杭州天子嶺填埋庫區(qū)“三高三超”安全研究

張海華，張帆挺，張棟棚，張 穎，黃耆馨，黃知廣，夏睿祺

（杭州市環(huán)境集團有限公司，浙江 杭州 310022）

杭州天子嶺填埋庫區(qū)“三高三超”安全研究

張海華，張帆挺，張棟棚，張 穎，黃耆馨，黃知廣，夏睿祺

（杭州市環(huán)境集團有限公司，浙江 杭州 310022）

闡述了杭州天子嶺第二垃圾填埋場在“三高”（高含水率、高堆體水位、高填埋量）、“三超”（超承載能力、超垃圾量、超警戒水位）的形勢下，通過新建填埋場滲瀝液導排體系，改進HDPE膜覆蓋與密閉工藝以及監(jiān)測評估填埋堆體安全，對填埋庫區(qū)進行了一系列安全防護應(yīng)對措施，極大地降低了填埋庫區(qū)的安全隱患。

垃圾填埋場；三高三超；膜覆蓋與密閉；滲瀝液導排；堆體安全監(jiān)測

隨著我國城市化進程不斷推進，居民生活水平提高，生活垃圾產(chǎn)生量將不斷上升［1-2］。城市生活垃圾主要處置方法包括填埋、焚燒、堆肥、熱解等［3］，現(xiàn)階段我國生活垃圾的主要處置方式還是以填埋為主［4-5］。據(jù)統(tǒng)計，2016年1—9月，杭州天子嶺第二垃圾填埋場每日垃圾量超4 500 t（設(shè)計警戒紅線） 以上的天數(shù)達到248 d，相比2015年同期增加48 d，同比增長28.24%。隨著生活垃圾填埋量不斷增加，杭州天子嶺第二垃圾填埋場出現(xiàn)了“三高三超”（高含水率、高堆體水位、高填埋量和超承載能力、超垃圾量、超警戒水位）的問題，針對“三高三超”問題帶來的填埋庫區(qū)安全隱患，通過制作水平盲溝、滯水井、機械鉆井、主水位抽水井等導排設(shè)施，改進HDPE膜密閉工藝，監(jiān)測填埋堆體位移等方法，極大地降低了填埋庫區(qū)的安全隱患。

1 填埋場概況

自1991年起，杭州天子嶺垃圾填埋場已服務(wù)25a，累計消納處理生活垃圾達2.1×107多t。目前承擔著杭州主城區(qū)100%的生活垃圾集疏運和98%的垃圾末端處置及其相關(guān)的污染控制、填埋氣發(fā)電、滲瀝液水處理，同時也肩負公眾生態(tài)環(huán)境教育工作。

杭州天子嶺垃圾填埋場位于杭州市北郊青龍塢山谷，由已經(jīng)封場和生態(tài)復綠的第一垃圾填埋場（簡稱“一埋場”）和正在同步建設(shè)運行的第二垃圾填埋場（簡稱“二埋場”）組成。一埋場占地面積48 hm2，填埋庫容量6.0×106m3，采用垂直帷幕灌漿防滲技術(shù)防止?jié)B瀝液對下游污染，于1991年投入使用，至2007年停止運行，累計填埋垃圾9.0×106t，已封場并建成生態(tài)公園，成為公眾生態(tài)環(huán)境教育和休閑旅游的好去處。二埋場位于一埋場下游，向西擴展440 m，采用垂直防滲和水平防滲相結(jié)合的防滲技術(shù)，占地面積96 hm2，最大設(shè)計堆體標高165 m，總庫容為2.202×107m3。按初期1 949 t/d、終期為4 000 t/d、日均填埋量2 671 t/d的填埋規(guī)模，設(shè)計服務(wù)年限為24.5 a。自2007年投入運行，截至2016年9月底，累計填埋量約為1.26064×107t，已消耗庫容1.0427×107m3，剩余庫容1.159 3×107m3，填埋庫區(qū)東側(cè)已達110 m標高，西側(cè)垃圾壩處達90 m標高。

由于該填埋場3面地基均為較陡的斜坡，場底鋪設(shè)的復合防滲系統(tǒng)主要為土工織物/土工膜（雙面光滑或粗糙）/GCL，是填埋場穩(wěn)定的薄弱環(huán)節(jié)。目前采用中間膜覆蓋，形成了較好的排水坡度，可以較好地實現(xiàn)雨污分流。另外，近年來填埋垃圾量居高不下，2016年1—9月，共計處理生活垃圾1.562 7×106t，日均處理量達5 703 t/d，遠超2 671 t/d的設(shè)計規(guī)模。據(jù)統(tǒng)計杭州生活垃圾平均含水率約為66%。高垃圾量和高垃圾含水率導致二埋場“三高三超”問題的出現(xiàn)，加上填埋場工程特性復雜，造成填埋場服役環(huán)境極端，隨著填埋規(guī)模和堆體填埋高度的持續(xù)增加，填埋堆體安全運營面臨前所未有的挑戰(zhàn)。

