吳健萍

（天津市環(huán)境衛(wèi)生工程設計院，天津 300201）

簡析生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場設計

吳健萍

（天津市環(huán)境衛(wèi)生工程設計院，天津 300201）

簡述了生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場的作用，分析了封場設計中堆體整形、封場覆蓋系統(tǒng)結構的確定、填埋氣體的收集導排、垃圾堆體雨水的收集排放等主要內(nèi)容。

生活垃圾衛(wèi)生填埋場；封場覆蓋；堆體整形；防滲層；填埋氣體

我國生活垃圾衛(wèi)生填埋場始建于20世紀90年代，早期建設的生活衛(wèi)生填埋場垃圾填埋年限都在10 a以上，目前，大部分填埋場庫容已趨于飽和，需要進行封場處理和處置。為了規(guī)范封場工程，實現(xiàn)安全穩(wěn)定、生態(tài)恢復、土地利用、保護環(huán)境，原國家建設部于2007年1月17日頒布了CJJ 112—2007生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場技術規(guī)程，為生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場設計提供了設計依據(jù)。根據(jù)筆者的設計經(jīng)驗，分析了生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場設計的主要內(nèi)容。

1 封場覆蓋的目的及作用

1）可以減少滲入垃圾堆體的雨水量，達到減少滲瀝液產(chǎn)生量的目的，雨水最大化地徑流到排水溝；2）可以有效地控制填埋氣體的擴散，有利于填埋氣體的收集利用，達到控制污染和綜合利用的目的；3） 促進垃圾堆體盡快穩(wěn)定化；4） 抑制病原菌及其傳播媒體蚊蠅的繁殖和擴散；5）防止水土流失；6）垃圾堆體進行防滲處理后，有利于植被的生長，為植被提供了土壤。

2 封場設計的主要內(nèi)容

2.1 堆體整形

堆體整形的目的是為防滲層提供基礎。由于垃圾堆體表層凹凸不平，在進行封場覆蓋時需對現(xiàn)有的垃圾堆體進行整形，高出地面的垃圾堆體邊坡按照1∶3的坡度進行整修，為了保證及時排出降水，垃圾堆體頂面的坡度不宜小于5%。堆體整形時應分層壓實垃圾，壓實密度應大于800 kg/m3。

2.2 封場覆蓋系統(tǒng)結構的確定

CJJ 17—2004生活垃圾衛(wèi)生填埋技術規(guī)范及CJJ 112—2007生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場技術規(guī)程要求填埋場封場設計應考慮雨水徑流、防滲處理、填埋氣體的收集、植被選擇、填埋場的穩(wěn)定性及土地利用等因素。填埋場封場覆蓋系統(tǒng)結構由表面至垃圾堆體的順序依次為植被層、排水層、防滲層、排氣層。

2.2.1 排氣層兼滲瀝液排水層

排氣層位于垃圾層之上，應采用多孔的、高透水性的土層或土工合成材料。根據(jù)填埋場實際運行的情況，垃圾堆體滲瀝液的側(cè)滲比較嚴重，在進行封場設計時應考慮邊坡滲瀝液的收集及導排，可采用土工布包裹的復合土工排水網(wǎng)作為排氣層兼滲瀝液導排層。

2.2.2 防滲基礎層

防滲基礎層由黏土構成，該層的主要作用是為防滲層提供穩(wěn)定的工作面和支撐面，以利于防滲層的鋪裝。

2.2.3 防滲層

防滲層通常被視為最終覆蓋系統(tǒng)中最重要的組成。防滲層使?jié)B過覆蓋系統(tǒng)的水分最小化，其中直接的作用是阻礙水分滲過，間接的作用是提高其上面各層的貯水和排水能力，以及通過徑流、蒸騰或內(nèi)部導排，最終使水分得以去除。防滲層還具有控制填埋氣體向上遷移及滲瀝液側(cè)滲的作用。

