花園式生活垃圾衛生填埋在實際工程中的應用

周 潔，胡鋼城

（中大設計集團有限公司，陜西 西安 710000）

垃圾衛生填埋，是指采取一系列綜合有效的工程措施，利用鋪平、壓實、覆蓋等手段對城市生活垃圾進行處理，以及對滲濾液、有害氣體、蠅蟲等進行土地治理的方法。而“花園式”，即對垃圾填埋場進行花園式景觀改造，將垃圾填埋場變身成生態友好型花園，實現華麗變身。

1 工程應用

1.1 擬建項目位置

灌南縣北窯廠生活垃圾填埋場于2003年投入使用，占地42畝（1畝≈666.67 m2），日處理能力100 t，已到使用年限，面臨封場。生活垃圾處理方法簡單，為簡易填埋，一般只用人工進行藥物消毒。在封場后，如何處置生活垃圾成為當務之急。

生活垃圾處置水平偏低，消納困難。目前，灌南縣生活垃圾的處置方式主要為簡易填埋，而鄉鎮的生活垃圾主要為簡易堆放，即在溝濱和低洼地填埋生活垃圾，任其自然降解。垃圾處理手段比較單一，垃圾的資源化、減量化處理水平低；垃圾處理缺乏應對應急事件的能力；垃圾的運收體系不夠完善；生活垃圾處置和資源再生利用水平落后，造成的污染問題對經濟社會的發展影響越來越大。

本次設計內容即對上述填埋場做改造設計，服務范圍為灌南縣縣城及周邊部分鄉鎮（包括李集鄉、花園鄉、新集鎮、百祿鎮、孟興莊鎮、湯溝鎮等鄉鎮）。擬建廠址區域位置如圖1所示。

圖1 擬建廠址區域位置圖

1.2 設計原則

設計原則如下：①無害化原則。采用成熟可靠的工藝，確保進場生活垃圾的無害化處理達標。②環保原則。按衛生填埋工藝要求設計填埋區，將生活垃圾對周圍環境的影響降到最低。③經濟原則。在保證工程質量符合標準的前提下，采用簡單可行的工藝和工程措施，控制和減少填埋場的建設投資和運行費用。④操作方便原則。工藝流程具有可操作性，提高操作的機械化水平，降低工人的勞動負荷。⑤生態原則。實施生態封場，確保封場后的環境整潔美觀、環保。⑥布局合理原則。場區整體布局合理，功能分區規范、協調，建（構）筑物協調美觀。

1.3 總平面布置

根據場地現狀條件，綜合考慮風向、交通出行、給水、排水、供電、建設時序安排及與周邊村莊的協調關系等因素，本工程平面總體布局采用東側布置填埋庫區，西側布置生產、生活管理區（包括滲瀝液調節池、處理站、機修車間等），具體功能分區為垃圾填埋庫區、生產管理區、滲瀝液調節區、進場區等，其中填埋庫區按近遠期建設時序按2期實施。

為減少填埋庫區與管理區之間的不良影響，在2區之間設置道路及綠化隔離帶，另在管理區各建筑單體周邊設置道路及綠化景觀，力求實現場區環境的美化，同時考慮在整個場區用地周邊設置綠化隔離帶，力求實現周邊環境的和諧統一?？偲矫娌贾萌鐖D2 所示。

圖2 總平面布置圖（單位：m）

1.4 工藝選擇——填埋作業

1.4.1 工程管理

若要保證垃圾填埋場設計的科學性，需要建立成熟的管理制度。具體的填埋作業方案如下：①對填埋作業進行總體規劃，包括區域劃分、填埋順序、雨污分流設計、生態修復等內容；②編制垃圾填埋年度發展規劃，包括作業道路規劃、填埋單元規劃、環境監測規劃等內容，這是指導垃圾填埋作業的具體文件[1]；③選擇適宜的填埋工藝，這是填埋作業的基礎；④建立完善的管理制度及有效的填埋作業質量控制與保證制度也至關重要；⑤提高作業人員的專業水平，加強對運營管理職工的認知培訓。

1.4.2 填埋作業工藝

1.4.2.1 道路設計

填埋作業一般涉及到2種道路，即填埋作業道路和臨時作業道路。臨時作業道路是填埋工作進行中的臨時道路，它一般在垃圾堆體上修建，連接卸料與正式作業道路；而填埋作業道路，主要是環場道路，能夠連接場內道路和臨時作業道路。

從開始填埋算起，隨著填埋垃圾的不斷堆高，需修筑臨時作業道路。隨著封場的進行，臨時作業道路就逐步改建為永久性道路，成為覆蓋系統的一部分。在填埋作業的過程中，需修復道路的不均勻沉降。

