浅谈城市垃圾填埋场的封场处理

2020-01-01尹钿源

四川建材 2020年11期

尹钿源

(厦门兴海湾工程管理有限公司，福建厦门 361012)

1 城市垃圾填埋发展现状

自2010年以来我国城市生活垃圾产生量和处理量逐年递增，2019年全国337个主要城市垃圾产生量为3.43亿t，2020年可达3.6亿t。城市垃圾如果不及时清运处理，不仅侵占大量土地、污染环境、危害农业生态和群众健康、易引起二次污染事故，而且在气候炎热、降雨充沛的条件下，容易传播疾病，成为社会公害之一[1]。根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，卫生填埋仍是城市生活垃圾的重要处理手段。垃圾卫生填埋法具有适用范围广、处理量大、成本低、无二次污染和处置彻底的优点。即使是人口稠密、土地紧张的沿海地区，在垃圾处理技术不断进步的今天，卫生填埋也是重要的处理方式。长远来看，可将现有的垃圾以一种未利用的资源形式暂存在填埋场，待资源枯竭或技术进步后，再将填埋的垃圾资源挖出重新利用[2]。

2 城市垃圾填埋场的问题

填埋处置是目前我国城市垃圾最终处置的重要途径，垃圾填埋场在运行过程中会产生废气和高浓度渗滤液。由于垃圾卫生填埋配套设施不健全、执行标准缺失、不规范填埋作业以及监管缺位等多种原因，很多地方的卫生填埋仅仅是稍作处理后便简单填埋，有的甚至不处理直接露天堆放。垃圾进场后得不到及时处理会招来易传播疾病的蟑螂、蚊虫、老鼠等病原携带源，产生甲烷、硫化氢、氨气等有害气体[3]。目前垃圾填埋场的主要弊端是有机物降解产生的废气废液的收集、排放和处理方面基础设施还不完善，渗滤液中含有的重金属、酸碱性物质及病原微生物会对周边的水、土、大气、生态造成破坏。

我国人均占有耕地面积仅为世界平均水平的1/4，特别是人口密集、经济发达、土地紧缺、环境压力大的东部沿海地区应发展绿色卫生填埋技术，使之与周围环境相融合，减少对环境的不利影响。未来垃圾填埋场应朝着资源化、减量化、无害化、环境友好的方向发展新型卫生填埋或处理技术，减少垃圾产生量和二次污染。

3 城市垃圾填埋场的封场处理

3.1 垃圾填埋场覆盖分类

填埋场覆盖层包括日覆盖层、中间覆盖层和最终覆盖层，覆盖层结构的选择取决于填埋场所处的地理位置和气候条件。各层填埋时间要求为0～7天、7～365天、大于365天，各层最小厚度为15、30、60 cm[4]。

1)日覆盖。垃圾进场后24 h内完成摊铺覆盖，一般土层覆盖厚度为20～25 cm，砂质土覆盖厚度为15 cm。日覆盖层可避免垃圾逸散，控制病原微生物和蚊蝇等孳生和扩散，吸收和阻拦垃圾产生的恶臭物质，减少因雨水下渗带来的渗滤液增加[5]。日覆盖要确保填埋层保持稳定，覆盖材料具有良好的通气性，利于有机物生物分解。

2)中间覆盖。在垃圾场填埋到一定高度暂时不需要填埋时进行，其最小压实厚度为30 cm，其目的是防止排放的气体无序排放和减少降雨渗入量，控制二次污染，但也存在垃圾自然暴露延长的缺点。为达到防渗和控制恶臭气体排放，中间覆盖层覆盖材料的渗透系数一般为10-6cm/s，但是也不应太小，否则在下一阶段垃圾填埋中易造成地表水渗不下去而引发填埋场崩塌失稳的后果[6]。实践运行中，中间覆盖也可用作运输垃圾的临时路面。

3)终场覆盖。在填埋场达到设计填埋高度和运营期限后进行，厚度不小于60 cm，并满足一定的技术要求和相关规定。在多雨的南方地区，最终覆盖层的表面应有3%～5%的地形坡度，以利于快速排泄降水和地表积水。实际运行中，为美化景观、减少裸土，终场覆盖层上面可以加些表土，调节土壤pH和提高表土肥力，在覆盖的同时进行种植草皮和绿植。

