現(xiàn)代城市生活垃圾無害化填埋場(chǎng)的設(shè)計(jì)過程及設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺析

方星燃

（新疆有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司,新疆烏魯木齊 834600）

0 前言

隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的不斷深入，城市人口規(guī)模越來越龐大，且人們的生活水平也跟隨經(jīng)濟(jì)水平逐步提高，相應(yīng)的城市生活垃圾的產(chǎn)生量也不斷增加。生活垃圾產(chǎn)量的不斷增長(zhǎng)給城市帶來了一定的環(huán)境問題。因此城市垃圾處理是我國(guó)實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化的必然挑戰(zhàn)。

中國(guó)城市生活垃圾處理起步晚，部分中小型城鎮(zhèn)甚至現(xiàn)在還在采用簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)，大量生活垃圾露天簡(jiǎn)易堆存，對(duì)城市周邊環(huán)境造成了極大的危害，生活垃圾處理已成為影響環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

城市生活垃圾最終的處理方式就是采用填埋，因此采用成熟的設(shè)計(jì)工藝是城市生活垃圾填埋場(chǎng)建設(shè)的重要節(jié)點(diǎn)。

1 設(shè)計(jì)流程

現(xiàn)代生活垃圾填埋場(chǎng)的設(shè)計(jì)流程主要分為三部分。

（1）設(shè)計(jì)前期的資料收集及選址方案確定

由于生活垃圾主要集中在城市產(chǎn)出，因此生活垃圾填埋場(chǎng)建設(shè)規(guī)模應(yīng)有針對(duì)性。首先，確定城市的人口規(guī)模，收集城市的人口信息及未來城市的人口發(fā)展規(guī)劃，設(shè)計(jì)不僅要考慮當(dāng)前的人口規(guī)模確定垃圾產(chǎn)生量，還應(yīng)根據(jù)城市的發(fā)展規(guī)劃對(duì)未來的城市人口發(fā)展規(guī)模進(jìn)行科學(xué)的預(yù)估，同時(shí)還應(yīng)考慮到隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高對(duì)人均垃圾產(chǎn)生量的正向影響，做到正確的評(píng)估垃圾填埋場(chǎng)的總垃圾填埋量。確定生活垃圾規(guī)模后，根據(jù)城市的人口分布特點(diǎn)、路網(wǎng)的實(shí)際情況，以及城市周邊的地塊規(guī)劃情況及周邊環(huán)境情況選定幾個(gè)擬建場(chǎng)地。

選擇合適的建設(shè)場(chǎng)地往往是項(xiàng)目建設(shè)中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。決定選址的關(guān)鍵是選址對(duì)民眾健康的影響程度，盡管為此可能會(huì)使工程變得復(fù)雜或需要較高的費(fèi)用。因此，民眾健康為選址的第一重要原則。選擇合適的場(chǎng)地不但可以降低工程的直接造價(jià)也可使運(yùn)行、監(jiān)測(cè)、維護(hù)及回收滲濾液等長(zhǎng)期費(fèi)用大大降低。因此經(jīng)濟(jì)是選址的第二重要原則。

對(duì)擬建場(chǎng)地進(jìn)行建設(shè)成本、運(yùn)行成本、環(huán)境影響增益及后期可能發(fā)生的負(fù)面影響等條件進(jìn)行對(duì)比分析，確定垃圾填埋場(chǎng)的最終選址。

根據(jù)最終選址情況，委托相應(yīng)的水文勘察、地址勘察對(duì)項(xiàng)目區(qū)域進(jìn)行詳盡的調(diào)查，以支持后期的設(shè)計(jì)。

（2）設(shè)計(jì)方案的確定

選址確定后應(yīng)根據(jù)小比例地形圖對(duì)地形進(jìn)行分析，選擇正確的填埋場(chǎng)形式。目前主要的填埋場(chǎng)形式分別為：

