陽山縣生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)工程設(shè)計(jì)

付 強(qiáng)

（同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，上海 200092）

1 工程概況

陽山縣位于廣東省清遠(yuǎn)市中部，南嶺山脈南麓。陽山縣生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)位于陽山縣陽城鎮(zhèn)北部，260省道西側(cè)，距離縣城中心約7 km。工程總占地面積約21.9 hm2，填埋規(guī)模150 t/d，總庫容為142.1×104m3，有效庫容136.2×104m3，屬于Ⅳ類Ⅳ級(jí)處理規(guī)模填埋場(chǎng)。

整個(gè)填埋場(chǎng)可分為填埋庫區(qū)、滲瀝液處理區(qū)和管理區(qū)。填埋庫區(qū)位于填埋場(chǎng)的中部，總占地約8.52 hm2。庫區(qū)內(nèi)通過分隔土堤被劃分為2個(gè)填埋作業(yè)單元。庫區(qū)道路南端與現(xiàn)狀進(jìn)場(chǎng)道路連接，沿庫區(qū)西側(cè)經(jīng)過垃圾擋壩頂部和滲瀝液調(diào)節(jié)池北側(cè)，最終接入滲瀝液處理站。滲瀝液處理區(qū)布置于填埋庫區(qū)的北側(cè)，主要包括滲瀝液調(diào)節(jié)池、滲瀝液處理車間、輔助用房、消防水池等設(shè)施，占地約1.77 hm2。管理區(qū)位于整個(gè)場(chǎng)區(qū)的最高處，且緊靠場(chǎng)外道路，占地約3 000 m2，包括綜合樓、機(jī)修車間、變配電間、地磅、洗車臺(tái)和停車場(chǎng)。此外，場(chǎng)區(qū)總出入口分設(shè)生產(chǎn)車輛出入口和管理出入口，可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)不同物流的安全管理。

2 填埋場(chǎng)工程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

2.1 庫區(qū)基層構(gòu)建

庫區(qū)現(xiàn)狀為南北走向的溝谷，溝底長(zhǎng)約300 m。場(chǎng)區(qū)地層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，巖土層力學(xué)性質(zhì)較好，地基承載力可滿足要求，無需進(jìn)行地基處理。

庫區(qū)最高標(biāo)高為169 m，最低標(biāo)高為131 m，庫底設(shè)置導(dǎo)排主盲溝，平均坡度為10%；庫底最低點(diǎn)位于垃圾擋壩前沿，以便收集的地下水匯集至該處后，通過重力流方式穿過垃圾擋壩導(dǎo)排至庫外。除主盲溝形成較大的排水坡度外，沿溝谷兩側(cè)依勢(shì)構(gòu)建不小于2%的排水坡度，確保地下水和滲瀝液導(dǎo)排通暢。鋪設(shè)水平防滲層前對(duì)填埋庫區(qū)場(chǎng)地進(jìn)行清基平整，去除垂直深度10 cm內(nèi)的樹根、瓦礫、石子、混凝土顆粒、鋼筋頭、玻璃渣等有可能損傷人工防滲層材料的雜物。庫區(qū)邊坡以適度開挖表層土為主，坡度控制在不大于1:1.5，豎向每隔10～15 m設(shè)置4 m寬的錨固平臺(tái)。

2.2 垃圾擋壩

為充分利用現(xiàn)狀地形構(gòu)建填埋庫區(qū)，增加填埋庫容，延長(zhǎng)服務(wù)年限，在山谷下游谷口處構(gòu)建垃圾擋壩。垃圾壩體采用加筋土石混合材料壩，軸線長(zhǎng)度為199.57 m，壩體最大建設(shè)高度32 m，壩頂總寬度9 m，路面寬度4 m，兩側(cè)分設(shè)3 m和2 m的路肩，兼做錨固溝和排水溝。修筑壩體的土石采用庫區(qū)構(gòu)建開挖的土石料，滿足最大干密度為20 kN/m2，壓實(shí)度應(yīng)不低于0.93。垃圾壩體內(nèi)、外坡坡度均為1:1.5，靠庫區(qū)側(cè)自壩頂處以1:3的填埋坡度堆高填埋。外坡面采用草皮護(hù)坡。

