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城市垃圾卫生填埋是我国目前进行城市垃圾处理所采取的主要形式。笔者根据多年设计经验，认为城市垃圾卫生填埋分为填埋区和水处理2大部分。填埋区按垃圾填埋过程中所起作用的不同分为7个部分：即垃圾填埋场库存区外围的坝体、渗滤液管道收集系统、沼气收集系统、地下水防渗系统、雨水排放系统和环境检测系统。这些部分既相互联系，相互影响，由相互独立发挥着各自的作用，每个部分设计合理与否，直接影响其它部分功能发挥程度，进而影响到垃圾处理的成败。
1垃圾填埋库存区的设计
库存区是利用天然屏障和人工坝形成的垃圾填埋场所，通常深25m左右。库存区内设有渗滤液管道收集系统、导气井、沼气输出管道系统。库存区设计合理与否考虑下列几个因素：(1)单位体积填埋区的造价；(2)垃圾运输车辆在填埋场的运行状况；(3)临时道路体积占库存区容积的比例及形成库存区外围道路的投资额；(4)垃圾填埋操作的安全、卫生情况。
(1)利用地形条件，降低单位体积填埋区的造价。单位体积造价由形成填埋区所需的人工挖土量、填土量、人工修筑坝的规模等因素决定。设计时应充分地考虑地形地貌，选取周边高、中间低的地域作填埋区，这样可将人工修筑坝体所需地人力、物力消耗降到最低。修筑道路所需投资占总投资的比例相当大，合理设计应利用地势较高而且易于开挖的山脊作外围道路，这样可以节省修路所需的造价。
(2)道路的合理布置可使运输垃圾的车辆运行顺畅。填埋区的道路最好布置成环状，车辆实行单向行驶，如图1所示。其优点有：①填埋区操作的车辆不需错车，外围道路和临时道路均可以做成单行道，减少道路的宽度，节省投资。②缩短了运输车在填埋场的滞留时间，提高了车辆的运输能力。
图1填埋区道路示意图
(3)在能满足垃圾全方位填埋的前提下，临时道路容积越小，设计越合理。修筑临时道路需要大量的土方和碎石，临时道路也占用了大量的垃圾填埋容积，少设临时道路既能降低工程价，又能相对增加垃圾填埋区的容积。
(4)设计应充分考虑填埋场的环境因素，尽量改善环境条件。垃圾中的灰尘多，在道路上易积累，运输车的运行会使灰尘飘扬。设计时应配备一定数量的洒水车。垃圾易孳生蚊、蝇和啮齿类动物，设计填埋工艺时应强调及时覆土的重要性。覆土可有效降低恶臭，减少有害动物的孳生，防止气体的逸散和填埋过程中形成的渗滤液迁移。防止垃圾中纸屑的飘散，在覆土过程中需对垃圾分层压实，相对增加库存容量，延长填埋场的使用年限，同时形成厌氧环境，加快垃圾腐烂和稳定。
2坝体的设计
填埋区的形成除借助地势高的山脊外，还需人工修筑部分坝体。人工坝体采用粘土压实，外铺毛石，毛石缝用砂浆填实，防止坝体受雨水冲刷。合理设计坝体包括以下几点：
(1)根据含水垃圾对坝体产生的侧压力，对坝体进行强度计算。由计算知坝顶出现局部受拉应力区，该区应加强，设计时根据受拉力的大小，对局部区域采用钢筋混凝土结构，以防拉裂。
(2)对坝体进行防渗处理。防止渗滤液透过坝体进入地下水或地表水造成污染。尤其在坝体的底部，渗滤液对坝体侧压力较大，易渗透。防渗透的方法为：①修筑坝体时对粘土层分层压实，压实结束后需对压实粘土层抽样试验，渗透系数达到10-7/s为合格；②在坝体底部高度4m的斜坡上作混凝土护坡，水泥为防渗水泥；
(3)设计坝体时应考虑经济条件，坝体是决定卫生填埋法的投资额大小的因素之一。在坝体高度一定的情况下，修筑坝体的土方量和其他物资用量随倾斜角增大而减少，设计时在满足强度的前提下应尽量增加坝体的角度。
