花園式生活垃圾衛(wèi)生填埋在實際工程中的應(yīng)用

周 潔，胡鋼城

（中大設(shè)計集團有限公司，陜西 西安 710000）

垃圾衛(wèi)生填埋，是指采取一系列綜合有效的工程措施，利用鋪平、壓實、覆蓋等手段對城市生活垃圾進行處理，以及對滲濾液、有害氣體、蠅蟲等進行土地治理的方法。而“花園式”，即對垃圾填埋場進行花園式景觀改造，將垃圾填埋場變身成生態(tài)友好型花園，實現(xiàn)華麗變身。

1 工程應(yīng)用

1.1 擬建項目位置

灌南縣北窯廠生活垃圾填埋場于2003年投入使用，占地42畝（1畝≈666.67 m2），日處理能力100 t，已到使用年限，面臨封場。生活垃圾處理方法簡單，為簡易填埋，一般只用人工進行藥物消毒。在封場后，如何處置生活垃圾成為當(dāng)務(wù)之急。

生活垃圾處置水平偏低，消納困難。目前，灌南縣生活垃圾的處置方式主要為簡易填埋，而鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生活垃圾主要為簡易堆放，即在溝濱和低洼地填埋生活垃圾，任其自然降解。垃圾處理手段比較單一，垃圾的資源化、減量化處理水平低；垃圾處理缺乏應(yīng)對應(yīng)急事件的能力；垃圾的運收體系不夠完善；生活垃圾處置和資源再生利用水平落后，造成的污染問題對經(jīng)濟社會的發(fā)展影響越來越大。

本次設(shè)計內(nèi)容即對上述填埋場做改造設(shè)計，服務(wù)范圍為灌南縣縣城及周邊部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)（包括李集鄉(xiāng)、花園鄉(xiāng)、新集鎮(zhèn)、百祿鎮(zhèn)、孟興莊鎮(zhèn)、湯溝鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)）。擬建廠址區(qū)域位置如圖1所示。

圖1 擬建廠址區(qū)域位置圖

1.2 設(shè)計原則

設(shè)計原則如下：①無害化原則。采用成熟可靠的工藝，確保進場生活垃圾的無害化處理達(dá)標(biāo)。②環(huán)保原則。按衛(wèi)生填埋工藝要求設(shè)計填埋區(qū)，將生活垃圾對周圍環(huán)境的影響降到最低。③經(jīng)濟原則。在保證工程質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的前提下，采用簡單可行的工藝和工程措施，控制和減少填埋場的建設(shè)投資和運行費用。④操作方便原則。工藝流程具有可操作性，提高操作的機械化水平，降低工人的勞動負(fù)荷。⑤生態(tài)原則。實施生態(tài)封場，確保封場后的環(huán)境整潔美觀、環(huán)保。⑥布局合理原則。場區(qū)整體布局合理，功能分區(qū)規(guī)范、協(xié)調(diào)，建（構(gòu)）筑物協(xié)調(diào)美觀。

1.3 總平面布置

根據(jù)場地現(xiàn)狀條件，綜合考慮風(fēng)向、交通出行、給水、排水、供電、建設(shè)時序安排及與周邊村莊的協(xié)調(diào)關(guān)系等因素，本工程平面總體布局采用東側(cè)布置填埋庫區(qū)，西側(cè)布置生產(chǎn)、生活管理區(qū)（包括滲瀝液調(diào)節(jié)池、處理站、機修車間等），具體功能分區(qū)為垃圾填埋庫區(qū)、生產(chǎn)管理區(qū)、滲瀝液調(diào)節(jié)區(qū)、進場區(qū)等，其中填埋庫區(qū)按近遠(yuǎn)期建設(shè)時序按2期實施。

為減少填埋庫區(qū)與管理區(qū)之間的不良影響，在2區(qū)之間設(shè)置道路及綠化隔離帶，另在管理區(qū)各建筑單體周邊設(shè)置道路及綠化景觀，力求實現(xiàn)場區(qū)環(huán)境的美化，同時考慮在整個場區(qū)用地周邊設(shè)置綠化隔離帶，力求實現(xiàn)周邊環(huán)境的和諧統(tǒng)一。總平面布置如圖2 所示。

