生活垃圾衛生填埋場雨污分流治理探討

王 洋，齊長青，羅 彬，金 晶

（北京高能時代環境技術股份有限公司，北京 100095）

生活垃圾填埋場作為現階段城市生活垃圾主要處理設施之一，實現了城市居民生活垃圾的有效處理，但由于運營經費緊張、運營作業人員缺乏專業知識、場地自身條件特點等原因，導致我國部分填埋場存在防滲系統破損、填埋氣體導排不暢、滲瀝液收集導排設施淤堵失效、雨污混流、堆體水位過高，引起堆體滑坡等一系列的問題［1］。特別是雨污混流問題十分普遍，我國部分填埋場在運營過程中未采取有效的雨污分流措施，使得垃圾暴露于外界環境中，當出現較大降雨時，進入庫區內部的雨水成為滲瀝液，造成滲瀝液產生量劇增，大量滲瀝液積存于調節池和填埋庫區內部，從而導致庫區內堆體水位過高，安全系數降低，調節池也存在滿溢風險，環境問題及安全問題凸顯［2］。因此，填埋場運營過程中必須采取有效的雨污分流措施。本研究以湖南省某垃圾填埋場雨污分流治理項目為例，對生活垃圾填埋場雨污分流實施要點進行了詳細介紹。

1 項目概況

湖南省某生活垃圾填埋場（以下稱該填埋場）屬于山谷型垃圾填埋場，總用地面積約19 hm2，總庫容3.96×106m3。一期工程占地面積9.704 hm2，庫容7.79×105m3，設計處理規模為150 t/d，服務年限為9.4 a。二期工程占地面積9.275 hm2，庫容3.182×106m3，設計處理規模為300 t/d，服務年限為23.5 a。一期工程于2011 年開始運行，實際處理規模約150 t/d，已堆填垃圾量約3.28×105m3，垃圾堆體深度約15 m。

由于該填埋場作業過程中未按照規范要求采取中間覆蓋系統進行雨污分流，導致填埋場存在以下問題：①雖然部分區域采用黏土覆蓋+植被綠化進行了中間覆蓋，但由于整體滲透系數較高，且未設置有效排水坡度，導致雨污分流效果有限，庫區內部分區域已積存少量滲瀝液。當出現降雨天氣時，場區周邊地表水及庫區內范圍的降雨進入垃圾堆體，造成庫區內滲瀝液產生量增加，情況嚴重時甚至出現滲瀝液外溢至周邊道路的情況。②該填埋場最初設計有導氣石籠，但由于現場運營管理人員缺乏專業運營管理知識，后期填埋作業過程中并未按照國家規范要求進行接高，導致垃圾堆體中填埋氣體無法得到有效導排，填埋氣體長期聚集于垃圾堆體中，存在較大的安全隱患。

2 總體思路

垃圾填埋場滲瀝液主要來自進入垃圾堆體的雨水及垃圾堆體中自身降解所產生的滲瀝液。雨污分流系統的主要目的是隔絕雨水和滲瀝液，有效實現庫區內雨水的收集導排。

該填埋場庫區內垃圾堆填面積約2.5×104m2，部分區域采用黏土覆蓋+植被綠化進行了中間覆蓋，但雨污分流效果有限，庫區內部分區域已積存有少量滲瀝液。為了有效實現場區內雨水的收集導排，降低場區內滲瀝液產生量，本項目采用滲透系數較低、防滲效果較好的高密度聚乙烯（HDPE） 土工膜作為中間覆蓋系統的主要防滲材料，另外在堆體整形過程中保證堆體頂部不小于2%的排水坡度，并沿垃圾堆體坡腳預留坡度不小于0.5%的雨水導排通道，確保庫區內膜上雨水順利導排至周邊排水通道，降低進入垃圾堆體內部的雨水，從而達到降低滲瀝液產生量的目的。雨污分流總平面布置見圖1。

圖1 雨污分流總平面布置示意

填埋氣體長期聚集于垃圾堆體內得不到有效收集導排，可能存在堆體自燃或爆炸的安全隱患，為了降低填埋氣體對場區安全的影響，本方案在庫區內新建導氣石籠和臨時氣體導排設施實現填埋氣體的導排。

