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江西省某县的生活垃圾均由县环境卫生管理所负责清运和处置,采用的处置方式为简易露天堆放,环境污染严重。为此,该县决定建设一座符合环境保护要求的生活垃圾卫生填埋场,以提高城区生活垃圾的无害化处理率,解决城区的生活垃圾污染问题。
1工程概况
竹叶塘垃圾卫生填埋场是该县新建的第一座垃圾填埋场,其服务面积1392km2,服务人口8.5万。场址位于分宜县凤阳乡境内,与杨桥、双林等镇相邻,已有杨萍公路接入,距县城中心约18km,交通便利。竹叶塘垃圾卫生填埋场总占地面积18.91km2。其中厂前区占地4.78km2,填埋区占地14.13km2,工程分两期实施,一期预设2010年初建设完成,使用年限11年,二期预设2019年底完成,使用年限16a。
2工艺设计参数
①设计填埋量为233t/d,设计使用年限27a。②填埋区占地14.13km2,其中一期7.22km2,二期6.9km2。③填埋区总容积为358万m3,其中覆盖土所占容积为57m3,垃圾填埋容积251m3。一期库容为121万m3,二期为237万m3[1]。④设计填埋高度为64m,起始标高为126m,终止填埋标高为190m。
3设计技术要点
①本设计采用改良型厌氧卫生填埋工艺,实行分层摊平,往返碾压、分单元逐日覆土的作业制度;②采用1.5mm厚高密度聚乙烯(HDPE)膜与钠基膨润土垫复合作为渗滤液防渗保护层;③本设计在清基后的沟底表层设计了一套碎(卵)石盲沟作为地下水导排系统;④渗滤液采用氨氮吹脱+IC+A/O+物化处理+纳滤+消毒工艺;⑤设计有垃圾气体导排系统;⑥在填埋区设置地下水监测井。
4工程内容
(1)底部工程。填埋区底部设计标高为126~144m,设计最小坡度为2%。一期填埋区底部设计标高为130~144m。一期填埋区底部竖向设计为东角与西角连线为高点140m,坡向两侧,西北角延伸到143m,西南角为最高点144m。二期填埋区底部竖向设计为东角与场区中部连线为高点134m,坡向两侧,南角标高为136m,西边设计与一期重合。为便于填埋车辆的进出,确定将填埋区进场公路设置在填埋区北侧。
(2)边坡工程。根据现状坑口高程及坑底高程,填埋区边坡控制在1:3左右,为确保边坡的稳定,坡面采用厚40cm编织袋装粗砂锚喷作为边坡稳定层。
(3)地下水导排系统。设计在清基后的沟底表层设计了一套碎(卵)石盲沟作为地下水导排系统,两侧坡向中央,坡度为2%,碎(卵)石层上下两面均铺设一层600g/m2无纺土工布作为反滤层。沟谷中央主盲沟内埋设一根导HDPE排花管,库区地下水由高向低排泄后,经碎石导流支盲沟向导排主盲沟汇集并统一至填埋区外。
(4)防渗层。填埋区底部及边坡全部采用厚度1.5mm的高密度聚乙烯膜防渗。防渗膜下面为钠基膨润土垫(GCL)层,再下面为地下水导排系统[2]。
(5)渗滤液导排系统。填埋区渗滤液导排系统包括场底渗滤液碎石导流层、收集盲沟和填埋体内竖向石笼收集井,由此构成填埋体内的立体渗滤液导渗收集系统。
设计沿填埋区场底敷设厚度为0.3m的卵石(或砾石)层,卵石粒径为16~32mm,按上细下粗的原则进行铺设,构成反滤层,便于将垃圾体内的渗滤液导入收集盲沟。
在各个填埋分区底部还分别设置一条坡向垃圾坝方向的渗滤液收集主盲沟,盲沟断面为梯形断面,断面尺寸为下底宽2.0m,上底宽3.5m,深0.5m。主盲沟中央底处埋设DN280 HDPE多孔管,管周边填充卵(砾)石。场底两侧以2%的坡度坡向主盲沟,主盲沟以大于2%的坡度坡向垃圾坝,渗滤液经收集管收集统一排至渗滤液调节池。设置竖向石笼井,以收集渗滤液至导流层。
(6)垃圾气导排。本设计选用竖向石笼井导出方式。导出井的直径为1.0m,由集气导渗管、碎石导气导渗层和土工网箍圈3部分组成,其中的集气导渗管为DN200 HDPE多孔管。该种导出井为自然导气,井身可随垃圾填埋层的增高而逐节加高。导出井按等梅花形、井间距45m的原则布设,A区4座,B区10座,2个分区共布置14座沼气石笼竖井[3]。
(7)进场公路。填埋区一期、二期分别设置进场公路,设计坡度小于5%。