(4)设计坝体时常采用毛石和水泥砂浆砌筑坝体的表面以保证坝体不受雨水冲刷。笔者认为将坝体外坝的毛石浆砌体改种草坪或树苗更合理，原因有：①坝体外侧的雨水仅为垂直方向的雨水，在坝体上种植草坪和树苗减弱了垂直降落的雨水对坝体的冲击。②坝体上的草坪和树苗改善了填埋场的绿化环境，阻滞了灰尘和垃圾袋的飘散。③大量减少了毛石、混凝土的用量。降低了工程造价。
3渗滤液管道收集系统的设计
为及时排走填埋区的渗滤液，需采用管道收集系统收集渗滤液。垃圾填埋场的渗滤液收集系统位于垃圾的底部、防渗粘土层的上部。设1～2条主盲沟，主盲沟上接出许多支盲沟，盲沟中有收集渗滤液的多孔管。主、支盲沟上均设有竖向石笼，石笼的收集半径小于或等于20m，石笼主要将垃圾分解产生的沼气及时排出垃圾层，同时将上部垃圾中的渗滤液排至底部盲沟中的收集管。
图2为盲沟断面图和盲沟中收集管的开孔示意图。主管盲沟中的多孔管管径多为Φ300～Φ400，支管管径多为Φ200～Φ300，管外壁包缠200-Ⅲ型水井专用土工布，布外敷设d2～d10砾石层，以防止垃圾残渣堵塞渗滤液收集小孔。填埋区设有导气石笼，石笼间距30～50m。
图2支管盲沟断面图
合理设计垃圾中的渗滤液收集系统，顺利排走渗滤液对保证地下水不受污染很重要。笔者认为合理设计渗滤液收集系统应解决下列问题：
(1)渗滤液收集管的防堵问题。垃圾腐烂产生的渗滤液中含有大量的悬浮物，这些物质易堵塞收集孔。由于垃圾填埋场环境的特殊性及垃圾腐烂产生大量的沼气，不可能人工清掏堵塞的收集管，机械清掏难度亦很大。设计时应有预防收集管、收集孔堵塞的措施。采用盲沟内设收集管的方式有效地解决了这一问题。图2盲沟中的沙、砾石相当于滤池中的滤料，当含有较大颗粒的渗滤液经过盲沟中的砂、砾石层时，较大颗粒被截留。收集孔位于收集管下部45°方向，有利于防堵塞。
(2)渗滤液收集系统防裂、防弯曲的措施。收集管上部及两侧的垃圾对收集管产生巨大的正压力和侧压力。高20m的垃圾施加在收集管上部的压强为3.2kg/cm2，如此高的压强要求：①收集管要求具有很高的强度。设计中可采用高强度的UPVC管或管壁5cm以上的钢筋混凝土管。②收集管下部的基础要均匀，且承载能力接近。若不同段的基础所能承受的压力不同，则易造成收集管弯曲或断裂。
(3)加强盲沟排放垃圾渗滤液的能力。盲沟的断面采用梯形，上大下小，同时在盲沟上端向两侧延伸增加沙、砾石的宽度，扩大沙、砾石同垃圾的接触面。有利于渗滤液的排放。沙、砾石延伸宽度(B)取决于投资和收集效果(x)2方面。B越宽，收集渗滤液的效果(x)越好，但投资越大。设计前先进行试验，拟定盲沟间距L，沙、砾石层向两侧扩展宽度B，渗滤液收集效果参数x(x≤1)。投资额W同B、x、L的关系式为W=k•B•x/L，式中k为系数，由试验确定。
试验确定k、x值后，根据投资额W、设计的L值计算相应的B值。
4垃圾填埋场沼气收集系统的设计
垃圾中有机物在分解过程中会产生沼气，沼气存在于垃圾中的每个角落。设计应考虑排放垃圾中沼气的措施。封场后的垃圾填埋场，表面采用60cm的粘土封盖，如果没有沼气排放设施，产生的沼气会使垃圾层体积膨胀，势必破坏粘土层。当沼气浓度达到一定值时，遇火星极易引起填埋场爆炸。目前，国内已建成的垃圾填埋场，由于受经济和技术条件的制约，垃圾中仅设有沼气设施，垃圾上部未设沼气的传输系统，沼气直接排入大气，沼气对大气造成污染。图3为沼气传输管道、导气石笼、渗滤液收集系统连接示意图。
图3沼气和渗滤液收集系统示意图
(1)沼气量的计算
