蘇州市七子山垃圾填埋場擴(kuò)建工程雨污分流系統(tǒng)改造的研究

金晶+劉力奇+劉勇+洪慧蘭+羅彬+彭炎

摘要：針對蘇州七子山垃圾填埋場老場缺乏有效雨污分流措施的問題，在改擴(kuò)建工程中對新的雨污分流系統(tǒng)進(jìn)行了改造和優(yōu)化，提出了垃圾填埋場實(shí)現(xiàn)雨污分流的幾點(diǎn)措施，主要有：①改造老場截洪溝，同時針對新場擴(kuò)建庫區(qū)修建合理可靠的截洪設(shè)施，盡可能減少庫區(qū)范圍外地下水進(jìn)入填埋庫區(qū);②結(jié)合填埋場地形條件，合理劃分填埋庫區(qū)，科學(xué)選擇地表水排水工藝，盡可能減少大氣降水進(jìn)入填埋作業(yè)區(qū);③合理劃分填埋作業(yè)單元，填埋作業(yè)過程中及時進(jìn)行日覆蓋、中間覆蓋與封場生態(tài)修復(fù)，盡量減少暴露面積;④結(jié)合填埋作業(yè)發(fā)展規(guī)劃，合理修建永久性、半永久性、臨時性地表水導(dǎo)排溝渠，有效導(dǎo)排進(jìn)入填埋庫區(qū)的雨水等。在填埋場擴(kuò)建工程中，通過對現(xiàn)有截洪溝的改造，以及截流、分區(qū)、覆蓋、導(dǎo)排等“堵”、“排”相結(jié)合的工程措施，最終實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)建后填埋場的良好雨污分流，證明了以上措施對實(shí)現(xiàn)垃圾填埋場的雨污分流達(dá)到了設(shè)計(jì)的作用和效果，對于我國垃圾填埋場改建以及雨污分流的措施探討和研究具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：填埋場擴(kuò)建;雨污分流;截洪溝;中間覆蓋

中圖分類號：X705

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-9944（2014）12-0174-04

1引言

蘇州市七子山垃圾填埋場是蘇州市區(qū)唯一的大型垃圾填埋處置場所，是我國第一批按照建設(shè)部1988年部頒標(biāo)準(zhǔn)《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ17-88）建設(shè)的生活垃圾衛(wèi)生填埋場。老場于1993年投入運(yùn)營，設(shè)計(jì)總庫容470萬m3，累計(jì)填埋垃圾約780萬t。隨著蘇州市日產(chǎn)生活垃圾量的大幅上升，填埋場已不堪重負(fù)。此外，填埋現(xiàn)場常有污水和異味，對周圍環(huán)境存在污染隱患。因此該場于2009年完成封場并在原址進(jìn)行填埋場的改擴(kuò)建工程（新場），消納蘇州城區(qū)生活垃圾。

雨污分流是垃圾填埋場，尤其是多雨地區(qū)垃圾填埋場系統(tǒng)的重要組成部分。通過雨污分流，將未受污染的“外來水”截流并排到場外，避免其進(jìn)入填埋場增大滲濾液量[1]，降低污水處理成本，提高填埋場穩(wěn)定性。其中“外來水”包括場外地表徑流、周邊地下徑流以及在填埋場的運(yùn)行過程中的場內(nèi)地表徑流[2，3]。

根據(jù)現(xiàn)場情況，老場雨污分流系統(tǒng)存在著截洪溝不能攔截山體雨水、填埋作業(yè)缺乏有效雨污分流措施的問題。本方案通過新場雨污分流系統(tǒng)建設(shè)和老場截洪溝改造，為七子山填埋場構(gòu)建一個完善高效的雨污分流系統(tǒng)。

2老場雨污分流系統(tǒng)概況

2.1老場雨污分流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在80m標(biāo)高處設(shè)置永久截洪溝，40m和60m標(biāo)高處設(shè)置臨時截洪溝，用于攔截導(dǎo)排庫區(qū)上部山體的地表徑流，分別在庫區(qū)東西側(cè)通過跌水段接入填埋庫區(qū)下游。截洪溝采用漿砌塊石梯形明渠，梯形最大斷面為1.5m×2.0m，東西兩段截洪溝在截污壩下游匯合，排入九龍塢小溪。

2.2存在的問題

2.2.1截洪溝截洪效果不理想

（1）七子山生活垃圾填埋場是山谷型填埋場，山體滲出水水量大，滲出點(diǎn)低于截洪溝標(biāo)高。造成截洪溝僅能收集部分降水時候的雨水徑流，還有部分降水通過地下徑流從截洪溝底下通過后滲出地表進(jìn)入填埋場（圖1）。