圖2 總平面布置圖（單位：m）

1.4 工藝選擇——填埋作業(yè)

1.4.1 工程管理

若要保證垃圾填埋場設(shè)計的科學(xué)性，需要建立成熟的管理制度。具體的填埋作業(yè)方案如下：①對填埋作業(yè)進行總體規(guī)劃，包括區(qū)域劃分、填埋順序、雨污分流設(shè)計、生態(tài)修復(fù)等內(nèi)容；②編制垃圾填埋年度發(fā)展規(guī)劃，包括作業(yè)道路規(guī)劃、填埋單元規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測規(guī)劃等內(nèi)容，這是指導(dǎo)垃圾填埋作業(yè)的具體文件[1]；③選擇適宜的填埋工藝，這是填埋作業(yè)的基礎(chǔ)；④建立完善的管理制度及有效的填埋作業(yè)質(zhì)量控制與保證制度也至關(guān)重要；⑤提高作業(yè)人員的專業(yè)水平，加強對運營管理職工的認(rèn)知培訓(xùn)。

1.4.2 填埋作業(yè)工藝

1.4.2.1 道路設(shè)計

填埋作業(yè)一般涉及到2種道路，即填埋作業(yè)道路和臨時作業(yè)道路。臨時作業(yè)道路是填埋工作進行中的臨時道路，它一般在垃圾堆體上修建，連接卸料與正式作業(yè)道路；而填埋作業(yè)道路，主要是環(huán)場道路，能夠連接場內(nèi)道路和臨時作業(yè)道路。

從開始填埋算起，隨著填埋垃圾的不斷堆高，需修筑臨時作業(yè)道路。隨著封場的進行，臨時作業(yè)道路就逐步改建為永久性道路，成為覆蓋系統(tǒng)的一部分。在填埋作業(yè)的過程中，需修復(fù)道路的不均勻沉降。

1.4.2.2 卸車、攤鋪、壓實

運轉(zhuǎn)車輛將垃圾送至正常作業(yè)面卸料，推土機將其攤鋪成層，每層厚度約為0.5 m，最后逐層壓實[1]。

在攤鋪的作業(yè)過程中，應(yīng)避免垃圾成堆或散落，保證推土機始終位于垃圾層之上，一般攤鋪作業(yè)進行3～4個來回，當(dāng)推土機能平穩(wěn)駛出作業(yè)面時，表明作業(yè)完成。

1.4.2.3 選擇填埋作業(yè)方式

填埋作業(yè)的方式一般有2種，即上推法和下推法。上推法指由下往上進行作業(yè)，它的優(yōu)點為僅使用推土機壓實就能取得較好的壓實效果，控制攤鋪作業(yè)較容易，能夠有效避免垃圾散落；缺點為推土機作業(yè)負(fù)荷高，所有垃圾需自下向上堆起。下推法指由上往下作業(yè)，它的優(yōu)缺點與上推法相反。2種方法各有千秋，可根據(jù)實際情況靈活選擇。

1.4.2.4 劃分填埋作業(yè)單元

填埋作業(yè)單元的選擇，需首先確定垃圾的多少，選擇原則如下：暴露作業(yè)面最小、臭氣和滲瀝液產(chǎn)生最少、覆蓋材料使用最少、對環(huán)境影響最小。

1.4.2.5 覆蓋

為減少對周邊環(huán)境的影響，垃圾填埋結(jié)束后應(yīng)及時覆蓋。每日作業(yè)結(jié)束后一般采用PE膜簡單覆蓋。而對于已達(dá)到設(shè)計標(biāo)高的情況，采用中間覆蓋，即20 cm左右的黏土。

