西安市某大型廢棄物綜合處置場設計及建設案例分析

張洋，任子曦，郭堤，3

（1. 延安大學石油工程與環境工程學院，陜西延安 716000；2. 西安市固體廢棄物處置中心，陜西西安 710000；3. 延安市農業固體廢棄物資源化利用重點實驗室，陜西延安 716000）

伴隨著我國經濟飛速發展，產生的固體廢物不斷增多，固體廢物處理問題日益顯現[1]。為了響應《“十四五”城鎮生活垃圾分類和處理設施發展規劃》中提出的“實現垃圾的減量化、資源化和無害化”理念，建設固體廢物綜合處置場，完善生活垃圾等固體廢棄物的末端處理系統十分必要[2]。

目前西安市主城區僅有江村溝生活垃圾填埋場1 座生活垃圾終端處置設施，該場自1994 年6 月投入使用以來，日垃圾收運量成倍增長，已由最初設計的1 260 t/d 增長到10 056 t/d（2018 年統計數據），遠超設計填埋量，該場已于2020 年2 月封閉停止接收垃圾。因此，為解決全市生活垃圾焚燒后固體殘余物和焚燒能力之外原生垃圾的安全處置，西安市政府啟動了市固體廢棄物綜合處置場項目。

本項目的建設目標是完善生活垃圾末端處置系統，促進城市生態系統良性循環，服務于大西安總體戰略發展規劃。具體目標包括提高西安市生活垃圾的處理能力，改善環境面貌；論證飛灰、爐渣和生活垃圾的處理規模，并對擬選建設場址進行論證，提出切實可行、技術成熟可靠、符合西安市實際的建設方案；編制投資估算，并對建設項目的環境、經濟及社會效益進行全面分析及評價，以期塑造良好的人居環境，保證西安市社會、經濟、環境的持續穩定發展。

1 處理規模預測及確定

1.1 規模預測

本工程原生垃圾量預測采用“人均指標法”進行預測，基準年為2018 年。在進行預測前，需要對人口規模進行預測，具體預測方法如下。

據我國生活垃圾產生的變化規律和西安市的垃圾產生量統計數據可以預測：西安市的垃圾產生量仍會逐步增加，但是增長率會趨于穩定。由于在2019 年末部分焚燒廠已經開始投入運行，因此，根據2019 全年江村溝垃圾填埋場日進場量統計結合焚燒廠（2019 年11 月至2020 年5 月）垃圾進場量可得出西安市主城區常住居民人均生活垃圾日產量，同時根據各區縣填埋場進場統計量可計算各區縣常住人口人均生活垃圾日產量。按照統計數據推算并取整，設計主城區常住居民人均生活垃圾產量取1.20 kg/d，各區縣常住居民人均生活垃圾產量取1.0 kg/d；旅游人口人均生活垃圾產量平均值取0.5 kg/d。

由于西安市已于2019 年9 月1 日開始實施垃圾分類，考慮垃圾減量化率至2030 年達到15%，最終得到垃圾產生量預測見表1。

表1 西安市生活垃圾產生量預測表

根據預測表1 可知，到2034 年，西安市生活垃圾最大日產生量約為14 792 t/d，未來十五年（2020—2034 年）日平均產生量為13 448 t/d[3，4]。

1.2 規模確定

1.2.1 飛灰填埋規模

根據5 座生活垃圾無害化處理廠總規模為12 750 t/d，飛灰產生量約占5%左右，即637.5 t/d。考慮一定的安全系數，將飛灰填埋規模按650 t/d 計取[3，4]。

1.2.2 應急堆放規模

本建設項目的應急填埋區主要消納原生生活垃圾，用于處理全西安市5 座焚燒發電廠檢修期及處理能力之外的原生生活垃圾的應急填埋。根據表1 的測算數據可知，在常規情況下，未來九年（2021—2029年）生活垃圾平均日填埋規模為1 451 t/d。考慮一定的富余，本場一期生活垃圾平均應急處理規模為1 500 t/d。

2 填埋場工程設計

2.1 垃圾壩設計

一期工程共設置4 座垃圾壩，飛灰填埋一區二區之間、飛灰填埋區西北側和應急堆放區中間各設置1 座垃圾壩，應急堆放區下游設置1 座垃圾壩，均為土石壩。

2.2 地下水導排系統

填埋庫區在主防滲層以下，設置了地下水導排系統，采用地下水導排主盲溝與支盲溝結合的方式來收集和導排地下水[5]。導排盲溝結構圖，見圖1。主要作用是：一是降低庫底的地下水位，便于施工期間防滲結構層的施工；二是減輕再運行后地下水對防滲結構層的上擠壓，防止結構層被地下水破壞；三是便于日常的地下水取樣監測。