2.3 防滲系統(tǒng)

防滲系統(tǒng)是生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)工程的核心部分，庫區(qū)地質(zhì)主要為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)砂巖，滲透系數(shù)大于天然防滲土質(zhì)的要求，不具備天然防滲條件，必須采取人工防滲的方式。

本工程采用人工復(fù)合水平防滲系統(tǒng)，庫底采用2.0 mm光面HDPE土工膜+GCL土工聚合黏土襯墊的防滲結(jié)構(gòu)，膜上保護(hù)層采用600 g/m2無紡?fù)凉げ迹は卤Ｗo(hù)層為300 mm壓實(shí)黏土；邊坡采用2.0 mm雙毛面HDPE土工膜，不設(shè)置GCL，膜上鋪設(shè)6.3 mm土工復(fù)合排水網(wǎng)，同時(shí)作為邊坡滲瀝液導(dǎo)排層和防滲膜上保護(hù)層，膜下保護(hù)層為600 g/m2無紡?fù)凉げ肌?/p>

2.4 地下水導(dǎo)排系統(tǒng)

地下水導(dǎo)排系統(tǒng)采用碎石導(dǎo)流層+盲溝的方式，通過碎石盲溝收集地下水并導(dǎo)排至庫區(qū)北側(cè)垃圾壩下的收集坑，經(jīng)排放管穿壩重力輸送至下游水體，進(jìn)入地表水系統(tǒng)排出場(chǎng)外。

導(dǎo)流層：碎石導(dǎo)流層在300 mm厚黏土保護(hù)層下部，滿鋪厚300 mm、粒徑為20～40 mm的碎石，上部鋪設(shè)400 g/m2無紡?fù)凉げ?，下部鋪設(shè)200 g/m2輕質(zhì)有紡?fù)凉げ肌?/p>

盲溝：設(shè)置于導(dǎo)流層下部。由于本工程庫區(qū)底部呈狹長(zhǎng)型，且坡度較大，故不設(shè)置支盲溝，僅設(shè)置1條主盲溝。主盲溝尺寸為2 000 mm×600 mm，內(nèi)置De 250 mm穿孔HDPE管。

2.5 滲瀝液導(dǎo)排系統(tǒng)

2.5.1 滲瀝液產(chǎn)生量計(jì)算

填埋庫區(qū)滲瀝液是由生活垃圾分解后產(chǎn)生的液體與外來水分（包括降水、地表水、地下水）滲入所形成的內(nèi)流水。其產(chǎn)生通常決定于水分來源、填埋場(chǎng)表面狀況、垃圾特性、填埋庫區(qū)操作運(yùn)行方式5個(gè)主要因素［1-2］。

參照CJJ 150—2010生活垃圾滲瀝液處理技術(shù)規(guī)范，本工程滲瀝液產(chǎn)生量采用滲出系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)考慮了垃圾自持水的影響，計(jì)算公式如下：

式中：Q為滲瀝液產(chǎn)生量（m3）；Q1為降雨產(chǎn)生的滲瀝液（m3/d）；Q2為垃圾持水及降解產(chǎn)生的滲瀝液（m3/d）；q為多年平均月降雨量（mm）；A1為正在填埋作業(yè)區(qū)面積（m2）；C1為正在填埋作業(yè)區(qū)降水轉(zhuǎn)化為滲瀝液系數(shù)，宜取0.5～0.8，設(shè)計(jì)取0.7；A2為中間覆蓋區(qū)面積（m2）；C2為中間覆蓋區(qū)降水轉(zhuǎn)化為滲瀝液系數(shù)，宜取0.4～0.6，設(shè)計(jì)取0.4；A3為終場(chǎng)覆蓋區(qū)面積（m2）；C3為終場(chǎng)覆蓋區(qū)降水轉(zhuǎn)化為滲瀝液系數(shù)，宜取0.1～0.2，設(shè)計(jì)取0.1；M為原生生活垃圾日填埋垃圾量（t/d）；b為垃圾持水量產(chǎn)生滲瀝液占垃圾填埋量比例，設(shè)計(jì)取0.15。