1.5 雨污分流設(shè)計

結(jié)合填埋場地形條件變化及遠(yuǎn)景規(guī)劃，本項目工程采取分區(qū)、覆蓋、導(dǎo)排等措施實現(xiàn)填埋場雨污分流。

分區(qū)，即合理劃分填埋場分區(qū)，減少填埋作業(yè)暴露面積。根據(jù)地形條件，將本填埋場分為2個填埋庫區(qū)，通過分區(qū)壩及基底構(gòu)建，每個庫區(qū)分別劃分為2個獨立的水文單元。在其中一個庫區(qū)填埋作業(yè)時，其他填埋庫區(qū)實施階段性中間覆蓋，并采取有效的地表水導(dǎo)排措施，減少這些區(qū)域的地表水進入填埋作業(yè)庫區(qū)，降低滲瀝液產(chǎn)量[2]。

覆蓋，即及時進行覆蓋，減少雨水進入填埋庫區(qū)。進行填埋作業(yè)時需規(guī)范操作，按要求進行覆蓋、生態(tài)修復(fù)，對作業(yè)道路設(shè)置合理的排水坡度，分流進入庫區(qū)的雨水。

導(dǎo)排，即在環(huán)庫區(qū)道路兩側(cè)設(shè)置排水邊溝，導(dǎo)排地表水。設(shè)置導(dǎo)排溝渠，導(dǎo)排進入庫區(qū)的地表水。此外，采用其他一些輔助性的導(dǎo)排措施，導(dǎo)排進入庫區(qū)或在庫區(qū)無法自然導(dǎo)排的地表水，如設(shè)置臨時性機械導(dǎo)排（利用水泵強制抽排）等措施。

1.6 填埋封場及生態(tài)修復(fù)設(shè)計

1.6.1 封場設(shè)計

將填埋場的垃圾、滲瀝液、氣體覆蓋起來，目的是防止雨水、空氣、動物進入[3]。封場不僅為后續(xù)填埋場地的利用打下基礎(chǔ)，同時也減少了垃圾堆體的雨水滲入量。填埋場頂層的防滲系統(tǒng)一般由5層材料構(gòu)成：①營養(yǎng)植被層。約150 mm厚，此層土壤為耕植土，營養(yǎng)豐富，能夠促進植物生長，覆蓋整個最后修復(fù)的表面。②覆蓋支持土層。最少450 mm厚，材料為壓實黏土。③排水層。5 mm厚，土工復(fù)合排水網(wǎng)（無紡布＋土工排水網(wǎng)墊＋無紡布）。④防滲層。約1 mm厚，材料為毛面HDPE膜，此層的作用為阻止?jié)B入水進入下層污泥。⑤排氣層。300 mm厚碎石層，導(dǎo)排垃圾表層產(chǎn)生的氣體。

1.6.2 生態(tài)修復(fù)

一般生態(tài)修復(fù)的方式是在垃圾填埋場栽植人工植被。

1.6.3 封場利用

填埋場終場利用需要滿足以下幾方面：①填埋堆體能夠完全分解、熟化，幾乎不產(chǎn)生可燃?xì)怏w、惡臭氣味等。②不污染地下水，不會影響構(gòu)筑物的基礎(chǔ)。③填埋場封場后，還應(yīng)繼續(xù)進行填埋氣體、滲瀝液處理及環(huán)境與安全監(jiān)測等運行管理，直至填埋堆體穩(wěn)定[4]。完工后，至少在3年內(nèi)（即不穩(wěn)定期）封場監(jiān)測，在此期間不準(zhǔn)使用，要特別注意防火、防爆，3年后經(jīng)鑒定確定已達(dá)安全期時方可使用。④達(dá)到安全期條件的建設(shè)場地，可以作為城市綠化養(yǎng)護用地、人造景園、堆肥場、預(yù)制件廠等。⑤填埋堆體達(dá)到穩(wěn)定安全期后方可進行土地使用，土地使用前必須做出場地鑒定和使用規(guī)劃。在此之前，填埋場地絕對禁止作為工廠、商店、機關(guān)、學(xué)校、住宅和公共場所的建筑用地。

