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垃圾填埋场工程建设质量影响因素的研究

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[摘要]垃圾填埋场建设是一项复杂的工程,涉及专业多,技术含量高,质量标准要求严。垃圾填埋场选址和设计中,由于地域、气候、水文、生活习惯等方面的不同,产生的生活垃圾的种类、性质有相当大的差异,渗滤液和填埋气体的产生也会有非常大的不同,对防渗、防洪和最终覆盖等方面的要求也会有很大的影响。若达不到卫生填埋的标准,将对填埋场附近的环境会造成新的污染。尽管建设垃圾填埋场非常复杂,相关的影响因素也很多,但若充分考虑填埋场的各项影响因素,并能有针对性地加强填埋场的安全,还是能够提高垃圾填埋场的建设质量。现就垃圾填埋场建设中的影响因素及一些易被忽视的操作细节方面进行探析。1项目选址和初步设计填埋场选址是填埋场建设成功与否的重要因素,成功的选址可以节省大量的人力、物力和财力资源,对填埋场的安全运营起到至关重要的作用。同样,初步设计对填埋场建设和管理的影响也是显而易见的。1.1选址要充分利用填埋场的地形、地址和水文水力条件,合理布局,满足设计安全需求,优化施工和操作程序,降低工程费用。1.2填埋场的兴建对场区地址环

