广西某城市垃圾填埋场封场工程设计

梁有千 黄丽娟 韦劲松 王宗建

【关键词】填埋场封场;分区;生态;设计

【中图分类号】TU993.3;X705【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）05-0051-04

1 工程背景概述

1.1 工程背景

我国初期的填埋场因技术、经济等因素影响多为简易填埋场，并且原场址现在大多已成为市区或临近市区。据统计，“十三五”期间我国存量老旧填埋场数量超过2 000座，这些简易填埋场重担将卸，需进行规范封场[1]，以构建和谐的生态环境，适应人们生活期望提高的要求。老旧填埋场原地治理是当前的主流处理方式，绿、林、耕地是封场土地利用主流方式[2]。

广西某城市垃圾填埋场占地1.812×105 m2，属于山谷型垃圾填埋场，自1994年启用至2004年，累计填埋量已达到2.196×106 t，填埋作业已至设计终场标高，不再收纳垃圾而停止使用，垃圾堆体上方部分区域覆盖黏土、长着植被，其余区域大多为裸露的矿渣等。该填埋场封场设计于2016年进行，距填埋停用已有12年。

1.2 项目现状调查及问题分析

经对已停止使用的广西某城市垃圾填埋场场地、环境状况等进行详细调查并分析原有资料，并且填埋场限于当时技术和经济条件、超期使用等因素，从工程角度分析该场存在一定的环境隐患，主要问题如下：①填埋场未进行规范的水平或垂直防渗，存在对地表水、地下水及周围土壤的污染隐患。②填埋堆体局部边坡较陡，影响堆体稳定性，存在失稳隐患。③垃圾堆体上部有较大面积随意堆放的矿渣及部分建筑垃圾等，堆体表面坑洼不平，当降雨时积水较多，排水不畅，雨水冲刷堆体表面形成带有较高浓度悬浮物及污染物的雨水排出场外，对环境造成二次污染。④缺乏规范的封场覆盖，不能实现良好的雨污分流，坡顶甚至形成倒坡，导致渗沥液增加。⑤集气井几乎都被封堵，填埋气体未能有效收集导排，缺乏填埋气体处理系统，污染大气，并存在爆炸安全隐患。⑥渗沥液收集导排系统存在堵塞现象，排水欠畅。⑦调节池未防渗、未封盖，暴雨时调节池有过应急外排未经处理的渗沥液，通过排放管沟排至市政管网进入污水处理厂处理，存在水污染和大气污染隐患。⑧环境监测井破损。

2 工艺流程及设计参数

依据项目存在问题分析、场地现状、环境影响状况、土地利用规划等因素，遵循社会、经济、环境效益相统一原则，对就地封场和异地处理进行技术、经济比较后，按新标准和新规范要求进行就地封场设计。

封场工程主要由封场堆体整形、垂直防渗系统、封场覆盖系统、填埋气体导排及处理系统、雨水导排系统、渗沥液导排及处理系统、生态修复及整体环境提升系统、建构筑物和场区辅助工程等组成。填埋场封场工艺流程如图1所示。

2.1 场地总平布置

填埋场场地东低西高，为东西走向的山谷天然形成的库区。项目总平设计（如图2所示）在原有基础上进行规划完善，功能分区基本维持原状，新增管理用房设于西南角进场道路的北侧;利用原污水处理池及调节池膜上作为雨水暂存集水池，在调节池北侧空地处新增雨水再生利用设施和气体处理设施。总平用地参数见表1。

2.2 封场整形及覆盖系统

2.2.1 封场整形

填埋库区占地面积较大，封场面高程在110～125 m。依据封场场地实际情况和高程，参考规范要求，考虑土方平衡、导排设施布设、建成后场地利用和生态的景观打造，确定3个分区的堆体封场方案（如图2所示），而不是只做成一个顶点的堆体。结合堆体的稳定性，在封场一区、二区、三区的顶部坡度采用5%≤i<10%收坡[1]，坡度满足排水要求;仅需在封场三区与调节池相邻的边坡处设置梯级台阶，每层高度<10 m台阶，边坡坡度<1∶4，全场陡坡设置较少，减少滑坡隐患点。设置的“Y”形道路将场区分为3个坡顶高程相近的区域，坡度从坡顶坡向道路边和周边，3块缓坡坡面一起构成一个大面积的视野开阔的整体地块，利于后期的整体开发利用和生态景观的打造，同时降低土方量及厂内外土方周转运输和工程费用，施工周期短;新增导排系统布在3个分区的道路边，利于材料运输和方便施工。整形参数见表2。

2.2.2 封场覆盖系统

填埋场已停用多年，垃圾堆体相对稳定，场地将作为生态公园建设用地;设计对封场结构主要覆盖材料HDPE与GCL进行比选后，采用8.0 mm厚的加强型GCL，利于生态植物的种植和生长且成本相对较低。覆盖系统参数见表3。

2.3 防渗工程

場地地勘显示填埋场地处于非可溶岩区，污水沿底部的杂填土、素填土下渗至钙质泥页岩面后下渗困难，沿着相对隔水的岩面往低处渗流，最后于坡脚低洼处渗出。经监测地下水基本无外扩污染现象。参考新标准和新规范要求，考虑现状、技术和经济性，设计在谷口处采用垂直防渗方案。