1.4.2.2 卸車、攤鋪、壓實

運轉車輛將垃圾送至正常作業面卸料，推土機將其攤鋪成層，每層厚度約為0.5 m，最后逐層壓實[1]。

在攤鋪的作業過程中，應避免垃圾成堆或散落，保證推土機始終位于垃圾層之上，一般攤鋪作業進行3～4個來回，當推土機能平穩駛出作業面時，表明作業完成。

1.4.2.3 選擇填埋作業方式

填埋作業的方式一般有2種，即上推法和下推法。上推法指由下往上進行作業，它的優點為僅使用推土機壓實就能取得較好的壓實效果，控制攤鋪作業較容易，能夠有效避免垃圾散落；缺點為推土機作業負荷高，所有垃圾需自下向上堆起。下推法指由上往下作業，它的優缺點與上推法相反。2種方法各有千秋，可根據實際情況靈活選擇。

1.4.2.4 劃分填埋作業單元

填埋作業單元的選擇，需首先確定垃圾的多少，選擇原則如下：暴露作業面最小、臭氣和滲瀝液產生最少、覆蓋材料使用最少、對環境影響最小。

1.4.2.5 覆蓋

為減少對周邊環境的影響，垃圾填埋結束后應及時覆蓋。每日作業結束后一般采用PE膜簡單覆蓋。而對于已達到設計標高的情況，采用中間覆蓋，即20 cm左右的黏土。

1.5 雨污分流設計

結合填埋場地形條件變化及遠景規劃，本項目工程采取分區、覆蓋、導排等措施實現填埋場雨污分流。

分區，即合理劃分填埋場分區，減少填埋作業暴露面積。根據地形條件，將本填埋場分為2個填埋庫區，通過分區壩及基底構建，每個庫區分別劃分為2個獨立的水文單元。在其中一個庫區填埋作業時，其他填埋庫區實施階段性中間覆蓋，并采取有效的地表水導排措施，減少這些區域的地表水進入填埋作業庫區，降低滲瀝液產量[2]。

覆蓋，即及時進行覆蓋，減少雨水進入填埋庫區。進行填埋作業時需規范操作，按要求進行覆蓋、生態修復，對作業道路設置合理的排水坡度，分流進入庫區的雨水。

導排，即在環庫區道路兩側設置排水邊溝，導排地表水。設置導排溝渠，導排進入庫區的地表水。此外，采用其他一些輔助性的導排措施，導排進入庫區或在庫區無法自然導排的地表水，如設置臨時性機械導排（利用水泵強制抽排）等措施。

1.6 填埋封場及生態修復設計

1.6.1 封場設計

將填埋場的垃圾、滲瀝液、氣體覆蓋起來，目的是防止雨水、空氣、動物進入[3]。封場不僅為后續填埋場地的利用打下基礎，同時也減少了垃圾堆體的雨水滲入量。填埋場頂層的防滲系統一般由5層材料構成：①營養植被層。約150 mm厚，此層土壤為耕植土，營養豐富，能夠促進植物生長，覆蓋整個最后修復的表面。②覆蓋支持土層。最少450 mm厚，材料為壓實黏土。③排水層。5 mm厚，土工復合排水網（無紡布＋土工排水網墊＋無紡布）。④防滲層。約1 mm厚，材料為毛面HDPE膜，此層的作用為阻止滲入水進入下層污泥。⑤排氣層。300 mm厚碎石層，導排垃圾表層產生的氣體。

1.6.2 生態修復

一般生態修復的方式是在垃圾填埋場栽植人工植被。

1.6.3 封場利用

填埋場終場利用需要滿足以下幾方面：①填埋堆體能夠完全分解、熟化，幾乎不產生可燃氣體、惡臭氣味等。②不污染地下水，不會影響構筑物的基礎。③填埋場封場后，還應繼續進行填埋氣體、滲瀝液處理及環境與安全監測等運行管理，直至填埋堆體穩定[4]。完工后，至少在3年內（即不穩定期）封場監測，在此期間不準使用，要特別注意防火、防爆，3年后經鑒定確定已達安全期時方可使用。④達到安全期條件的建設場地，可以作為城市綠化養護用地、人造景園、堆肥場、預制件廠等。⑤填埋堆體達到穩定安全期后方可進行土地使用，土地使用前必須做出場地鑒定和使用規劃。在此之前，填埋場地絕對禁止作為工廠、商店、機關、學校、住宅和公共場所的建筑用地。