2 設(shè)計方案

2.1 基底構(gòu)建

基底構(gòu)建即填埋庫區(qū)基層構(gòu)建，為實現(xiàn)垃圾衛(wèi)生填埋處理功能，應(yīng)遵循以下原則：①庫區(qū)基底縱向和橫向坡度為2%，以滿足滲瀝液導(dǎo)排要求，各單元分區(qū)應(yīng)形成獨立的水文單元；②基底構(gòu)建應(yīng)與填埋場地基加固處理方案相結(jié)合，確保地基承載力的有效提高；③基底構(gòu)建應(yīng)有利于填埋場地基沉降控制，確保上部防滲襯墊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和變形安全；④基底構(gòu)建應(yīng)結(jié)合地形，因地制宜地進行合理開挖填筑，盡可能節(jié)省土方工程量。

2.2 圍堤工程

根據(jù)垃圾填埋場總體工藝要求，結(jié)合用地紅線，需在填埋庫區(qū)周邊新建垃圾圍堤堤壩，圍堤堤壩總長約1 300 m。庫區(qū)圍堤對垃圾填埋場的安全運行有著決定性作用，是填埋場中的重要構(gòu)筑物。圍堤設(shè)計既要保證圍堤和庫區(qū)的穩(wěn)定，又要兼顧使庫區(qū)獲得較大的容量。

2.3 道路工程

道路工程包括場內(nèi)道路和管理區(qū)道路，道路工程根據(jù)填埋場總體規(guī)劃分期實施。為滿足填埋場工藝總體及填埋作業(yè)交通要求，結(jié)合擬建場地現(xiàn)有道路，布置場內(nèi)道路和管理區(qū)道路，以便形成順暢的區(qū)域交通網(wǎng)。

場內(nèi)道路指位于庫區(qū)周邊圍堤頂部的堤頂?shù)缆?、供場?nèi)填埋作業(yè)的半永久性道路和臨時作業(yè)道路3種。管理區(qū)道路指生產(chǎn)與生活管理區(qū)內(nèi)的主要道路和地坪道路。場內(nèi)臨時道路采用泥結(jié)碎石路面，其他道路采用水泥混凝土路面。

2.4 防滲系統(tǒng)設(shè)計

針對本次所屬區(qū)域的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件，為達(dá)到較好的防滲效果，有以下3種方式可供選擇：①單層防滲，材料為HDPE土工膜；②雙層防滲，即由雙層HDPE防滲膜及滲漏檢測層構(gòu)成；③復(fù)合防滲，防滲層由HDPE土工膜+GCL（鈉基膨潤土）或CCL（黏土）保護層構(gòu)成。以上3種方案的綜合比較如表1所示。

表1 3種方案綜合比較

綜合考慮工程造價、防滲效果、施工質(zhì)量控制等因素，本工程水平防滲系統(tǒng)推薦采用單層復(fù)合水平防滲結(jié)構(gòu)方案（HDPE膜＋GCL保護層）的防滲方式[3]。本工程水平防滲結(jié)構(gòu)如下所示。

庫底防滲系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)從上至下依次為：①200 g/m2無紡?fù)凉げ几綦x層；②300 mm碎石滲瀝液導(dǎo)流層；③600 g/m2的2層無紡?fù)凉げ急Ｗo層；④1.5 mm光面HDPE土工膜防滲層；⑤GCL保護層（滲透系數(shù)小于等于5×10-11m/s，規(guī)格大于等于4 800 g/m2）；⑥500 mm黏土保護層（滲透系數(shù)小于等于1×10-7m/s）；⑦400 g/m2無紡?fù)凉げ急Ｗo層；⑧300 mm碎石地下水導(dǎo)流層；⑨200 g/m2無紡?fù)凉げ迹虎怵ね粱鶎印?/p>

邊坡防滲系統(tǒng)自上而下依次為：①垃圾層；②300 mm精選袋裝粗砂保護層；③200-6.0-600復(fù)合土工排水網(wǎng)格（滲瀝液導(dǎo)流層）；④600 g/m2無紡?fù)凉げ迹ど媳Ｗo層）；⑤1.5 mm厚單糙面HDPE土工膜（防滲層）；⑥GCL保護層（滲透系數(shù)小于等于5×10-11m/s，規(guī)格大于等于4 800 g/m2）；⑦500 mm黏土保護層（滲透系數(shù)小于等于1×10-7m/s）；⑧基礎(chǔ)層。

