鎮(zhèn)級填埋場封場整治項(xiàng)目技術(shù)探討

陳 燕

（廣東省建科建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣州 510500）

生態(tài)文明建設(shè)是中國特色社會(huì)主義事業(yè)的重要內(nèi)容，關(guān)系人民福祉，關(guān)乎民族未來。黨中央、國務(wù)院高度重視生態(tài)文明建設(shè)，先后出臺(tái)了一系列重大決策部署，推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)取得了重大進(jìn)展和積極成效。但從總體看我國生態(tài)文明建設(shè)水平仍滯后于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，資源約束趨緊，環(huán)境污染嚴(yán)重，生態(tài)系統(tǒng)退化，發(fā)展與人口資源環(huán)境之間的矛盾日益突出，已成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大瓶頸制約[1]。

2016 年11 月28 日～12 月28 日，中央第四環(huán)境保護(hù)督察組對廣東省開展環(huán)境保護(hù)督察，并形成督察意見[2]。其中提到垃圾填埋場“無防滲措施，滲濾液直排”問題。

據(jù)有關(guān)資料顯示，廣東省內(nèi)鎮(zhèn)級垃圾簡易填埋場（非正規(guī)填埋場）約有500 多家，受限于當(dāng)時(shí)政策、經(jīng)濟(jì)、工藝技術(shù)水平，填埋場內(nèi)缺少相關(guān)污染防治配套措施，垃圾無害化處理水平較低，嚴(yán)重威脅到城鎮(zhèn)生態(tài)和人居環(huán)境安全。

1 簡易填埋場特征

（1）未經(jīng)嚴(yán)格場地選址和論證，大都選擇偏僻山谷、洼地、廢棄的河道或天然的滲坑；（2）垃圾大都直接傾倒，場地沒有底部防滲、滲濾液導(dǎo)排、填埋氣導(dǎo)排等相關(guān)污染防治設(shè)施；（3）無人運(yùn)營及管理。

2 簡易填埋場對生態(tài)環(huán)境的危害

（1）大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。垃圾在堆置過程中，有機(jī)物在厭氧條件下分解，可產(chǎn)生對環(huán)境污染較大的有害氣體，如CH4、H2S、CO2等，特別是CH4氣體濃度在5%～15%時(shí)，極易發(fā)生爆炸[3]。而簡易填埋場內(nèi)通常缺少有效的導(dǎo)排系統(tǒng)，填埋氣無法及時(shí)排出，當(dāng)填埋氣達(dá)到一定濃度時(shí)，遇電火花、燃燒的煙頭等火源均有可能引起火災(zāi)和爆炸，嚴(yán)重威脅周圍居民的生命財(cái)產(chǎn)安全以及生態(tài)環(huán)境。

（2）水環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。垃圾堆體在分解過程中會(huì)形成含有病原微生物、酸性和堿性有機(jī)污染物等成分復(fù)雜的污染源，同時(shí)重金屬在分解過程中會(huì)溶解析出。簡易填埋場因缺少底部防滲系統(tǒng)、滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)和頂部覆蓋系統(tǒng)，垃圾堆體產(chǎn)生的污染物形成高濃度滲濾液直接下滲、擴(kuò)散，污染水環(huán)境，嚴(yán)重威脅生活、生產(chǎn)用水安全。

（3）土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。垃圾堆體經(jīng)雨水沖刷后，堆體內(nèi)的滲濾液、有害污染物進(jìn)入土壤，改變土壤酸堿度、土壤結(jié)構(gòu)、土壤土質(zhì)等，從而影響土壤微生物的活性，危害植物根系導(dǎo)致植物無法正常生長。

3 就地封場整治

根據(jù)《生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場技術(shù)規(guī)范》（GB 51220-2017），完整的封場內(nèi)容應(yīng)包括：①垃圾堆體整形、覆蓋工程、地下水污染控制工程（當(dāng)?shù)叵滤艿教盥駡鑫廴緯r(shí)）；②當(dāng)原系統(tǒng)不完善時(shí)，工程內(nèi)容應(yīng)包括填埋氣體收集、處理、利用，滲濾液導(dǎo)排與處理，防洪與雨水導(dǎo)排；③垃圾堆體綠化、環(huán)境與安全監(jiān)測、封場后維護(hù)與場地再利用等[4]。