3.2 封场覆盖层组成

在垃圾填埋完毕且日后也不进行填埋时，要进行封场覆盖，一是对填埋场产生的废气、废液、废渣和生物污染等污染物进行有效处理，防止对周边环境产生破坏；二是选择适宜的覆盖材料并在覆盖层上种植植被，修复填埋场及周边的生态环境。封场覆盖由多层构成，自下而上一般包括排气层、防渗层、排水层以及植被层[2]。

1)排气层。排气层是封场覆盖系统的最底层，关系到覆盖系统能否安全稳定运行，主要作用是支撑整个覆盖系统，同时排放垃圾分解的废气。所以设置该层的时候，材料必须是透水性比较强的材料，如孔隙度较高的砂、砾石、卵石等，设计厚度一般要大30 cm。

2)防渗层。主要作用是防止雨水渗入，因为一旦大量的雨水通过孔隙下渗，就会产生大量渗滤液，增大收集和处理的工作量。这一层设计中使用密封性能比较好、渗透系数低、透水性差、整体完整性较高的诸如黏土类防渗材料。而且防渗层的厚度和密度也要大一点，以防填埋产生的废气通过孔隙扩散出去，污染大气。

3)排水层。排水层是在防渗层之上，作用在于及时排除上部下渗的雨水，起到缓冲的作用。雨水和地表水会通过上边的植被层渗入排水层，然后排水层排放上部下渗的水，防止大量雨水渗入破坏防渗层而产生大量渗滤液，保护下部防渗层的安全、稳定。

4)植被层。主要是在覆盖层上种植的植被或草皮，包括覆土层和植被的营养层。要根据植被类型设计相应覆土层厚度。植被营养层是植被根系吸收水分的部分，为其提供水分，其中的地表水、雨水也会下渗补充到下面的层中。实践中，如果植被层的根系生长延伸到防渗层，也会破坏防渗层的完整性和低渗透性作用。

3.3 封场覆盖材料

终场覆盖是填埋场运行的最后阶段进行的，可控制填埋场对人群和环境造成不利影响，提供一个可景观美化的地表面，便于二次利用[7]。整个填埋场的封场采取不同的覆盖技术，不同的覆盖层都有材料、厚度、密度、敷设技术等方面的要求，要根据填埋场的地形、坡度、水土类型和垃圾堆进行优化设计。目前，常用的覆盖技术包括黏土、污泥、矿化垃圾、土工膜、喷涂覆盖等[5]。

1)黏土。黏土是传统的填埋场覆盖材料，其无毒无害且取材广泛，塑性好，压实后渗透率低。但是黏土在阳光暴晒后易产生裂缝，占用有效库容，技术上难以达到规范要求的压实度，不利于渗滤液和沼气的收集，且其苍蝇控制效果差，运行成本较高。

2)固体废物。如污泥、淤泥、矿化垃圾、工业渣土等具备填埋场覆盖材料的潜能，可实现废弃物的再利用。污泥是与黏土具有较大相似性的土类物质，渗透系数小，但其含水率高，收缩性大，稳定性差。矿化垃圾孔隙多，具有优良的物理、化学和水力性质，作为覆盖材料不仅可以净化渗滤液中污染物，而且节省了大量空间，在雨季时还可配合塑料布阻止过多雨水进入场区[8]。

3)土工膜。在垃圾填埋场常见的覆盖材料为HDPE膜(High Density Polyethylene)。HDPE膜可节约库容，它比传统使用的黏土节约库容8%左右，同时HDPE膜可促进雨污分流、减少渗滤液产生量、缩短垃圾腐化时间、减少空气污染，不产生二次污染，具有显著的经济效益和环境效益[9-10]。但因土工膜厚度较薄，长时间使用后易老化，抗异物穿刺能力差，易产生裂缝，导致材料强度及抗渗性降低[11]。

4)喷涂覆盖。喷涂是一种新型的覆盖方式，可显著的节省库容[12]。它替代传统的黏土，使用专业设备喷至平整好的垃圾表面，干化即形成覆盖层。在搅拌时加入草种，可同时起到绿化填埋场的效果[13]。有研究者将覆盖材料喷涂在整形好的垃圾堆表面，形成的干化覆盖层改善了周边环境。有经验表明日覆盖喷涂厚度0.6～1.0 cm，中期覆盖喷涂厚度1.0～1.5 cm，终期覆盖喷涂厚度2 cm。