某市生活垃圾填埋场封场治理设计

＊张林军

（江西省中赣投勘察设计有限公司 江西 330029）

1.基本情况

某市垃圾填埋场距市区约11km，占地面积约16.7万m2，库区面积12.8万m2，总库容约170万m3，填埋库区采用天然基础层防渗结构，垃圾坝和调节池局部设有垂直帷幕防渗墙。渗沥液调节池设计容积为33000m3。渗沥液处理采用“预处理+外置式MBR（2级A/O+UF系统）+NF系统+RO系统”工艺，处理规模为350m3/d。近几年，随着城乡生活垃圾一体化处理推进，大量农村生活垃圾一并送入该生活垃圾卫生填埋场处理，加大了填埋场的处理负荷，目前，该填埋场已使用18年，累积堆填生活垃圾约170万m3。

2.存在的问题

现状填埋场已设置了雨污分流系统、填埋气体导排系统、渗沥液导排和处理系统，但部分系统被破坏或不完善。根据现场踏勘与收集的资料，并结合填埋场岩土工程及水文地质勘察资料，总结垃圾填埋场存在的问题如下：

（1）防渗系统不完善。填埋场库区建设时，采用天然黏土类衬里结构，未铺设水平防渗膜，仅在调节池上游和下游坝体处设置100m长、20～30m深的垂直帷幕防渗墙，其他地方（范围约占填埋库区边界90%）均未设水平防渗或垂直防渗墙。未能有效地对地下水和渗沥液进行分隔，导致渗沥液处理量大。此外，如遇大暴雨，库区内垃圾渗沥液水位快上升，可能会导致渗沥液外溢，危害下游生态环境。同时，根据本项目水文地质勘查报告，填埋库区东侧污染扩散井和垃圾副坝处的污染监视井的水质均有部分指标超过地下水III类水质标准，存在污染物质外泄。另外，填埋场边界距离赣江直线距离仅700m，填埋场一旦发生渗漏，对下游居民正常饮水构成威胁。

（2）临时覆盖系统不完整，渗沥液产生量大。填埋库区垃圾堆体只进行了比较简单的中间覆盖，雨季仍然有较多雨水从垃圾堆体顶部下渗直接转化成垃圾渗沥液。经初步估算，现阶段因降雨产生的垃圾渗沥液约为212.5m3/d。

（3）地表水导排系统存在缺陷。填埋场四周设有永久性环库截洪沟，但由于垃圾堆体不断沉降，导致下雨时临时覆盖膜表面雨水无法顺利排进截洪沟，使得填埋场存在安全隐患，并导致渗沥液产生量增大。

（4）垃圾堆体不均匀沉降严重，部分垃圾堆体不稳定。本填埋场运行时间长，生活垃圾堆填时间跨度1～18年较大，部分新堆填的生活垃圾尚未度过快速沉降期，垃圾堆体2019年实施临时覆盖，堆体表面普遍存在不均匀沉降现象，导致临时覆盖膜下出现凹坑，并造成部分临时覆盖膜破损。填埋场东南侧垃圾堆体临时覆盖前未整形、也未做到分层碾压，垃圾堆体边坡坡度大于1:3，边坡稳定性差，存在滑坡、崩塌等安全风险。

（5）缺少填埋气体收集处理设施。填埋场局部导气石笼井缺失不利于填埋气体排出，现状导气石笼顶部直接与大气想通，未设置填埋气体收集利用设施，填埋气体自然排放对周边大气环境造成一定程度影响，还有可能引起火灾发生安全隐患。

鉴于上述情况，填埋场急需进行治理，控制污染。

3.方案论证及设计原则

目前，生活垃圾填埋场内的存量垃圾治理主要有原位处理和异地处理两种处理方案：原位处理是直接在垃圾填埋场内进行处置，主要包括原位厌氧封场处理和原位好氧稳定化处理两种技术[1]；异地处理则是将垃圾填埋场内的存量垃圾挖出来进行异地处理，主要包括全量转运异地处置和原位筛分异地处置两种技术。设计经过分析现状场地水文地质条件、污染情况，并结合现有其他垃圾处理设施（仅有刚建成的焚烧发电厂）情况，充分考虑当地经济社会发展及规划情况，同时参照同类项目处理情况，综合比较确定采用原位厌氧封场处理对填埋场进行治理。