目前國內(nèi)生活垃圾填埋場大都是厭氧型填埋場，在適宜的濕度和溫度條件下，垃圾內(nèi)可降解的有機(jī)物在無氧或厭氧的狀態(tài)下通過微生物的分解作用，會(huì)分解形成填埋氣體與含有重金屬、有機(jī)污染物、病原微生物等成分復(fù)雜的滲濾液。就地封場可一定程度上阻隔填埋氣體、滲濾液等向外擴(kuò)散，使垃圾堆體原位降解分解，從而達(dá)到改善生態(tài)環(huán)境的目的。

3.1 堆體整形

堆體整形是構(gòu)建垃圾自身穩(wěn)定邊坡，防止滑坡，便于防滲層鋪設(shè)。根據(jù)《生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場技術(shù)規(guī)范》（GB 51220-2017）和《廣東省鎮(zhèn)級生活垃圾填埋場治理技術(shù)要求》，結(jié)合廣東省內(nèi)部分垃圾填埋場的封場工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和邊坡穩(wěn)定性分析，當(dāng)垃圾堆體修整后的邊坡坡度在1:4～1:3范圍內(nèi)，防滲膜上層覆土穩(wěn)定，不易滑坡。

3.2 雨水導(dǎo)排

生活垃圾填埋場的滲濾液污染是其主要的污染問題，場區(qū)降水是影響滲濾液產(chǎn)生量的重要因素，在防止地表徑流進(jìn)入填埋場的工程措施中，利用截洪溝進(jìn)行清污分流、減少滲濾液量是使用較多的手段[5]。垃圾填埋場雨水導(dǎo)排系統(tǒng)主要分場內(nèi)雨水排放及場外雨水疏導(dǎo)系統(tǒng)。主要通過設(shè)置環(huán)場排水溝實(shí)現(xiàn)填埋場與周邊山體雨水的分流；通過表層敷設(shè)人工防滲結(jié)構(gòu)層，實(shí)現(xiàn)垃圾堆體與表面雨水的分流。

3.3 防滲系統(tǒng)

對于簡易填埋場，底部新建防滲系統(tǒng)實(shí)施困難。在工程實(shí)例中多采取在垃圾堆體表面鋪設(shè)人工防滲結(jié)構(gòu)層，通過減少降水滲入垃圾堆體來減少滲濾液量。該措施操作簡單，行之有效。

頂部防滲結(jié)合底部滲濾液導(dǎo)排，進(jìn)一步減少滲濾液向土壤、地下水的擴(kuò)散。另外，頂部防滲系統(tǒng)除防止降雨進(jìn)入堆體外，也可起到限制填埋氣無序擴(kuò)散、防止動(dòng)物進(jìn)入等作用。

封場覆蓋系統(tǒng)的各層應(yīng)具有排氣、防滲、排水、綠化等功能[4]。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，自上而下常采用植被表土層、覆蓋土層、排水層、防滲層、構(gòu)建土層的組合形式（見圖1）。

圖1 頂部防滲系統(tǒng)示意

3.4 填埋氣體收集處理

實(shí)際工程中多采用設(shè)置導(dǎo)排豎井導(dǎo)排填埋氣體。常見做法是在垃圾堆體整形過程中，按照30m～50m 的間距設(shè)置導(dǎo)排豎井，將堆體內(nèi)的填埋氣體導(dǎo)排至大氣中（見圖2）。

圖2 填埋氣體導(dǎo)排豎井做法示意

3.5 滲濾液減量與導(dǎo)排

3.5.1 滲濾液減量

滲濾液的減量可以通過控制流入和好氧減量來實(shí)現(xiàn)。

（1）減少流入--構(gòu)建頂部防滲系統(tǒng)。在整形后的堆體表面設(shè)置頂部防滲覆蓋層。覆蓋層與雨水導(dǎo)排系統(tǒng)可防止降雨進(jìn)入堆體產(chǎn)生更多的滲濾液。

（2）好氧減量--構(gòu)建好氧生物反應(yīng)器。原理是通過在填埋堆體中埋設(shè)注氣井、注液井和排氣井，向垃圾堆體內(nèi)注入空氣，并將收集的滲濾液和其他液體注回至垃圾堆體，使堆體中的有機(jī)物在適宜的含氧量、溫度、濕度條件下，經(jīng)好氧微生物的作用快速降解，縮短垃圾分解時(shí)間。同時(shí)通過排氣井排除垃圾堆體中的二氧化碳等氣體，并帶出好氧反應(yīng)產(chǎn)生的熱量。好氧生物反應(yīng)器通過將滲濾液循環(huán)，分散在填埋場中。增加垃圾堆體內(nèi)部濕度，不僅可以提高垃圾中有機(jī)物的降解速率，而且可以降低滲濾液處理的難度。好氧生物反應(yīng)器可降低滲濾液處理難度，主要體現(xiàn)在兩方面：①由于垃圾堆體溫度升高，水分蒸發(fā)量大，滲瀝液的量減少。②在滲瀝液回灌過程中，污染物被垃圾吸附，特別對氨氮和重金屬難降解的污染物有良好的吸附作用，可降低相關(guān)污染物在滲瀝液中的濃度[6]。

