北京市生活垃圾填埋場全密閉化工藝研究

劉欣艷，尹朋建，張 旭，畢崇濤，蘇昭輝

（北京市環境衛生設計科學研究所，北京 100028）

1 北京市生活垃圾填埋場的變革

通過現場調查北京市16座生活垃圾填埋場，了解到其中有9座填埋場已經完成了密閉化工程的改造，其余7座填埋場地理位置偏遠、填埋量小、環保壓力較小，采用的是傳統衛生填埋方式。

傳統生活垃圾衛生填埋場的基本工藝：垃圾填埋場底部鋪設防滲層阻斷生活垃圾對于土壤和水體的污染；生活垃圾進場之后，在垃圾填埋區的工作面附近傾卸，然后用推土機攤鋪壓實，垃圾堆體表面用黃土覆蓋；由生活垃圾中的水分、經過降解產生的水分、雨水入侵產生的水分組成的滲瀝液積存在垃圾底部，經過導流收集到滲瀝液調節池中，最后經過生化處理、濾膜處理達標后在填埋場內供回收生產使用。生活垃圾衛生填埋場的污染物主要來自垃圾堆體的滲瀝液和填埋氣。生活垃圾衛生填埋工藝在垃圾坑底設置防滲層，防止了生活垃圾堆體污染周邊的水體、土壤，但生活垃圾在垃圾堆體中降解所產生大量的富含甲烷、二氧化碳和臭味的填埋氣對環境的污染沒有控制措施。

為了控制填埋氣對周邊大氣環境污染，對填埋堆體采用不透氣高密度聚乙烯膜覆蓋的方式對填埋場實施密閉化。生活垃圾填埋場全密閉化在原有的傳統衛生填埋的基礎上，增加了非作業面的垃圾堆體10 d用不透氣的高密度聚乙烯膜（HDPE） 內完成 “階段覆蓋” （簡稱“膜覆蓋”） 的步驟，負壓收集填埋氣經過處理達標排放［1-3］。與衛生填埋相比，垃圾堆體全密閉化不僅在場底建設防滲層，還要在垃圾堆體表面覆蓋不透氣HDPE膜進行密閉，不僅阻斷了生活垃圾直接污染場底土壤和水體，而且杜絕了惡臭填埋氣直接排放，有力地控制了填埋氣對周邊大氣的污染。而且填埋氣的收集率可以達到70%以上，經收集后大多數經處理利用，通過綜合利用不僅實現資源回收，而且減少了填埋氣中溫室氣體——甲烷的直接排放，降低了二氧化碳排放量［4-5］。由于HDPE膜不僅不透氣而且不透水，因此采用全密閉工藝還有利于垃圾堆體雨污分流，減少了填埋場的污水處理量——環衛集團（北神樹、安定、阿蘇衛填埋場） 在2012年“7·21”大暴雨中，通過全密閉系統導出的雨水近18.7萬m3，減少了滲瀝液近9萬t。另外，采用全密閉工藝，縮減了填埋場的暴露面積，有效地控制了大風天氣塵土飛揚，以及輕物質垃圾的飛散，同時減少了鼠類和鳥類的棲居，有力地阻斷了污染物隨蟲害擴散的途徑。圖1為生活垃圾場全密閉工藝和污染情況示意。

圖1 生活垃圾場全密閉工藝和污染情況

目前，膜覆蓋是北京生活垃圾填埋場全密閉化的基本模式，工作面的暴露比（暴露面積/m2∶日處理量/t）控制在1∶1以內，工作面當日采用黃土（或膜覆蓋） 做日覆蓋。生活垃圾填埋場密閉化解決了填埋場環境污染的一些突出問題，但是生活垃圾填埋場的惡臭污染控制壓力依然較重，尤其是日填埋量較大的填埋場，即使把暴露比控制在1∶1以內，則其日填埋量在3 000 t左右的阿蘇衛填埋場暴露面積在3 000 m2，工作面散發的惡臭污染也相當嚴重。

在安定垃圾填埋場試點的空氣支撐膜密閉模式（簡稱“充氣膜”） 將密閉式空氣支撐膜結構應用于填埋作業的工作面，將傳統的露天作業模式轉變成為新型的密閉作業模式，將作業區異味的無組織排放轉變成為有組織收集處理，有效解決了工作面揚塵和臭味擴散等環境問題。但是“充氣膜”的投資運行和日常維護費用高昂，而且膜內溫度高、濕度大、有毒有害臭氣集中、工作環境惡劣等問題比較嚴重，充氣膜密閉方式還有待完善。

2 生活垃圾填埋場全密閉化作業工藝要點

傳統生活垃圾衛生填埋的填埋作業過程包括3方面：黃土筑壩、垃圾鋪攤壓實、黃土覆蓋。在垃圾填埋場已經建設完成的情況下，已經完成場底防滲和滲瀝液收集系統。填埋作業一般每4～6 m一級，每一級作業過程分3步：第1步用黃土筑壩，包括環庫圍堤、分區堤壩、分單元堤壩；第2步分單元填埋，首先用推土機把垃圾鋪攤為1 m左右的薄層，然后壓實，這樣反復鋪攤、壓實幾層形成2～3 m的垃圾底層，然后再在其上做類似頂層填埋；第3步覆蓋0.2 m黃土就完成該單元的填埋作業。依次進行下一單元的填埋。填埋2～3級堆體達到10 m左右時，建設1個包括道路和排水系統的平臺。如此進行填埋作業達到設計高度，按照要求封場。其中導氣石籠逐步從底層隨垃圾堆體上升而增高，如果其導氣效果較差，需要重新鉆豎井、橫井導氣。