3 實施方案

3.1 HDPE 膜中間覆蓋

3.1.1 堆體整形

首先按照GB 51220—2017 生活垃圾衛生填埋場封場技術規范要求進行堆體整形，使其滿足鋪膜的要求：表面無積水，無尖銳突出的凹凸不平部位，無不均勻沉降造成的裂縫、溝坎、空洞，并形成雨水導排坡度。

3.1.2 中間覆蓋材料選擇

本填埋場采用1.0 mm 雙光面HDPE 土工膜作為雨污分流防滲材料，防滲膜底部采用200 mm 壓實黏土作為保護層。

HDPE 土工膜特點：①具有很強的防滲性能，滲透系數達到10-12cm/s；②化學穩定性好，具有較強的抗腐蝕性能，耐酸、堿及抗老化能力；③機械強度高，具有較強的彈性，其屈服延展率為13%，當延展率達到700%以上時發生斷裂；④已經開發了配套的施工焊接方法，技術成熟，便于施工；⑤氣候適應性強，耐低溫；⑥與黏土具有很強的互補性，共同構成防滲結構層，可增加防滲性能；⑦性能價格比較合理。

為了確保雨污分流防滲結構的效果，1.0 mm HDPE 土工膜性能應滿足CJ/T 234—2006 生活垃圾填埋場用高密度聚乙烯土工膜指標要求。

3.1.3 HDPE 土工膜鋪設的關鍵技術要點

如何做好庫區關鍵節點部位HDPE 土工膜的鋪設施工是影響填埋雨污分流效果的重要因素，而本項目根據庫區不同區域垃圾堆體特點采取了不同的HDPE 土工膜鋪設方案，確保雨污分流的有效性。

北側垃圾堆體的堆填高度均接近于原中間錨固平臺，該側垃圾堆體經整形之后，HDPE 膜沿堆體整形坡度鋪設至坡腳與邊坡原有防滲系統中的HDPE 膜進行焊接，使其在垃圾堆體坡腳處形成雨水導排通道，便于膜上雨水導排，同時避免坡腳以上雨水通過膜間縫隙進入垃圾堆體。HDPE 土工膜鋪設示意見圖2。

圖2 北側覆蓋膜鋪設示意

西側垃圾堆體的堆填高度稍低于中間錨固溝，而高于西側堆體約15 m 的原庫區頂部作為新填埋作業區，已堆填有部分垃圾，考慮到后期運營過程中便于新作業區垃圾堆體中滲瀝液導排，在該側垃圾堆體上設置黏土壩，壩高0.5 m，壩頂寬0.5 m，邊坡坡比1∶1，HDPE 土工膜鋪設至壩頂之后并不與庫底原有防滲膜焊接成為一體，自然搭接于黏土壩外側，壩頂采用預制塊或廢舊輪胎壓制，確保覆蓋膜的穩定性，一方面實現庫區內部垃圾堆體的雨污分流，另一方面為新作業區垃圾堆體中所產生的滲瀝液預留導排通道。西側垃圾堆體HDPE 土工膜鋪設示意見圖3。

圖3 西側覆蓋膜鋪設示意

西南側垃圾堆填高度已超過中間錨固溝，為了便于該側膜上雨水的順利導排，該側HDPE 膜與庫區原HDPE 膜焊接成為整體，并在堆體坡腳處預留排水通道，確保西南側垃圾堆體所收集的雨水能夠順利向南側導排。西南側HDPE 土工膜鋪設示意見圖4。

圖4 西南側HDPE 土工膜鋪設示意

南側垃圾堆體已采用黏土進行中間覆蓋，并已種綠植，該區域清表后進行整形，確保雨水導排坡度。另外南側堆體設置有混凝土擋墻，HDPE土工膜沿堆體鋪設至混凝土擋墻外側，采用扁鋼+膨脹螺栓進行錨固，南側HDPE 土工膜鋪設示意見圖5。

圖5 南側覆蓋膜鋪設示意

東側垃圾堆體高度基本與周邊路面齊平，為了便于膜上雨水順利導排至排水溝，堆體表面HDPE 土工膜順坡鋪設至排水溝內，并采用預制塊或廢棄輪胎進行壓制，保證防滲系統的安全穩定性，東側HDPE 土工膜鋪設示意見圖6。

