某市生活垃圾填埋場封場治理設(shè)計

＊張林軍

（江西省中贛投勘察設(shè)計有限公司 江西 330029）

1.基本情況

某市垃圾填埋場距市區(qū)約11km，占地面積約16.7萬m2，庫區(qū)面積12.8萬m2，總庫容約170萬m3，填埋庫區(qū)采用天然基礎(chǔ)層防滲結(jié)構(gòu)，垃圾壩和調(diào)節(jié)池局部設(shè)有垂直帷幕防滲墻。滲瀝液調(diào)節(jié)池設(shè)計容積為33000m3。滲瀝液處理采用“預(yù)處理+外置式MBR（2級A/O+UF系統(tǒng)）+NF系統(tǒng)+RO系統(tǒng)”工藝，處理規(guī)模為350m3/d。近幾年，隨著城鄉(xiāng)生活垃圾一體化處理推進(jìn)，大量農(nóng)村生活垃圾一并送入該生活垃圾衛(wèi)生填埋場處理，加大了填埋場的處理負(fù)荷，目前，該填埋場已使用18年，累積堆填生活垃圾約170萬m3。

2.存在的問題

現(xiàn)狀填埋場已設(shè)置了雨污分流系統(tǒng)、填埋氣體導(dǎo)排系統(tǒng)、滲瀝液導(dǎo)排和處理系統(tǒng)，但部分系統(tǒng)被破壞或不完善。根據(jù)現(xiàn)場踏勘與收集的資料，并結(jié)合填埋場巖土工程及水文地質(zhì)勘察資料，總結(jié)垃圾填埋場存在的問題如下：

（1）防滲系統(tǒng)不完善。填埋場庫區(qū)建設(shè)時，采用天然黏土類襯里結(jié)構(gòu)，未鋪設(shè)水平防滲膜，僅在調(diào)節(jié)池上游和下游壩體處設(shè)置100m長、20～30m深的垂直帷幕防滲墻，其他地方（范圍約占填埋庫區(qū)邊界90%）均未設(shè)水平防滲或垂直防滲墻。未能有效地對地下水和滲瀝液進(jìn)行分隔，導(dǎo)致滲瀝液處理量大。此外，如遇大暴雨，庫區(qū)內(nèi)垃圾滲瀝液水位快上升，可能會導(dǎo)致滲瀝液外溢，危害下游生態(tài)環(huán)境。同時，根據(jù)本項目水文地質(zhì)勘查報告，填埋庫區(qū)東側(cè)污染擴(kuò)散井和垃圾副壩處的污染監(jiān)視井的水質(zhì)均有部分指標(biāo)超過地下水III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，存在污染物質(zhì)外泄。另外，填埋場邊界距離贛江直線距離僅700m，填埋場一旦發(fā)生滲漏，對下游居民正常飲水構(gòu)成威脅。

（2）臨時覆蓋系統(tǒng)不完整，滲瀝液產(chǎn)生量大。填埋庫區(qū)垃圾堆體只進(jìn)行了比較簡單的中間覆蓋，雨季仍然有較多雨水從垃圾堆體頂部下滲直接轉(zhuǎn)化成垃圾滲瀝液。經(jīng)初步估算，現(xiàn)階段因降雨產(chǎn)生的垃圾滲瀝液約為212.5m3/d。

（3）地表水導(dǎo)排系統(tǒng)存在缺陷。填埋場四周設(shè)有永久性環(huán)庫截洪溝，但由于垃圾堆體不斷沉降，導(dǎo)致下雨時臨時覆蓋膜表面雨水無法順利排進(jìn)截洪溝，使得填埋場存在安全隱患，并導(dǎo)致滲瀝液產(chǎn)生量增大。

（4）垃圾堆體不均勻沉降嚴(yán)重，部分垃圾堆體不穩(wěn)定。本填埋場運行時間長，生活垃圾堆填時間跨度1～18年較大，部分新堆填的生活垃圾尚未度過快速沉降期，垃圾堆體2019年實施臨時覆蓋，堆體表面普遍存在不均勻沉降現(xiàn)象，導(dǎo)致臨時覆蓋膜下出現(xiàn)凹坑，并造成部分臨時覆蓋膜破損。填埋場東南側(cè)垃圾堆體臨時覆蓋前未整形、也未做到分層碾壓，垃圾堆體邊坡坡度大于1:3，邊坡穩(wěn)定性差，存在滑坡、崩塌等安全風(fēng)險。

