生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)建設(shè)中存在問題分析

賴后偉，喻友華，易新貴，劉　暢，劉　立

（環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣東廣州510655）

生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)建設(shè)中存在問題分析

賴后偉，喻友華，易新貴，劉暢，劉立

（環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣東廣州510655）

生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)作為我國(guó)應(yīng)用最廣泛的垃圾處理工藝，是生活垃圾無害化的有效處理方法。結(jié)合生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)實(shí)際工程案例，綜合分析設(shè)計(jì)建設(shè)過程中在工程選址、防滲處理、滲瀝液處理、填埋氣體收集處理等方面存在的問題，提出相應(yīng)的解決方案及對(duì)策建議。

生活垃圾；填埋場(chǎng)；設(shè)計(jì)建設(shè)；存在問題；對(duì)策建議

某縣生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)為山谷型生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)，總占地面積約26 hm2，場(chǎng)區(qū)總庫(kù)容約為2.75×106t，處理量為400 t/d，滲瀝液160 t/d，設(shè)計(jì)使用年限20 a以上。作者結(jié)合上述實(shí)際工程案例，分析我國(guó)生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)在設(shè)計(jì)建設(shè)過程中存在的問題，并提出相關(guān)對(duì)策建議。

1　工程選址的問題

生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)是否成功的關(guān)鍵之一是場(chǎng)址的選擇是否理想，理想的衛(wèi)生填埋場(chǎng)場(chǎng)址除應(yīng)滿足《生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范》強(qiáng)制性條文外，還應(yīng)滿足城市總體規(guī)劃、環(huán)境規(guī)劃及城市環(huán)境衛(wèi)生專項(xiàng)規(guī)劃的要求，不僅場(chǎng)地交通方便、運(yùn)距合理、庫(kù)容足夠、拆遷工作小、場(chǎng)地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件較好、地形地貌適宜、覆蓋土源充足，且與城區(qū)距離適中等，要完全符合理想的場(chǎng)址較困難，因此生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)場(chǎng)址選擇必須對(duì)各不利因素進(jìn)行綜合權(quán)衡，針對(duì)場(chǎng)址存在的缺陷，采取對(duì)應(yīng)的措施［1-2］。

實(shí)例中某縣生活垃圾填埋場(chǎng)地質(zhì)條件較好，場(chǎng)內(nèi)坡陡谷深，能有效利用土地資源，且距縣城4 km，居民點(diǎn)距離滿足環(huán)評(píng)要求，且有山丘相隔，對(duì)居民環(huán)境影響小。場(chǎng)址選址存在的問題在于場(chǎng)區(qū)不具備天然防滲條件，場(chǎng)區(qū)排水溝至小山澗2 km后有條小河。為防止對(duì)地下水、地表水的污染，工程設(shè)計(jì)采取高標(biāo)準(zhǔn)防滲處理，嚴(yán)格進(jìn)行衛(wèi)生填埋作業(yè)。

2　填埋場(chǎng)防滲問題

根據(jù)《生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范》，生活垃圾填埋場(chǎng)必須進(jìn)行防滲處理，以防止對(duì)地下水和地表水的污染，天然黏土類襯里及改性黏土類襯里的滲透系數(shù)不應(yīng)大于1.0×10-7cm/s，且場(chǎng)底及四壁襯里厚度不應(yīng)小于2 m。我國(guó)在垃圾填埋場(chǎng)發(fā)展初期，多采用垂直防滲方式，由于在實(shí)際實(shí)施過程中，垂直防滲在滲透率及阻止地下水位過高引起的污染等方面存在一定缺陷，垂直防滲效果往往不太理想，水平防滲成為防滲的發(fā)展趨勢(shì)，而事實(shí)上在發(fā)達(dá)國(guó)家規(guī)定，填埋場(chǎng)必須采用水平防滲，并且必須采用HDPE膜和黏土礦物相結(jié)合的復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)行防滲［3］。

目前，我國(guó)中小型生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)防滲存在問題在于防滲層設(shè)計(jì)一般采用黏土層與HDPE防滲膜組成單復(fù)合防滲結(jié)構(gòu)。由于我國(guó)地質(zhì)條件的限制，要找到完全符合防滲要求的黏土層存在較大困難，在無條件時(shí)，采用土工聚合黏土材料（GCL）代替黏土層時(shí)，其防滲性能相對(duì)低一些［4］。雖然采用GCL與HDPE復(fù)合代替黏土可以大大減小厚度，且抗變形能力強(qiáng)、施工簡(jiǎn)便、質(zhì)量輕，但GCL在工程應(yīng)用中易失水干裂、受干-濕與凍-融循環(huán)影響防滲效能降低［5］。

