北京市生活垃圾填埋场全密闭化工艺研究

刘欣艳，尹朋建，张 旭，毕崇涛，苏昭辉

（北京市环境卫生设计科学研究所，北京 100028）

1 北京市生活垃圾填埋场的变革

通过现场调查北京市16座生活垃圾填埋场，了解到其中有9座填埋场已经完成了密闭化工程的改造，其余7座填埋场地理位置偏远、填埋量小、环保压力较小，采用的是传统卫生填埋方式。

传统生活垃圾卫生填埋场的基本工艺：垃圾填埋场底部铺设防渗层阻断生活垃圾对于土壤和水体的污染；生活垃圾进场之后，在垃圾填埋区的工作面附近倾卸，然后用推土机摊铺压实，垃圾堆体表面用黄土覆盖；由生活垃圾中的水分、经过降解产生的水分、雨水入侵产生的水分组成的渗沥液积存在垃圾底部，经过导流收集到渗沥液调节池中，最后经过生化处理、滤膜处理达标后在填埋场内供回收生产使用。生活垃圾卫生填埋场的污染物主要来自垃圾堆体的渗沥液和填埋气。生活垃圾卫生填埋工艺在垃圾坑底设置防渗层，防止了生活垃圾堆体污染周边的水体、土壤，但生活垃圾在垃圾堆体中降解所产生大量的富含甲烷、二氧化碳和臭味的填埋气对环境的污染没有控制措施。

为了控制填埋气对周边大气环境污染，对填埋堆体采用不透气高密度聚乙烯膜覆盖的方式对填埋场实施密闭化。生活垃圾填埋场全密闭化在原有的传统卫生填埋的基础上，增加了非作业面的垃圾堆体10 d用不透气的高密度聚乙烯膜（HDPE） 内完成 “阶段覆盖” （简称“膜覆盖”） 的步骤，负压收集填埋气经过处理达标排放［1-3］。与卫生填埋相比，垃圾堆体全密闭化不仅在场底建设防渗层，还要在垃圾堆体表面覆盖不透气HDPE膜进行密闭，不仅阻断了生活垃圾直接污染场底土壤和水体，而且杜绝了恶臭填埋气直接排放，有力地控制了填埋气对周边大气的污染。而且填埋气的收集率可以达到70%以上，经收集后大多数经处理利用，通过综合利用不仅实现资源回收，而且减少了填埋气中温室气体——甲烷的直接排放，降低了二氧化碳排放量［4-5］。由于HDPE膜不仅不透气而且不透水，因此采用全密闭工艺还有利于垃圾堆体雨污分流，减少了填埋场的污水处理量——环卫集团（北神树、安定、阿苏卫填埋场） 在2012年“7·21”大暴雨中，通过全密闭系统导出的雨水近18.7万m3，减少了渗沥液近9万t。另外，采用全密闭工艺，缩减了填埋场的暴露面积，有效地控制了大风天气尘土飞扬，以及轻物质垃圾的飞散，同时减少了鼠类和鸟类的栖居，有力地阻断了污染物随虫害扩散的途径。图1为生活垃圾场全密闭工艺和污染情况示意。

图1 生活垃圾场全密闭工艺和污染情况

目前，膜覆盖是北京生活垃圾填埋场全密闭化的基本模式，工作面的暴露比（暴露面积/m2∶日处理量/t）控制在1∶1以内，工作面当日采用黄土（或膜覆盖） 做日覆盖。生活垃圾填埋场密闭化解决了填埋场环境污染的一些突出问题，但是生活垃圾填埋场的恶臭污染控制压力依然较重，尤其是日填埋量较大的填埋场，即使把暴露比控制在1∶1以内，则其日填埋量在3 000 t左右的阿苏卫填埋场暴露面积在3 000 m2，工作面散发的恶臭污染也相当严重。

在安定垃圾填埋场试点的空气支撑膜密闭模式（简称“充气膜”） 将密闭式空气支撑膜结构应用于填埋作业的工作面，将传统的露天作业模式转变成为新型的密闭作业模式，将作业区异味的无组织排放转变成为有组织收集处理，有效解决了工作面扬尘和臭味扩散等环境问题。但是“充气膜”的投资运行和日常维护费用高昂，而且膜内温度高、湿度大、有毒有害臭气集中、工作环境恶劣等问题比较严重，充气膜密闭方式还有待完善。

2 生活垃圾填埋场全密闭化作业工艺要点

传统生活垃圾卫生填埋的填埋作业过程包括3方面：黄土筑坝、垃圾铺摊压实、黄土覆盖。在垃圾填埋场已经建设完成的情况下，已经完成场底防渗和渗沥液收集系统。填埋作业一般每4～6 m一级，每一级作业过程分3步：第1步用黄土筑坝，包括环库围堤、分区堤坝、分单元堤坝；第2步分单元填埋，首先用推土机把垃圾铺摊为1 m左右的薄层，然后压实，这样反复铺摊、压实几层形成2～3 m的垃圾底层，然后再在其上做类似顶层填埋；第3步覆盖0.2 m黄土就完成该单元的填埋作业。依次进行下一单元的填埋。填埋2～3级堆体达到10 m左右时，建设1个包括道路和排水系统的平台。如此进行填埋作业达到设计高度，按照要求封场。其中导气石笼逐步从底层随垃圾堆体上升而增高，如果其导气效果较差，需要重新钻竖井、横井导气。

