北京市生活垃圾填埋場(chǎng)全密閉化工藝研究

劉欣艷，尹朋建，張 旭，畢崇濤，蘇昭輝

（北京市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)計(jì)科學(xué)研究所，北京 100028）

1 北京市生活垃圾填埋場(chǎng)的變革

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查北京市16座生活垃圾填埋場(chǎng)，了解到其中有9座填埋場(chǎng)已經(jīng)完成了密閉化工程的改造，其余7座填埋場(chǎng)地理位置偏遠(yuǎn)、填埋量小、環(huán)保壓力較小，采用的是傳統(tǒng)衛(wèi)生填埋方式。

傳統(tǒng)生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)的基本工藝：垃圾填埋場(chǎng)底部鋪設(shè)防滲層阻斷生活垃圾對(duì)于土壤和水體的污染；生活垃圾進(jìn)場(chǎng)之后，在垃圾填埋區(qū)的工作面附近傾卸，然后用推土機(jī)攤鋪壓實(shí)，垃圾堆體表面用黃土覆蓋；由生活垃圾中的水分、經(jīng)過降解產(chǎn)生的水分、雨水入侵產(chǎn)生的水分組成的滲瀝液積存在垃圾底部，經(jīng)過導(dǎo)流收集到滲瀝液調(diào)節(jié)池中，最后經(jīng)過生化處理、濾膜處理達(dá)標(biāo)后在填埋場(chǎng)內(nèi)供回收生產(chǎn)使用。生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)的污染物主要來自垃圾堆體的滲瀝液和填埋氣。生活垃圾衛(wèi)生填埋工藝在垃圾坑底設(shè)置防滲層，防止了生活垃圾堆體污染周邊的水體、土壤，但生活垃圾在垃圾堆體中降解所產(chǎn)生大量的富含甲烷、二氧化碳和臭味的填埋氣對(duì)環(huán)境的污染沒有控制措施。

為了控制填埋氣對(duì)周邊大氣環(huán)境污染，對(duì)填埋堆體采用不透氣高密度聚乙烯膜覆蓋的方式對(duì)填埋場(chǎng)實(shí)施密閉化。生活垃圾填埋場(chǎng)全密閉化在原有的傳統(tǒng)衛(wèi)生填埋的基礎(chǔ)上，增加了非作業(yè)面的垃圾堆體10 d用不透氣的高密度聚乙烯膜（HDPE） 內(nèi)完成 “階段覆蓋” （簡(jiǎn)稱“膜覆蓋”） 的步驟，負(fù)壓收集填埋氣經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)排放［1-3］。與衛(wèi)生填埋相比，垃圾堆體全密閉化不僅在場(chǎng)底建設(shè)防滲層，還要在垃圾堆體表面覆蓋不透氣HDPE膜進(jìn)行密閉，不僅阻斷了生活垃圾直接污染場(chǎng)底土壤和水體，而且杜絕了惡臭填埋氣直接排放，有力地控制了填埋氣對(duì)周邊大氣的污染。而且填埋氣的收集率可以達(dá)到70%以上，經(jīng)收集后大多數(shù)經(jīng)處理利用，通過綜合利用不僅實(shí)現(xiàn)資源回收，而且減少了填埋氣中溫室氣體——甲烷的直接排放，降低了二氧化碳排放量［4-5］。由于HDPE膜不僅不透氣而且不透水，因此采用全密閉工藝還有利于垃圾堆體雨污分流，減少了填埋場(chǎng)的污水處理量——環(huán)衛(wèi)集團(tuán)（北神樹、安定、阿蘇衛(wèi)填埋場(chǎng)） 在2012年“7·21”大暴雨中，通過全密閉系統(tǒng)導(dǎo)出的雨水近18.7萬m3，減少了滲瀝液近9萬t。另外，采用全密閉工藝，縮減了填埋場(chǎng)的暴露面積，有效地控制了大風(fēng)天氣塵土飛揚(yáng)，以及輕物質(zhì)垃圾的飛散，同時(shí)減少了鼠類和鳥類的棲居，有力地阻斷了污染物隨蟲害擴(kuò)散的途徑。圖1為生活垃圾場(chǎng)全密閉工藝和污染情況示意。

圖1 生活垃圾場(chǎng)全密閉工藝和污染情況

目前，膜覆蓋是北京生活垃圾填埋場(chǎng)全密閉化的基本模式，工作面的暴露比（暴露面積/m2∶日處理量/t）控制在1∶1以內(nèi)，工作面當(dāng)日采用黃土（或膜覆蓋） 做日覆蓋。生活垃圾填埋場(chǎng)密閉化解決了填埋場(chǎng)環(huán)境污染的一些突出問題，但是生活垃圾填埋場(chǎng)的惡臭污染控制壓力依然較重，尤其是日填埋量較大的填埋場(chǎng)，即使把暴露比控制在1∶1以內(nèi)，則其日填埋量在3 000 t左右的阿蘇衛(wèi)填埋場(chǎng)暴露面積在3 000 m2，工作面散發(fā)的惡臭污染也相當(dāng)嚴(yán)重。

