蘇州某填埋場剩余庫容分析及應急處理建議

鄭 偉，王清森，金 晶，郭彥海，王 慶

(光大環境修復(江蘇)有限公司，江蘇 南京 211100)

1 引言

《“十三五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》[1]的主要目標是：到2020年底，具備條件的直轄市、計劃單列市和省會城市(建成區)實現原生垃圾“零填埋”，建制鎮實現生活垃圾無害化處理能力全覆蓋，設市城市生活垃圾焚燒處理能力占無害化處理總能力的 50%以上，其中東部地區達到 60%以上。可見，中國對生活垃圾的處理由以填埋為主轉向以焚燒及資源回收綜合利用為主。全國各省市積極響應國家規劃，積極籌建垃圾焚燒發電廠[2，3]，傳統的垃圾衛生填埋場正在逐步退出生活垃圾處置終端[4]。但是，垃圾焚燒發電廠從建設到投產周期較長，有些地市的垃圾填埋場服役年限將近，可能存在填埋場填滿時垃圾焚燒廠未投產的情況。因此，需要準確評估填埋場剩余庫容和準確預測填埋庫區未來可容納入場的垃圾量，以提前制定應對措施。柏君等[5]研究了基于小型低空無人機攝影測量技術應用于垃圾填埋場形變監測及庫容儲量分析，能夠準確預測在預設封場條件下垃圾填埋場可達到的最長使用時間，但和高武[6]的庫容分析方法同樣具有技術門檻要求高、操作繁瑣的缺點，實際應用困難。史煒等[7]采用高程導線測量和圖根控制測量實地調查和數據統計分析核算了江村溝填埋場剩余庫容，但核算中未考慮垃圾堆體整形坡度不宜大于1∶3的要求，測算的剩余庫容較實際庫容偏大。

本文以蘇州某填埋場為例，調查填埋場的歷史填埋數據及填埋場的剩余庫容，預測在焚燒廠投產前尚需填埋的垃圾量，分析缺失庫容量，給出在沒有土地指標情況下增加庫容的解決思路，制定應急填埋方案，并提出垃圾焚燒發電廠投產后填埋場的利用建議，旨在為面臨同類問題的相關主管部門提供參考解決方案。

2 研究背景概況

填埋場占地面積約2.48×105m2，包含7個生活垃圾填埋庫、1個飛灰填埋庫和2個滲濾液調節池。截至2020年11月14日，該填埋場僅剩一個設計庫容為3.51×105m3的7#生活垃圾填埋庫可用，生活垃圾已填埋至地面標高處。距離該填埋場2 km處有一垃圾焚燒發電廠，該垃圾焚燒發電廠正在建設二期項目(3000 t/d)，計劃2021年10月31日投產，投產后該行政區即實現原生垃圾“零填埋”的目標。

3 研究方法

3.1 數據收集

2020年11月14日的1∶500地形測繪圖、2020年全年的垃圾日填埋量、2014～2020年垃圾的月填埋量。

3.2 數據分析

數據預處理分析采用Excel2016，數據統計分析采用SPSS19，剩余庫容分析采用南方CASS10.1，三維地形繪制采用Surfer10制作。

7#垃圾填埋庫于2020年5月19日開始填埋垃圾，使用2020年5月19日至11月14日的垃圾填埋量和占用庫容大小分析填埋垃圾實際密度。根據已封場的垃圾填埋庫頂標高及《生活垃圾衛生填埋處理技術規范》[8]要求的邊坡比1∶3計算7#垃圾填埋庫剩余庫容。根據填埋場歷史填埋數據預測了到2021年10月31日需要填埋的垃圾量。

4 結果與分析

4.1 填埋垃圾密度

2020年5月19日至11月14日，7#垃圾填埋庫總計填埋垃圾量為106735.43 t，7#庫區庫底面積S1為9630 m2，地面面積S2為23420 m2，可近似看作為長方截錐體，庫底標高H2為-6.28 m，對2020年11月14日填埋垃圾后的7#庫進行土方平衡，土方平衡后標高H1為2.019 m。則2020年5月19日至11月14日填埋垃圾占用庫區體積計算公式為：

(1)

由公式(1)計算可得7#垃圾填埋體積為132971.58 m3。進而測算出垃圾填埋密度為0.80 t/m3，滿足生活垃圾壓實密度應大于600 kg/m3的要求[8]，且達到《生活垃圾衛生填埋場封場技術規范》中堆體的垃圾密度不宜小于0.8 t/m3的要求[9]。