2 設計方案

2.1 基底構建

基底構建即填埋庫區基層構建，為實現垃圾衛生填埋處理功能，應遵循以下原則：①庫區基底縱向和橫向坡度為2%，以滿足滲瀝液導排要求，各單元分區應形成獨立的水文單元；②基底構建應與填埋場地基加固處理方案相結合，確保地基承載力的有效提高；③基底構建應有利于填埋場地基沉降控制，確保上部防滲襯墊系統的結構穩定和變形安全；④基底構建應結合地形，因地制宜地進行合理開挖填筑，盡可能節省土方工程量。

2.2 圍堤工程

根據垃圾填埋場總體工藝要求，結合用地紅線，需在填埋庫區周邊新建垃圾圍堤堤壩，圍堤堤壩總長約1 300 m。庫區圍堤對垃圾填埋場的安全運行有著決定性作用，是填埋場中的重要構筑物。圍堤設計既要保證圍堤和庫區的穩定，又要兼顧使庫區獲得較大的容量。

2.3 道路工程

道路工程包括場內道路和管理區道路，道路工程根據填埋場總體規劃分期實施。為滿足填埋場工藝總體及填埋作業交通要求，結合擬建場地現有道路，布置場內道路和管理區道路，以便形成順暢的區域交通網。

場內道路指位于庫區周邊圍堤頂部的堤頂道路、供場內填埋作業的半永久性道路和臨時作業道路3種。管理區道路指生產與生活管理區內的主要道路和地坪道路。場內臨時道路采用泥結碎石路面，其他道路采用水泥混凝土路面。

2.4 防滲系統設計

針對本次所屬區域的水文地質與工程地質條件，為達到較好的防滲效果，有以下3種方式可供選擇：①單層防滲，材料為HDPE土工膜；②雙層防滲，即由雙層HDPE防滲膜及滲漏檢測層構成；③復合防滲，防滲層由HDPE土工膜+GCL（鈉基膨潤土）或CCL（黏土）保護層構成。以上3種方案的綜合比較如表1所示。

表1 3種方案綜合比較

綜合考慮工程造價、防滲效果、施工質量控制等因素，本工程水平防滲系統推薦采用單層復合水平防滲結構方案（HDPE膜＋GCL保護層）的防滲方式[3]。本工程水平防滲結構如下所示。

庫底防滲系統組成結構從上至下依次為：①200 g/m2無紡土工布隔離層；②300 mm碎石滲瀝液導流層；③600 g/m2的2層無紡土工布保護層；④1.5 mm光面HDPE土工膜防滲層；⑤GCL保護層（滲透系數小于等于5×10-11m/s，規格大于等于4 800 g/m2）；⑥500 mm黏土保護層（滲透系數小于等于1×10-7m/s）；⑦400 g/m2無紡土工布保護層；⑧300 mm碎石地下水導流層；⑨200 g/m2無紡土工布；⑩黏土基層。

邊坡防滲系統自上而下依次為：①垃圾層；②300 mm精選袋裝粗砂保護層；③200-6.0-600復合土工排水網格（滲瀝液導流層）；④600 g/m2無紡土工布（膜上保護層）；⑤1.5 mm厚單糙面HDPE土工膜（防滲層）；⑥GCL保護層（滲透系數小于等于5×10-11m/s，規格大于等于4 800 g/m2）；⑦500 mm黏土保護層（滲透系數小于等于1×10-7m/s）；⑧基礎層。

2.5 滲瀝液收集與導排系統

根據庫區地形及基層布置，一期庫區劃分為南北2個相對獨立的單元，整個填埋庫區共分為4個相對獨立的水文單元。每個水文單元均設置獨立的地下水和滲瀝液收集系統，并經由庫區收集井提升導排，本工程共設置4個收集井。

覆蓋在整個填埋場底部300 mm厚的碎石層、滲瀝液收集主次盲溝以及穿孔HDPE收集管構成了滲瀝液收集系統。滲瀝液首先進入碎石層，再經次盲溝流入主盲溝，最終匯入滲瀝液收集井，經提升后輸送至滲瀝液調節池。

在庫底碎石導排層內主脊線位置設滲瀝液收集主盲溝，溝內鋪設穿孔De250HDPE主管；支盲溝沿主盲溝兩側間隔30 m交錯布置，支盲溝與主盲溝的夾角為60°，溝內鋪設穿孔De200HDPE支管。

導排層內沿主脊線設置地下水收集主盲溝，溝內鋪設穿孔De300HDPE主管；地下水收集支盲溝沿主盲溝兩側間隔30 m交錯布置，支盲溝與主盲溝的夾角為60°，溝內鋪設穿孔De250HDPE支管。地下水經導排層及收集管匯集到庫區地下水收集井，經庫區泵房提升后輸送至圍堤排水溝。若地下水受到污染，則進入滲瀝液輸送管道輸送至調節池。