(8)垃圾坝。设计选用碾压式土石坝。A区主坝:坝顶标高140m,坝底清基后标高130m,最大坝高10m,坝顶宽6m,坝长54m,体积15120m3。上下游边坡均为1:2,下游面暂时采用草皮护坡。坝顶结构层与道路结构层一致。B区主坝:坝顶标高140m,坝底清基后标高126m,最大坝高14m,坝顶宽4m,坝长58m,体积25984m3。上下游边坡均为1:2,于下游坝脚处设置一排水棱体,顶标高为133m,外侧边坡为1:1.5,内边坡比1:1,顶宽4m,下游面采用草皮护坡。 (9)填埋工艺。该县生活垃圾卫生填埋场采用改良型厌氧卫生填埋工艺,实行分层摊平、往返碾压、分单元逐日覆土的作业制度。来自转运站的生活垃圾经地磅计量后,通过作业平台和临时道路进入填埋单元作业点卸车,然后由填埋机械摊平、碾压。碾压作业要求分层进行,每层压实厚度不超过60cm。当压实厚度达到2.3m时,覆土0.2m,构成一个2.5m高的填埋单元,每个单元做到逐日覆土。2个填埋单元层组成一个大分层,总高度10m,进行中间覆盖,覆土厚度为30cm。大分层外坡面坡度为1:3,坡面为弧形,大分层之间设宽度为4m的作业平台,可通行填埋机械设备,并设有截排坡面径流的排水沟。填埋完成后的坡面总坡度为1:3,最终封场顶面的坡度≥5%。为保证填埋场封场后的生态恢复,封场顶面的覆土厚度不小于1m。
5渗滤液处理
5.1设计水质
设计渗滤液处理水量300t/d,其中一期工程150t/d,二期工程150t/d。设计进水水质:pH值为5~9,BOD=3000mg/L,COD=8000mg/L,SS=1000mg/L,氨氮=900mg/L。出水水质(按GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》):BOD≤30mg/L,COD≤100mg/L,SS≤300mg/L,氨氮≤900mg/L。
5.2工艺流程
渗滤液工艺流程见图1[4]。
图1渗滤液处理工艺流程
5.3调节池设计
调节池位于填埋B区垃圾坝下游,紧邻垃圾坝采用半填半挖的形式形成。调节池长约70m,宽约60m,池底标高119.50m,纵向坡度为0.02,池顶标高125m,内坡均为1:1.5,外坡1:1.5,池顶道路宽为4m,池顶路面采用C20素混凝土浇筑,厚200mm,靠调节池侧边沿设置不锈钢栏杆,长为260m。调节池正常蓄水位为124.5m,渗滤液导排管进口标高定为124m,有效容积为15900m3[5]。
6防洪系统设计
本工程按总库容属于200~500万m3进行分类,属Ⅲ类填埋场,防洪标准以20年一遇设计,50年一遇校核。
6.1环库截洪沟
设计沿填埋库区的填埋边界设置10m宽防火隔离带(与环库6m锚固平台相结合),其外侧设置永久性环库截洪沟,主要用于排除最终填埋边界线至分水岭(山脊线)之间的地表径流,并兼排垃圾填埋终了坡面的底边径流。
经计算,本工程永久性环库截洪沟由于断面尺寸不大,设计选用M10水泥砂浆砌Mu10黏土砖。
6.2平台排水沟
平台排水边沟是在已铺设HDPE膜、但未堆填垃圾的作业区内,利用HDPE膜的锚固平台或临时道路而设置的。后期垃圾填埋后,平台排水边沟设置在4m宽锚固平台内侧,选用M10水泥砂浆砌Mu10红砖。
7其他
(1)附属建筑物。填埋场附属建筑物由管理中心、渗滤液处理站、洗车台、计量站、渗滤液调节池等组成。总用地19482m2。
(2)地下水监测。由于本填埋场2个分区的地下水流向都是由西向东,最终在B区向下流出填埋场,填埋场地下水采样点应布设5点:本底井一眼,设在填埋场地下水流向上游30~50m处;污染扩散井两眼,设在地面水流流向两侧各30~50m处;污染监视井两眼,各设在填埋场地下水流向下游30m、50m处。监测井共5个,平均孔深15m。
(3)工程总投资。总投资为10065.21万元,其中工程费用为8212.75万元,工程其他费用为1336.97万元,基本预备费为477.49万元,铺底流动资金为38万元。
8结语
本工程初步设计规模合理,选址恰当,在满足各种规范的同时,投资概算控制在较低水平,各运营指标合理。作为该市重要的环保设施,填埋场建成后垃圾处理情况得到极大改善,其社会效益与环境效益较好。
参考文献
[1]郑育毅,城市垃圾卫生填埋场理论容积计算方法[J],重庆环境科学,2001,23(4):51-53.
[2]李启彬,刘丹,杨立中.城市垃圾卫生填埋场防渗层的安全设计[J].西南交通大学学报,2003,38(1):64-69.
[3]陈泽智,刘涛,唐秋萍,等.垃圾填埋气产量的估算与测试[J].太阳能学报,2006,27(3):255-258.
[4]柯水洲,欧阳衡.城市垃圾填埋场渗滤液处理工艺及其研究进展[J].给水排水,2004,30(11):26-32.
[5]庄颖,生旭.垃圾填埋场渗滤液产生量的估算[J].环境卫生工程,2005,13(1):53-56.