圖1山體地下水運(yùn)動示意圖

圖2老場截洪溝底部滲漏

（2）由于沉降、凍融等的影響，部分地段截洪溝溝底、溝壁、溝堤等部位出現(xiàn)裂縫，大量地表水從截洪溝底部直接滲入填埋庫區(qū)（圖2）。

2.2.2庫區(qū)缺乏有效的雨污分流措施

填埋場在設(shè)計(jì)和運(yùn)行階段對雨污分流的重要性估計(jì)不足，缺乏有效排水途徑，雨污分流效果差。大量雨水滯留在填埋區(qū)形成滲濾液，增大污水處理量的同時，惡化了填埋區(qū)環(huán)境。部分滲濾液進(jìn)入截洪溝，使截洪溝變成滲濾液導(dǎo)排明溝（圖3、圖4）。

圖3填埋場內(nèi)滲濾液積水

圖4部分截洪溝轉(zhuǎn)化為滲濾液導(dǎo)排明渠

3新場雨污分流系統(tǒng)設(shè)計(jì)

山谷型填埋場的雨污分流系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)填埋場所在位置的水文地質(zhì)條件、氣象資料、填埋垃圾組分等實(shí)際情況，采用合理的雨污分流措施，計(jì)算出截洪溝、錨固溝、排水溝、地下水及滲瀝液導(dǎo)排管的尺寸，確定地下水及滲瀝液導(dǎo)排層厚度，選擇合適的隔水和滲水材料的種類與規(guī)格。并針對老場出現(xiàn)的截洪和排水問題，采用改進(jìn)截洪設(shè)施、優(yōu)化填埋區(qū)運(yùn)行方式、分區(qū)建設(shè)運(yùn)營、及時覆蓋、增強(qiáng)填埋區(qū)雨水導(dǎo)排管網(wǎng)建設(shè)等措施。

3.1截洪

老場滲瀝液產(chǎn)量偏大的重要原因在于，由于地層中較厚的透水地層的存在，填埋庫區(qū)上游植被條件很好，地面徑流較小，大部分降水均轉(zhuǎn)化為地下滲流，而地下水又通過透水地層越過截洪溝進(jìn)入填埋庫區(qū)，導(dǎo)致截洪溝導(dǎo)排地表徑流效果很差。擴(kuò)建工程中，針對新場擴(kuò)建庫區(qū)修建合理可靠的截洪設(shè)施，堵、排結(jié)合，減少雨水和地下水入場量。

3.1.1截洪溝系統(tǒng)組成

新場截洪溝設(shè)計(jì)，主要是由東西兩側(cè)兩個截洪溝系統(tǒng)組成。西側(cè)截洪溝系統(tǒng)由新建120m標(biāo)高永久截洪溝、新建80～120m標(biāo)高跌水段、老場30～80m改造后截洪溝、30m以下新建截洪溝組成;東側(cè)截洪溝系統(tǒng)由新建120m標(biāo)高永久截洪溝、新建80～120m標(biāo)高進(jìn)場道路邊溝、老場30～80m標(biāo)高進(jìn)場道路邊溝、30m標(biāo)高過路箱涵、老場30m標(biāo)高以下進(jìn)場道路邊溝組成。其他截洪溝系統(tǒng)有100m標(biāo)高臨時截洪溝、80m標(biāo)高臨時截洪溝、老場東側(cè)40～80m標(biāo)高進(jìn)場道路支路邊溝以及新場水平拓展庫區(qū)垃圾堆體周邊雨水排放溝等。

3.1.2截洪溝做法

新場截洪溝設(shè)計(jì)要點(diǎn)：解決老場截洪溝出現(xiàn)的地下徑流從溝底下通過截洪溝的問題;截水排水能力達(dá)到設(shè)計(jì)要求;因地制宜，節(jié)省成本，利用好防滲系統(tǒng)錨固溝、環(huán)場道路邊溝等。

（1）120m標(biāo)高永久截洪溝。適當(dāng)加大環(huán)庫平臺的寬度，基本清除表層松散覆土和強(qiáng)風(fēng)化巖體至相對隔水層，在出露透水層中設(shè)置水平排水孔，將出露的透水土層中的地下滲流直接匯入截洪溝中，徹底切斷地下滲流的通道，有效減少下滲庫區(qū)的雨水量，如圖5和圖6所示。endprint

（2）老場截洪溝改建。一般做法是對部分溝段進(jìn)行拆除或回填， 然后開挖去除部分表土構(gòu)建新的平臺和截

圖5永久截洪溝

圖6老場截洪溝改建

洪溝。在靠近山體一側(cè)設(shè)置水平方向排水孔，孔內(nèi)設(shè)導(dǎo)排管，將山體下滲水導(dǎo)排到截洪溝中。

老場80m標(biāo)高截洪溝在豎向堆高達(dá)到80m前作為雨水截洪溝使用，垃圾填埋超過80m標(biāo)高后兼作地下水和滲瀝液導(dǎo)排盲溝。該截洪溝在新場鋪設(shè)防滲膜時將進(jìn)行拓寬加深，并回填碎石，通過鋪設(shè)防滲膜改建為上下兩層，上層作為新場滲瀝液導(dǎo)排盲溝，下層作為老場地下水導(dǎo)排盲溝。