垃圾填埋场建设是一项复杂的工程,涉及专业多,技术含量高,质量标准要求严。垃圾填埋场选址和设计中,由于地域、气候、水文、生活习惯等方面的不同,产生的生活垃圾的种类、性质有相当大的差异,渗滤液和填埋气体的产生也会有非常大的不同,对防渗、防洪和最终覆盖等方面的要求也会有很大的影响。若达不到卫生填埋的标准,将对填埋场附近的环境会造成新的污染。
尽管建设垃圾填埋场非常复杂,相关的影响因素也很多,但若充分考虑填埋场的各项影响因素,并能有针对性地加强填埋场的安全,还是能够提高垃圾填埋场的建设质量。现就垃圾填埋场建设中的影响因素及一些易被忽视的操作细节方面进行探析。
1项目选址和初步设计
填埋场选址是填埋场建设成功与否的重要因素,成功的选址可以节省大量的人力、物力和财力资源,对填埋场的安全运营起到至关重要的作用。同样,初步设计对填埋场建设和管理的影响也是显而易见的。
1.1选址要充分利用填埋场的地形、地址和水文水力条件,合理布局,满足设计安全需求,优化施工和操作程序,降低工程费用。
1.2填埋场的兴建对场区地址环境产生较大的影响,如水循环系统的破坏、边坡等问题,因此除了开展常规的可行性研究、环境影响评价等工作以外,还需要加强场区的地质环境评价工作。这项工作是不能简单地以场地工程地质勘察来替代。
1.3控制入场的固体废弃物的种类和数量。场内可根据情况增加综合回收区,提高垃圾资源化利用能力,完善对固体废弃物的管理和综合利用体系。
1.4迄今为止,我国在生活垃圾填埋方面尚无完整的、全面的、连续的环境监测资料,因此对于填埋场建设和运营中可能造成的二次污染必须进行现场监测,注意收集资料并及时整理,实现资源共享。
1.5场址周围应有相当数量的覆土土源,用于填埋的分层压实、分层覆土、中间覆土及终场覆土。一般为填埋场填埋库区库容量的10%—20%,并且土源宜为黏土,在选用日覆盖用土时,也可适当采用建筑弃土。
1.6场内需具有较好的外部建设条件,包括垃圾进场道路、车辆维修冲洗设施、生产管理和生活服务设施、防渗导气系统、渗滤液收集处理系统和环境监测系统等,这样可以加快填埋场的建设进程。
1.7建设中要充分考虑填埋场的兴建对大气环境质量影响和恶臭、微生物滋生和蚊蝇造成的污染,对垃圾拣拾者、蚊蝇和飞鸟等问题加强控制,同时也应充分考虑技术管理人员培训。
1.8填埋操作中选用高质量的压实工具,提高压实密度,可有效地增加处理量,减小渗滤液渗漏,但也应充分考虑到资金和设备维护保养方面的问题。
2垃圾填埋场防渗
2.1在防渗设计中,要充分利用自然条件,将人工防渗和自然防渗结合起来,以达到更好的经济性。
2.2控制地表水和地下径流的渗入量。由于地表水的渗入是渗滤液的主要来源,因此,充分利用地形,设立良好的供雨水和地下水的导排系统,消除或减少地表水的渗入量是填埋场防渗设计最为重要的方面。
2.3根据国外20多年的实践经验,防渗层的泄露或破坏大多出现在接缝上,尤其是在人工防渗层和天然防渗层交界处。防渗层在按施工要求焊接后需认真检查焊接质量,如有问题,立即返工,以保证工程质量。
2.4防渗幕墙是垂直防渗的主要方式,在地基处理中属于化学加固法。在防洪坝、边坡等处采用帷幕防渗技术,合理利用场地的岩石,只通过少量灌浆而达到有效的防渗目的,在工程中有时甚至可以起到比天然防渗更佳的经济效益。
2.5在有条件的地区,可采取类似美国的“干埋法”,严格限制进入填埋场的水量,使垃圾中无机物占大多数,最大限度地减少外部水的进入,从而降低防渗和渗滤液处理的要求。
3渗滤液处理
3.1水质水量预测。城市垃圾中产生的渗滤液会污染地表水和地下水。我们进行垃圾填埋场渗滤液处理研究及设计时,必须预测渗滤液主要污染物浓度(水质预测),通常有两种方法:一是参考自然条件接近的同类填埋场的设计值或实际运行监测资料;二是取所填埋垃圾样品做浸泡、淋滤的模拟实验。同时也需对渗滤液水量进行预测。
3.2充分了解和估计填埋场在其稳定过程中的各个阶段的特定性质,了解各阶段的产水产气情况,为合理设计和适时调整渗滤液和产气的控制措施提供依据和保证。