2 應(yīng)對措施及成效

2.1 加強導排設(shè)施建設(shè)

垃圾堆體高含水率可能會導致填埋庫區(qū)安全隱患，甚至出現(xiàn)堆體失穩(wěn)滑坡的情況［6-7］。針對生活垃圾高含水率、填埋庫區(qū)高水位的問題，二埋場于2016年1—9月，共制作水平盲溝4 431 m（水平盲溝上接水平井212口），新增滯水井35口，機械鉆井15口，主水位抽水井7口（布局共29口，余22口在建）。

2.1.1 井的布局

根據(jù)最初監(jiān)測的堆體水位情況，布局不同性質(zhì)的井。主水位抽水井分布情況如圖1所示，水平盲溝分布情況如圖2所示。

圖1 主水位抽水井分布

圖2 水平盲溝分布

2.1.2 井的作用

各類井的實物如圖3，各類井根據(jù)制作結(jié)構(gòu)及建設(shè)位置不同，針對各層垃圾堆體進行導水、導氣。

圖3 各類井實物

水平盲溝主要用于導排填埋作業(yè)區(qū)污水（即新鮮垃圾產(chǎn)生的污水），且在水平盲溝上接導氣豎井用于導氣。滯水井根據(jù)滯水位監(jiān)測結(jié)果布局實施開挖制作，主要通過水泵對井下淺層抽排污水。機械鉆井由專業(yè)施工單位開挖建設(shè)，主要通過空壓機抽排淺層的污水。主水位井同樣由專業(yè)施工單位開挖建設(shè)，主要作用是導排垃圾堆體深層的污水。

通過這一系列的導排措施，填埋庫區(qū)日均排水量由1月的2 265 t/d提升至9月的2 726 t/d，增加20.4%。滯水位由1月6.59 m增加到9月8.56 m，增長29.9%。新增7口主水位抽水井后，主水位由標高范圍55.85～59.30 m降低至40.00～47.50 m，極大地降低了填埋庫區(qū)的安全隱患。

2.2 密閉工藝改進

GB 50869—2013生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術(shù)規(guī)范規(guī)定每一作業(yè)區(qū)域完成階段性高度后，暫時不在其上繼續(xù)進行填埋時，要求進行中間覆蓋。中間覆蓋的主要目的是避免因較長時間垃圾暴露進入大量雨水，產(chǎn)生大量滲瀝液，可采用黏土、HDPE膜、LLDPE膜等防滲材料進行中間覆蓋。

相比于黏土，采用HDPE膜作為中間覆蓋材料，具有節(jié)約庫容，更好地實現(xiàn)雨污分流，降低庫區(qū)惡臭，更好地進行填埋氣體收集等優(yōu)勢［8-9］。

針對“三高三超”的嚴峻形勢，二埋場優(yōu)化中間覆蓋材料材質(zhì)，用作中間覆蓋的HDPE膜厚度由原來的0.75 mm增加至1 mm。加強了HDPE膜與膜之間的連接密閉，加強了HDPE膜與山體邊坡連接密閉，加強了HDPE膜與庫區(qū)臨時道路銜接密閉，加強了HDPE膜與導氣井井口的連接密閉。

2016年1—9月，杭州天子嶺降雨量約為1 520 mm，HDPE膜覆蓋累計已達2.927×105m2，鋪膜密閉后導水，二埋場面積2.65×105m2，按照80%分流能力計算，可分流3.22×105t雨水。

沼氣收集量方面，由2016年1月的5 400 m3/h上升至9月的8 767 m3/h，增長62.35%。目前，二埋場總填埋氣收集流量已達9 000 m3/h，分別為垃圾壩沼氣火炬 850～900 m3/h，調(diào)蓄池沼氣火炬370～400 m3/h，移動沼氣火炬 500～530 m3/h，庫區(qū)12臺發(fā)電機組填埋氣用量為7 200～7 400 m3/h。

2.2.1 邊坡密閉

強化邊坡錨固密閉工藝，加強HDPE膜與山體邊坡的連接密閉，HDPE膜鋪到邊坡后翻入錨固溝內(nèi)，使用混凝土澆注，把HDPE膜澆注在混凝土內(nèi)，起到密閉作用。垃圾堆體在邊坡附近形成溝槽，既可用于臨時排水，又能為HDPE膜預留一定長度，防止堆體沉降導致膜的撕裂。目前整個二埋場庫區(qū)環(huán)庫共計2 200 m，HDPE膜與邊坡的密閉已全部完成，然而隨著垃圾填埋層的增高，已完成密閉的區(qū)域?qū)⒅鸩奖欢烟睿柚匦聦嵤〩DPE膜與邊坡的密閉，二埋場邊坡密閉工藝如圖4所示。