根據(jù)上述公式計(jì)算得本工程垃圾滲瀝液產(chǎn)生量為89.6 m3/d。

2.5.2 滲瀝液導(dǎo)排系統(tǒng)

滲瀝液收集導(dǎo)排系統(tǒng)由導(dǎo)流層、盲溝、集水坑和提升泵房組成。

導(dǎo)排層：庫底滲瀝液導(dǎo)排層采用500 mm厚碎石（粒徑20～30 mm，CaCO3含量≤10%，滲透系數(shù)≥1×10-3cm/s），上部鋪設(shè)200 g/m2輕質(zhì)有紡?fù)凉げ甲鳛榉礊V層。邊坡導(dǎo)排層采用6.3 mm土工復(fù)合排水網(wǎng)。

盲溝和集水坑：庫區(qū)底部設(shè)置1條尺寸為2 000 mm×300 mm的滲瀝液導(dǎo)排盲溝，內(nèi)部鋪設(shè)1根De 315 mm HDPE穿孔管，管外填充碎石。集水坑位于盲溝與垃圾壩底的交匯處，平面尺寸12 m×10 m，深300 mm。

提升泵房：集水坑收集的滲瀝液最終通過滲瀝液提升泵提升至庫區(qū)下游的滲瀝液調(diào)節(jié)池，提升泵房?jī)?nèi)采用1臺(tái)斜管泵，主要參數(shù)：Q=20 m3/h，H=32 m，功率3 kW。滲瀝液自提升泵房至調(diào)節(jié)池的輸送管線采用De 110 mm HDPE輸送管。

2.5.3 滲瀝液調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池容積按照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，以最大3 d降雨量進(jìn)行校核，計(jì)算調(diào)節(jié)容量為15 860 m3。考慮到實(shí)際進(jìn)場(chǎng)生活垃圾含水率的變化以及其他不利因素，調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)容積為17 000 m3。池底和邊坡參照填埋庫區(qū)設(shè)計(jì)防滲系統(tǒng)。

調(diào)節(jié)池位于垃圾擋壩下游，緊鄰垃圾擋壩和滲瀝液處理站構(gòu)建，占地面積約0.66 hm2，有效水深平均為12.0 m，池底縱坡約2%，四周邊坡坡比為1:1.5。

調(diào)節(jié)池上部采用2.0 mm HDPE膜作為覆蓋材料，膜四周沿池頂處設(shè)置錨固溝，膜上設(shè)置導(dǎo)氣管將調(diào)節(jié)池厭氧產(chǎn)生的氣體收集后燃燒排放。為保證膜蓋的穩(wěn)定性，防止大風(fēng)天氣下對(duì)膜的損壞，以及浮動(dòng)膜上升后因多余材料產(chǎn)生褶皺而引起的膜損壞現(xiàn)象，設(shè)計(jì)采用在覆蓋膜上壓平衡管的作法，平衡管采用4 m長(zhǎng)的De 250 mm HDPE膜套筒制作，筒內(nèi)灌滿細(xì)沙（或灌水）后封堵兩端，然后用鏈條（或其他柔性連接物）相互連接后安裝在預(yù)定位置。

2.6 滲瀝液處理系統(tǒng)

2.6.1 水質(zhì)和水量

根據(jù)陽山縣生活垃圾組分、氣候情況，并參考廣東省多個(gè)垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液水質(zhì)范圍，結(jié)合本工程設(shè)計(jì)填埋工藝特點(diǎn)，確定了滲瀝液設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，如表1所示。

表1 滲瀝液進(jìn)水水質(zhì)

設(shè)計(jì)出水水質(zhì)需達(dá)到GB 16889—2008生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)表2中的污染物排放限值。

根據(jù)2.5.1節(jié)計(jì)算，本工程原生垃圾滲瀝液產(chǎn)生量為89.6 m3/d，生活污水和沖洗廢水量約10 m3/d，因此滲瀝液處理規(guī)模確定為100 m3/d。

2.6.2 處理工藝

本工程采用預(yù)處理+機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)（MVC） +反滲透系統(tǒng)（RO） 的主體工藝，工藝流程如圖1所示。

