非正規垃圾堆放點陳腐垃圾分選與無害化處理
——以福州市某垃圾場為例

張 良，羅成明，張 龍，李 晶

(北京市勘察設計研究院有限公司，北京 100000)

1 引言

非正規垃圾堆放點是指未經土地用地、規劃、環境保護等方面審批，并未按照相關規范標準進行設計和建設的垃圾堆放點[1]，其內部的邊坡和底部沒有按照環境保護要求敷設隔檔垃圾淋濾液與地下水聯系的襯層[2]，其對環境污染程度很高。我國的生活垃圾主要以填埋為主，非正規垃圾堆放點分布范圍較廣，由于在建設規范和環境保護等方面未能達到衛生填埋的標準，且我國的生活垃圾末端處置設施建設滯后，使得堆放點周邊的土壤地下水質量、空氣質量和人體健康等收到嚴重威脅。因此，非正規垃圾堆放點亟待整治已是刻不容緩的任務[3，4]。

2006年，針對非正規垃圾堆放點問題，北京市開展了對應的治理和改造利用研究，率先為我國非正規垃圾堆放點的治理積累了重要的經驗和成果[5]。在同一階段，國家發展改革委與住房城鄉建設部也就全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設滯后問題，聯合制定了“十二五”和“十三五”期間的城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃，計劃對超過800個的不達標生活垃圾處理設施、非正規生活垃圾堆放點以及庫容飽和的填埋場進行整治，使其達到現行標準規范要求[6]。

某垃圾場場地位于福建省福州市某地，占地面積約17.5畝，于1992年投入使用，2017年停止填埋，填埋年限達25年，填埋物主要為陳腐生活垃圾，包含一定數量的建筑及裝修垃圾，目前該場地的垃圾容量早已進入過飽和狀態。由于該堆放點早期規劃建設并沒有防滲、地表水導排與雨污分流系統，以及缺乏后期的填埋氣導排、收集系統及滲濾液處置設施，導致在南方雨季極易發生滲濾液橫流污染周邊地下水和地表水，且裸露的垃圾堆易滋生蚊蠅及產生惡臭，隨著填埋年限的增加，垃圾堆體過高，隨時有滑坡坍塌的風險，嚴重影響周邊環境及群眾的身體健康[7]。

在此背景下，本文以該非正規垃圾堆放點整治工程為例，通過對垃圾分選、衛生填埋、封場綠化和雨污分流等工程進行分析，總結其工程開展過程中的要點，并為類似的非正規垃圾堆放點整治工程提供參考。

2 項目工藝

2.1 垃圾成分分析

根據勘察結果，場地現狀垃圾堆放總量約為13.95萬實方，重量約為16.74萬t。填埋垃圾各項組分中，占比最大的是腐殖土，平均值為49.5%；其次是塑料，平均值41.3%；第三是骨料，平均值為4.3%。含量較少的組分是橡膠、紡織、竹木、玻璃和金屬。具體見表1。

表1 填埋垃圾成分分析

2.2 治理目標及篩分工藝設計

2.2.1 治理目標

本工程的總體處置目標是垃圾堆體清理至場地原狀土，場地內污染物基本實現無害化治理。其中垃圾篩分后得到的篩下物腐殖土和骨料，采取衛生填埋處理方式；篩上輕質物密閉打包后暫存到臨時堆存場地，做好封場防滲覆蓋措施，待將來送入焚燒發電廠處置；玻璃和金屬等統一收集運送至專門的回收公司。

2.2.2 篩分工藝設計

本項目工藝流程如圖1所示，采用“料口倉——振動預篩分和人工揀選臺——一級滾筒篩——二級滾筒篩——磁選和人工揀選臺——風選——輕質物打包”的篩分工藝，設計處理量為1200 m3/d，其中振動預篩分和人工揀選臺主要是分揀大件的垃圾，如石塊、玻璃等；考慮到本項目垃圾堆體濕度較大，因此采用孔徑在2～4 cm的兩級滾筒篩分模式，充分保證腐殖土與塑料的剝離；經磁選系統選出的鐵質金屬由回收公司再生利用；風選機用來分離出塑料和紡織物等，經壓縮打包后暫存。另外，在垃圾篩選過程中會產生臭氣和粉塵污染，實際采用了生物藥劑通過噴淋系統進行除臭和降塵。