針對(duì)防滲存在問題，在某縣生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)防滲設(shè)計(jì)中，將安全與環(huán)保作為首要設(shè)計(jì)原則，場(chǎng)底采用鈉基膨潤(rùn)土防水毯（GCL）和2.0 mm厚HDPE土工膜復(fù)合襯層防滲系統(tǒng)，系統(tǒng)上部為滲瀝液收集層，下部為基底及地下水導(dǎo)流系統(tǒng)，當(dāng)膜有破損時(shí)，透過防滲層的滲瀝液使膨潤(rùn)土墊膨脹，堵塞住破損處，從而達(dá)到補(bǔ)漏防滲的效果。基底由場(chǎng)地內(nèi)的土壤經(jīng)壓實(shí)、平整達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高的同時(shí)在基底設(shè)置地下水導(dǎo)排層。土工布主要是起到保護(hù)HDPE人工防滲膜的作用，防止?jié)B瀝液收集層的碎石把膜壓壞，同時(shí)起到一定的過濾作用，阻止垃圾中的細(xì)小顆粒進(jìn)入收集層而將收集層堵塞。邊坡防滲系統(tǒng)與基底防滲系統(tǒng)最大的不同在于導(dǎo)流層，邊坡防滲采用雙面復(fù)合三維排水網(wǎng)，該排水網(wǎng)是由立體結(jié)構(gòu)的塑料網(wǎng)雙面粘接滲水土工布組成的，以高密度聚乙烯為原材料，通過特殊擠壓制成。除此之外，在防滲系統(tǒng)的建設(shè)過程中，必須選擇高質(zhì)量的HDPE膜，且焊接施工應(yīng)選擇有經(jīng)驗(yàn)的施工單位，以確保達(dá)到防滲要求。

該設(shè)計(jì)中的基底防滲系統(tǒng)如圖1所示，邊坡防滲系統(tǒng)如圖2所示。

圖1　基底防滲設(shè)計(jì)示意

圖2　邊坡防滲設(shè)計(jì)示意

3　滲瀝液處理問題

1）由于垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)選址多選擇較偏遠(yuǎn)、遠(yuǎn)離居民區(qū)地點(diǎn)，市政排水設(shè)施建設(shè)不夠完善，大部分垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)所產(chǎn)生的滲瀝液需單獨(dú)建設(shè)污水處理設(shè)施，出水水質(zhì)需達(dá)到GB16889—2008生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)（表2）要求。此外，垃圾滲瀝液成分復(fù)雜、污染物濃度高，尤其是氨氮濃度特別高，一般的生化處理工藝很難一次性達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)的要求，導(dǎo)致滲瀝液處理工藝要求、運(yùn)行費(fèi)用較高。

2）為保證滲瀝液調(diào)節(jié)池對(duì)水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)作用，對(duì)滲瀝液庫(kù)容要求較大。滲瀝液調(diào)節(jié)池多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致工程造價(jià)偏高，而有案例池體采用HDPE膜鋪設(shè)，并加設(shè)軟性覆蓋物可大幅降低工程造價(jià)，但該方案對(duì)地質(zhì)、地形要求較高，安全可靠性較鋼筋混凝土差［6］。

3）滲瀝液中的懸浮固體可能導(dǎo)致在滲瀝液輸送過程中，阻塞提升系統(tǒng)和布水系統(tǒng)中的閥門、管道、水泵和其他設(shè)備，導(dǎo)致運(yùn)行和維修費(fèi)用增加，同時(shí)高濃度的懸浮固體在回灌過程中還將阻塞填埋場(chǎng)的覆土層和垃圾層，使場(chǎng)內(nèi)的透氣性變差，影響微生物的增長(zhǎng)，使回灌的處理效果和效率下降，并降低填埋場(chǎng)的水力容量［7］。

某縣生活垃圾填埋場(chǎng)在滲瀝液處理上選擇采用MBR膜生物反應(yīng)器+UF/RO處理工藝，工藝流程見圖3。為保護(hù)后續(xù)的超濾膜，MBR進(jìn)水前加袋式過濾器，以去除進(jìn)水中的小顆粒物。MBR生化系統(tǒng)分為前置反硝化和硝化2個(gè)部分，MBR生化系統(tǒng)能降解大部分有機(jī)物，并達(dá)到脫氮的目的。為提高氧的利用率，采用特殊設(shè)計(jì)的射流曝氣器。超濾UF采用孔徑0.05 μm的陶瓷管式超濾膜，反應(yīng)器通過超濾膜分離凈化水和菌體，污泥回流可使生化反應(yīng)器中的污泥濃度達(dá)到15～30 g/L，經(jīng)過不斷馴化形成的微生物菌群，對(duì)滲瀝液中難生物降解的有機(jī)物也能逐步降解。反滲透RO系統(tǒng)進(jìn)一步分離難降解小分子有機(jī)物，確保出水COD達(dá)到排放要求。