3.3在设计和管理中需充分考虑季节变化。冬夏两季不同的渗滤液的产生量和水质情况会造成处理效果的波动,同时对气体也会带来一定的影响。3.4采纳可减少渗滤液产生量的填埋技术,如好氧填埋或准好氧填埋。
3.5设置调节池,不仅对渗滤液量有较好的调节作用,同时也均和、净化了渗滤液,接种微生物。渗滤液在调节池中的停留时间较长,调节池则可成为一个较大的厌氧池,渗滤液在此得到较大程度的净化,COD的去除率可达到15%—40%。
3.6入场垃圾含水率的控制。垃圾填埋过程中随填埋垃圾带入的水分,相当部分会在垃圾压实过程中渗漏出来,尤其在渗滤液产生量中占相当大的比例。为此,必须控制入场垃圾的含水率,一般要求小于30%。
3.7从营养因素考虑。一般垃圾渗滤液中磷元素的比例偏低,需在进行生物处理时添加磷元素,使好氧处理的BOD:N:P为100:5:1,以维持微生物正常的生长和代谢。
碳、氮这两种元素一般是不需要添加的,但由于垃圾渗滤液成分随时间变化很大,场龄短的渗滤液,BOD浓度高,需注意添加氮源;场龄长的渗滤液,BOD浓度低,BOD/COD也低,氨氮浓度反而升高,此时应添加碳源,以利于氨氮的去除。
3.8渗滤液回灌。垃圾填埋场渗滤液向填埋场内回灌,利用土吸附,土壤生物降解及垃圾填埋层的厌氧滤床作用使渗滤液得到降解,投资省、效果好,无需专门处理设施。同时渗滤液的回灌可使垃圾保持湿润、提高内部微生物活性、加速填埋场的稳定。但回灌的同时也要注意由此带来的环境问题,同时也不能忽视渗滤液的最终处理。
3.9渗滤液与城市污水厂进行合并处理。对于中小型填埋场和渗滤液产生量较少的填埋场,渗滤液与规模适当的城市污水处理厂合并处理是最为简单的处理方案,它可以节省单独建设渗滤液处理系统的大额费用,还可以降低处理成本。利用污水处理厂对渗滤液的缓冲、稀释作用和城市污水中的营养物质,实现渗滤液和城市污水的同时处理。但需充分考虑渗滤液输送和对城市污水处理厂的冲击负荷的问题,避免过大的负面影响。
3.10渗滤液处理系统对不同时间的渗滤液的处理效果是不同的,会出现相当明显的差异。设计中应充分考虑到填埋场老龄化后,渗滤液的处理效果。如有可能可以做一些实验研究,尽量选取处理面较广的处理单元组合,即使不能完全克服这一问题,也应尽量选取在填埋场老龄化后,只需较小规模改动就可符合处理工艺的要求,以最大程度地减小后期的费用,满足填埋场达到一定使用年限或封场之后的渗滤液处理要求。
3.11渗滤液的蒸发——焚烧处理系统具有一定的应用前景。这种系统以填埋气体为燃料,因此要求有完备的填埋气体收集贮存设施,应积极引进和开发这方面的成套技术与设备。
4填埋单元的划分
4.1在废弃物填埋之前,应先将填埋场分成若干区域,再根据计划按区域进行填埋,每个分区可以分成若干单元,每个单元通常为某一作业期(通常一天)的作业量。单元是所有填埋场共有的标准部件,所有入场的固体废弃物在单元或限定区层内摊开并压实。填埋单元完成后,覆盖20~30㎝厚的黏土并压实。分区作业使每个填埋区能在尽可能短的时间内封顶覆盖,有利于填埋计划有序,各个时期的垃圾分布清楚;单独封闭的分区有利于“清污分流”,大大减少渗滤液的产生。
4.2图1表示了一座填埋场的简单的分区设计。如果填埋场高度从基层算起超过9m,通常在填埋场的部分区域设中间层,中间层设在高于地面3¬—4.5m的地方,而不是高于底层3—4.5m。在这种情况下,这一区域的中间层由60cm粘土和15cm表土组成。在下层分区覆盖好中间层后,上面可以开始新的填埋区。
应当注意,用于铺设中间层的土壤不能用于铺设最终覆盖层,这是因为这些土壤沾染了垃圾,仅可以用于每日覆盖,或填入填埋场内。自然表土是可以重新用于最终覆盖层的。
4.3在分区设计中,要明确表明填土方向,以防混乱。在已封顶的区域不能设置道路。永久性道路应与分区平行,铺设在填埋场之外,并设支路通向填埋场底部。交通线路应认真规划,使所有垃圾均能卸入最后的单元之内。