圖1 地下水導排盲溝結構圖

2.3 防滲系統

根據本填埋場的填埋物類別及該場址的特殊性，本填埋場防滲系統為雙層防滲結構，采用復合防滲（GCL+HDPE 膜）設置防滲結構，并在兩層防滲系統之間設置收集層，如產生滲瀝液時，通過主防滲層的滲瀝液被主次防滲層之間的收集層收集、導出，大大減少了防滲系統發生滲漏的可能性，當主防滲層遭受外來應力有破壞的危險時，收集層對破壞有一定的緩沖作用，從而保證了次防滲系統的安全性和完整性。雙層防滲結構再防滲方面起到了很好的互補作用，保證了填埋場的高強度防滲功能，有效防止對地下水和地表水的污染[6]，見圖2。

圖2 填埋場防滲結構圖

2.4 滲瀝液導排系統

滲瀝液導排系統是由滲瀝液導流層和各種導滲盲溝等共同組成。滲瀝液導排系統的設計與雨污分流相結合。滲濾液導排盲溝在場底的位置如圖3 所示。

圖3 填埋場場底結構圖

2.5 調節池建設型式

滲瀝液的產生量主要來源于大氣降水，由于降雨量的季節變化，滲瀝液的產生量也隨季節波動。為了保證滲瀝液處理站有穩定的進水水質和進水流量，填埋場應設立滲瀝液調節池，來緩解滲瀝液產生的水質和水量變化。

本項目的滲慮液處理廠位于庫區最下游，由于地處溝壑，為節省占地，滲濾液調節池擬采用鋼筋混凝土結構，池體內壁采用玻璃鋼防腐，根據各填埋分區所需調節池容積進行分隔，主要功能是來收集滲慮液并緩解滲瀝液產生的水質和水量變化。

2.6 地表水導排系統

由于飛灰填埋后遇水會產生滲慮液，為盡可能避免滲瀝液產生，本填埋場設置了獨立的地表水導排系統，把降到庫區外的雨水收集后向場外排放；將庫區積水收集后集中向外排放，設置了永久性的截洪溝和排水溝。

根據本工程地形特點及分區功能，環庫區終場錨固平臺外修建環場截洪溝，用以收集庫區地表水，最終匯入下游溝谷；進場道路路堤坡腳處設置矩形排水溝，用以收集路堤坡面及外側地表水；調節池和處理站所處矩形區域外側周邊設置矩形排水溝，用以收集此區域內地表水。防洪標準參照《生活垃圾衛生填埋處理工程項目建設標準》（建標124—2009）有關設計規定，本填埋場防洪標準按50 年一遇洪水設計，按100 年一遇洪水校核。

3 存在的問題及解決措施

本項目屬于近幾年國內新建最大的固體廢棄物填埋場項目之一。其項目具有占地及規模體量大，建設要求高，功能配套全等特點。本項目對西安市發展的重要性決定其建設標準必須為高標準水平。本項目在設計之初就貫徹了前期設計需緊密結合填埋運營作業的設計理念。從適應一年四季不同季節氣候特點的設計要求到日常安全環保監測的數字化信息化系統的配備均是該設計理念的具體體現。

針對本項目的建設和運營過程中存在的風險管控問題，主要包括外部影響及風險、設計技術風險和建設管理風險等方面，可以采取一系列的措施來規避、降低或轉移風險。

在外部影響及風險方面，可以通過進行社會穩定風險分析和評估工作來規避風險，并在工程施工及項目投產運行中嚴格執行環保措施，加強企業生產管理，降低或避免噪聲、廢水、廢渣等對周圍環境的破壞。