4.封场治理设计

本填埋场封场工程的主要建设内容为：垃圾堆体整形，封场覆盖系统，地下水污染控制，填埋气体收集导排处理，渗沥液导排与处理，防洪与地表径流导排，封场绿化等[2-3]。

(1)垃圾堆体整形

根据库区垃圾堆体坡面现状图、清基标高图、勘察资料及原始地形图，填埋场库区选取三个典型断面进行稳定计算，如下图1所示。经计算在正常运用条件工况下及非常运用条件Ⅰ工况下垃圾堆体边坡均满足规范要求。但由于库区内存在较大区域的低洼地带，雨污分流不彻底，因此需要进行整形，形成凸起坡度，保障雨水顺利排出场外，减少渗沥液产生量，同时满足封场结构层的铺设要求。

图1 填埋场现状图

经设计比较，现库区垃圾堆体表面不平整，呈西北部高东南部低，场地标高最大值92.41m，最小值62.21m，地表相对高差30.2m。同时考虑到堆体已填埋10余年，沉降较稳定，堆体整形时以尽量贴合原堆体为原则，尽量减少挖方量，对垃圾压实后以填方方式对堆体进行整形并压实。整形方量垃圾挖填方约为5万m3，外运填方约15.7万m3。

设计堆体整形可分为两部分。北区80m以上堆体整体较缓，故在场区中间部位抬高2m，整形为中间高两侧低的单峰堆体形状，堆体低处连接至现状排水沟，同时保证排水坡度大于5%；南区在+80m与+75m标高处设置1:3边坡，边坡坡脚处设置砖砌排水沟；整形将两处临时调节池填平，并于临时调节池北侧抬高成+76m～+69m一处单峰，形成四面坡，且保证排水坡度大于5%。

(2)封场覆盖系统

经过综合论证，为提高垃圾堆体承载力，控制垃圾堆体沉降发展，以保证封场覆盖系统的稳定性，本次设计在常规封场结构层的基础上，增加防沉降层，即整个封场覆盖结构分为5层，自上而下分别为：绿化土层、排水层、防渗层、排气层和防沉降层，防沉降层以下为整形后的垃圾堆体。封场结构大样图如图2所示。

图2 塑性垂直防渗墙剖面图示意

(3)地下水污染控制

针对本项目岩土层条件：拟建垂直防渗墙区域上部土层厚度5～10m，中风化基岩埋置深度较大（局部区域最大深度达14.5m），采用水泥搅拌桩无法在风化岩层成桩，采用高压旋喷桩因基岩埋深较大导致桩体垂直度无法保证最终易形成“裤衩”开口现象失去屏障效果。从经济和技术效果上综合分析，本次封场对于主坝下游调节池以东及渗滤液处理站与调节池之间、JCJ3监测井与填埋库区之间、场区西面副坝外围采用塑性垂直防渗墙防污屏障做法如图2所示。

(4)填埋气体收集导排处理

根据《生活垃圾填埋场填埋气体收集处理及利用工程技术规范》CJJ 133-2009[4]和同类项目经验，封场后产气量逐年递减，预计封场后第1年为峰值，平均产气量为822m3/h。根据钻孔抽气检测，甲烷平均浓度不高，达不到稳定利用的标准，故采用火炬系统集中燃烧后排放。

填埋气体收集输送顺序为：导气井→φ110PE软管→φ 110PE实管→φ110PE软管→集气站（集气、排水）→φ160软管→φ160PE实管→φ160软管→阀门井→输送干管→燃烧火炬系统。

(5)渗沥液导排与处理

封场后渗沥液的产生量主要来自堆体内存留水的重力渗出及有机物降解产水[5]。根据水量平衡法，计算得封场后填埋场渗沥液产生量为186m3/d，大幅减少，且随着封场时间的推移，渗沥液将会越来越少。

现状渗沥液处理站处理规模为350m3/d，处理工艺为“预处理+外置式MBR（二级A/O+UF系统）+NF系统+RO系统”，该工艺技术可靠，现场运行稳定，对水质适应性强，出水水质满足《生活垃圾填埋污染控制标准》GB 16889-2008中排放要求，封场后继续利用。

