镇级填埋场封场整治项目技术探讨

陈 燕

（广东省建科建筑设计院有限公司，广州 510500）

生态文明建设是中国特色社会主义事业的重要内容，关系人民福祉，关乎民族未来。党中央、国务院高度重视生态文明建设，先后出台了一系列重大决策部署，推动生态文明建设取得了重大进展和积极成效。但从总体看我国生态文明建设水平仍滞后于社会经济发展，资源约束趋紧，环境污染严重，生态系统退化，发展与人口资源环境之间的矛盾日益突出，已成为社会经济可持续发展的重大瓶颈制约[1]。

2016 年11 月28 日～12 月28 日，中央第四环境保护督察组对广东省开展环境保护督察，并形成督察意见[2]。其中提到垃圾填埋场“无防渗措施，渗滤液直排”问题。

据有关资料显示，广东省内镇级垃圾简易填埋场（非正规填埋场）约有500 多家，受限于当时政策、经济、工艺技术水平，填埋场内缺少相关污染防治配套措施，垃圾无害化处理水平较低，严重威胁到城镇生态和人居环境安全。

1 简易填埋场特征

（1）未经严格场地选址和论证，大都选择偏僻山谷、洼地、废弃的河道或天然的渗坑；（2）垃圾大都直接倾倒，场地没有底部防渗、渗滤液导排、填埋气导排等相关污染防治设施；（3）无人运营及管理。

2 简易填埋场对生态环境的危害

（1）大气环境风险。垃圾在堆置过程中，有机物在厌氧条件下分解，可产生对环境污染较大的有害气体，如CH4、H2S、CO2等，特别是CH4气体浓度在5%～15%时，极易发生爆炸[3]。而简易填埋场内通常缺少有效的导排系统，填埋气无法及时排出，当填埋气达到一定浓度时，遇电火花、燃烧的烟头等火源均有可能引起火灾和爆炸，严重威胁周围居民的生命财产安全以及生态环境。

（2）水环境污染风险。垃圾堆体在分解过程中会形成含有病原微生物、酸性和碱性有机污染物等成分复杂的污染源，同时重金属在分解过程中会溶解析出。简易填埋场因缺少底部防渗系统、渗滤液导排系统和顶部覆盖系统，垃圾堆体产生的污染物形成高浓度渗滤液直接下渗、扩散，污染水环境，严重威胁生活、生产用水安全。

（3）土壤环境风险。垃圾堆体经雨水冲刷后，堆体内的渗滤液、有害污染物进入土壤，改变土壤酸碱度、土壤结构、土壤土质等，从而影响土壤微生物的活性，危害植物根系导致植物无法正常生长。

3 就地封场整治

根据《生活垃圾卫生填埋场封场技术规范》（GB 51220-2017），完整的封场内容应包括：①垃圾堆体整形、覆盖工程、地下水污染控制工程（当地下水受到填埋场污染时）；②当原系统不完善时，工程内容应包括填埋气体收集、处理、利用，渗滤液导排与处理，防洪与雨水导排；③垃圾堆体绿化、环境与安全监测、封场后维护与场地再利用等[4]。

目前国内生活垃圾填埋场大都是厌氧型填埋场，在适宜的湿度和温度条件下，垃圾内可降解的有机物在无氧或厌氧的状态下通过微生物的分解作用，会分解形成填埋气体与含有重金属、有机污染物、病原微生物等成分复杂的渗滤液。就地封场可一定程度上阻隔填埋气体、渗滤液等向外扩散，使垃圾堆体原位降解分解，从而达到改善生态环境的目的。

3.1 堆体整形

堆体整形是构建垃圾自身稳定边坡，防止滑坡，便于防渗层铺设。根据《生活垃圾卫生填埋场封场技术规范》（GB 51220-2017）和《广东省镇级生活垃圾填埋场治理技术要求》，结合广东省内部分垃圾填埋场的封场工程项目经验和边坡稳定性分析，当垃圾堆体修整后的边坡坡度在1:4～1:3范围内，防渗膜上层覆土稳定，不易滑坡。

3.2 雨水导排

生活垃圾填埋场的渗滤液污染是其主要的污染问题，场区降水是影响渗滤液产生量的重要因素，在防止地表径流进入填埋场的工程措施中，利用截洪沟进行清污分流、减少渗滤液量是使用较多的手段[5]。垃圾填埋场雨水导排系统主要分场内雨水排放及场外雨水疏导系统。主要通过设置环场排水沟实现填埋场与周边山体雨水的分流；通过表层敷设人工防渗结构层，实现垃圾堆体与表面雨水的分流。

