阳山县生活垃圾卫生填埋场工程设计

付 强

（同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海 200092）

1 工程概况

阳山县位于广东省清远市中部，南岭山脉南麓。阳山县生活垃圾卫生填埋场位于阳山县阳城镇北部，260省道西侧，距离县城中心约7 km。工程总占地面积约21.9 hm2，填埋规模150 t/d，总库容为142.1×104m3，有效库容136.2×104m3，属于Ⅳ类Ⅳ级处理规模填埋场。

整个填埋场可分为填埋库区、渗沥液处理区和管理区。填埋库区位于填埋场的中部，总占地约8.52 hm2。库区内通过分隔土堤被划分为2个填埋作业单元。库区道路南端与现状进场道路连接，沿库区西侧经过垃圾挡坝顶部和渗沥液调节池北侧，最终接入渗沥液处理站。渗沥液处理区布置于填埋库区的北侧，主要包括渗沥液调节池、渗沥液处理车间、辅助用房、消防水池等设施，占地约1.77 hm2。管理区位于整个场区的最高处，且紧靠场外道路，占地约3 000 m2，包括综合楼、机修车间、变配电间、地磅、洗车台和停车场。此外，场区总出入口分设生产车辆出入口和管理出入口，可有效实现对不同物流的安全管理。

2 填埋场工程设计主要内容

2.1 库区基层构建

库区现状为南北走向的沟谷，沟底长约300 m。场区地层结构较简单，岩土层力学性质较好，地基承载力可满足要求，无需进行地基处理。

库区最高标高为169 m，最低标高为131 m，库底设置导排主盲沟，平均坡度为10%；库底最低点位于垃圾挡坝前沿，以便收集的地下水汇集至该处后，通过重力流方式穿过垃圾挡坝导排至库外。除主盲沟形成较大的排水坡度外，沿沟谷两侧依势构建不小于2%的排水坡度，确保地下水和渗沥液导排通畅。铺设水平防渗层前对填埋库区场地进行清基平整，去除垂直深度10 cm内的树根、瓦砾、石子、混凝土颗粒、钢筋头、玻璃渣等有可能损伤人工防渗层材料的杂物。库区边坡以适度开挖表层土为主，坡度控制在不大于1:1.5，竖向每隔10～15 m设置4 m宽的锚固平台。

2.2 垃圾挡坝

为充分利用现状地形构建填埋库区，增加填埋库容，延长服务年限，在山谷下游谷口处构建垃圾挡坝。垃圾坝体采用加筋土石混合材料坝，轴线长度为199.57 m，坝体最大建设高度32 m，坝顶总宽度9 m，路面宽度4 m，两侧分设3 m和2 m的路肩，兼做锚固沟和排水沟。修筑坝体的土石采用库区构建开挖的土石料，满足最大干密度为20 kN/m2，压实度应不低于0.93。垃圾坝体内、外坡坡度均为1:1.5，靠库区侧自坝顶处以1:3的填埋坡度堆高填埋。外坡面采用草皮护坡。

2.3 防渗系统

防渗系统是生活垃圾卫生填埋场工程的核心部分，库区地质主要为粉砂岩、泥质粉砂岩、泥质砂岩，渗透系数大于天然防渗土质的要求，不具备天然防渗条件，必须采取人工防渗的方式。

本工程采用人工复合水平防渗系统，库底采用2.0 mm光面HDPE土工膜+GCL土工聚合黏土衬垫的防渗结构，膜上保护层采用600 g/m2无纺土工布，膜下保护层为300 mm压实黏土；边坡采用2.0 mm双毛面HDPE土工膜，不设置GCL，膜上铺设6.3 mm土工复合排水网，同时作为边坡渗沥液导排层和防渗膜上保护层，膜下保护层为600 g/m2无纺土工布。

