騰發覆蓋層—存量垃圾場中場覆蓋的新方式

尚振燃

摘要：隨著我國城市的發展，人均垃圾產量不斷上升。由于處理設施能力不足，垃圾圍城現象日益嚴重。大量非工程填埋的生活垃圾（存量垃圾場）亟需進行原位穩定減量。垃圾的含水量過高嚴重影響垃圾的穩定化。現有四層封場結構不利于水分排除且存在造價高，浪費土資源，延長穩定周期，容易失效等幾個問題。相比之下，騰發覆蓋層（毛細阻滯型）價格低廉，結構簡單且能促進垃圾堆體內產物循環加速垃圾降解。黑龍江省肇源縣新老垃圾場的工程實例可為佐證。騰發覆蓋層（毛細阻滯型）在我國擁有廣泛的應用前景。

關鍵詞：生活垃圾，衛生填埋，垃圾穩定化，騰發覆蓋，終場覆蓋，存量垃圾場

一、引言

近年來，隨著我國經濟發展，人民生活水平不斷提高。城市居民人均垃圾產量也在不斷增加，在2012年，我國城市居民人均垃圾清運量已達1.12kg/人.天。相比歐美發達國家，這一數值仍有上升的空間。

截至目前，我國生活垃圾無害化處理仍以衛生填埋為主。

我國垃圾為生填埋技術發展較晚，直至20實際80年代初，我國城市垃圾處理還是以露天填埋為主。直至1991年，我國才建造了首個大型山谷型垃圾衛生填埋場---杭州天子嶺垃圾處理廠。由于設施處理能力不足，仍有大量垃圾在填坑或堆放，這制造了大量為工程填埋的存量垃圾。我國存量垃圾場多數是依照自然地形簡單填埋，對環境危害大，占地面積大，加劇了“垃圾圍城”的問題。同時，存量垃圾場處理困難，異地搬遷可能性較小，存量垃圾場原位穩定減量勢在必行。

二、垃圾穩定化

1）定義

穩定化狀態是指垃圾場內垃圾的可降解有機組分達到礦化，垃圾層基本無氣體產生，場地表面自然沉降停止。垃圾場達到穩定化狀態時，其對環境的影響將降至最低，垃圾場土地也可以被重新利用。

2）影響因素

垃圾場可以被視為一個巨大的生物反應器，影響因素很多，主要影響因素歸納如下：

·垃圾成分：我國生活垃圾以餐廚垃圾為主，屬于可快速降解有機物，但也增加了存量垃圾場的危害程度。

· 垃圾含水率：微生物的生長代謝過程中水是必不可少的，同時也影響了垃圾的后續處理。

· 垃圾場操作方式：包括填埋，壓實以及表面覆蓋情況。

· 垃圾場地氣象條件：溫度，濕度對垃圾影響較大。

· 微生物群落：從垃圾進場、覆蓋到穩定化整個過程中，好氧菌、真菌、兼性厭氧菌、專性厭氧水解和發酵性菌等在垃圾場內共存，共生，可加速垃圾降解及穩定性。

對垃圾穩定化的評價一般也是從這五個方面進行的，這其中垃圾含水率是阻礙垃圾資源回收與處理處置的重要因素陳朱蕾等人研究表明 ，降低含水率可以提高發熱量，從而提高焚燒效率。Norbu等人的研究表明，含水率在篩分過程起非常重要的作用，含水率為68%和61%的篩分效果差異很大 。

水分去除有2種基本的途徑：

①垃圾進行水解發酵，使垃圾中生物質組分的細胞結構破壞，田間含水率下降，水分由重力排出

②垃圾進行好氧發酵，通過生物質組分降解，既提高垃圾的水勢，又產生熱量驅動水分蒸發。在黃文雄 等人進行的試驗中，未見有滲瀝液從垃圾基底流出，可以認為垃圾好氧發酵為垃圾水分喪失的主要途徑。

三、傳統垃圾覆蓋層及其弊端

根據我國現行《生活垃圾衛生填埋處理技術規范》（GB50869-2013）的推薦，垃圾填埋場封場覆蓋結構包括排氣層、防滲層、排水層、植被層四級結構（見圖2），其中的防滲層采用壓實粘土或土工膜復合結構。由于單獨粘土壓實難度大、受下層垃圾變性影響易開裂及粘土來源困難，絕大多數垃圾場封場采用土工膜復合構造，這種封場覆蓋結構存在四個主要問題：