3.3 防渗系统

对于简易填埋场，底部新建防渗系统实施困难。在工程实例中多采取在垃圾堆体表面铺设人工防渗结构层，通过减少降水渗入垃圾堆体来减少渗滤液量。该措施操作简单，行之有效。

顶部防渗结合底部渗滤液导排，进一步减少渗滤液向土壤、地下水的扩散。另外，顶部防渗系统除防止降雨进入堆体外，也可起到限制填埋气无序扩散、防止动物进入等作用。

封场覆盖系统的各层应具有排气、防渗、排水、绿化等功能[4]。根据工程经验，自上而下常采用植被表土层、覆盖土层、排水层、防渗层、构建土层的组合形式（见图1）。

图1 顶部防渗系统示意

3.4 填埋气体收集处理

实际工程中多采用设置导排竖井导排填埋气体。常见做法是在垃圾堆体整形过程中，按照30m～50m 的间距设置导排竖井，将堆体内的填埋气体导排至大气中（见图2）。

图2 填埋气体导排竖井做法示意

3.5 渗滤液减量与导排

3.5.1 渗滤液减量

渗滤液的减量可以通过控制流入和好氧减量来实现。

（1）减少流入--构建顶部防渗系统。在整形后的堆体表面设置顶部防渗覆盖层。覆盖层与雨水导排系统可防止降雨进入堆体产生更多的渗滤液。

（2）好氧减量--构建好氧生物反应器。原理是通过在填埋堆体中埋设注气井、注液井和排气井，向垃圾堆体内注入空气，并将收集的渗滤液和其他液体注回至垃圾堆体，使堆体中的有机物在适宜的含氧量、温度、湿度条件下，经好氧微生物的作用快速降解，缩短垃圾分解时间。同时通过排气井排除垃圾堆体中的二氧化碳等气体，并带出好氧反应产生的热量。好氧生物反应器通过将渗滤液循环，分散在填埋场中。增加垃圾堆体内部湿度，不仅可以提高垃圾中有机物的降解速率，而且可以降低渗滤液处理的难度。好氧生物反应器可降低渗滤液处理难度，主要体现在两方面：①由于垃圾堆体温度升高，水分蒸发量大，渗沥液的量减少。②在渗沥液回灌过程中，污染物被垃圾吸附，特别对氨氮和重金属难降解的污染物有良好的吸附作用，可降低相关污染物在渗沥液中的浓度[6]。

综上，好氧生物反应器与厌氧降解相比，具有降解速度快、治理周期短的优势，一般在4 年内可达到稳定状态，但投资较高，施工、营运较复杂。

3.5.2 渗滤液导排

简易填埋场底部无防渗层，新建底部防渗和渗滤液导排系统可操作性低，因此想完全消除渗滤液对土壤和地下水的污染不切实际。可在垃圾堆体边坡底部建碎石排水管沟，碎石管沟内敷设HDPE 穿孔管，再间隔设置导排穿孔支管伸入垃圾堆体内部，设置排水坡度导排渗滤液至调节池（见图3）。根据工程实际经验，该做法导排效果较好。

图3 坡脚渗滤液导排系统做法示意

碎石管沟深度宜挖至干净土层以下1 m，碎石沟内穿孔主管管径不宜小于dn225，导排支管间隔宜2～3 m，伸入垃圾堆体内部长度宜3～4 m，有条件可适当伸长。这种导排方式操作简单、施工周期短、见效快，建成后可避免渗滤液外溢至填埋场，在下游形成可见的表面径流，也可将堆体内部渗滤液导排至调节池，一定程度上可以消减渗滤液对土壤、地下水的污染，达到防控目的。

4 工程实例

4.1 工程概况

清远市某垃圾简易填埋场自2005 年始作为清远市某镇垃圾堆放场地，占地总面积约15 亩，存量垃圾约5 万吨，封场方案设计主要包括：垃圾堆体覆盖系统、垃圾堆体整形、雨水导排系统、填埋气体导排系统、垃圾渗沥液收集处理系统等，整治总平面见图4。