圖1 陳腐垃圾分選工藝流程

3 項目開展

本項目在正式工作運行中可分為4個主要工程：垃圾分選工程、衛生填埋工程、封場綠化工程和雨污分流工程，以下主要分析項目運行中主要技術措施及工程要點。

3.1 垃圾分選工程

垃圾分選工程中需要密切關注垃圾的含水率值，以及做好物料臨時堆存區底部防滲措施。該項目場地地處南方，氣候潮濕且在5～8月份為雨季，項目開展中現場取樣送檢，實測垃圾含水率高達45%，而一般垃圾含水率超過35%則需要采取翻曬處理措施。本項目實際中雖采取了翻曬的措施，但因場地狹小、天氣多變等因素，晾曬不充分，因此陳腐垃圾篩分處理量從1200 m3/d設計值仍然降低到約1000 m3/d，導致工程周期變長，且篩下物和篩上物中各自混雜腐殖土或塑料等成分。針對垃圾分選后得到的篩下物腐殖土和骨料，篩上物塑料等，通過機械設備運送到場地中指定地點進行暫存，為防止降雨淋濾產生滲濾液污染周邊環境，需要預先做好底部防滲措施，本項目設計要求是將原土整平夯實后，其上鋪設一層300 g/m2的無紡土工布，再鋪設一層1.5 mm厚HDPE土工膜(簡稱“一布一膜”)。在鋪設防滲系統及堆存物料中，避免出現尖銳石塊刺穿土工膜和土工膜拉扯斷裂的情況。

3.2 衛生填埋工程

3.2.1 基坑防滲

就地封場治理為當前國內外處理簡易或非正規垃圾堆放點的普遍方法，其主要工程措施：一是通過對垃圾堆體進行必要的整形；二是做好雨污分流及底部防滲措施；三是對垃圾堆體進行最終覆蓋及植被恢復，有效減少滲瀝液產生量及滲瀝液對周邊環境的污染，達到改善景觀、生態恢復的目的。

通常防滲層膜下采用750 mm 厚、滲透系數小于1.0×10-7m/s 的壓實黏土作為保護層，但該施工成本較高，占用大量庫容，且通過分析前期工程孔內壓水試驗數據，表明場區內天然基礎不滿足直接作為防滲襯層的條件，需要采用人工水平防滲，因此基坑底和邊坡均采用復合襯層結構，其層次從下至上為：膜下保護層、主防滲層、膜上保護層、渣礫滲濾液導排層、反濾層。

所以該非正規垃圾堆放點采用1.5 mm厚的HDPE膜代替黏土防滲層作為主防滲層。為了保證防滲結構的環境安全性和規范要求，在HDPE膜上、下保護層使用300 g/m2的無紡土工布，具備了性價比高和應用廣泛性的特點。場底滲瀝液導流層則采用粒徑為20～40 mm 的碎石，鋪設厚度為300 mm，一方面起導排滲瀝液的作用，另一方面可有效地保護其下的防滲系統不受破壞。反濾層采用200 g/m2的土工濾網，成本也較為低廉。

綜上所述，該垃圾填埋場基坑防滲結構如圖2所示。在實際施工作業中，防滲系統的材料選擇和作業工序固然重要，但土工膜的搭接順序和焊接質量也是重點管控對象，若是出現搭接寬度不夠或局部漏焊、錯焊的問題，應做到及時整改，規避后續回填后仍然存在滲漏的風險。

圖2 回填堆體底部滲濾液導排系統布置與底部防滲斷面示意

3.2.2 腐殖土堆體氣體導排

填埋的腐殖土在封場過程中仍然會產生以甲烷和二氧化碳為主要成分的氣體，若不及時進行導排，聚集在垃圾堆體內的填埋氣體可能會引起火災、爆炸等事故。為了收集填埋場內的填埋氣體，每隔30m設置一個氣體收集井，共設置8個導氣井；導氣井中心多孔管采用高密度聚乙烯等高強度耐腐蝕的管材(圖3)。

作業中需要注意的是，導氣鋼筋籠直徑為600 mm，外裹土工布，井深6 m，若是在填埋過程中發現導氣鋼筋籠受到損壞，則建議重新打井。導氣籠內安放DN200mm的PE集氣花管，四周填充粒徑20～40 mm 的碎石，井頭均露出堆體表面，并在井頭處安置DN25取樣球閥。

3.3 封場綠化工程

參考《生活垃圾衛生填埋場封場技術規程》(CJJ 112—2007)，規范中明確要求填埋場封場必須建立完善的封場覆蓋系統，其結構由垃圾堆體表面至頂表面順序應為：排氣層、防滲層、排水層、植被層[8]，并對各結構層的材料和技術參數提出了具體要求。而國外填埋場封場覆蓋系統基本上包括基礎層、阻隔層(也稱防滲層)、排水層、營養層、植被層等5個部分，與我國封場技術規程相比, 除缺少排氣層外，從表2[9]覆蓋層的設置、結構層材料、取值范圍和技術要求數值可以看出，國外的部分指標技術要求要遠遠高于我國的封場技術規程要求。