目前防滲層常用的防滲材料有壓實黏土、土工薄膜（HDPE）、土工聚合黏土襯墊（GCL） 等，以下是3種材料的性能對比情況。

1）壓實黏土是使用歷史最悠久，也是使用最多的防滲材料。優(yōu)點：成本低，可就地取材，施工難度小，施工經(jīng)驗較成熟；施工時一般鋪設30～60 cm厚，被石子刺穿的可能性小，也不易被植被的根系刺穿。缺點：與HDPE膜和GCL相比，滲透系數(shù)偏大，防滲性能較差。施工時由于土方量較大，施工速度慢，并且受施工設備的影響施工時若壓實程度不夠的，其實際的防滲系數(shù)將與實驗室充分壓實條件下得到的數(shù)據(jù)有很大出入。另外，黏土容易干燥、因凍融收縮易產(chǎn)生裂縫，使其防滲性能迅速下降，并且產(chǎn)生裂縫后難以修復。由于對填埋場的不均勻沉降性能要求較高，即在填埋場表面直徑為5 m的范圍，其中心沉降不能超過0.125～0.250 m，而黏土的抗拉伸性能較差，最大拉伸形變比為0.1%～1.0%。

2） 土工薄膜（HDPE） 是目前填埋場防滲材料常用的高密度聚乙烯薄膜。優(yōu)點：滲透系數(shù)小，防滲性能好，不透水（如果產(chǎn)生滲水主要是由于在板材生產(chǎn)過程中造成的瑕疵、微隙引起的，但通過質(zhì)量控制、檢驗等工序可以避免和修復)。土工膜的滲透系數(shù)不超過10-10cm/s，遠遠低于黏土的滲透系數(shù)，施工時僅需鋪設1～3 mm厚的土工薄膜就可滿足防滲要求，既節(jié)約了填埋庫容，又降低了施工難度，可加快施工速度；土工薄膜的抗拉伸性能比黏土好，其最大抗拉伸形變比為5%～10%，對填埋場不均勻沉降的敏感性遠小于黏土。缺點：由于該材料較薄，所以容易被尖銳物刺穿；聚合物存在著老化的問題，并可能遭受到化學物質(zhì)、微生物的沖擊；施工過程中如果操作不得當焊合接縫處容易出現(xiàn)接觸張口；抗剪切性能差，對上層覆土進行壓實時薄膜可能會因不均勻受壓而損壞。另外，根據(jù)工程實例，土工薄膜鋪設在垃圾堆體上穩(wěn)定性差，容易造成土工薄膜上的植被土滑坡現(xiàn)象，如采用土工薄膜，應選擇雙糙面的HDPE膜。

3） 土工聚合粘土襯墊（GCL） 是近年來被廣泛采用的一種防滲材料，一般是用土工布（geotextile）夾一層膨潤土。膨潤土含有的礦物質(zhì)主要是蒙脫石，其滲透系數(shù)非常低，具有吸脹性。優(yōu)點：對垃圾填埋場沉降的敏感性較低；與壓實黏土相比，具有體積小、節(jié)約空間、施工量小、施工速度快，發(fā)生損壞后可以迅速修復的特點。缺點：由于施工鋪設的厚度小，容易被尖銳的石子或復墾植被的根系刺穿。每卷長度較短，施工時搭接口較多。

2.2.4 排水層

排水層可采用粗?；蛲凉づ潘牧?，邊坡可采用土工復合排水網(wǎng)，排水層與填埋庫區(qū)的排水明渠連接。排水層的作用是采用滲透性高的材料排出滲入植被層、保護層內(nèi)的雨水或融雪水。

2.2.5 植被層

植被層應由營養(yǎng)植被層和覆蓋土支持層組成。營養(yǎng)植被層的土質(zhì)應有利于植被增長，厚度應≥150 mm。覆蓋支持土層由壓實土層構成，其滲透系數(shù)應＞1×10-4cm/s，厚度應≥450 mm。