全密閉化的生活垃圾填埋作業與傳統衛生填埋的相比，增加了膜覆蓋步驟和鋪設導水導氣管道步驟：堤壩和垃圾堆體都要進行膜覆蓋的階段覆蓋，通過膜覆蓋實現密閉化；膜內填埋氣進行負壓收集，每單元必須鋪設獨立導水、導氣管道。全密閉化的生活垃圾填埋作業過程包括黃土/垃圾筑壩，導水/導氣管道鋪設，垃圾鋪攤壓實、日覆蓋，階段覆蓋等步驟。

每個分區完成之后，平整垃圾堆體表面，在垃圾堆體表面覆蓋黃土，鋪設氣體收集管道，然后用高密度聚乙烯膜覆蓋，膜上壓塊［2］，焊接和密閉各個接口，把集氣管道連接到主管道進行負壓收集。

由于覆蓋HDPE膜阻斷雨水滲透到垃圾堆體，采用膜覆蓋之后雨污分流效果顯著，滲瀝液大大減量，雨水排放量增加，所以要求更新雨污分流系統，做好雨季雨水收集，提高擴大排水能力。雨水導排措施包括堆體建設導排和膜上收集導排：①填埋場都在填埋堆體周圍鋪設雨水溝渠導排整個堆體分流的雨水，順著垃圾堆體外坡建設通往雨水溝渠的排水渠，每級平臺都還要設置雨水溝渠，平臺本身設置1%～2%的斜度便于雨水自然排放。②考慮到填埋區膜上收集雨水的需要，垃圾填埋區應設置1%～2%斜度，雨水就可以在有坡度的覆蓋膜上匯集成水池，通過雨水抽排泵和管道把該區的雨水導排出去。

3 存在問題

1）雖然目前通過預設管道的方法基本解決了滲瀝液和填埋氣的導排問題，但是由于垃圾沉降造成管道斷裂、變形或錯位引起的導排困難依然存在。

2）隨時間的推移，生活垃圾逐步降解，單元包封密閉式全密閉工藝的堤壩和堆體的穩定性值得研究。

3）采用全密閉工藝，增加了氣體收集處理系統、導排管道和覆蓋膜的消耗，增加了基礎建設和日常運營的投資，提高了生活垃圾的處理成本；采用全密閉工藝，增加了工藝復雜性，增加了覆蓋膜的焊接和日常檢漏工作，提高了人力資源的需求。

4）填埋作業車一般都是推土機或壓實機等重型機車，攤鋪和壓實過程必然行走在上一層預設的管道上，其對于管道的破毀性較大，所以垃圾鋪攤的安全厚度值得探討；所用覆蓋膜是高密度聚乙烯膜，導排管道也是聚乙烯材料，其自然降解時間是100 a以上，應該考慮更加實用的、環保的替代材料。

4 結論及展望

1） 北京市的17座生活垃填埋場中有9座填埋場已經完成了密閉化工程的改造。目前生活垃圾填埋場全密閉采用高密度聚乙烯膜（HDPE）覆蓋模式。從2008年生活垃圾填埋場開始實施全密閉化改造以來，遏制了填埋場惡臭污染，促使大多數填埋氣得到了集中收集處理和資源化，有利于雨污分流，減少了滲瀝液處理量，生活垃圾填埋場全密閉化具有明顯效益，應該進一步推廣。

2）生活垃圾填埋場密閉化的要點是：①盡量減小垃圾暴露面積，盡快對非作業面的垃圾堆體進行階段性膜覆蓋，達到密閉的效果，使得填埋氣完全與大氣隔絕，實現填埋氣集中收集處理。②垃圾堆體和堤壩都要求進行階段性膜覆蓋。③與傳統衛生填埋相比，密閉化工藝對填埋場的結構和填埋作業工藝都提出了新的要求，在填埋作業過程中必須考慮滲瀝液和填埋氣的導排，鋪設導排管道，填埋場必須配備填埋氣收集和處理系統。④采用膜覆蓋之后要求更新雨污分流系統，做好雨季雨污分流，擴大排水能力。

3）垃圾填埋場密閉化解決了填埋場環境污染的一些突出的問題，但是垃圾填埋場的污染控制壓力依然較重，應該繼續研究有針對性的高效的控臭和除臭措施；生活垃圾填埋場填埋氣富含甲烷和二氧化碳，其綜合利用潛力較大，目前收集利用率較低，應研究開發填埋氣的綜合利用技術。

［1］李卓，李冶婷，張小剛，等.北京市某垃圾衛生填埋場堆山及覆蓋工程實例［J］.環境工程，2013，31（3）：118-121.

［2］CJJ 93—2011城市生活垃圾衛生填埋場運行維護技術規程［S］.2011.

［3］DB11/T 835—2011生活垃圾填埋場惡臭污染控制技術規范［S］.2011.

［4］趙超，趙玲，陳曉梅，等.城市生活垃圾填埋場甲烷收集效率研究［J］．環境科學學報，2012，32（4）：954-959.

［5］潘大晴，楊大帥，李愛軍.阿蘇衛垃圾衛生填埋場全密閉填埋工藝研究［J］．城市管理技術，2011（5）：54-56.