2.5 滲瀝液收集與導(dǎo)排系統(tǒng)

根據(jù)庫區(qū)地形及基層布置，一期庫區(qū)劃分為南北2個相對獨立的單元，整個填埋庫區(qū)共分為4個相對獨立的水文單元。每個水文單元均設(shè)置獨立的地下水和滲瀝液收集系統(tǒng)，并經(jīng)由庫區(qū)收集井提升導(dǎo)排，本工程共設(shè)置4個收集井。

覆蓋在整個填埋場底部300 mm厚的碎石層、滲瀝液收集主次盲溝以及穿孔HDPE收集管構(gòu)成了滲瀝液收集系統(tǒng)。滲瀝液首先進入碎石層，再經(jīng)次盲溝流入主盲溝，最終匯入滲瀝液收集井，經(jīng)提升后輸送至滲瀝液調(diào)節(jié)池。

在庫底碎石導(dǎo)排層內(nèi)主脊線位置設(shè)滲瀝液收集主盲溝，溝內(nèi)鋪設(shè)穿孔De250HDPE主管；支盲溝沿主盲溝兩側(cè)間隔30 m交錯布置，支盲溝與主盲溝的夾角為60°，溝內(nèi)鋪設(shè)穿孔De200HDPE支管。

導(dǎo)排層內(nèi)沿主脊線設(shè)置地下水收集主盲溝，溝內(nèi)鋪設(shè)穿孔De300HDPE主管；地下水收集支盲溝沿主盲溝兩側(cè)間隔30 m交錯布置，支盲溝與主盲溝的夾角為60°，溝內(nèi)鋪設(shè)穿孔De250HDPE支管。地下水經(jīng)導(dǎo)排層及收集管匯集到庫區(qū)地下水收集井，經(jīng)庫區(qū)泵房提升后輸送至圍堤排水溝。若地下水受到污染，則進入滲瀝液輸送管道輸送至調(diào)節(jié)池。

2.6 填埋氣導(dǎo)排系統(tǒng)

為減少填埋氣體對大氣的污染，在氣體還無法進行有效利用時，擬采用焚燒火炬對其進行處理。

焚燒火炬是一種安全的填埋氣體處理設(shè)施，是減少氣體排放、減少惡臭、消除安全隱患、改善周邊環(huán)境的一種重要手段。

本工程產(chǎn)生氣體通過填埋氣收集豎井進行導(dǎo)排，由填埋庫區(qū)面積劃分可得，共需設(shè)置25口收集井。

填埋初期氣體產(chǎn)量較少，僅設(shè)置填埋氣體收集豎井，并不設(shè)置水平收集管網(wǎng)。作業(yè)區(qū)完成階段性高度進行中間覆蓋后，對收集豎井中的填埋氣體進行主動收集。中間覆蓋時，填埋氣體收集豎井管頂高出相應(yīng)覆蓋層表面0.5 m。至封場時，使收集豎井的頂部直接與封場工程的300 mm導(dǎo)氣層連通，并考慮在該導(dǎo)氣系統(tǒng)中垂直布置水平收集管，連接收集管路豎井后形成一個垂直-水平的收集管網(wǎng)系統(tǒng)，填埋的氣體再經(jīng)系統(tǒng)收集管網(wǎng)后被送往燃燒。

2.7 滲瀝液調(diào)節(jié)池工程

2.7.1 調(diào)節(jié)池容積

調(diào)節(jié)池作用是儲存滲瀝液，對滲瀝液水量和水質(zhì)進行調(diào)節(jié)。同時，調(diào)節(jié)池作為滲瀝液處理的一個單元，可以起到預(yù)處理的作用[5]。調(diào)節(jié)池的容量與滲瀝液處理站設(shè)計規(guī)模密切相關(guān)，處理規(guī)模大，則可減少調(diào)節(jié)池容量；處理規(guī)模小，就需要足夠大的調(diào)節(jié)池來貯存暴雨期間的滲瀝液，以避免外溢。