(6)防洪与地表径流导排

本填埋场为山谷型填埋场，垃圾依山堆填，周边山体汇流雨水会进入填埋库区产生渗沥液。对于地表水的导排将从两方面着手，一方面是防止场外雨水进入封场场地，另一方面是将进入封场场地的雨水及时排出，以实现清污分流。

(7)封场绿化

本工程在选择木本植物用于填埋场的生态恢复时，综合考虑以下几个方面的因素：生长速率、树体大小、根的深度、耐旱能力和抗病能力。草的根系都是纤维状的并且很浅，从而使其比木本植物更容易在恶劣的环境和条件下成活。另外，草本植物的生命周期短，某些草本植物是一年生的，这也使得草本植物在不利的填埋场环境下更容易生长。初期（0～5年）选择适合当地气候特征的浅根类耐性植物和野生草本植物，如结缕草、马尼拉草等；中期（6～10年）选择灌木和乔木，如夹竹桃、女贞、麦冬、大叶黄杨等，完成草—灌—乔的群落结构的过度。

5.环境监测

根据相关规范要求[6-7]，填埋场封场后要继续监测至稳定达标，主要监测内容有：

(1)地下水监测

根据填埋场水文地质条件，及时反映地下水水质变化为原则，布设地下水监测系统，本次设置本底井2座、扩散井2座、监测井4座，共计8座。地下水监测井采用定期抽样监测，监测项目频次按规范及生态环境部门要求进行。

(2)地表水监测

根据场界内地表水的排放口位置情况，本项目设置地表水监测点3处。地表水监测井采用定期抽样监测，监测指标有pH、色度、悬浮物、化学需氧量、总氮、挥发酚、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、硫化物、总大肠菌群10项指标。每季度监测一次，雨季每次暴雨后及时采样监测。

(3)渗滤液水位监测

本项目在填埋库区垃圾主坝和垃圾副坝前设置的填埋气体导气井内设置渗滤液水位监测点，共计2处。每座渗滤液抽排井设置1套投入式液位计，带现场液位显示，实时监测渗滤液水位。

(4)大气污染物监测

本项目在主导风向上风向设置大气污染物监测点2处，在主导风向下风向设置大气污染物监测点2处，共计4处。大气污染物监测采用定期抽样监测，监测项目为：悬浮颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、硫化物、甲烷、氨、臭气浓度、二噁英等。采样监测频次每季度监测一次。

(5)土壤和噪声监测

本项目设置1台便携式XRF土壤重金属分析仪，对土壤中的汞、镉、铅、砷、铜、锌、镍、钴、钒、铬、锰等重金属元素进行手动监测。设置1台便携式噪声检测仪对填埋进行噪声监测。

(6)填埋气体监测

本项目在填埋气体输送管道阀门井顶部设置填埋气体监测点2处，每个监测点各设置一套甲烷在线监测仪，实现对甲烷浓度的在线连续监测。

6.结语

（1）该垃圾填埋场目前已基本填埋至设计标高，且已停止堆填生活垃圾1年零3个月，已具备封场条件，考虑到填埋场安全稳定运行和污染防治的需要，填埋场应尽快按国家标准要求实施封场。

（2）本工程采用原位厌氧封场技术对垃圾填埋场进行封场治理，即对填埋场现有垂直防渗措施进行修复和封场覆盖，阻止填埋库区垃圾渗沥液向外界扩散，污染下游地下水，封场覆盖面积12.8万m2，于主坝下调节池以东及渗滤液处理站与调节池之间位置、JCJ3监测井与处理场库区之间位置、场区西面副坝外围位置拟采用塑性垂直防渗墙防污屏障。将库区渗沥液收集至调节池，经渗沥液处理站处理达标排放，增设填埋气体收集处理系统，将填埋气体收集处理达标排放，该方法具有工艺简单、投资较少，安全系数高，污染治理效果好等优点。

（3）本工程为改善和保护城市环境质量的社会公益性基础设施投资项目，属非赢利性的投资项目，其实施将有效解决生活垃圾填埋场环境污染问题，具有显著的环境效益和社会效益。