表2 國外填埋場封場覆蓋系統

通過充分的比選和論證，本工程采用從上至下主要分為綠化土層、排水層、膜上保護層、主防滲層、膜下保護層、排氣導滲層的結構形式，可參見圖2。另外與基底防滲層相比較，頂部防滲層區別在于主要多增加了一層排水層和綠化覆土，排水層用于導排雨水防止綠化覆土被沖塌，另外為防止治理后場地土壤流失和保障治理效果，在污染土壤治理完成后，對其進行生態恢復，在復合排水網上回填50 cm厚的種植土，并種草籽，進行綠化。

在實際對回填堆體進行封場覆蓋作業時，除了膜搭接程序外還需要重點管控兩個要點：一是對堆體進行整形[10]，邊坡充分壓實，底部與地面呈45°緩坡，防止自然沉降塌陷，本工程在作業中就出現坡度較陡導致底部排水溝被擠壓變形的情況；二是實際綠化覆土約100 cm厚度，防止出現覆蓋層太薄，而機械設備在頂部作業對覆蓋層的碾壓破壞情形。

3.4 雨污分流工程

目前現行的標準、規范比如《生活垃圾衛生填埋場防滲系統工程技術規范》(CJJ 113—2007)、《生活垃圾衛生填埋技術規范》(CJJ 17—2004)、《生活垃圾衛生填埋處理工程項目建設標準》(建標124—2009)、《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889—2008)都明確指出生活垃圾填埋場雨水導排系統應滿足雨污分流的要求，但對雨污分流的方式未做具體說明。

本工程場地位于山谷處，坡度走向為由北向南，為了減少進入垃圾堆體的雨水量和防止垃圾堆體被沖刷，并最大限度地降低滲瀝液的產生量，在實地踏勘和場地平整后，在基坑四周及坑底合理布局雨污分流措施[11]。以回填基坑西側截洪溝為例(圖4)，待修建好錨固溝后，在其上采用凹形斷面形式截洪溝，斷面尺寸40 cm×40 cm，截洪溝底部鋪設12 cm厚C15混凝土作為墊層，兩側采用磚砌并M7.5水泥砂漿抹面、勾縫的形式，最終堆體和里面雨水排入該永久截洪溝內。另外，在前文中講述到在基坑回填過程中預先做好坑底滲濾液導排層(或導排盲溝)，故在雨污分流工程中，采用在基坑底部暗埋一條滲濾液導排管，將基坑底部滲濾液導排層與回填堆體南側收集井連通。

圖4 回填堆體西側截洪溝結構

4 討論與建議

該項目在實際運行過程中遇到的主要問題可以總結為三個方面：一是總體布局不當，本項目在開展過程中，一直存在臨時物料堆存場地不足的情況，嚴重制約工程進度，究其原因是項目場地整體布局錯亂，未充分利用項目所征用地，建議在項目開展前充分論證項目場地布局可行性，并預測可能發生的意外情況；二是設計方未考慮當地極端降雨氣候數據，施工圖紙中原截洪溝斷面尺寸設計值較小，難以滿足強降雨天氣下的雨水導排效果，建議在類似項目設計上充分結合當地降雨數據并計算，保障雨污分流達到實際效果；三是施工作業考慮不周，如流經廠區的山泉水暗埋管道埋設在臨時物料堆存場地下端，若作業過程中底部防滲層有斷裂或者穿刺情況，一旦降雨產生的滲濾液則存在入滲到水體中，進而污染周邊水環境，建議在垃圾場封場雨污分流的措施上，同時做好施工作業過程中雨污分流措施，如可挖明渠或者暗埋管使山泉水繞場區四周流通。

5 結論

針對我國現有的非正規垃圾堆放點數量大、處理設施滯后的問題，以福州市某非正規垃圾堆放點整治項目的實際竣工驗收工程為例，主要介紹垃圾分選、衛生填埋、封場綠化和雨污分流等工程內容，重點闡述了各項工程中的技術要點，如：垃圾分選工程中關注垃圾含水率，一般垃圾含水率超過35%則需要采取翻曬處理措施，并做好臨時堆體底部“一布一膜”的防滲措施；衛生填埋工程中重點管控土工膜的搭接順序和焊接質量；封場綠化工程中對堆體進行整形，邊坡充分壓實，底部與地面呈45°緩坡，實際綠化覆土約100 cm厚度，都是施工作業中應關注的細節；雨污分流的工作原則是減少進入垃圾堆體的雨水量和防止垃圾堆體被沖刷，并最大限度地降低滲瀝液的產生量。結合CJJ 112—2007生活垃圾衛生填埋場封場技術規程，以期就本項目因地制宜制定的非正規垃圾堆放點治理方案具有可操作性和復制性，解決全國的非正規垃圾堆放點存量大、處理設施滯后等實際問題。