图1单层填埋分区设计图
5垃圾填埋场的护坡
边坡由边坡覆盖黏土层、渗滤液收集导渗层、防渗层、土工保护膜、三维网、种植土和植被构成。边坡能促进雨季降雨时的清污分流,防止填埋作业区的污水污染表层清水,同时防止填埋区的垃圾散落到填埋区以外,还为覆盖垃圾堆体边坡准备了部分覆盖材料,便于边坡的形成。
5.1黏土层。填埋过程中的表层覆盖土层,在填埋过程中形成,应整体进行护坡,控制坡度为1:3。
5.2防渗层。建议采用2mm的HDPE膜作为防渗层,可以达到建设部标准规定的防渗性能指标要求。材料本身有较好的柔性,可适应填埋场堆体可能发生的整体或局部沉降。HDPE膜上下均各铺设一层土工布,对HDPE膜进行更为安全的保护。防渗膜既可以防止渗滤液渗出填埋场堆体,又可以防止雨水进入填埋场堆体。

5.3三维网和植被层。植被土层由防渗层最外侧起固土作用的三维网和种植土构成。三维网的作用主要是固结、稳定表层覆土,防止土层滑落和水土流失。考虑种植草及低矮灌木的需要,厚度不应少于60cm,其中营养土层应不少于20cm。
5.4坡堤的形成。从填埋底标高开始,在离围墙3.0m处分2次修建一条总高约3m(单次1.5m高)的土堤,第一次形成的土堤下底宽约为1.5m或更窄,长度为本层所涉及的作业面的总长,填埋作业首先在第一次形成的土堤内完成。填埋作业时,堆体外表坡度控制为1:3。本周期填埋作业完成后,将坡堤按形成的垃圾堆体表面推平,作为覆盖层,然后进行第二次土堤的形成,一个单元作业层分2次作业完成。外侧边坡总坡度最后进行整理,控制为1:3。为节约用土,土堤内坡应基本保持垂直。
6封场和生态恢复
6.1整个封场工程由终场覆盖与生态恢复系统、防渗导排系统、渗滤液处理系统、气体控制与回收利用系统、环境监测系统等组成。封场工程的作用在于控制填埋场污染,防止破坏生态环境。因此在设计中需充分考虑安全性因素,加强环境监测,并制定对付突发事件的应急措施。
6.2生态恢复需要安全的终场覆盖层和足够厚的覆土层,植物根系是覆盖层破坏的主要原因之一,应选择适宜当地气候特征的植被种类,不应选用竹子、银杏、柳树、白杨等根系穿透力强的植物,避免覆盖层被穿透。


6.3封场的区域要最终覆盖。最终覆盖的厚度应不小于60cm。厚度、覆盖材料和雅士厚度都必须遵守设计和作业计划。为减少土壤的渗透性,除上面的60cm外,所有的覆盖土都需压实。最终覆盖层上面可以加些表土,在覆盖的同时进行播种,以提高肥力和调节PH值。用作最终覆盖的土壤不能太湿或冰冻。为便于建立保持平坦表面所要求的坡度,应在场地封闭后节约土壤。封闭也要分阶段进行,一旦最终覆盖完成后,再不允许在封场的区域上行驶车辆。
6.4一个最终覆盖基本的设计至少包括表土层和水文层。即采用60cm表土层和20cm的水文层。这样设计对那些蒸发快、降雨又少的地区是可以采纳的。但在其他气候下以及需要更多保护的地区,如气候比较潮湿等,可能还要求有其他防渗层为补充。为了防止水向下流,覆盖一定要设计得让大部分雨水和雪水能流走。可以通过修建1%或2%坡度的覆盖层来达到这样的目的,同时又能减少水土流失。此外,也可以通过建立植被来减少水土流失,促进土壤水分蒸发。
6.5充分考虑覆盖材料的来源和数量。覆盖材料应当具有一定的可塑性以便能承受较大的变形。覆盖材料的用量与垃圾填埋量的关系为1:4或1:3。覆盖材料的来源包括自然土、工业渣土、建筑弃土和降解稳定的填埋垃圾等。常用覆盖材料的性能比较见表1,常用覆盖土类型的渗透系数比较见表2。

表1常用覆盖材料的性能比较


表2常用覆盖土类型的的渗透系数比较


经过以上综合分析和比较,得知自然土是最常用、最适用的覆盖材料,它的渗透系数小,能有效地阻止渗滤液和填埋气扩散,但除了掘埋法外,其他都存在着因大量取土而导致的占地和破坏植被的问题。工业渣土和建筑弃土作为覆盖材料,不仅能解决自然土取用问题,而且能为建筑渣土的处理提供出路。稳定垃圾筛分的细小颗粒作为覆盖土也能有效的延长填埋场的使用年限,增加填埋容量,因此,稳定垃圾经改良后也可作为垃圾填埋覆盖材料的来源。
6.6建设中要考虑填埋场封场后的利用价值,在做好生态恢复的同时,需考虑填埋场的远景规划,并与城市的总体规划相一致,作为城市发展的备用土地资源,发挥其潜在的价值。
6.7填埋场的沉降度与填埋场的初期填埋高度有一定的关系,并随压实情况和时间而变化。一般填埋场场地沉降要持续25a以上,其总沉降量为填埋场初期填埋高度的25%—50%,其中90%发生在封场后的第一年。影响填埋场场地沉降的因素有:(1)最初的压实程度;(2)垃圾的性质和降解情况;(3)被压实垃圾产生的固结作用;(4)最终覆盖层的高度。所以,项目建设中还需考虑填埋场的沉降问题,避免产生场区地质变化或水气的泄露等危险事故。
(作者单位:泰安市环境卫生管理处)
E-mail:zhoumin72@163.com



来源:环境工程
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