4.2 剩余庫容分析

將2020年11月14日所測填埋場的高程點利用Surfer繪制三維數字地圖疊加等高線，見圖1。由圖1可知，已封場的1～5#庫區頂部標高大約為12～14 m，6#庫已封場頂部標高為8 m，7#庫正在使用。7#庫未來封場頂部標高為12 m，邊坡比為1∶3，采用CASS三角網法測算7#庫的剩余庫容，測算結果為166598.1 m3，見圖2。2020年11月14日至2021年2月7日，7#庫區進場填埋垃圾量為51565.33 t，以填埋垃圾密度為0.8 t/m3計算，占用庫容為64456.66 m3。因此，截至2021年2月7日，7#庫的剩余庫容為102141.44 m3。

圖1 填埋場三維數字地形

4.3 填埋量預測

2014～2020年每月垃圾進場填埋量范圍為0～28929.28 t，平均為14280.89 t，變異系數為0.47。2020年1月1日至2021年2月7日每日垃圾進場填埋量范圍為0～1052.54 t，平均為517.07 t，變異系數為0.62(表1)。逐月填埋量與逐日填埋量的變異系數均較大，表明填埋場進場的垃圾量受外界環境干擾較大，垃圾進場填埋量預測宜選取日填埋數據較大的中位數進行預測，安全系數較高。

圖2 7#填埋庫剩余庫容測算

表1 垃圾進場填埋量數據

預測未來垃圾填埋量取日填埋量610.68 t計算依據，2021年2月7日至10月31日，共267 d，預測需填埋垃圾量為163051.56 t，需占用庫容203814.45 m3。但7#庫實際剩余庫容僅剩余102141.44 m3，小于所需庫容，該行政區面臨未來產生的垃圾沒有足夠的垃圾處置終端接納的困境。

4.4 應急方案

該行政區在垃圾焚燒發電廠二期項目投產前，需考慮垃圾的應急處置措施[10～12]。一般而言，填埋場庫容填滿后有兩種解決措施：一是重新選址新建填埋場，二是對舊填埋場進行擴建繼續填埋。但重新選址新建填埋場存在選址難、用地指標審批難、建設周期長等困難[13～15]，尤其是對于蘇州等東部沿海發達城市，新建填埋場可能性更小。因此，對舊填埋場進行擴建繼續填埋則成為解決垃圾焚燒廠二期投產前垃圾處置的可行的重要途徑。

由于焚燒廠二期建成后，行政區內所有生活垃圾全部焚燒處理，屆時該填埋場封場。因此該填埋場的擴建有兩種途徑，一是縱向加高擴建，二是場內抽調出一個調節池改造為填埋庫。從圖3可知，6#填埋庫庫頂高程為8 m，5#填埋庫庫頂高程為12 m，因此，可在6#填埋庫現有基礎上繼續堆填垃圾至12 m。由于填埋場即將封場，可將場內較小的老調節池改造為填埋庫以應對2021年10月31日前的垃圾應急填埋。6#填埋庫按照邊坡比1∶3堆填垃圾，堆高至12 m可用庫容為87802.1 m3，測算結果見圖3。舊調節池改造后庫容為15859 m3，測算結果見圖4。

圖3 6#填埋庫可用庫容

圖4 舊調節池改造庫容量

2021年2月8日至6月20日，進場垃圾填埋至7#垃圾填埋庫，2021年6月21日至2021年10月13日，進場垃圾在6#垃圾填埋庫填埋至12 m高程，2021年10月14日至31日，進場垃圾填埋至舊調節池改造后的填埋庫，直到2021年10月31日，調節池改造后的填埋庫剩余庫容為2751.44 m3。垃圾進場填埋量與填埋場剩余庫容變化情況見圖5。

圖5 填埋場填埋垃圾量與剩余庫容

5 結論與建議

5.1 結論

(1)垃圾焚燒發電廠二期于2021年10月31日投產，但填埋場于2021年6月20日填滿，屆時該行政區的部分生活垃圾需尋找其他應急處置措施。

(2)將垃圾填埋場舊調節池改造為垃圾填埋庫，可新增15859.0 m3填埋庫容，6#填埋庫縱向堆高至12 m，可填埋空間為87802.1 m3，填埋場可繼續作為生活垃圾處置終端至2020年10月31日。

5.2 建議

中國的生活垃圾處置方式逐步由填埋處置轉變為焚燒為主的處置方式，而垃圾焚燒后尚有殘存的爐渣及焚燒垃圾產生的飛灰需要進行處置，一般而言垃圾焚燒廠產生的飛灰和爐渣需進行衛生填埋。隨著社會發展，城市建設用地指標越來越少，用地審批越來越困難，新建填埋場的費用高、“鄰避效應”難解決，因此，建議垃圾焚燒發電廠二期投產后，將填埋場填埋的垃圾進行有序開挖轉運至垃圾焚燒發電廠進行焚燒減量，填埋場騰退出的庫容進行修復后改造為垃圾焚燒發電廠的爐渣填埋庫和飛灰填埋庫。