2.6 填埋氣導排系統

為減少填埋氣體對大氣的污染，在氣體還無法進行有效利用時，擬采用焚燒火炬對其進行處理。

焚燒火炬是一種安全的填埋氣體處理設施，是減少氣體排放、減少惡臭、消除安全隱患、改善周邊環境的一種重要手段。

本工程產生氣體通過填埋氣收集豎井進行導排，由填埋庫區面積劃分可得，共需設置25口收集井。

填埋初期氣體產量較少，僅設置填埋氣體收集豎井，并不設置水平收集管網。作業區完成階段性高度進行中間覆蓋后，對收集豎井中的填埋氣體進行主動收集。中間覆蓋時，填埋氣體收集豎井管頂高出相應覆蓋層表面0.5 m。至封場時，使收集豎井的頂部直接與封場工程的300 mm導氣層連通，并考慮在該導氣系統中垂直布置水平收集管，連接收集管路豎井后形成一個垂直-水平的收集管網系統，填埋的氣體再經系統收集管網后被送往燃燒。

2.7 滲瀝液調節池工程

2.7.1 調節池容積

調節池作用是儲存滲瀝液，對滲瀝液水量和水質進行調節。同時，調節池作為滲瀝液處理的一個單元，可以起到預處理的作用[5]。調節池的容量與滲瀝液處理站設計規模密切相關，處理規模大，則可減少調節池容量；處理規模小，就需要足夠大的調節池來貯存暴雨期間的滲瀝液，以避免外溢。

本工程調節池容積應根據多年逐月平均降雨產生的滲瀝液量及滲瀝液處理規模確定。根據調節池庫容調節原理，第n個計算周期內的庫容調節量（Q調節n）應為上一周期調節量（Q調節n-1）與本周期內滲瀝液產量（Q產）與處理量（Q處理）之差的加和，即：Q調節n=Q調節n-1+（Q產n－Q處理），其中n為月份自然數。

2.7.2 設計標準

堤壩等級為Ⅲ級，抗震等級為7°（四級抗震），整體抗滑穩定安全系數為K設計≥1.3，K校核≥1.2。

2.7.3調節池構建

結合工程選址特點，滲瀝液調節池設于填埋庫區東側，管理區北側。

調節池采用挖填相結合的柔性結構。本工程設計調節池長為85 m，寬為60 m。調節池池底標高為2.0～1.1 m，池頂標高為6 m，設計水位為5.5 m，內側邊坡為1∶2.5。設計有效庫容為15 000 m3。

2.7.4 調節池防滲

結合庫區防滲工藝要求，調節池池底防滲結構從上至下依次為：①1.5 mm厚光面HDPE土工膜（防滲層）；②GCL保護層（滲透系數小于等于5×10-11m/s，規格大于等于4 800 g/m2）；③500 mm黏土保護層（滲透系數小于等于1×10-7m/s）；④400 g/m2無紡土工布保護層；⑤300 mm碎石地下水導流層；⑥200 g/m2無紡土工布隔離層；⑦黏土基層。

邊坡防滲結構從上至下依次為：①1.5 mm厚光面HDPE土工膜（防滲層）；②GCL保護層（滲透系數小于等于5×10-11m/s，規格大于等于4 800 g/m2）；③500 mm黏土保護層（滲透系數小于等于1×10-7m/s）；④基礎層。

同時為排出池底地下水，在池底各布置1條地下水收集主盲溝，盲溝由北向南傾斜，長約60 m。主盲溝采用三角形斷面，溝深一般為300～700 mm，溝內充填礫石，主盲溝內鋪設De300開孔HDPE管。地下水經提升泵排放周邊排水溝。

2.7.5 防臭膜蓋

滲瀝液是臭氣的主要散發源，為防止臭氣擴散，考慮對調節池加蓋，并對調節池臭氣進行有組織的排放。

采用HDPE膜（2 mm）作為覆蓋材料，膜四周沿池頂處設置錨固溝，膜下設置DN200浮球支撐，同時設置導氣管，將調節池厭氧產生的氣體收集后排放。防臭膜蓋的南北側各設置Φ1 200 mm檢修人孔，以滿足調節池清淤和檢修的要求。

3 結論

通過以上措施，對灌南縣傳統生化垃圾填埋場進行技術改造，利用鋪平、壓實、覆蓋等手段對生活垃圾進行處理，對滲濾液、有害氣體等進行土地治理，并對垃圾填埋場進行生態修復，將垃圾填埋場變身成生態友好型花園，實現華麗變身。