（5）缺少填埋氣體收集處理設(shè)施。填埋場局部導(dǎo)氣石籠井缺失不利于填埋氣體排出，現(xiàn)狀導(dǎo)氣石籠頂部直接與大氣想通，未設(shè)置填埋氣體收集利用設(shè)施，填埋氣體自然排放對周邊大氣環(huán)境造成一定程度影響，還有可能引起火災(zāi)發(fā)生安全隱患。

鑒于上述情況，填埋場急需進(jìn)行治理，控制污染。

3.方案論證及設(shè)計原則

目前，生活垃圾填埋場內(nèi)的存量垃圾治理主要有原位處理和異地處理兩種處理方案：原位處理是直接在垃圾填埋場內(nèi)進(jìn)行處置，主要包括原位厭氧封場處理和原位好氧穩(wěn)定化處理兩種技術(shù)[1]；異地處理則是將垃圾填埋場內(nèi)的存量垃圾挖出來進(jìn)行異地處理，主要包括全量轉(zhuǎn)運異地處置和原位篩分異地處置兩種技術(shù)。設(shè)計經(jīng)過分析現(xiàn)狀場地水文地質(zhì)條件、污染情況，并結(jié)合現(xiàn)有其他垃圾處理設(shè)施（僅有剛建成的焚燒發(fā)電廠）情況，充分考慮當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展及規(guī)劃情況，同時參照同類項目處理情況，綜合比較確定采用原位厭氧封場處理對填埋場進(jìn)行治理。

4.封場治理設(shè)計

本填埋場封場工程的主要建設(shè)內(nèi)容為：垃圾堆體整形，封場覆蓋系統(tǒng)，地下水污染控制，填埋氣體收集導(dǎo)排處理，滲瀝液導(dǎo)排與處理，防洪與地表徑流導(dǎo)排，封場綠化等[2-3]。

(1)垃圾堆體整形

根據(jù)庫區(qū)垃圾堆體坡面現(xiàn)狀圖、清基標(biāo)高圖、勘察資料及原始地形圖，填埋場庫區(qū)選取三個典型斷面進(jìn)行穩(wěn)定計算，如下圖1所示。經(jīng)計算在正常運用條件工況下及非常運用條件Ⅰ工況下垃圾堆體邊坡均滿足規(guī)范要求。但由于庫區(qū)內(nèi)存在較大區(qū)域的低洼地帶，雨污分流不徹底，因此需要進(jìn)行整形，形成凸起坡度，保障雨水順利排出場外，減少滲瀝液產(chǎn)生量，同時滿足封場結(jié)構(gòu)層的鋪設(shè)要求。

圖1 填埋場現(xiàn)狀圖

經(jīng)設(shè)計比較，現(xiàn)庫區(qū)垃圾堆體表面不平整，呈西北部高東南部低，場地標(biāo)高最大值92.41m，最小值62.21m，地表相對高差30.2m。同時考慮到堆體已填埋10余年，沉降較穩(wěn)定，堆體整形時以盡量貼合原堆體為原則，盡量減少挖方量，對垃圾壓實后以填方方式對堆體進(jìn)行整形并壓實。整形方量垃圾挖填方約為5萬m3，外運填方約15.7萬m3。

設(shè)計堆體整形可分為兩部分。北區(qū)80m以上堆體整體較緩，故在場區(qū)中間部位抬高2m，整形為中間高兩側(cè)低的單峰堆體形狀，堆體低處連接至現(xiàn)狀排水溝，同時保證排水坡度大于5%；南區(qū)在+80m與+75m標(biāo)高處設(shè)置1:3邊坡，邊坡坡腳處設(shè)置磚砌排水溝；整形將兩處臨時調(diào)節(jié)池填平，并于臨時調(diào)節(jié)池北側(cè)抬高成+76m～+69m一處單峰，形成四面坡，且保證排水坡度大于5%。

(2)封場覆蓋系統(tǒng)