圖2 滲瀝液處理工藝流程

MVC工藝的處理過程完全是物理化學(xué)分離過程，滲瀝液經(jīng)預(yù)處理去除大部分SS及細(xì)小的纖維后進(jìn)入后續(xù)高效自動(dòng)控制低能耗MVC蒸發(fā)裝置，在蒸發(fā)裝置內(nèi)利用閃蒸原理，把滲瀝液原液的水蒸發(fā)，蒸汽經(jīng)冷凝后變成蒸餾水排出，出水為脫鹽蒸餾水，可作為生產(chǎn)、綠化用水。

由于MVC利用的是熱泵蒸發(fā)的原理實(shí)現(xiàn)水與污染物的分離，在分離的過程中，部分低沸點(diǎn)的、小分子的物質(zhì)隨著水蒸氣進(jìn)入凝結(jié)水中，所以MVC出水氨氮較高，COD不能達(dá)標(biāo)，因此后續(xù)采用RO工藝進(jìn)行進(jìn)一步分離，實(shí)現(xiàn)出水達(dá)標(biāo)排放。

2.7 地表水導(dǎo)排系統(tǒng)

庫區(qū)地表水導(dǎo)排系統(tǒng)按50 a一遇的降水設(shè)計(jì)，100 a一遇校核。地表水截洪溝沿庫區(qū)周邊的道路及錨固溝布置，圍繞庫區(qū)呈環(huán)狀，并分設(shè)2個(gè)出水口向下游排放。截洪溝為砂漿砌塊石砌筑，斷面尺寸1.0 m×1.0 m，出水口處設(shè)計(jì)沉砂池和跌水井，減緩地表水流對(duì)下游護(hù)岸的沖刷。

2.8 填埋氣導(dǎo)排系統(tǒng)

隨著填埋垃圾量的增大，庫區(qū)產(chǎn)生的填埋氣采用豎向?qū)饩M(jìn)行收集。豎向收集井采用導(dǎo)氣石籠結(jié)構(gòu)，縱橫間距按40～50 m布置，導(dǎo)氣石籠直徑為800 mm，石籠結(jié)構(gòu)由外向內(nèi)分別是：Φ8鋼筋網(wǎng)、網(wǎng)孔60 mm×100 mm，粒徑32～100 mm的碎石，中心為De 150 mm的多孔HDPE管、圓周方向均勻開孔6Φ15 mm、表面軸向開孔間距100 mm。導(dǎo)氣石籠和導(dǎo)氣管底部高出單元地基0.5 m，隨著垃圾填埋高度的上升同步建造。

豎向?qū)饩ㄟ^水平收集支管連接，最終由水平收集干管接入填埋氣主動(dòng)抽排和燃燒裝置，該裝置通過自動(dòng)感應(yīng)收集管內(nèi)的可燃?xì)怏w濃度，到一定濃度時(shí)自動(dòng)點(diǎn)火，及時(shí)排除填埋氣體并燃燒，以脫除填埋氣體中的臭味，防止大氣污染并保證填埋作業(yè)安全。

3 結(jié)束語

依據(jù)“因地制宜，經(jīng)濟(jì)適用，環(huán)?？煽俊钡脑瓌t，本工程針對(duì)場(chǎng)址和區(qū)域特點(diǎn)，對(duì)填埋場(chǎng)各功能分區(qū)進(jìn)行了合理布置，對(duì)工程設(shè)計(jì)做了最大優(yōu)化。防滲系統(tǒng)采用2.0 mm HDPE土工膜+GCL的復(fù)合防滲結(jié)構(gòu)，可以保證良好的防滲效果。垃圾滲瀝液采用MVC+RO的處理工藝，出水水質(zhì)能夠達(dá)到GB 16889—2008污染物排放限值。

［1］錢學(xué)德，郭志平，施建勇，等.現(xiàn)代衛(wèi)生填埋場(chǎng)的設(shè)計(jì)與施工［M］.北京：中國建筑出版社，2001.

［2］何品晶，邵立明.固體廢物管理［M］.北京：高等教育出版社，2004.