在安定垃圾填埋場(chǎng)試點(diǎn)的空氣支撐膜密閉模式（簡(jiǎn)稱“充氣膜”） 將密閉式空氣支撐膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用于填埋作業(yè)的工作面，將傳統(tǒng)的露天作業(yè)模式轉(zhuǎn)變成為新型的密閉作業(yè)模式，將作業(yè)區(qū)異味的無組織排放轉(zhuǎn)變成為有組織收集處理，有效解決了工作面揚(yáng)塵和臭味擴(kuò)散等環(huán)境問題。但是“充氣膜”的投資運(yùn)行和日常維護(hù)費(fèi)用高昂，而且膜內(nèi)溫度高、濕度大、有毒有害臭氣集中、工作環(huán)境惡劣等問題比較嚴(yán)重，充氣膜密閉方式還有待完善。

2 生活垃圾填埋場(chǎng)全密閉化作業(yè)工藝要點(diǎn)

傳統(tǒng)生活垃圾衛(wèi)生填埋的填埋作業(yè)過程包括3方面：黃土筑壩、垃圾鋪攤壓實(shí)、黃土覆蓋。在垃圾填埋場(chǎng)已經(jīng)建設(shè)完成的情況下，已經(jīng)完成場(chǎng)底防滲和滲瀝液收集系統(tǒng)。填埋作業(yè)一般每4～6 m一級(jí)，每一級(jí)作業(yè)過程分3步：第1步用黃土筑壩，包括環(huán)庫圍堤、分區(qū)堤壩、分單元堤壩；第2步分單元填埋，首先用推土機(jī)把垃圾鋪攤為1 m左右的薄層，然后壓實(shí)，這樣反復(fù)鋪攤、壓實(shí)幾層形成2～3 m的垃圾底層，然后再在其上做類似頂層填埋；第3步覆蓋0.2 m黃土就完成該單元的填埋作業(yè)。依次進(jìn)行下一單元的填埋。填埋2～3級(jí)堆體達(dá)到10 m左右時(shí)，建設(shè)1個(gè)包括道路和排水系統(tǒng)的平臺(tái)。如此進(jìn)行填埋作業(yè)達(dá)到設(shè)計(jì)高度，按照要求封場(chǎng)。其中導(dǎo)氣石籠逐步從底層隨垃圾堆體上升而增高，如果其導(dǎo)氣效果較差，需要重新鉆豎井、橫井導(dǎo)氣。

全密閉化的生活垃圾填埋作業(yè)與傳統(tǒng)衛(wèi)生填埋的相比，增加了膜覆蓋步驟和鋪設(shè)導(dǎo)水導(dǎo)氣管道步驟：堤壩和垃圾堆體都要進(jìn)行膜覆蓋的階段覆蓋，通過膜覆蓋實(shí)現(xiàn)密閉化；膜內(nèi)填埋氣進(jìn)行負(fù)壓收集，每單元必須鋪設(shè)獨(dú)立導(dǎo)水、導(dǎo)氣管道。全密閉化的生活垃圾填埋作業(yè)過程包括黃土/垃圾筑壩，導(dǎo)水/導(dǎo)氣管道鋪設(shè)，垃圾鋪攤壓實(shí)、日覆蓋，階段覆蓋等步驟。

每個(gè)分區(qū)完成之后，平整垃圾堆體表面，在垃圾堆體表面覆蓋黃土，鋪設(shè)氣體收集管道，然后用高密度聚乙烯膜覆蓋，膜上壓塊［2］，焊接和密閉各個(gè)接口，把集氣管道連接到主管道進(jìn)行負(fù)壓收集。

由于覆蓋HDPE膜阻斷雨水滲透到垃圾堆體，采用膜覆蓋之后雨污分流效果顯著，滲瀝液大大減量，雨水排放量增加，所以要求更新雨污分流系統(tǒng)，做好雨季雨水收集，提高擴(kuò)大排水能力。雨水導(dǎo)排措施包括堆體建設(shè)導(dǎo)排和膜上收集導(dǎo)排：①填埋場(chǎng)都在填埋堆體周圍鋪設(shè)雨水溝渠導(dǎo)排整個(gè)堆體分流的雨水，順著垃圾堆體外坡建設(shè)通往雨水溝渠的排水渠，每級(jí)平臺(tái)都還要設(shè)置雨水溝渠，平臺(tái)本身設(shè)置1%～2%的斜度便于雨水自然排放。②考慮到填埋區(qū)膜上收集雨水的需要，垃圾填埋區(qū)應(yīng)設(shè)置1%～2%斜度，雨水就可以在有坡度的覆蓋膜上匯集成水池，通過雨水抽排泵和管道把該區(qū)的雨水導(dǎo)排出去。