經(jīng)過綜合論證，為提高垃圾堆體承載力，控制垃圾堆體沉降發(fā)展，以保證封場覆蓋系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本次設(shè)計在常規(guī)封場結(jié)構(gòu)層的基礎(chǔ)上，增加防沉降層，即整個封場覆蓋結(jié)構(gòu)分為5層，自上而下分別為：綠化土層、排水層、防滲層、排氣層和防沉降層，防沉降層以下為整形后的垃圾堆體。封場結(jié)構(gòu)大樣圖如圖2所示。

圖2 塑性垂直防滲墻剖面圖示意

(3)地下水污染控制

針對本項目巖土層條件：擬建垂直防滲墻區(qū)域上部土層厚度5～10m，中風(fēng)化基巖埋置深度較大（局部區(qū)域最大深度達(dá)14.5m），采用水泥攪拌樁無法在風(fēng)化巖層成樁，采用高壓旋噴樁因基巖埋深較大導(dǎo)致樁體垂直度無法保證最終易形成“褲衩”開口現(xiàn)象失去屏障效果。從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效果上綜合分析，本次封場對于主壩下游調(diào)節(jié)池以東及滲濾液處理站與調(diào)節(jié)池之間、JCJ3監(jiān)測井與填埋庫區(qū)之間、場區(qū)西面副壩外圍采用塑性垂直防滲墻防污屏障做法如圖2所示。

(4)填埋氣體收集導(dǎo)排處理

根據(jù)《生活垃圾填埋場填埋氣體收集處理及利用工程技術(shù)規(guī)范》CJJ 133-2009[4]和同類項目經(jīng)驗，封場后產(chǎn)氣量逐年遞減，預(yù)計封場后第1年為峰值，平均產(chǎn)氣量為822m3/h。根據(jù)鉆孔抽氣檢測，甲烷平均濃度不高，達(dá)不到穩(wěn)定利用的標(biāo)準(zhǔn)，故采用火炬系統(tǒng)集中燃燒后排放。

填埋氣體收集輸送順序為：導(dǎo)氣井→φ110PE軟管→φ 110PE實管→φ110PE軟管→集氣站（集氣、排水）→φ160軟管→φ160PE實管→φ160軟管→閥門井→輸送干管→燃燒火炬系統(tǒng)。

(5)滲瀝液導(dǎo)排與處理

封場后滲瀝液的產(chǎn)生量主要來自堆體內(nèi)存留水的重力滲出及有機(jī)物降解產(chǎn)水[5]。根據(jù)水量平衡法，計算得封場后填埋場滲瀝液產(chǎn)生量為186m3/d，大幅減少，且隨著封場時間的推移，滲瀝液將會越來越少。

現(xiàn)狀滲瀝液處理站處理規(guī)模為350m3/d，處理工藝為“預(yù)處理+外置式MBR（二級A/O+UF系統(tǒng)）+NF系統(tǒng)+RO系統(tǒng)”，該工藝技術(shù)可靠，現(xiàn)場運行穩(wěn)定，對水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，出水水質(zhì)滿足《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》GB 16889-2008中排放要求，封場后繼續(xù)利用。

(6)防洪與地表徑流導(dǎo)排

本填埋場為山谷型填埋場，垃圾依山堆填，周邊山體匯流雨水會進(jìn)入填埋庫區(qū)產(chǎn)生滲瀝液。對于地表水的導(dǎo)排將從兩方面著手，一方面是防止場外雨水進(jìn)入封場場地，另一方面是將進(jìn)入封場場地的雨水及時排出，以實現(xiàn)清污分流。

(7)封場綠化

本工程在選擇木本植物用于填埋場的生態(tài)恢復(fù)時，綜合考慮以下幾個方面的因素：生長速率、樹體大小、根的深度、耐旱能力和抗病能力。草的根系都是纖維狀的并且很淺，從而使其比木本植物更容易在惡劣的環(huán)境和條件下成活。另外，草本植物的生命周期短，某些草本植物是一年生的，這也使得草本植物在不利的填埋場環(huán)境下更容易生長。初期（0～5年）選擇適合當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鞯臏\根類耐性植物和野生草本植物，如結(jié)縷草、馬尼拉草等；中期（6～10年）選擇灌木和喬木，如夾竹桃、女貞、麥冬、大葉黃楊等，完成草—灌—喬的群落結(jié)構(gòu)的過度。

5.環(huán)境監(jiān)測

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求[6-7]，填埋場封場后要繼續(xù)監(jiān)測至穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，主要監(jiān)測內(nèi)容有：