圖6 東側HDPE 土工膜鋪設示意

另外為了避免雨污分流系統中HDPE 土工膜受大風影響，出現土工膜被掀起撕裂的情況，同時也為了場區的整潔美觀，在土工膜上采用預制塊（或廢棄輪胎） 進行壓制，預制塊（或廢棄輪胎） 橫向間距3 m，縱向間距2 m，預制塊（或廢棄輪胎） 之間采用尼龍繩進行連接。

3.2 氣體導排方案

為了有效實現HDPE 土工膜下填埋氣體的導排，避免運營過程中出現垃圾堆體中填埋氣體聚集，難以得到有效導排的情況，在庫區內新建導氣石籠和臨時氣體導排設施，見圖7。為了確保管穿膜部位防滲結構的完整性，采用管靴工藝對管穿膜部位進行處理，其中管靴上部與導氣管采用擠壓焊接進行連接，管靴下部與HDPE 覆蓋膜同樣采用擠壓焊接進行連接，同時為了降低堆體沉降對管穿膜節點的影響，在管靴制作過程中考慮沉降變形的影響，材料預留一定伸縮變形寬度，確保堆體沉降對管道周邊HDPE 覆蓋膜及導氣管的變形影響最小。

圖7 氣體導排設施結構

4 雨污分流治理建議

4.1 選擇適宜的防滲材料

現階段雨污分流中所常用的防滲材料主要有壓實黏土及HDPE 土工膜。HDPE 土工膜與壓實黏土相比具備優良的防滲效果，其與庫區原有防滲系統中的HDPE 土工膜焊接成為一體，使得HDPE土工膜能夠有效實現雨水同垃圾堆體的隔離；同時HDPE 土工膜材料厚度較薄，其作為雨污分流系統的防滲材料所占用的填埋庫容可以忽略。另外HDPE 土工膜具有一定的重復利用性。因此在填埋場雨污分流系統中的防滲材料建議選擇HDPE土工膜。

4.2 設置雨水導排坡度

堆體整形過程中必須預留雨水導排通道，且必須根據庫區地形設置排水坡度，確保防滲結構上所收集的雨水能夠順利導排至庫區內部雨水收集點或外側排水溝。

4.3 有效利用地形地勢及現有設施

根據填埋場堆填情況及現有設施情況，進行雨污分流系統設計，可以有效利用堆體的現狀地勢，設計庫區整體雨水導排方向，利用已有中間錨固溝及排水溝作為雨水導排通道，減少工程實施中工作內容及工程量，降低工程投入。

4.4 應做好填埋氣體導排措施

由于HDPE 土工膜具備極好的防滲效果，堆體內填埋氣體難以透過HDPE 土工膜得到有效導排，從而使得堆體內填埋氣體長期聚集，庫區內易出現氣包現象，存在較大的安全隱患。因此在雨污分流設計中應考慮設置填埋氣體導排設施，有效實現覆蓋膜下填埋氣體的收集導排。

4.5 確保雨污分流系統的穩定性

HDPE 土工膜厚度較薄、質量較輕，為了避免大風天氣對雨污分流系統中的HDPE 土工膜造成掀起撕裂破壞，影響雨污分流系統的穩定性，在HDPE 土工膜上采用廢舊輪胎或預制塊進行壓制，廢舊輪胎和預制塊之間采用尼龍繩連接，既能確保雨污分流系統的長期有效性，又使得庫區更為整潔美觀。

5 結論

良好的雨污分流措施能夠有效實現雨水及污水分離，降低滲瀝液產生量，使堆體內滲瀝液水位長期保持在安全水位線以下，同時還能減輕滲瀝液調節池儲存壓力及滲瀝液處理站的處理壓力，降低填埋場運行成本。因此填埋場雨污分流對于填埋場運營管理至關重要。而在填埋場雨污分流治理中應選擇適宜的防滲材料，利用現有地形和設施，設置有效的雨水導排通道，同時做好庫區內填埋氣體導排和覆蓋系統的安全防護，確保雨污分流的安全性和有效性。