3 存在問題

1）雖然目前通過預(yù)設(shè)管道的方法基本解決了滲瀝液和填埋氣的導(dǎo)排問題，但是由于垃圾沉降造成管道斷裂、變形或錯(cuò)位引起的導(dǎo)排困難依然存在。

2）隨時(shí)間的推移，生活垃圾逐步降解，單元包封密閉式全密閉工藝的堤壩和堆體的穩(wěn)定性值得研究。

3）采用全密閉工藝，增加了氣體收集處理系統(tǒng)、導(dǎo)排管道和覆蓋膜的消耗，增加了基礎(chǔ)建設(shè)和日常運(yùn)營(yíng)的投資，提高了生活垃圾的處理成本；采用全密閉工藝，增加了工藝復(fù)雜性，增加了覆蓋膜的焊接和日常檢漏工作，提高了人力資源的需求。

4）填埋作業(yè)車一般都是推土機(jī)或壓實(shí)機(jī)等重型機(jī)車，攤鋪和壓實(shí)過程必然行走在上一層預(yù)設(shè)的管道上，其對(duì)于管道的破毀性較大，所以垃圾鋪攤的安全厚度值得探討；所用覆蓋膜是高密度聚乙烯膜，導(dǎo)排管道也是聚乙烯材料，其自然降解時(shí)間是100 a以上，應(yīng)該考慮更加實(shí)用的、環(huán)保的替代材料。

4 結(jié)論及展望

1） 北京市的17座生活垃填埋場(chǎng)中有9座填埋場(chǎng)已經(jīng)完成了密閉化工程的改造。目前生活垃圾填埋場(chǎng)全密閉采用高密度聚乙烯膜（HDPE）覆蓋模式。從2008年生活垃圾填埋場(chǎng)開始實(shí)施全密閉化改造以來，遏制了填埋場(chǎng)惡臭污染，促使大多數(shù)填埋氣得到了集中收集處理和資源化，有利于雨污分流，減少了滲瀝液處理量，生活垃圾填埋場(chǎng)全密閉化具有明顯效益，應(yīng)該進(jìn)一步推廣。

2）生活垃圾填埋場(chǎng)密閉化的要點(diǎn)是：①盡量減小垃圾暴露面積，盡快對(duì)非作業(yè)面的垃圾堆體進(jìn)行階段性膜覆蓋，達(dá)到密閉的效果，使得填埋氣完全與大氣隔絕，實(shí)現(xiàn)填埋氣集中收集處理。②垃圾堆體和堤壩都要求進(jìn)行階段性膜覆蓋。③與傳統(tǒng)衛(wèi)生填埋相比，密閉化工藝對(duì)填埋場(chǎng)的結(jié)構(gòu)和填埋作業(yè)工藝都提出了新的要求，在填埋作業(yè)過程中必須考慮滲瀝液和填埋氣的導(dǎo)排，鋪設(shè)導(dǎo)排管道，填埋場(chǎng)必須配備填埋氣收集和處理系統(tǒng)。④采用膜覆蓋之后要求更新雨污分流系統(tǒng)，做好雨季雨污分流，擴(kuò)大排水能力。

3）垃圾填埋場(chǎng)密閉化解決了填埋場(chǎng)環(huán)境污染的一些突出的問題，但是垃圾填埋場(chǎng)的污染控制壓力依然較重，應(yīng)該繼續(xù)研究有針對(duì)性的高效的控臭和除臭措施；生活垃圾填埋場(chǎng)填埋氣富含甲烷和二氧化碳，其綜合利用潛力較大，目前收集利用率較低，應(yīng)研究開發(fā)填埋氣的綜合利用技術(shù)。

［1］李卓，李冶婷，張小剛，等.北京市某垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)堆山及覆蓋工程實(shí)例［J］.環(huán)境工程，2013，31（3）：118-121.

［2］CJJ 93—2011城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.2011.

［3］DB11/T 835—2011生活垃圾填埋場(chǎng)惡臭污染控制技術(shù)規(guī)范［S］.2011.

［4］趙超，趙玲，陳曉梅，等.城市生活垃圾填埋場(chǎng)甲烷收集效率研究［J］．環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，32（4）：954-959.

［5］潘大晴，楊大帥，李愛軍.阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)全密閉填埋工藝研究［J］．城市管理技術(shù)，2011（5）：54-56.