2.4 地下水导排系统

地下水导排系统采用碎石导流层+盲沟的方式，通过碎石盲沟收集地下水并导排至库区北侧垃圾坝下的收集坑，经排放管穿坝重力输送至下游水体，进入地表水系统排出场外。

导流层：碎石导流层在300 mm厚黏土保护层下部，满铺厚300 mm、粒径为20～40 mm的碎石，上部铺设400 g/m2无纺土工布，下部铺设200 g/m2轻质有纺土工布。

盲沟：设置于导流层下部。由于本工程库区底部呈狭长型，且坡度较大，故不设置支盲沟，仅设置1条主盲沟。主盲沟尺寸为2 000 mm×600 mm，内置De 250 mm穿孔HDPE管。

2.5 渗沥液导排系统

2.5.1 渗沥液产生量计算

填埋库区渗沥液是由生活垃圾分解后产生的液体与外来水分（包括降水、地表水、地下水）渗入所形成的内流水。其产生通常决定于水分来源、填埋场表面状况、垃圾特性、填埋库区操作运行方式5个主要因素［1-2］。

参照CJJ 150—2010生活垃圾渗沥液处理技术规范，本工程渗沥液产生量采用渗出系数法进行计算，同时考虑了垃圾自持水的影响，计算公式如下：

式中：Q为渗沥液产生量（m3）；Q1为降雨产生的渗沥液（m3/d）；Q2为垃圾持水及降解产生的渗沥液（m3/d）；q为多年平均月降雨量（mm）；A1为正在填埋作业区面积（m2）；C1为正在填埋作业区降水转化为渗沥液系数，宜取0.5～0.8，设计取0.7；A2为中间覆盖区面积（m2）；C2为中间覆盖区降水转化为渗沥液系数，宜取0.4～0.6，设计取0.4；A3为终场覆盖区面积（m2）；C3为终场覆盖区降水转化为渗沥液系数，宜取0.1～0.2，设计取0.1；M为原生生活垃圾日填埋垃圾量（t/d）；b为垃圾持水量产生渗沥液占垃圾填埋量比例，设计取0.15。

根据上述公式计算得本工程垃圾渗沥液产生量为89.6 m3/d。

2.5.2 渗沥液导排系统

渗沥液收集导排系统由导流层、盲沟、集水坑和提升泵房组成。

导排层：库底渗沥液导排层采用500 mm厚碎石（粒径20～30 mm，CaCO3含量≤10%，渗透系数≥1×10-3cm/s），上部铺设200 g/m2轻质有纺土工布作为反滤层。边坡导排层采用6.3 mm土工复合排水网。

盲沟和集水坑：库区底部设置1条尺寸为2 000 mm×300 mm的渗沥液导排盲沟，内部铺设1根De 315 mm HDPE穿孔管，管外填充碎石。集水坑位于盲沟与垃圾坝底的交汇处，平面尺寸12 m×10 m，深300 mm。

提升泵房：集水坑收集的渗沥液最终通过渗沥液提升泵提升至库区下游的渗沥液调节池，提升泵房内采用1台斜管泵，主要参数：Q=20 m3/h，H=32 m，功率3 kW。渗沥液自提升泵房至调节池的输送管线采用De 110 mm HDPE输送管。

2.5.3 渗沥液调节池

调节池容积按照经验公式计算，以最大3 d降雨量进行校核，计算调节容量为15 860 m3。考虑到实际进场生活垃圾含水率的变化以及其他不利因素，调节池设计容积为17 000 m3。池底和边坡参照填埋库区设计防渗系统。

调节池位于垃圾挡坝下游，紧邻垃圾挡坝和渗沥液处理站构建，占地面积约0.66 hm2，有效水深平均为12.0 m，池底纵坡约2%，四周边坡坡比为1:1.5。

调节池上部采用2.0 mm HDPE膜作为覆盖材料，膜四周沿池顶处设置锚固沟，膜上设置导气管将调节池厌氧产生的气体收集后燃烧排放。为保证膜盖的稳定性，防止大风天气下对膜的损坏，以及浮动膜上升后因多余材料产生褶皱而引起的膜损坏现象，设计采用在覆盖膜上压平衡管的作法，平衡管采用4 m长的De 250 mm HDPE膜套筒制作，筒内灌满细沙（或灌水）后封堵两端，然后用链条（或其他柔性连接物）相互连接后安装在预定位置。