投資高：僅材料費就達到100元/m2，總投資約200元/m2；

浪費土資源。上層植被層需采用50cm營養土，排氣層和排水層均為30cm砂礫，土資源使用量大、來源困難；

延長垃圾穩定周期。由于有嚴密的防滲層阻擋，垃圾堆體與大氣基本隔絕，使垃圾堆體形成了封閉的空間，只能靠厭氧降解，穩定期長達幾十年，且垃圾體內水分不易排出。

防滲結構易損壞。受內部變形和外界因素影響，防滲膜易損壞，導致封場失效。

四、滕發覆蓋層

1.原理

基于水分儲存-釋放原理的替代型土質覆蓋層從20世紀90年代歐美國家開始研究和實踐，國內學者稱之為騰發型土質覆蓋層簡稱，簡稱目前主要包括單一型和毛細阻滯型兩種。

2.類型

單一型土質覆蓋層主要由粉性、砂性等細粒土和植被組成，其工作原理與吸水海綿類似：降雨時段細粒土發揮儲水作用將自然降雨吸納存儲，非降雨時段通過地表蒸發和植物蒸騰釋放排空水分而恢復儲水能力，通過合理設計能實現水分的動態循環和平衡而實現防滲功能。土質覆蓋層往往可就地取材，其造價一般低于復合型覆蓋層，更重要的是它由天然非脹縮土料組成，具有良好的耐久性。

毛細阻滯型騰發覆蓋層則依靠由上下土層的孔隙率差別（下層大于上層），毛細屏障，起到了良好的阻水作用。Dwyer得出的研究結論是，在干旱和半干旱地區騰發覆蓋能蒸騰耗散降雨入滲量的99%。目前美國在垃圾填埋場封場上已廣泛采用騰發覆蓋技術，可見，垃圾填埋場采用騰發覆蓋技術是成熟的。根據詹良通等人的計算，在中國西北，要達到相當的阻水與騰發效果，單一黃土覆蓋層的厚度需要達到0.5-2m。相較于單一性土質覆蓋層，毛細阻滯型騰發覆蓋層成本更低。

五、騰發覆蓋封場結構的設計與建造

1）植被層

植被層需選擇持水量大、利于植物生長的土質，根據土壤學水分運動研究，植被層土質優先選用中壤土。

王康等人對壤土的分析研究表明，土壤持水主要集中在上部20cm處，其中，降雨量20mm時，10cm持水量占99%，入滲深度12.6cm；降雨量40mm時，20cm持水量占90%，入滲深度32.8cm；降雨量60mm時，30cm持水量占85%，入滲深度59.5cm。從試驗采用的降雨強度看，20mm屬于中到大雨范疇，40mm和60mm均屬于大到暴雨。垃圾填埋場封場時會進行坡度整形來排除雨水，并在周邊設置必要的排水管渠，因此相當大的雨量都被排走。考慮到在北方地區，降雨中大雨多為陣雨及土壤下滲潤濕規律，降雨強度越大，表面排泄的就越多，因此覆蓋層設計考慮20mm降雨強度足以滿足要求。再考慮到垃圾層內需要一定的水量保持生物正常生長和促進生物層向下蔓延，同時考慮到灌木植物生長的需要，植被層設計厚度采用50cm。植被則應選用當地優勢物種。endprint

2）土工布

為了更好的保證毛細作用不因上下土層級配而破壞，在植被層和垃圾層之間設置土工布

3）粗粒土層：

用以維持毛細屏障，并為垃圾層水份上升提供通道。

4）垃圾層

騰發覆蓋本質是服務于垃圾生物降解的附屬結構，為了更好的發揮騰發覆蓋層的作用，應對垃圾層進行翻拋。在翻拋過程中，垃圾層孔隙度得到了改變，通氣能力增強有助于加強垃圾堆產物循環來提高降解速度。

5）附屬設施

①輸氣管

騰發層覆蓋后生物層處于缺氧狀態，為了保證生物菌初期的生長繁殖，需要設輸氧系統。

輸氧系統主要靠自然導氣，包括利用原有的滲瀝液導排管自下向上導氣，同時利用導氣石籠及在覆蓋層表面設置一定密度的豎向穿孔管自上向下導氣。

②排水系統

垃圾堆體表面按5—10%坡度整形，距離較短的可直接坡向周邊截洪溝，距離較長的可形成封閉的排水區，在最低點用管道將雨水導出至截洪溝。整形后的坡腳集水線宜敷設U形槽。

六、工程實例

2014年2月，黑龍江省住建廳對肇源縣新老垃圾場進行了改造，并設置了生態封場設施。即在垃圾層上部鋪裝20cm的營養土作為植被層，植被以當地的綠化草和灌木為主，意圖通過植物蒸騰作用來排除自然降雨給植被層帶來的水份。肇源縣新老垃圾場現已成為一片休閑綠地，沒有新的滲瀝液產生。肇源縣新老垃圾場處理成本為30元/m2

在本文所參考文獻中，實驗也未見有新滲瀝液產生vi。

七、結論

綜上所述，垃圾填埋場騰發覆蓋層利用土層蓄水、利用植物和土壤騰發抽空蓄水層水分，在干旱和半干旱地區起到了良好的阻止雨水下滲作用，是合理可靠的滲瀝液控制技術。理論完備，實踐眾多，是成熟可靠的技術。它同時具有構造簡單、造價低、容易實施的特點。在我國擁有廣泛的應用前景。

參考文獻：

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