图4 整治总平面

4.2 工程设计

4.2.1 垃圾堆体覆盖系统

采用1.5 mm 厚HDPE 单糙面膜作为主要防渗层。垃圾堆体整形完成后，按以下顺序自下而上敷设覆盖层：①在堆体表面覆盖一层400 mm 的压实自然土层作为构建土层；②铺设4 800 g/m2GCL膨润土层+ 1.5 mm 厚HDPE 单糙面防渗膜作为主要防渗层；③防渗层后再铺设600 g/m2无纺土工布+ 6 mm 厚土工排水网格+ 400 g/m2无纺土工布作为排水层；④铺设300 mm 压实自然土层；⑤覆盖厚度300 mm 的耕植土，用于绿化固土，增强垃圾堆体的稳定性。

4.2.2 垃圾堆体整形

垃圾堆体东侧坡面通过垃圾或土方堆填，修整坡度为1:3，边坡高度约10 m，中部设4 m 宽平台。堆体另外三面与山体相连，稳定性好。堆体顶面整形后西南高东北低，低处垃圾面标高136.5 m，高处垃圾面标高139.5 m，整个坡面坡度约5%，表层雨水往东北部方向排放。

4.2.3 雨水导排系统

渗透雨水：大气降水主要通过表面径流排放，在HDPE 防渗膜层与上自然土层间设6 mm 厚排水网格导排渗透雨水。地表雨水：顺坡形排放，在低位处设置排水沟收集和导排雨水。

在填埋场西侧和北侧设B×H = 2.5 m×1.0 m浆砌块石排水沟，主要导排山坡雨水；在垃圾堆体东部边坡坡顶设B×H = 0.5 m×0.5 m 砖砌排水沟，主要导排垃圾堆体顶面雨水；在垃圾堆体东部边坡坡底设B×H = 0.5 m×0.5 m 砖砌排水沟，主要导排垃圾堆体边坡表面雨水；在原挡坝外侧设B×H = 1.0 m×0.5 m 砖砌排水沟，主要导排边坡及调节池内雨水；在垃圾堆体南部设B×H = 0.5 m×0.5 m 砖砌排水沟，主要导排南侧小边坡表面雨水。

4.2.4 渗滤液收集处理系统

在填埋场相对地势最低的东侧垃圾堆体坡脚下设置碎石导排管沟，长度60 m，以截流部分径流至此的渗滤液排至新建调节池。在垃圾底部每隔6 m 伸入一根4 m 长dn125HDPE 穿孔管以收集垃圾堆体内的渗滤液，共计10 根，分别收集渗滤液至设置在碎石导排沟的DN225HDPE 穿孔渗滤液导排管。

渗滤液调节池设在坡脚新建大坝与原大坝之间，长35.0 m，宽18.5 m，有效水深约2.5 m，有效容积约800 m3。池底及池壁设防渗膜，池顶设棚架。

渗滤液通过专用车辆运送至附近的污水处理厂，经稀释后与其它生活污水协同处理。

4.2.5 填埋气体导排系统

采用导排竖井使堆体内的填埋气体扩散至大气中，在垃圾堆体整形过程中，按照30 m～50 m 的间距布置一个导排竖井。

4.2.6 复绿及水土保持

在垃圾堆体植被绿化层敷设完成后，种植台湾草、马尼拉草等低矮的草本植物固化土层，防止水土流失，增强垃圾堆体的稳定性。

4.2.7 运营效果

该填埋场于2016 年封场，2020 年“龙舟水”期间共经历四场强降雨，最大降雨量达485 mm，封场措施运行稳定，收集到的渗滤液由最开始的15 t/d 减少至目前的2 t/d。根据该填埋场2016 年2月至2019 年7 月水质及大气监测报告，封场后该填埋场水质及大气监测结果为达标。封场前后各项水质监测数据对比见表1。

表1 封场前后各项水质监测数据对比

综上所述，采用以上工程措施进行初步封场可以一定程度控制上污染扩散，满足大部分中小城镇生活垃圾简易填埋场（非正规场）封场的经济、技术及环保要求。

5 结语

国内老旧镇级生活垃圾简易填埋场已基本完成其历史使命，整治任务迫在眉睫。目前对其整治仍以控制污染为主，国内就地封场的老旧镇级场大都在厌氧的基础上采取以上相对简单、经济的工程措施对污染源进行控制，虽已取得一定成效，但仍未完全消除对生态的污染。随着国家对生态文明建设的重视、财政的支持、填埋场整治技术水平的提高，以后进一步提高整治标准势在必行，强化污染控制、场地生态修复等整治技术的研究依旧任重而道远。