植被層可使降落在最終覆蓋層上的雨水向堆體周圍排出，盡量防止冰凍穿透壓實黏土層，并保護阻隔層不受植物根系、紫外線和其他有害因素的傷害。該層促進植物生長，能容納大多數(shù)非木本植物的根系，提供一定的持水能力，從而削弱降雨的水分侵入并在旱季維持植物生長。

2.3 填埋氣體的收集導排

填埋氣體（LFG） 是垃圾降解的主要產(chǎn)物，其成分隨著垃圾的穩(wěn)定化過程、垃圾組成、填埋場所在地水文地質(zhì)和填埋方式等宏觀因素而異。在填埋初期，LFG的主要成分是二氧化碳，隨后二氧化碳含量逐漸變低，甲烷含量逐漸增大。在產(chǎn)氣穩(wěn)定階段，厭氧條件下產(chǎn)生的LFG中甲烷為50%～60%、二氧化碳30%～50%，以及少量的氨、硫化氫等氣體。隨著填埋場的封場，垃圾堆體密閉性越來越好，填埋氣體可能大量產(chǎn)生并在場內(nèi)聚集，其結果將導致場內(nèi)壓力升高，如不及時排出可能造成重大火災、爆炸事故。因此，填埋場封場必須考慮填埋氣體的收集導排系統(tǒng)。

填埋場內(nèi)填埋氣體導排系統(tǒng)分為主動和被動2類。主動導排系統(tǒng)是通過安裝動力氣體抽取設備，及時抽取收集場內(nèi)的填埋氣體，從而控制填埋氣體的排放。被動導排系統(tǒng)是通過設置大空隙氣體通路等措施來輸導填埋氣體。

1）被動導排系統(tǒng)一般用于小型垃圾填埋場或投入使用時間不長且產(chǎn)氣量不成規(guī)模的填埋場。該系統(tǒng)受大氣壓力等條件影響較大，同時填埋氣體仍未被處理而直接排放至大氣。

2）主動導排系統(tǒng)與被動系統(tǒng)相比能更有效地控制和收集填埋氣體，多用于大、中型填埋場，或周圍環(huán)境要求較高的填埋場以及建設填埋氣體回收利用設施的填埋場。

填埋氣體主動導排一般由集氣井（或水平集氣溝）、集氣管網(wǎng)、抽氣設備等組成，如圖1所示。填埋氣體是一種清潔能源，產(chǎn)氣量較小時可采用火炬直接燃燒的方式進行處理，達到一定規(guī)模后可考慮綜合利用。填埋氣體的收集及利用可參考CJJ 133—2009生活垃圾填埋場填埋氣體收集處理及利用工程技術規(guī)范進行設計。

2.4 垃圾堆體雨水的收集排放

為了保證堆體的邊坡穩(wěn)定，同時減少水滲入垃圾堆體，堆體覆蓋層上的徑流水應盡快導排，可通過填埋庫區(qū)雨水收集系統(tǒng)快速有效地排出。

3 結束語

生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場設計是填埋場運行管理的重要環(huán)節(jié)之一，優(yōu)化的設計方案在保障填埋場正常運行的前提下，可為建設單位節(jié)省投資，防止填埋場產(chǎn)生不必要的二次污染，對美化環(huán)境，提高城市整體環(huán)境質(zhì)量，有著非常重要的作用。

Closure Design of Domestic Waste Sanitary Landfill Sites

Wu Jianping
（Tianjin Environmental Sanitation Engineering Design Institute,Tianjin 300201）

Functions of closure of domestic waste sanitary landfill sites were sketched.Main contents about closure design were analyzed,including landfill pile shaping,structure determining of closure cover system,collection and drainage of landfill gas,and collection and discharge of rainwater in landfill pile.

domestic waste sanitary landfill site；closure cover；landfill pile shaping；impermeable layer；landfill gas

X799.3；TU993.3

A

1005－8206（2011） 03－0009－03

2011-04-15

吳健萍（1966—），高級工程師，主要從事環(huán)境衛(wèi)生工程設施的設計與研究。

（責任編輯：張藝）