綜上，好氧生物反應(yīng)器與厭氧降解相比，具有降解速度快、治理周期短的優(yōu)勢，一般在4 年內(nèi)可達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，但投資較高，施工、營運(yùn)較復(fù)雜。

3.5.2 滲濾液導(dǎo)排

簡易填埋場底部無防滲層，新建底部防滲和滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)可操作性低，因此想完全消除滲濾液對土壤和地下水的污染不切實(shí)際?？稍诶洋w邊坡底部建碎石排水管溝，碎石管溝內(nèi)敷設(shè)HDPE 穿孔管，再間隔設(shè)置導(dǎo)排穿孔支管伸入垃圾堆體內(nèi)部，設(shè)置排水坡度導(dǎo)排滲濾液至調(diào)節(jié)池（見圖3）。根據(jù)工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，該做法導(dǎo)排效果較好。

圖3 坡腳滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)做法示意

碎石管溝深度宜挖至干凈土層以下1 m，碎石溝內(nèi)穿孔主管管徑不宜小于dn225，導(dǎo)排支管間隔宜2～3 m，伸入垃圾堆體內(nèi)部長度宜3～4 m，有條件可適當(dāng)伸長。這種導(dǎo)排方式操作簡單、施工周期短、見效快，建成后可避免滲濾液外溢至填埋場，在下游形成可見的表面徑流，也可將堆體內(nèi)部滲濾液導(dǎo)排至調(diào)節(jié)池，一定程度上可以消減滲濾液對土壤、地下水的污染，達(dá)到防控目的。

4 工程實(shí)例

4.1 工程概況

清遠(yuǎn)市某垃圾簡易填埋場自2005 年始作為清遠(yuǎn)市某鎮(zhèn)垃圾堆放場地，占地總面積約15 畝，存量垃圾約5 萬噸，封場方案設(shè)計(jì)主要包括：垃圾堆體覆蓋系統(tǒng)、垃圾堆體整形、雨水導(dǎo)排系統(tǒng)、填埋氣體導(dǎo)排系統(tǒng)、垃圾滲瀝液收集處理系統(tǒng)等，整治總平面見圖4。

圖4 整治總平面

4.2 工程設(shè)計(jì)

4.2.1 垃圾堆體覆蓋系統(tǒng)

采用1.5 mm 厚HDPE 單糙面膜作為主要防滲層。垃圾堆體整形完成后，按以下順序自下而上敷設(shè)覆蓋層：①在堆體表面覆蓋一層400 mm 的壓實(shí)自然土層作為構(gòu)建土層；②鋪設(shè)4 800 g/m2GCL膨潤土層+ 1.5 mm 厚HDPE 單糙面防滲膜作為主要防滲層；③防滲層后再鋪設(shè)600 g/m2無紡?fù)凉げ? 6 mm 厚土工排水網(wǎng)格+ 400 g/m2無紡?fù)凉げ甲鳛榕潘畬樱虎茕佋O(shè)300 mm 壓實(shí)自然土層；⑤覆蓋厚度300 mm 的耕植土，用于綠化固土，增強(qiáng)垃圾堆體的穩(wěn)定性。

4.2.2 垃圾堆體整形

垃圾堆體東側(cè)坡面通過垃圾或土方堆填，修整坡度為1:3，邊坡高度約10 m，中部設(shè)4 m 寬平臺(tái)。堆體另外三面與山體相連，穩(wěn)定性好。堆體頂面整形后西南高東北低，低處垃圾面標(biāo)高136.5 m，高處垃圾面標(biāo)高139.5 m，整個(gè)坡面坡度約5%，表層雨水往東北部方向排放。

4.2.3 雨水導(dǎo)排系統(tǒng)

滲透雨水：大氣降水主要通過表面徑流排放，在HDPE 防滲膜層與上自然土層間設(shè)6 mm 厚排水網(wǎng)格導(dǎo)排滲透雨水。地表雨水：順坡形排放，在低位處設(shè)置排水溝收集和導(dǎo)排雨水。