垃圾填埋场沼气量取决于垃圾的成分、含水率、温度和填埋方式。理论上，在提高微生物分解有机物速率的前提下，沼气产量可达460m3/t，在目前技术水平下仅能产沼气量为135m3/t。
沼气来源于垃圾填埋区，填埋区的沼气根据经验公式求得
式中，Q为沼气产量(ft3/d)；A为填埋场面积(a)；H为垃圾场填埋高度(ft)；R为导气井的影响半径(ft)。
从技术和经济实力方面考虑，近期对填埋场沼气加以利用有一定的难度，又由于填埋场不同时期产生的沼气量相差很大，而且很不稳定。加之，沼气的成分变化大，尤其在填埋初期产生的沼气浓度难以达到燃烧的浓度，燃烧值低。沼气的收集和利用有待进一步研究。
(2)沼气的组成成分
填埋场产生沼气的主要成分：CH4约占50%，CO2约占45%，H2S约占0.5%，NH3约占1%，其他约占2.5%。
5地下水防渗系统的合理设计
填埋场中产生的渗滤液对地下水、地表水具有很大的污染性，在英国许多垃圾填埋场中的地下水受到不同程度的污染，地下水中金属离子浓度及NH3-N含量均明显高于周围未受污染的地下水中相应物质的浓度。设计垃圾填埋场应包括确保地下水不受污染的防渗系统。图4为防渗系统中的柔性薄膜置于粘土层中间，薄膜上部的粘土层起缓和与防渗双层作用，防止渗滤液收集系统将薄膜划破，充分发挥了薄膜的隔水作用，这种形式可降低底层粘土层的厚度，减少填土量，在填埋区外布置一定数量的监测井，其深度低于填埋区的深度，通过对监测井的地下水取样化验可准确判断地下水是否受到污染和污染的程度，这种方式操作简单、结果准确。
图4防渗系统
6填埋场内外雨水排水系统的设计
垃圾填埋场多处于山区丘陵地带，地形坡度大，暴雨形成的强大水流易对填埋场造成冲刷。雨水排水系统设计合理与否将直接影响渗滤液量的多少。
雨水排水系统分为3个部分，即场外雨水排水系统、场内作业区和非作业区排水系统，填埋场封场后的雨水排水系统。
填埋场内外雨水系统的形式随着各填埋场的具体情况的不同而不同，但有其共同点，笔者认为以下3点可供设计参考：
(1)尽量利用局部山脊或地势较高段作坝体，使外围雨水不流入填埋区。在坝体比外围地势低时，需在坝外修筑截洪沟，阻止雨水进入垃圾区。截洪沟的断面尺寸根据当地的暴雨量和截洪沟的坡度计算确定。
(2)填埋区分为作业区和非作业区，相应两区的雨水应分开。作业区的雨水渗入垃圾中形成渗滤液，应收集进行处理。非作业区由于没有进行垃圾填埋操作，该区汇集的雨水未受污染，直接排入接纳水体。
(3)填埋场封场后，顶部覆土0.6m厚的粘土层，并与顶部形成1%的坡度，以便将垃圾顶部的雨水排入场外截洪沟排走。
7大气、地下水监测系统的设计
城市垃圾处理法消除了垃圾对环境的污染，但垃圾处理过程中形成的渗滤液及垃圾填埋区易造成地下水和大气污染，填埋场地设计需包括对大气及地下水的监测。大气监测点主要设置于垃圾填埋场区主导风的下游，并安装一定数量的报警器，在填埋场沼气浓度高于设置浓度时报警，警告工作人员离开，此时严禁火星。常在主导风的上游设1～2个监测井，主导风下游设3～5个检测井。地下水检测井主要设在填埋区地下水走向的下游，井的底部要低于底层防渗层2m以上。在填埋区地下水上游设1井，用于填埋区上、下监测井水质比较。
8结语
环保产业在我国迅速发展，建造城市垃圾卫生填埋场是环境保护的一个重要手段，全国各地正待建的垃圾填埋场很多。笔者根据自己的设计体会，在前人成果的基础上，根据垃圾填埋场的功能不同将填埋区分为7大部分，并提出各部分的设计方法，供同行设计时参考。
参考文献略