老場西側(cè)80m標(biāo)高以下截洪溝部分，80～30m標(biāo)高之間的改建時在截洪溝靠近填埋場一側(cè)構(gòu)筑錨固平臺，將防滲膜錨固在截洪溝內(nèi)，再在防滲膜上面結(jié)合錨固要求做塊石漿砌護(hù)底。30m標(biāo)高以下由于水平拓展庫區(qū)被廢除，沿垃圾壩外側(cè)修建新的雨水截洪溝。

老場東側(cè)80m標(biāo)高以下截洪溝部分， 80～30m之間的截洪溝已經(jīng)失效，部分地段演變?yōu)闈B瀝液導(dǎo)排明溝。因此新場擴(kuò)建工程中改變原地表水流向，將80m標(biāo)高以上部分地表水用進(jìn)場道路邊溝導(dǎo)排。80～30m之間的地表雨水引入進(jìn)場道路邊溝，原截洪溝改建為防滲膜錨固溝，在溝內(nèi)鋪設(shè)防滲膜將截洪溝分為上下兩層，回填碎石后上層作為新場滲瀝液導(dǎo)排盲溝，下層作為老場滲瀝液導(dǎo)排盲溝。30m標(biāo)高以下部分由于水平拓展庫區(qū)的建設(shè)將被廢除，在老場進(jìn)場道路30m標(biāo)高平臺處敷設(shè)過路箱涵，地表雨水通過箱涵導(dǎo)入下游進(jìn)場道路靠近山體一側(cè)的排水邊溝中。

（3）斷面設(shè)計(jì)。截洪溝斷面設(shè)置為梯形和矩形，各區(qū)段斷面的最大容許流量，必須大于通過累計(jì)匯水面積計(jì)算得到的該區(qū)段洪峰流量。根據(jù)《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》，擴(kuò)建工程建設(shè)規(guī)模為Ⅱ類，防洪等級為Ⅲ級，相應(yīng)的防洪標(biāo)準(zhǔn)按50年重現(xiàn)期進(jìn)行設(shè)計(jì)，100年重現(xiàn)期進(jìn)行校核。設(shè)計(jì)洪峰流量采用公路科學(xué)研究所的經(jīng)驗(yàn)公式，對于匯水面積小于3km2的流域，流量按照下式計(jì)算。

Qp=CSF（m3/s）

式中：C為系數(shù)，對丘陵區(qū)，C=0.4～0.5，本工程取C=0.4;S為相應(yīng)于設(shè)計(jì)頻率的1h降雨量（mm），本工程取S=9.9mm;F為匯水面積（km2）。

3.2分區(qū)

結(jié)合填埋場地形條件，合理劃分填埋庫區(qū)，實(shí)行分區(qū)分階段填埋，可減少填埋作業(yè)面，對已經(jīng)完成填埋區(qū)域進(jìn)行封場，同時在各區(qū)建設(shè)相對獨(dú)立的排水系統(tǒng)，可有效提高雨污分流效果。根據(jù)地形條件，將七子山填埋場分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個填埋庫區(qū)，通過基底構(gòu)建，Ⅰ號庫區(qū)又劃分為兩個獨(dú)立的水文單元，全填埋場劃分為5個相對獨(dú)立的水文單元。

擴(kuò)建工程填埋庫區(qū)主要由水平拓展庫區(qū)與豎向堆高庫區(qū)兩部分組成，在此基礎(chǔ)上將庫區(qū)按地形和標(biāo)高劃分為4個分區(qū)，依次建設(shè)、運(yùn)營及生態(tài)修復(fù)。

如圖7所示，Ⅰ號填埋區(qū)位于下游水平拓展庫區(qū)，和老場銜接;Ⅱ號填埋區(qū)位于原庫區(qū)45～80m標(biāo)高范圍內(nèi)的斜坡區(qū)域;Ⅲ號填埋區(qū)位于原庫區(qū)80m標(biāo)高以上東側(cè)區(qū)域;Ⅳ號填埋區(qū)位于原庫區(qū)80m標(biāo)高以上西側(cè)區(qū)域。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號填埋區(qū)均屬于豎向堆高庫區(qū)。

