現代城市生活垃圾無害化填埋場的設計過程及設計要點淺析

方星燃

（新疆有色冶金設計研究院有限公司,新疆烏魯木齊 834600）

0 前言

隨著中國城市化進程的不斷深入，城市人口規模越來越龐大，且人們的生活水平也跟隨經濟水平逐步提高，相應的城市生活垃圾的產生量也不斷增加。生活垃圾產量的不斷增長給城市帶來了一定的環境問題。因此城市垃圾處理是我國實現城鎮化的必然挑戰。

中國城市生活垃圾處理起步晚，部分中小型城鎮甚至現在還在采用簡易填埋場，大量生活垃圾露天簡易堆存，對城市周邊環境造成了極大的危害，生活垃圾處理已成為影響環境可持續發展的重要因素。

城市生活垃圾最終的處理方式就是采用填埋，因此采用成熟的設計工藝是城市生活垃圾填埋場建設的重要節點。

1 設計流程

現代生活垃圾填埋場的設計流程主要分為三部分。

（1）設計前期的資料收集及選址方案確定

由于生活垃圾主要集中在城市產出，因此生活垃圾填埋場建設規模應有針對性。首先，確定城市的人口規模，收集城市的人口信息及未來城市的人口發展規劃，設計不僅要考慮當前的人口規模確定垃圾產生量，還應根據城市的發展規劃對未來的城市人口發展規模進行科學的預估，同時還應考慮到隨著經濟水平的提高對人均垃圾產生量的正向影響，做到正確的評估垃圾填埋場的總垃圾填埋量。確定生活垃圾規模后，根據城市的人口分布特點、路網的實際情況，以及城市周邊的地塊規劃情況及周邊環境情況選定幾個擬建場地。

選擇合適的建設場地往往是項目建設中最重要的一個環節。決定選址的關鍵是選址對民眾健康的影響程度，盡管為此可能會使工程變得復雜或需要較高的費用。因此，民眾健康為選址的第一重要原則。選擇合適的場地不但可以降低工程的直接造價也可使運行、監測、維護及回收滲濾液等長期費用大大降低。因此經濟是選址的第二重要原則。

對擬建場地進行建設成本、運行成本、環境影響增益及后期可能發生的負面影響等條件進行對比分析，確定垃圾填埋場的最終選址。

根據最終選址情況，委托相應的水文勘察、地址勘察對項目區域進行詳盡的調查，以支持后期的設計。

（2）設計方案的確定

選址確定后應根據小比例地形圖對地形進行分析，選擇正確的填埋場形式。目前主要的填埋場形式分別為：

1）平地型堆填：填埋過程僅需很小的開挖量，或者不開挖，通常適用于比較平坦且地下水埋藏較淺的地區。

2）開挖堆填型：平地填埋和挖溝填埋的結合體。但開挖單元要遠大于平地堆填型，開挖深度依賴于天然粘土層和地下水的埋藏深度。

3）峽谷堆填型：也稱作谷地堆填，廢棄物通常堆填在山谷或者起伏的丘陵間。

選擇填埋場的形式應因地制宜，不宜過分的追求工程量的大小，選擇形式時應充分考慮場地地質災害、環境災害等的影響因素。

（3）分組設計

1）襯墊系統（防滲系統）設計

襯墊系統位于填埋場的底部和四周，用來隔離垃圾以滲濾液向四周擴散污染填埋場的四周土壤和地下水。一般襯墊系統可為單層也可為多層。或由多層防滲層及排水層構成。目前設計中主要采用的材料為天然壓實粘土、HDPE 等材料土工膜、土工聚合粘土襯層（納基膨潤土GCL）。

設計防滲系統時應根據建設項目周邊的材料供應選擇適合的防滲材料。應注意，根據現行的《生活垃圾填埋場設計規范》及《生活垃圾填埋場防滲構造》等規定，若場地的基礎層滲透系數大于1.0×10-5cm/s時應采用雙層防滲設計。

