現(xiàn)狀高程的垃圾堆體上圍繞豎井周邊設(shè)置不同方向的滲濾液水平導(dǎo)排盲溝，盲溝做法為寬X高為2X2m，用30—50mm級配碎石填充，中間放De200-De355HDPE花管，HDPE花管可采用熱融焊連接，可加套管加強連接。坡度為2%。滲濾液經(jīng)水平導(dǎo)排盲溝流向豎井，水平導(dǎo)排盲溝與豎井的連接為：在豎井大管開孔，水平導(dǎo)排盲溝小花管穿入豎井大管，熱融焊連接。為了保證豎井大管的強度，在豎井大管的不同高度開孔。在井底放置潛污泵抽出豎井滲濾液，接入滲濾液排水管道排到調(diào)節(jié)池。

隨著填埋垃圾高度的不斷提高，豎井可不斷提高，豎井De1000HDPE管可采用熱融焊連接，可加套管加強連接。滲濾液水平導(dǎo)排盲溝可在不同的高程再設(shè)置若干層。

由于豎井與不同方向的滲濾液水平導(dǎo)排盲溝采用熱融焊連接并埋在垃圾堆體下，受到來自不同反向的重力，可保證豎井在垃圾體的不均勻沉降中保持平衡。水平導(dǎo)排盲溝在垃圾體的不均勻沉降容易發(fā)生倒坡現(xiàn)象，因此設(shè)計長度不宜太長，在100米左右為好。同時，為了保證抽出滲濾液，抽水設(shè)備要隨著豎井高度提高而改進。

3鉆小口徑豎井抽排垃圾體滲濾液----快速降低垃圾體水位

在水位高的填埋垃圾堆體平面布置豎向抽水井，通過向豎井加壓的方式抽出滲濾液，每口豎井日抽水量為13至33噸，可達到快速降低垃圾體水位的效果。具體做法為：將空氣壓縮機放在配電室，引出壓縮空氣主管（HDPE管，De8mm，P=1.6Mpa），從主管引出支管，支管連接豎井并向豎井加壓抽水。從豎井抽出的污水用排水支管（U-PV管De50）引到排水主管，由排水主管將滲濾液排放到滲濾液調(diào)節(jié)池。豎井做法為：在填埋垃圾堆體鉆井直徑150mm，深度根據(jù)垃圾體厚度調(diào)整，注意離開場底水平HDPE防滲層5米。在井口范圍直徑1米高1.5米內(nèi)用摻10％膨潤土的粘土壓實，在井口范圍直徑5米高0.5米內(nèi)用粘土壓實，用單面復(fù)合土工排水網(wǎng)護井壁（土工布一面貼近垃圾面），單面復(fù)合土工排水網(wǎng)內(nèi)底部放置10-20mm硬質(zhì)洗凈碎石高1米，再放入鋼管?114X6mm，鋼管先開孔(開孔直徑?10mm，開孔率5%），加工絲扣，后熱鍍鋅，采用管接箍絲扣連接。鋼管底部密封，頂部伸出垃圾堆體0.8米,用5mm厚鋼板封口。將排水管U-PV管De50和壓縮空氣管（HDPE管，De8mm，P=1.6Mpa）放入鋼管內(nèi)，底部距離鋼管底部１米，頂部從封口鋼板穿孔伸出分別與垃圾堆體面的排水管網(wǎng)及壓縮空氣管管網(wǎng)連接。

3結(jié)語

填埋場垃圾體水位的控制技術(shù)及工程應(yīng)用是布設(shè)填埋庫區(qū)雨污分流系統(tǒng)，包括場外徑流系統(tǒng)和場內(nèi)徑流系統(tǒng)。當(dāng)滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)長期運營之后發(fā)生淤堵，使?jié)B濾液水位過高從而影響垃圾堆體的安全穩(wěn)定性時，應(yīng)在垃圾堆體上重新布置一套滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)，修建多層次三維滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)。當(dāng)需要快速降低垃圾體水位時，采用鉆小口徑豎井抽排垃圾體滲濾液。