圖7填埋場分區(qū)劃分示意圖

填埋場不是一次全部建成后投產(chǎn)，而是邊填埋，邊建設(shè)，從I區(qū)到IV區(qū)分階段建設(shè)運(yùn)營。一般在進(jìn)行一個階段的作業(yè)時，對前一階段完成填埋的區(qū)域進(jìn)行封場，下一個填埋區(qū)已經(jīng)建設(shè)完成，再下一個填埋區(qū)正在建設(shè)中。此設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是在一個填埋階段，對已封場區(qū)域，雨水通過封場表面完善的導(dǎo)排溝渠進(jìn)行導(dǎo)排，對空場的區(qū)域，可利用填埋場的滲濾液收集系統(tǒng)作為雨水導(dǎo)排系統(tǒng)，作業(yè)區(qū)域則進(jìn)行及時覆蓋和建設(shè)臨時導(dǎo)排系統(tǒng)，從而形成一個完善高效的雨污分流系統(tǒng)，過程如表1所示。

3.3覆蓋

合理劃分填埋作業(yè)單元，填埋作業(yè)過程中及時進(jìn)行日覆蓋、中間覆蓋，對已完成階段性填埋作業(yè)的區(qū)域進(jìn)行封場生態(tài)修復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)填埋作業(yè)單元與非填埋作業(yè)單元的有效隔離，減少填埋區(qū)域暴露面積，降低污水量，如圖8所示。

中間覆蓋作業(yè)單元采用1mm PE膜進(jìn)行覆蓋，PE膜采用袋裝粘土壓重。填埋作業(yè)及中間覆蓋后，作業(yè)單元表面形成不小于1%的排水坡度，將地表水導(dǎo)排至排水溝排出。中間覆蓋排水溝在各區(qū)域填埋達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時沿作業(yè)平臺構(gòu)建，采用碎石+1mm PE膜結(jié)構(gòu)形式，

圖8填埋作業(yè)單元雨污分流示意

斷面及坡度根據(jù)實(shí)際作業(yè)情況調(diào)整，中間覆蓋排水溝排入相應(yīng)標(biāo)高的進(jìn)場道路邊溝或截洪溝，導(dǎo)排出庫區(qū)。

3.4導(dǎo)排

結(jié)合填埋作業(yè)發(fā)展規(guī)劃，合理修建永久性、半永久性、臨時性地表水導(dǎo)排溝渠。永久性和半永久性導(dǎo)排溝渠主要建設(shè)在已封場區(qū)域，作業(yè)區(qū)設(shè)置臨時性導(dǎo)排。在填埋作業(yè)及中間覆蓋時，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況還可采用其它一些輔助性的導(dǎo)排措施。如設(shè)置地表水導(dǎo)排明管/暗管、擋水壩、跌水井、雨水管，臨時性機(jī)械導(dǎo)排（利用水泵強(qiáng)制抽排）等。臨時性地表水導(dǎo)排明溝、擋水壩使用粘土或碎石構(gòu)建，表層鋪設(shè)PE膜強(qiáng)化排水效果。圖9為導(dǎo)排明管。

圖9地表水導(dǎo)排明管

暴雨季節(jié)還應(yīng)加強(qiáng)垃圾堆體內(nèi)滲瀝液和周圍地下水位的監(jiān)控，若達(dá)到控制警戒線時應(yīng)采取輔助抽排措施及時導(dǎo)排庫區(qū)滲瀝液和降低周圍地下水位，以確保填埋場的穩(wěn)定安全。

4污染控制與防治對策

為減少雨水產(chǎn)生的滲瀝液量，本工程采取雨水和污水各自獨(dú)立的收集導(dǎo)排系統(tǒng)。通過實(shí)施分區(qū)填埋，將作業(yè)單元與非作業(yè)單元的雨水實(shí)現(xiàn)分流，作業(yè)面以外的雨水經(jīng)截洪溝收集導(dǎo)出場外，作業(yè)面以內(nèi)的雨水經(jīng)滲瀝液導(dǎo)排系統(tǒng)收集后導(dǎo)入滲瀝液調(diào)節(jié)池。通過雨污分流，減少了垃圾接受的降雨量，從而可大大減少滲瀝液產(chǎn)量。同時布置了地表水沉淀池，干凈的雨水經(jīng)集中沉淀后排放，保護(hù)了地表水系。

5結(jié)論

針對蘇州七子山垃圾填埋場老場雨污分流系統(tǒng)存在著截洪溝不能攔截山體雨水、填埋作業(yè)缺乏有效雨污分流措施的問題。在填埋場擴(kuò)建工程中，通過對現(xiàn)有截洪溝的改造，以及截流、分區(qū)、覆蓋、導(dǎo)排等“堵”、“排”相結(jié)合的工程措施，實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)建后填埋場的良好雨污分流，對于我國垃圾填埋場改建以及垃圾填埋場實(shí)現(xiàn)雨污分流的措施探討和研究具有重要的意義。

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