(1)地下水監(jiān)測

根據(jù)填埋場水文地質(zhì)條件，及時反映地下水水質(zhì)變化為原則，布設(shè)地下水監(jiān)測系統(tǒng)，本次設(shè)置本底井2座、擴(kuò)散井2座、監(jiān)測井4座，共計8座。地下水監(jiān)測井采用定期抽樣監(jiān)測，監(jiān)測項目頻次按規(guī)范及生態(tài)環(huán)境部門要求進(jìn)行。

(2)地表水監(jiān)測

根據(jù)場界內(nèi)地表水的排放口位置情況，本項目設(shè)置地表水監(jiān)測點3處。地表水監(jiān)測井采用定期抽樣監(jiān)測，監(jiān)測指標(biāo)有pH、色度、懸浮物、化學(xué)需氧量、總氮、揮發(fā)酚、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、硫化物、總大腸菌群10項指標(biāo)。每季度監(jiān)測一次，雨季每次暴雨后及時采樣監(jiān)測。

(3)滲濾液水位監(jiān)測

本項目在填埋庫區(qū)垃圾主壩和垃圾副壩前設(shè)置的填埋氣體導(dǎo)氣井內(nèi)設(shè)置滲濾液水位監(jiān)測點，共計2處。每座滲濾液抽排井設(shè)置1套投入式液位計，帶現(xiàn)場液位顯示，實時監(jiān)測滲濾液水位。

(4)大氣污染物監(jiān)測

本項目在主導(dǎo)風(fēng)向上風(fēng)向設(shè)置大氣污染物監(jiān)測點2處，在主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向設(shè)置大氣污染物監(jiān)測點2處，共計4處。大氣污染物監(jiān)測采用定期抽樣監(jiān)測，監(jiān)測項目為：懸浮顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、硫化物、甲烷、氨、臭氣濃度、二噁英等。采樣監(jiān)測頻次每季度監(jiān)測一次。

(5)土壤和噪聲監(jiān)測

本項目設(shè)置1臺便攜式XRF土壤重金屬分析儀，對土壤中的汞、鎘、鉛、砷、銅、鋅、鎳、鈷、釩、鉻、錳等重金屬元素進(jìn)行手動監(jiān)測。設(shè)置1臺便攜式噪聲檢測儀對填埋進(jìn)行噪聲監(jiān)測。

(6)填埋氣體監(jiān)測

本項目在填埋氣體輸送管道閥門井頂部設(shè)置填埋氣體監(jiān)測點2處，每個監(jiān)測點各設(shè)置一套甲烷在線監(jiān)測儀，實現(xiàn)對甲烷濃度的在線連續(xù)監(jiān)測。

6.結(jié)語

（1）該垃圾填埋場目前已基本填埋至設(shè)計標(biāo)高，且已停止堆填生活垃圾1年零3個月，已具備封場條件，考慮到填埋場安全穩(wěn)定運行和污染防治的需要，填埋場應(yīng)盡快按國家標(biāo)準(zhǔn)要求實施封場。

（2）本工程采用原位厭氧封場技術(shù)對垃圾填埋場進(jìn)行封場治理，即對填埋場現(xiàn)有垂直防滲措施進(jìn)行修復(fù)和封場覆蓋，阻止填埋庫區(qū)垃圾滲瀝液向外界擴(kuò)散，污染下游地下水，封場覆蓋面積12.8萬m2，于主壩下調(diào)節(jié)池以東及滲濾液處理站與調(diào)節(jié)池之間位置、JCJ3監(jiān)測井與處理場庫區(qū)之間位置、場區(qū)西面副壩外圍位置擬采用塑性垂直防滲墻防污屏障。將庫區(qū)滲瀝液收集至調(diào)節(jié)池，經(jīng)滲瀝液處理站處理達(dá)標(biāo)排放，增設(shè)填埋氣體收集處理系統(tǒng)，將填埋氣體收集處理達(dá)標(biāo)排放，該方法具有工藝簡單、投資較少，安全系數(shù)高，污染治理效果好等優(yōu)點。

（3）本工程為改善和保護(hù)城市環(huán)境質(zhì)量的社會公益性基礎(chǔ)設(shè)施投資項目，屬非贏利性的投資項目，其實施將有效解決生活垃圾填埋場環(huán)境污染問題，具有顯著的環(huán)境效益和社會效益。