1）平地型堆填：填埋過程僅需很小的開挖量，或者不開挖，通常適用于比較平坦且地下水埋藏較淺的地區(qū)。

2）開挖堆填型：平地填埋和挖溝填埋的結(jié)合體。但開挖單元要遠(yuǎn)大于平地堆填型，開挖深度依賴于天然粘土層和地下水的埋藏深度。

3）峽谷堆填型：也稱作谷地堆填，廢棄物通常堆填在山谷或者起伏的丘陵間。

選擇填埋場(chǎng)的形式應(yīng)因地制宜，不宜過分的追求工程量的大小，選擇形式時(shí)應(yīng)充分考慮場(chǎng)地地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境災(zāi)害等的影響因素。

（3）分組設(shè)計(jì)

1）襯墊系統(tǒng)（防滲系統(tǒng)）設(shè)計(jì)

襯墊系統(tǒng)位于填埋場(chǎng)的底部和四周，用來隔離垃圾以滲濾液向四周擴(kuò)散污染填埋場(chǎng)的四周土壤和地下水。一般襯墊系統(tǒng)可為單層也可為多層?；蛴啥鄬臃罎B層及排水層構(gòu)成。目前設(shè)計(jì)中主要采用的材料為天然壓實(shí)粘土、HDPE 等材料土工膜、土工聚合粘土襯層（納基膨潤(rùn)土GCL）。

設(shè)計(jì)防滲系統(tǒng)時(shí)應(yīng)根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目周邊的材料供應(yīng)選擇適合的防滲材料。應(yīng)注意，根據(jù)現(xiàn)行的《生活垃圾填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》及《生活垃圾填埋場(chǎng)防滲構(gòu)造》等規(guī)定，若場(chǎng)地的基礎(chǔ)層滲透系數(shù)大于1.0×10-5cm/s時(shí)應(yīng)采用雙層防滲設(shè)計(jì)。

采用雙層防滲設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮雙層防滲層的中間過渡層、導(dǎo)排層的構(gòu)造，以及雙層防滲結(jié)構(gòu)的連接方式的可靠性，使每層防滲層均能與周邊形成可靠、閉合的防滲閉合體，有效的防止污染物的擴(kuò)散。

2）滲濾液收集和導(dǎo)排系統(tǒng)

滲濾液是由于降雨經(jīng)過填埋場(chǎng)中已填埋的污染物過濾和由于碾壓機(jī)械和上部垂直荷載對(duì)垃圾擠壓，使得垃圾中的水分被擠出而產(chǎn)生的液體。一般城市生活垃圾含水量視當(dāng)?shù)貧夂蚨?，北方普遍含水量較低，南方城市垃圾含水量較高。滲濾液是生活垃圾填埋場(chǎng)所產(chǎn)生的典型液體，若不導(dǎo)排收集處理將對(duì)填埋場(chǎng)周邊水體及土壤空氣造成嚴(yán)重的污染。滲濾液收集和導(dǎo)排系統(tǒng)也可防止填埋場(chǎng)內(nèi)部水位較高，降低填埋場(chǎng)內(nèi)的水頭高度。

一般滲濾液的導(dǎo)排方式為庫區(qū)防滲層以上自然留坡，沿收集方向設(shè)不小于2%的地形坡度。在坡面盡頭設(shè)置滲濾液收集管道，一般設(shè)計(jì)采用HDPE花管加導(dǎo)排管的方式收集滲濾液。為防止?jié)B濾液無序擴(kuò)散，滲濾液收集后排入調(diào)節(jié)池，然后進(jìn)入滲濾液處理設(shè)備。

一般滲濾液形成的大部分均為大氣降水，小部分為生活垃圾所攜帶的本身水量。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮項(xiàng)目當(dāng)?shù)氐拇髿饨邓闆r，按照降水等級(jí)經(jīng)過驗(yàn)算后確定滲濾液調(diào)節(jié)池的容量。規(guī)范要求調(diào)節(jié)池的容量計(jì)算完成后計(jì)算值宜按歷史最大日降雨量或20 年一遇連續(xù)七日最大降雨量進(jìn)行校核。取20 年一遇連續(xù)七日最大降雨量與三個(gè)月的逐月滲濾液余量相比較后取最大值。