在設計技術風險方面，可以采取一些策略來規避或減輕風險，如在前期設計中考慮地質結構因素，在設計過程中考慮氣候因素，以及進行環境污染的防治等。

在建設管理風險方面，可以采取一些措施來轉移或降低風險，如簽訂合同規定相關的風險責任，選擇適當的管理者和加強團隊建設等。

總之，項目管理方需要全面評估各種風險，制定相應的風險管控計劃，并采取有效的措施來避免事故的發生，確保項目的順利實施。

4 項目試運營的管理要求

4.1 垃圾進場計量與檢驗

為保證西安市固體廢棄物綜合處置場的進場垃圾符合國家標準和填埋要求，特別制定了垃圾進場計量與檢驗管理制度。據了解，該處置場僅接收符合標準的生活垃圾，不接受工業垃圾、醫療廢物、危險廢物、放射性廢物等有毒有害廢物，確保環境衛生和填埋效果。此外，該處置場飛灰填埋一區已經投入試運營，采用專用密封袋密封，并對不同焚燒廠產生的飛灰分別采用不同顏色的袋子，并統一尺寸規格。進場后，飛灰應先運送至臨時堆場，按來源不同分別碼放。在進行垃圾填埋前，還需要進行垃圾進場計量與檢驗[7]。填埋場須對進場的飛灰進行檢測，確保符合《生活垃圾填埋污染物控制標準》（GB 16889）6.3 條的要求。檢測滿足標準要求后，再將飛灰運送至飛灰填埋庫區進行填埋處理。

綜上所述，西安市固體廢棄物綜合處置場的垃圾進場計量與檢驗采取了一系列嚴格的管理制度和規定流程，以確保填埋效果和工程的可持續發展。

4.2 飛灰填埋作業及覆蓋

飛灰固化后采用噸袋密閉封裝，填埋時噸袋不打開，經計量后進入填埋作業區，按作業順序進行吊裝、碼放和覆蓋[11]，工藝流程如圖4。

圖4 飛灰填埋作業工藝流程圖

根據設計要求和實際條件，填埋作業前應根據規劃進行作業單元分區，以若干作業單元為作業區域修筑分隔壩，確保填埋作業的連續性。同時，卸料平臺應根據垃圾日進場量、運輸車流量及氣候條件等實際情況確定數量、面積及位置，其中每個卸料點需配置現場指揮員、掛鉤卸車員、脫鉤堆放員、挖掘機駕駛員各1 名，挖掘機1 輛，爬梯1 副，所有人員須聽從指揮員指令進行吊卸作業。在堆高作業時，每層噸袋應錯位堆放，上層噸袋堆放至下層4 個噸袋交角處，每層堆放噸袋與四周邊坡應預留1 袋以上安全距離。填埋作業時要注意嚴禁雨雪天進行作業，并應做好覆蓋和雨水導排工作。日覆蓋時應采用中粗砂填縫密實，并對上頂面整平，保證排水通暢，然后進行日覆蓋；中間覆蓋時應對堆放噸袋預整平，保障排水通暢，覆蓋材料選用HDPE 膜[8]。

在填埋前，應根據設計要求和實際情況制定填埋作業規劃，并進行作業單元分區和繪制填埋作業單元順序圖，以若干作業單元為作業區域修筑分隔壩。卸料平臺的設置很重要，應在每日作業前布置就緒，寬度為10 m，長度為120～150 m，同時設置兩處卸料平臺，交替進行填埋作業，保障填埋作業的連續性。吊卸作業也十分重要，需要配備現場指揮員、掛鉤卸車員、脫鉤堆放員、挖掘機駕駛員及爬梯等人員。填埋覆蓋工程分為日覆蓋和中間覆蓋。在進行填埋工作時，應特別注意安全措施，并遵守相關環保法律法規，做好垃圾分類、轉運等工作，以確保填埋過程的順利進行。

5 結論與展望

本文對于西安市擬規劃的城市固廢填埋場的工程建設項目勢進行了詳細闡述。隨著生活垃圾處置技術的不斷發展，焚燒處理將成為主要方式。同時，填埋場也將逐步承擔更多種類固體廢棄物的處理任務，例如焚燒飛灰、爐渣、原生垃圾應急填埋以及危險廢物的處置等。因此，未來城市固廢填埋場的設計、標準以及運營管理都需要進行相應調整和優化。目前，焚燒飛灰的填埋處置是城市固廢填埋場研究的重點問題，國家環保部門已經發布了《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術規范（試行）》作為環境管理標準。未來，城市固廢填埋場的技術水平將會不斷提高，設計、建設及運營管理也將更加成熟。最后，本文旨在對西安市固體廢棄物綜合處置場進行分析的基礎上，為未來更多類似項目的建設提供有用的經驗，并為國家出臺相關技術規范標準提供借鑒和參考。