圖3　滲瀝液處理工藝流程

4　填埋氣體處理問題

大量有機(jī)生活垃圾微生物厭氧分解后產(chǎn)生填埋氣體，可延續(xù)產(chǎn)氣達(dá)10～40 a［8］。填埋氣體主要包括甲烷、二氧化碳和微量氣體等，若不采用適當(dāng)方法進(jìn)行收集，將在填埋場(chǎng)內(nèi)積累，并向場(chǎng)外擴(kuò)散，且會(huì)對(duì)庫(kù)區(qū)周邊環(huán)境以及工作人員造成危害。目前我國(guó)中小型垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)對(duì)產(chǎn)生的填埋沼氣主要是采取導(dǎo)排和集中燃燒處理，進(jìn)行綜合利用的很少，這無疑是對(duì)資源的一種浪費(fèi)。

根據(jù)案例中的垃圾填埋量，填埋氣體收集按30 a計(jì)算，理論上，可產(chǎn)沼氣9.0×107m3，甲烷含量按50%計(jì)，則可產(chǎn)甲烷4.5×107m3，每立方米沼氣發(fā)電量按2 kW·h計(jì)，則可產(chǎn)生1.8×108kW·h電量，入網(wǎng)電價(jià)若為0.25元/（kW·h），可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約4 500萬元，年平均經(jīng)濟(jì)效益約150萬元。若對(duì)填埋場(chǎng)產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行綜合利用，可有效緩解滲瀝液處理過程中運(yùn)行費(fèi)用偏高的問題。

5　其他問題

1）我國(guó)部分垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)填埋區(qū)雨水和滲瀝液混合嚴(yán)重，導(dǎo)致滲瀝液量大增，翻壩外溢，且調(diào)節(jié)池調(diào)蓄功能無法發(fā)揮正常，給后期的滲瀝液處理造成很大壓力，對(duì)土體和周邊水環(huán)境造成巨大的污染威脅，解決該問題需要在設(shè)計(jì)過程中充分估計(jì)降雨量及滲瀝液量，做好場(chǎng)外雨水及場(chǎng)內(nèi)滲瀝液收集導(dǎo)排設(shè)計(jì)［9］。

2）部分中小型垃圾填埋場(chǎng)在選擇垃圾壓實(shí)設(shè)備時(shí)仍采用推土機(jī)，導(dǎo)致垃圾堆體壓實(shí)程度不夠，縮短填埋場(chǎng)服務(wù)年限；且垃圾體穩(wěn)定性差，極易發(fā)生人身安全事故，故在填埋場(chǎng)運(yùn)行過程中，需要選擇合乎規(guī)范的壓實(shí)工藝。

3）由于垃圾裸露、滲瀝液橫流等引起惡臭及蚊蠅問題，垃圾中病原體以及微粒塵土也是垃圾填埋場(chǎng)的一種大氣污染形式，當(dāng)有風(fēng)或有車輛經(jīng)過時(shí)，微粒塵土與病原體就能隨風(fēng)飄入大氣中，并飄移到較遠(yuǎn)的地方，均對(duì)填埋場(chǎng)周邊居民的生活和健康造成的不利影響，針對(duì)此問題，需在垃圾填埋過程中做好分層覆蓋等措施。

6　總結(jié)

我國(guó)生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)在設(shè)計(jì)建設(shè)過程中，針對(duì)工程選址、防滲處理、滲瀝液處理、雨污混合等方面存在的問題，需在做好地形地質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝，合理施工，采用合適的總體工藝路線進(jìn)行解決；針對(duì)填埋氣體無序排放問題，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行綜合利用；針對(duì)壓實(shí)工藝、垃圾惡臭、病原體擴(kuò)散等方面存在部分問題，需按規(guī)范正確管理運(yùn)行。

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［6］謝燦楷.生活垃圾滲濾液處理工藝設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2004，12（3）：186-187.

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Problems of Domestic Waste Sanitary Landfill on Design and Construction

Lai Houwei，Yu Youhua，Yi Xingui，Liu Chang，Liu Li
（South China Institute of Environmental Science，Ministry of Environmental Protection，GuangzhouGuangdong510655）

Domestic waste sanitary landfill is an effective harmless treatment method for domestic waste，which is the most widely used processin our country.Combined with actual project cases of domestic waste sanitary landfill，the problems of site selection，anti-seepage treatment，leachate treatment，landfill gas collection and treatment，etc.were analyzed comprehensively in the processofdesign and construction.The corresponding solutionsand suggestionswere proposed.

domestic waste；landfill；design and construction；problems；suggestions

X705

B

1005-8206（2016）03-0049-04

賴后偉（1989—），助理工程師，碩士，主要從事環(huán)境污染治理研究。

2015-11-06