全密闭化的生活垃圾填埋作业与传统卫生填埋的相比，增加了膜覆盖步骤和铺设导水导气管道步骤：堤坝和垃圾堆体都要进行膜覆盖的阶段覆盖，通过膜覆盖实现密闭化；膜内填埋气进行负压收集，每单元必须铺设独立导水、导气管道。全密闭化的生活垃圾填埋作业过程包括黄土/垃圾筑坝，导水/导气管道铺设，垃圾铺摊压实、日覆盖，阶段覆盖等步骤。

每个分区完成之后，平整垃圾堆体表面，在垃圾堆体表面覆盖黄土，铺设气体收集管道，然后用高密度聚乙烯膜覆盖，膜上压块［2］，焊接和密闭各个接口，把集气管道连接到主管道进行负压收集。

由于覆盖HDPE膜阻断雨水渗透到垃圾堆体，采用膜覆盖之后雨污分流效果显著，渗沥液大大减量，雨水排放量增加，所以要求更新雨污分流系统，做好雨季雨水收集，提高扩大排水能力。雨水导排措施包括堆体建设导排和膜上收集导排：①填埋场都在填埋堆体周围铺设雨水沟渠导排整个堆体分流的雨水，顺着垃圾堆体外坡建设通往雨水沟渠的排水渠，每级平台都还要设置雨水沟渠，平台本身设置1%～2%的斜度便于雨水自然排放。②考虑到填埋区膜上收集雨水的需要，垃圾填埋区应设置1%～2%斜度，雨水就可以在有坡度的覆盖膜上汇集成水池，通过雨水抽排泵和管道把该区的雨水导排出去。

3 存在问题

1）虽然目前通过预设管道的方法基本解决了渗沥液和填埋气的导排问题，但是由于垃圾沉降造成管道断裂、变形或错位引起的导排困难依然存在。

2）随时间的推移，生活垃圾逐步降解，单元包封密闭式全密闭工艺的堤坝和堆体的稳定性值得研究。

3）采用全密闭工艺，增加了气体收集处理系统、导排管道和覆盖膜的消耗，增加了基础建设和日常运营的投资，提高了生活垃圾的处理成本；采用全密闭工艺，增加了工艺复杂性，增加了覆盖膜的焊接和日常检漏工作，提高了人力资源的需求。

4）填埋作业车一般都是推土机或压实机等重型机车，摊铺和压实过程必然行走在上一层预设的管道上，其对于管道的破毁性较大，所以垃圾铺摊的安全厚度值得探讨；所用覆盖膜是高密度聚乙烯膜，导排管道也是聚乙烯材料，其自然降解时间是100 a以上，应该考虑更加实用的、环保的替代材料。

4 结论及展望

1） 北京市的17座生活垃填埋场中有9座填埋场已经完成了密闭化工程的改造。目前生活垃圾填埋场全密闭采用高密度聚乙烯膜（HDPE）覆盖模式。从2008年生活垃圾填埋场开始实施全密闭化改造以来，遏制了填埋场恶臭污染，促使大多数填埋气得到了集中收集处理和资源化，有利于雨污分流，减少了渗沥液处理量，生活垃圾填埋场全密闭化具有明显效益，应该进一步推广。

2）生活垃圾填埋场密闭化的要点是：①尽量减小垃圾暴露面积，尽快对非作业面的垃圾堆体进行阶段性膜覆盖，达到密闭的效果，使得填埋气完全与大气隔绝，实现填埋气集中收集处理。②垃圾堆体和堤坝都要求进行阶段性膜覆盖。③与传统卫生填埋相比，密闭化工艺对填埋场的结构和填埋作业工艺都提出了新的要求，在填埋作业过程中必须考虑渗沥液和填埋气的导排，铺设导排管道，填埋场必须配备填埋气收集和处理系统。④采用膜覆盖之后要求更新雨污分流系统，做好雨季雨污分流，扩大排水能力。

3）垃圾填埋场密闭化解决了填埋场环境污染的一些突出的问题，但是垃圾填埋场的污染控制压力依然较重，应该继续研究有针对性的高效的控臭和除臭措施；生活垃圾填埋场填埋气富含甲烷和二氧化碳，其综合利用潜力较大，目前收集利用率较低，应研究开发填埋气的综合利用技术。

［1］李卓，李冶婷，张小刚，等.北京市某垃圾卫生填埋场堆山及覆盖工程实例［J］.环境工程，2013，31（3）：118-121.

［2］CJJ 93—2011城市生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规程［S］.2011.

［3］DB11/T 835—2011生活垃圾填埋场恶臭污染控制技术规范［S］.2011.

［4］赵超，赵玲，陈晓梅，等.城市生活垃圾填埋场甲烷收集效率研究［J］．环境科学学报，2012，32（4）：954-959.

［5］潘大晴，杨大帅，李爱军.阿苏卫垃圾卫生填埋场全密闭填埋工艺研究［J］．城市管理技术，2011（5）：54-56.