圖4 邊坡密閉工藝

2.2.2 沼氣井與膜密閉工藝

制作膜下集氣井，盡最大限度提升沼氣收集能力，強化沼氣收集井與HDPE膜密閉連接工藝，沼氣收集井與HDPE膜之間采用法蘭片對夾密閉連接，以防止填埋氣體外逸。工藝采用了獨特的方法，在保證密閉性的同時允許法蘭片沿井管自由升降，防止垃圾沉降造成膜撕裂。新鮮垃圾0.5 a內(nèi)沉降范圍在0.6～1.5 m，新型工藝可以使用1 a以上，減少了返工量。主要工藝如圖5所示。

圖5 沼氣井與膜連接工藝

2.3 堆體位移監(jiān)測

隨著城市生活垃圾填埋場填埋高度的逐漸增高，堆體穩(wěn)定問題日益突出，填埋場失穩(wěn)破壞不僅可能導致填埋氣體和滲瀝液泄露，嚴重污染城市環(huán)境，甚至可能造成人員和財產(chǎn)損失［10］。

二埋場在2016年1—9月間共監(jiān)測位移1 694次，位移速率超過0.01 m/d的點182點次，通過7口測斜井深層位移的監(jiān)測情況并結(jié)合每季度的安全評估分析報告，南部區(qū)域局部穩(wěn)定安全系數(shù)1.338，中部、北部區(qū)域局部穩(wěn)定安全系數(shù)1.441～1.614，比之前評估結(jié)果有所提高，處于較穩(wěn)定狀態(tài)。

當監(jiān)測到0.5×104～1.0×104m2范圍位移大于1 cm，或3個監(jiān)測點大于15 cm，啟動三級預警，調(diào)整監(jiān)測頻率為2次/周，并加強堆體抽水；當監(jiān)測到1×104～2.0×104m2范圍位移大于1 cm，或3個監(jiān)測點大于40 cm，啟動二級預警，調(diào)整監(jiān)測頻率為1次/d，加強堆體抽水，并調(diào)整作業(yè)面；當監(jiān)測到2.0×104m2以上范圍位移大于1 cm，或3個監(jiān)測點大于90 cm，啟動一級預警，調(diào)整監(jiān)測頻率為2次/d，加強堆體抽水，調(diào)整作業(yè)面，并做好報告，根據(jù)實際情況轉(zhuǎn)移人、財、物。二埋場監(jiān)測點平面布置如圖6所示。

圖6 二埋場監(jiān)測點平面布置

3 結(jié)論

1） 杭州天子嶺第二垃圾填埋場于2016年1—9月共制作水平盲溝4 431 m，新增滯水井35口，機械鉆井15口，主水位抽水井7口，通過這一系列的導排措施，填埋庫區(qū)日均排水量由1月的2 265 t/d提升至9月的2 726 t/d，增加20.4%。滯水位由1月6.59m增加到9月8.56m，增長29.9%。新增7口主水位抽水井后，主水位由標高范圍55.85～59.30 m降低至40.00～47.50 m位置，極大地降低了填埋庫區(qū)的安全隱患。

2） 加強了HDPE膜與膜之間、HDPE膜與山體邊坡、HDPE膜與庫區(qū)臨時道路、HDPE膜與導氣井井口的連接密閉，可有效增強填埋庫區(qū)的雨污分流能力與填埋氣體收集效果，填埋氣由5 400 m3/h上升至8 767 m3/h，增長62.35%。

3）對庫區(qū)填埋堆體位移進行每日監(jiān)測并對位移情況做安全評估報告，可有效預防堆體失穩(wěn)、滑坡等情況的發(fā)生。

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“Three High and Three Exceeding”Safety Research of Hangzhou Tianziling landfill

Zhang Haihua，Zhang Fanting，Zhang Dongpeng，Zhang Ying，Huang Qixin，Huang Zhiguang，Xia Ruiqi
（Hangzhou Environmental Group Co.Ltd.，Hangzhou Zhejiang 310022）

Hangzhou Tianziling landfill isin the condition of“Three High”（High moisture content，high water level in waste body and high amount of landfill）and“Three Exceeding”（exceeding capacity，exceeding amount of waste and exceeding water level in waste body）.Through constructing the new landfill leachate drainage system，we improved HDPE film coveringand sealing process，and monitored and evaluated the waste body safety.A series of safety protection measures were carried out in the landfill area to greatly reduce the safety risk.

landfill；Three High and Three Exceeding；HDPE film covering and sealing；landfill leachate drainage；safety monitoring on waste body

X32；X705

B

1005-8206（2017） 05-0090-04

2016-12-09

張海華（1972—），工程師，主要從事生活垃圾填埋場生產(chǎn)運營、科學技術(shù)研究與管理。