本工程調(diào)節(jié)池容積應(yīng)根據(jù)多年逐月平均降雨產(chǎn)生的滲瀝液量及滲瀝液處理規(guī)模確定。根據(jù)調(diào)節(jié)池庫容調(diào)節(jié)原理，第n個計算周期內(nèi)的庫容調(diào)節(jié)量（Q調(diào)節(jié)n）應(yīng)為上一周期調(diào)節(jié)量（Q調(diào)節(jié)n-1）與本周期內(nèi)滲瀝液產(chǎn)量（Q產(chǎn)）與處理量（Q處理）之差的加和，即：Q調(diào)節(jié)n=Q調(diào)節(jié)n-1+（Q產(chǎn)n－Q處理），其中n為月份自然數(shù)。

2.7.2 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

堤壩等級為Ⅲ級，抗震等級為7°（四級抗震），整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為K設(shè)計≥1.3，K校核≥1.2。

2.7.3調(diào)節(jié)池構(gòu)建

結(jié)合工程選址特點，滲瀝液調(diào)節(jié)池設(shè)于填埋庫區(qū)東側(cè)，管理區(qū)北側(cè)。

調(diào)節(jié)池采用挖填相結(jié)合的柔性結(jié)構(gòu)。本工程設(shè)計調(diào)節(jié)池長為85 m，寬為60 m。調(diào)節(jié)池池底標(biāo)高為2.0～1.1 m，池頂標(biāo)高為6 m，設(shè)計水位為5.5 m，內(nèi)側(cè)邊坡為1∶2.5。設(shè)計有效庫容為15 000 m3。

2.7.4 調(diào)節(jié)池防滲

結(jié)合庫區(qū)防滲工藝要求，調(diào)節(jié)池池底防滲結(jié)構(gòu)從上至下依次為：①1.5 mm厚光面HDPE土工膜（防滲層）；②GCL保護層（滲透系數(shù)小于等于5×10-11m/s，規(guī)格大于等于4 800 g/m2）；③500 mm黏土保護層（滲透系數(shù)小于等于1×10-7m/s）；④400 g/m2無紡?fù)凉げ急Ｗo層；⑤300 mm碎石地下水導(dǎo)流層；⑥200 g/m2無紡?fù)凉げ几綦x層；⑦黏土基層。

邊坡防滲結(jié)構(gòu)從上至下依次為：①1.5 mm厚光面HDPE土工膜（防滲層）；②GCL保護層（滲透系數(shù)小于等于5×10-11m/s，規(guī)格大于等于4 800 g/m2）；③500 mm黏土保護層（滲透系數(shù)小于等于1×10-7m/s）；④基礎(chǔ)層。

同時為排出池底地下水，在池底各布置1條地下水收集主盲溝，盲溝由北向南傾斜，長約60 m。主盲溝采用三角形斷面，溝深一般為300～700 mm，溝內(nèi)充填礫石，主盲溝內(nèi)鋪設(shè)De300開孔HDPE管。地下水經(jīng)提升泵排放周邊排水溝。

2.7.5 防臭膜蓋

滲瀝液是臭氣的主要散發(fā)源，為防止臭氣擴散，考慮對調(diào)節(jié)池加蓋，并對調(diào)節(jié)池臭氣進行有組織的排放。

采用HDPE膜（2 mm）作為覆蓋材料，膜四周沿池頂處設(shè)置錨固溝，膜下設(shè)置DN200浮球支撐，同時設(shè)置導(dǎo)氣管，將調(diào)節(jié)池厭氧產(chǎn)生的氣體收集后排放。防臭膜蓋的南北側(cè)各設(shè)置Φ1 200 mm檢修人孔，以滿足調(diào)節(jié)池清淤和檢修的要求。

3 結(jié)論

通過以上措施，對灌南縣傳統(tǒng)生化垃圾填埋場進行技術(shù)改造，利用鋪平、壓實、覆蓋等手段對生活垃圾進行處理，對滲濾液、有害氣體等進行土地治理，并對垃圾填埋場進行生態(tài)修復(fù)，將垃圾填埋場變身成生態(tài)友好型花園，實現(xiàn)華麗變身。