采用雙層防滲設計時應考慮雙層防滲層的中間過渡層、導排層的構造，以及雙層防滲結構的連接方式的可靠性，使每層防滲層均能與周邊形成可靠、閉合的防滲閉合體，有效的防止污染物的擴散。

2）滲濾液收集和導排系統

滲濾液是由于降雨經過填埋場中已填埋的污染物過濾和由于碾壓機械和上部垂直荷載對垃圾擠壓，使得垃圾中的水分被擠出而產生的液體。一般城市生活垃圾含水量視當地氣候而定，北方普遍含水量較低，南方城市垃圾含水量較高。滲濾液是生活垃圾填埋場所產生的典型液體，若不導排收集處理將對填埋場周邊水體及土壤空氣造成嚴重的污染。滲濾液收集和導排系統也可防止填埋場內部水位較高，降低填埋場內的水頭高度。

一般滲濾液的導排方式為庫區防滲層以上自然留坡，沿收集方向設不小于2%的地形坡度。在坡面盡頭設置滲濾液收集管道，一般設計采用HDPE花管加導排管的方式收集滲濾液。為防止滲濾液無序擴散，滲濾液收集后排入調節池，然后進入滲濾液處理設備。

一般滲濾液形成的大部分均為大氣降水，小部分為生活垃圾所攜帶的本身水量。因此在設計時應充分考慮項目當地的大氣降水情況，按照降水等級經過驗算后確定滲濾液調節池的容量。規范要求調節池的容量計算完成后計算值宜按歷史最大日降雨量或20 年一遇連續七日最大降雨量進行校核。取20 年一遇連續七日最大降雨量與三個月的逐月滲濾液余量相比較后取最大值。

3）氣體收集和控制系統

由于生活垃圾中含有大比例有機物因此分解時可產生大量氣體，氣體的主要成分為甲烷和二氧化碳。氣體收集和控制系統主要用來收集垃圾分解時產生的氣體，降低氣體對周邊環境的影響。

大型垃圾填埋場運行后可產生穩定的可燃氣體，這部分氣體收集后可用發電或采暖。而規模較小的城市和氣候比較寒冷的北方地區無法形成連續的氣態排放源，因此無法持續有效的利用。

設計中對于這種無法有效的氣體通常做法是在氣體排放口設置自動監測與點火裝置。在監測到有可燃氣體排出后自動點火，將甲烷等可燃氣態點燃，防止其彌漫在周邊空氣中造成安全隱患。

填埋場達到穩定安全期前，填埋庫區及防火隔離帶范圍內嚴禁設置封閉式建(構)筑物，嚴禁堆放易燃易爆物品，嚴禁將火種帶入填埋庫區。填埋場上方甲烷氣體含量必須小于5%，填埋場建(構)筑物內甲烷氣體含量嚴禁超過1.25%。

通常為節約場地內設施用地比例，導氣井可兼作滲瀝液豎向收集井，形成立體導排系統。

4）封場覆蓋系統

填埋場的封場覆蓋系統主要由排滲層及防滲層組成，也包括外部的保護層或起復墾作用的客土腐殖土層。覆蓋層的主要功能為盡量保護垃圾填埋場不受雨雪的沖刷，盡量減小降雨對閉場后的填埋場的滲入量，保持垃圾碾壓后的穩定性。

2 設計成果文件

從咨詢階段開始的設計成果文件主要包括：垃圾填埋場可行性研究報告及批復，初步設計文件及施工圖文件。設計文件交付時應根據每個填埋場的不同實際情況提出針對性的運行管理意見。其高階段設計文件中應包含運行階段所需要的管理體制，勞動定員，以及服務期滿的封場工程措施。

3 結論

現代生活垃圾填埋場是目前解決城市垃圾去處的最終地點。在生活垃圾填埋場設計時應根據不同城市、不同環境、不同氣候、選擇合適的工藝設計。設計工作應按照不同階段主次分明的進行。為保證給建設單位提供性價比最好的設計產品在前期的咨詢階段、初步設計階段應對不同的廠址、類型、工藝等方案進行全面的對比。在施工圖設計階段按照高階段分層，分類細化即可將項目有條不紊的設計完成。