在填埋場西側(cè)和北側(cè)設(shè)B×H = 2.5 m×1.0 m漿砌塊石排水溝，主要導(dǎo)排山坡雨水；在垃圾堆體東部邊坡坡頂設(shè)B×H = 0.5 m×0.5 m 磚砌排水溝，主要導(dǎo)排垃圾堆體頂面雨水；在垃圾堆體東部邊坡坡底設(shè)B×H = 0.5 m×0.5 m 磚砌排水溝，主要導(dǎo)排垃圾堆體邊坡表面雨水；在原擋壩外側(cè)設(shè)B×H = 1.0 m×0.5 m 磚砌排水溝，主要導(dǎo)排邊坡及調(diào)節(jié)池內(nèi)雨水；在垃圾堆體南部設(shè)B×H = 0.5 m×0.5 m 磚砌排水溝，主要導(dǎo)排南側(cè)小邊坡表面雨水。

4.2.4 滲濾液收集處理系統(tǒng)

在填埋場相對地勢最低的東側(cè)垃圾堆體坡腳下設(shè)置碎石導(dǎo)排管溝，長度60 m，以截流部分徑流至此的滲濾液排至新建調(diào)節(jié)池。在垃圾底部每隔6 m 伸入一根4 m 長dn125HDPE 穿孔管以收集垃圾堆體內(nèi)的滲濾液，共計(jì)10 根，分別收集滲濾液至設(shè)置在碎石導(dǎo)排溝的DN225HDPE 穿孔滲濾液導(dǎo)排管。

滲濾液調(diào)節(jié)池設(shè)在坡腳新建大壩與原大壩之間，長35.0 m，寬18.5 m，有效水深約2.5 m，有效容積約800 m3。池底及池壁設(shè)防滲膜，池頂設(shè)棚架。

滲濾液通過專用車輛運(yùn)送至附近的污水處理廠，經(jīng)稀釋后與其它生活污水協(xié)同處理。

4.2.5 填埋氣體導(dǎo)排系統(tǒng)

采用導(dǎo)排豎井使堆體內(nèi)的填埋氣體擴(kuò)散至大氣中，在垃圾堆體整形過程中，按照30 m～50 m 的間距布置一個(gè)導(dǎo)排豎井。

4.2.6 復(fù)綠及水土保持

在垃圾堆體植被綠化層敷設(shè)完成后，種植臺(tái)灣草、馬尼拉草等低矮的草本植物固化土層，防止水土流失，增強(qiáng)垃圾堆體的穩(wěn)定性。

4.2.7 運(yùn)營效果

該填埋場于2016 年封場，2020 年“龍舟水”期間共經(jīng)歷四場強(qiáng)降雨，最大降雨量達(dá)485 mm，封場措施運(yùn)行穩(wěn)定，收集到的滲濾液由最開始的15 t/d 減少至目前的2 t/d。根據(jù)該填埋場2016 年2月至2019 年7 月水質(zhì)及大氣監(jiān)測報(bào)告，封場后該填埋場水質(zhì)及大氣監(jiān)測結(jié)果為達(dá)標(biāo)。封場前后各項(xiàng)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)對比見表1。

表1 封場前后各項(xiàng)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)對比

綜上所述，采用以上工程措施進(jìn)行初步封場可以一定程度控制上污染擴(kuò)散，滿足大部分中小城鎮(zhèn)生活垃圾簡易填埋場（非正規(guī)場）封場的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)及環(huán)保要求。

5 結(jié)語

國內(nèi)老舊鎮(zhèn)級生活垃圾簡易填埋場已基本完成其歷史使命，整治任務(wù)迫在眉睫。目前對其整治仍以控制污染為主，國內(nèi)就地封場的老舊鎮(zhèn)級場大都在厭氧的基礎(chǔ)上采取以上相對簡單、經(jīng)濟(jì)的工程措施對污染源進(jìn)行控制，雖已取得一定成效，但仍未完全消除對生態(tài)的污染。隨著國家對生態(tài)文明建設(shè)的重視、財(cái)政的支持、填埋場整治技術(shù)水平的提高，以后進(jìn)一步提高整治標(biāo)準(zhǔn)勢在必行，強(qiáng)化污染控制、場地生態(tài)修復(fù)等整治技術(shù)的研究依舊任重而道遠(yuǎn)。