3）氣體收集和控制系統(tǒng)

由于生活垃圾中含有大比例有機(jī)物因此分解時(shí)可產(chǎn)生大量氣體，氣體的主要成分為甲烷和二氧化碳。氣體收集和控制系統(tǒng)主要用來收集垃圾分解時(shí)產(chǎn)生的氣體，降低氣體對(duì)周邊環(huán)境的影響。

大型垃圾填埋場(chǎng)運(yùn)行后可產(chǎn)生穩(wěn)定的可燃?xì)怏w，這部分氣體收集后可用發(fā)電或采暖。而規(guī)模較小的城市和氣候比較寒冷的北方地區(qū)無法形成連續(xù)的氣態(tài)排放源，因此無法持續(xù)有效的利用。

設(shè)計(jì)中對(duì)于這種無法有效的氣體通常做法是在氣體排放口設(shè)置自動(dòng)監(jiān)測(cè)與點(diǎn)火裝置。在監(jiān)測(cè)到有可燃?xì)怏w排出后自動(dòng)點(diǎn)火，將甲烷等可燃?xì)鈶B(tài)點(diǎn)燃，防止其彌漫在周邊空氣中造成安全隱患。

填埋場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)定安全期前，填埋庫區(qū)及防火隔離帶范圍內(nèi)嚴(yán)禁設(shè)置封閉式建(構(gòu))筑物，嚴(yán)禁堆放易燃易爆物品，嚴(yán)禁將火種帶入填埋庫區(qū)。填埋場(chǎng)上方甲烷氣體含量必須小于5%，填埋場(chǎng)建(構(gòu))筑物內(nèi)甲烷氣體含量嚴(yán)禁超過1.25%。

通常為節(jié)約場(chǎng)地內(nèi)設(shè)施用地比例，導(dǎo)氣井可兼作滲瀝液豎向收集井，形成立體導(dǎo)排系統(tǒng)。

4）封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)

填埋場(chǎng)的封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)主要由排滲層及防滲層組成，也包括外部的保護(hù)層或起復(fù)墾作用的客土腐殖土層。覆蓋層的主要功能為盡量保護(hù)垃圾填埋場(chǎng)不受雨雪的沖刷，盡量減小降雨對(duì)閉場(chǎng)后的填埋場(chǎng)的滲入量，保持垃圾碾壓后的穩(wěn)定性。

2 設(shè)計(jì)成果文件

從咨詢階段開始的設(shè)計(jì)成果文件主要包括：垃圾填埋場(chǎng)可行性研究報(bào)告及批復(fù)，初步設(shè)計(jì)文件及施工圖文件。設(shè)計(jì)文件交付時(shí)應(yīng)根據(jù)每個(gè)填埋場(chǎng)的不同實(shí)際情況提出針對(duì)性的運(yùn)行管理意見。其高階段設(shè)計(jì)文件中應(yīng)包含運(yùn)行階段所需要的管理體制，勞動(dòng)定員，以及服務(wù)期滿的封場(chǎng)工程措施。

3 結(jié)論

現(xiàn)代生活垃圾填埋場(chǎng)是目前解決城市垃圾去處的最終地點(diǎn)。在生活垃圾填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)不同城市、不同環(huán)境、不同氣候、選擇合適的工藝設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)工作應(yīng)按照不同階段主次分明的進(jìn)行。為保證給建設(shè)單位提供性價(jià)比最好的設(shè)計(jì)產(chǎn)品在前期的咨詢階段、初步設(shè)計(jì)階段應(yīng)對(duì)不同的廠址、類型、工藝等方案進(jìn)行全面的對(duì)比。在施工圖設(shè)計(jì)階段按照高階段分層，分類細(xì)化即可將項(xiàng)目有條不紊的設(shè)計(jì)完成。