2.6 渗沥液处理系统

2.6.1 水质和水量

根据阳山县生活垃圾组分、气候情况，并参考广东省多个垃圾填埋场渗沥液水质范围，结合本工程设计填埋工艺特点，确定了渗沥液设计进水水质，如表1所示。

表1 渗沥液进水水质

设计出水水质需达到GB 16889—2008生活垃圾填埋场污染控制标准表2中的污染物排放限值。

根据2.5.1节计算，本工程原生垃圾渗沥液产生量为89.6 m3/d，生活污水和冲洗废水量约10 m3/d，因此渗沥液处理规模确定为100 m3/d。

2.6.2 处理工艺

本工程采用预处理+机械蒸汽压缩蒸发（MVC） +反渗透系统（RO） 的主体工艺，工艺流程如图1所示。

图2 渗沥液处理工艺流程

MVC工艺的处理过程完全是物理化学分离过程，渗沥液经预处理去除大部分SS及细小的纤维后进入后续高效自动控制低能耗MVC蒸发装置，在蒸发装置内利用闪蒸原理，把渗沥液原液的水蒸发，蒸汽经冷凝后变成蒸馏水排出，出水为脱盐蒸馏水，可作为生产、绿化用水。

由于MVC利用的是热泵蒸发的原理实现水与污染物的分离，在分离的过程中，部分低沸点的、小分子的物质随着水蒸气进入凝结水中，所以MVC出水氨氮较高，COD不能达标，因此后续采用RO工艺进行进一步分离，实现出水达标排放。

2.7 地表水导排系统

库区地表水导排系统按50 a一遇的降水设计，100 a一遇校核。地表水截洪沟沿库区周边的道路及锚固沟布置，围绕库区呈环状，并分设2个出水口向下游排放。截洪沟为砂浆砌块石砌筑，断面尺寸1.0 m×1.0 m，出水口处设计沉砂池和跌水井，减缓地表水流对下游护岸的冲刷。

2.8 填埋气导排系统

随着填埋垃圾量的增大，库区产生的填埋气采用竖向导气井进行收集。竖向收集井采用导气石笼结构，纵横间距按40～50 m布置，导气石笼直径为800 mm，石笼结构由外向内分别是：Φ8钢筋网、网孔60 mm×100 mm，粒径32～100 mm的碎石，中心为De 150 mm的多孔HDPE管、圆周方向均匀开孔6Φ15 mm、表面轴向开孔间距100 mm。导气石笼和导气管底部高出单元地基0.5 m，随着垃圾填埋高度的上升同步建造。

竖向导气井通过水平收集支管连接，最终由水平收集干管接入填埋气主动抽排和燃烧装置，该装置通过自动感应收集管内的可燃气体浓度，到一定浓度时自动点火，及时排除填埋气体并燃烧，以脱除填埋气体中的臭味，防止大气污染并保证填埋作业安全。

3 结束语

依据“因地制宜，经济适用，环保可靠”的原则，本工程针对场址和区域特点，对填埋场各功能分区进行了合理布置，对工程设计做了最大优化。防渗系统采用2.0 mm HDPE土工膜+GCL的复合防渗结构，可以保证良好的防渗效果。垃圾渗沥液采用MVC+RO的处理工艺，出水水质能够达到GB 16889—2008污染物排放限值。

［1］钱学德，郭志平，施建勇，等.现代卫生填埋场的设计与施工［M］.北京：中国建筑出版社，2001.

［2］何品晶，邵立明.固体废物管理［M］.北京：高等教育出版社，2004.