经对①水泥—膨润土墙、②土—膨润土墙、③塑性混凝土墙、④HDPE土工膜—膨润土复合墙等、⑤注浆帷幕、⑥原地开挖砌筑浆砌片石坝—HDPE土工膜6种垂直防渗方案进行比选后，选择⑥原地开挖砌筑浆砌片石坝—HDPE土工膜的防渗方案，该方案安全可靠、施工方便、经济合理。坝体结构及防渗参数见表4。

2.4 填埋气体主动导排及处理系统

综合各因素设计采用主动收集填埋气体的导排方案，以减少填埋气体对周边环境污染。主动导排由集气井、集气站、集气管网、抽气设备组成;充分利用原有的石笼作为集气井，并加大石笼井密度，新增集气井补充完善。主动导排系统参数见表5。

老旧填埋场气体产量较少且不稳定，利用价值有限，设计采用安全性高、燃烧完全的封闭式火炬燃烧收集的气体[4]。设备具有流量调节范围大、污染物排放量低的火炬，燃烧室内衬抗高温、耐腐蚀的材料，点火通过自动点火装置完成。火炬参数见表6。

2.5 渗沥液导排系统及处理方案

2.5.1 渗沥液导排系统

对原有导排系统进行疏导，并根据场区整形分区后的整体走势，沿地势低的“Y”形道路边新增设渗沥液导排盲沟，分别从西北侧、西南侧向东侧汇集，最终在场区东部调节池处汇合至原导排系统出口处。盲沟参数见表7。

2.5.2 渗沥液处理方案

渗沥液现状水量较少，水质已趋于稳定，除了COD、NH3-N指标偏高外，其余指标基本满足要求。封场设置导排和防渗措施后渗沥液产量将减少，并随时间推移还会继续减少。根据本项目的实际情况，对场内处理和场外处理进行比选后，设计采用“外运至其他垃圾处理厂处理”的方案并获得相关部门批准。在调节池边设置渗沥液抽吸系统，方便将渗沥液抽至罐车外运。外运处理优点：投资少、不需设专业的运行维护技术管理人員、运行成本低。渗沥液抽吸系统参数见表8。

2.6 调节池

现有调节池未设置防渗系统，为避免对地下水污染和防止臭气扩散污染，对其进行底部防渗和浮动盖设计。调节池容积：约1.3×104 m3;调节池水平防渗结构：2.0 mm厚的HDPE膜作为主防渗层，8.0 mm厚的GCL钠基膨润土及土工布作为保护层的防渗方案，防渗部位为池底及周边（含挡水坝内边坡）;调节池的浮盖膜装置：由2.0 mm厚的HDPE光面覆盖膜、气体导排系统、覆盖膜压重系统、覆盖膜浮动系统、雨水导排系统、维修孔及维修通道组成。

2.7 雨水导排系统

填埋场位于区域高点，雨水导排主要是堆体雨水导排设计。设计根据本地最新的暴雨强度公式计算，按二十年一遇暴雨强度设计，五十年一遇暴雨强度校核。在垃圾堆体坡脚四周和锚固平台设浆砌片石排水沟，B×H=（0.6～0.8）m×（0.8～1.2）m;堆体表面设砖砌排水沟，B×H=0.5 m×0.5 m。

2.8 场地再利用及生态绿化方案

封场生态绿化方案结合了区域规划、片区规划及封场后5～10年应达到中度利用级别（生态公园）的要求，在中远期需要种植乔木、灌木、草皮的区域，采用不同的支撑土层和营养土层的方案。

在植被恢复初期，以草本植物为主，采用马尼拉等草种配合波斯菊、虞美人、金鸡菊等自衍花卉进行种植，在大门入口和场区中间开阔地带以多个小组团花卉区点缀，场区道路边以带状种植根系不发达的花卉小灌木;在管理区周边局部布置一些乔木，乔木采用抗污染的植物，如黄葛树、橡胶榕等[5];形成封场良好的生态景观效果，构建与周边生态环境融为一体的环境友好型生态景观。生态绿化参数见表9。

2.9 辅助工程

监测井7口[6]，按规范设于库区的周边，用于封场后对气体、地下水、水位进行监测。

办公用房和辅助用房考虑与现状周边环境及未来使用，风格上与填埋场封场生态绿化景观、周边城市景观、建筑风格相和谐。

节能节水：场区内土方基本平衡，场内道路便于材料等转运和施工组织，可降低施工期能耗;合适的堆体高程，降低运维期的喷灌能耗;利用原有污水处理池作为雨水蓄水池和调节池浮盖膜上暂存，提高水资源的循环利用率。

3 运行效果

封场竣工两年多来项目运行正常，堆体稳定，污染得到了控制，场地生态修复和绿化景观效果良好，节能节水，运行维护成本低。

渗沥液水质数据对比见表10，表中数据结果表明设置了封场覆盖和导排系统，雨水入渗减少后，CODcr、BOD5、NH3-N指标有所提升，随后会逐渐下降，而封场管理后无地表外来污染，SS呈现降低;至今渗沥液无外排，实测估算渗沥液产量比设计预测的少;这些说明整形、覆盖系统、雨污导排系统均达到了设计预期效果。随着时间推移，渗沥液产量和水质指标逐渐下降，更有利于外运处理。

4 成本经济分析

项目投资概算见表11。

5 存在问题与展望

针对老旧填埋场的渗沥液和气体预测有一定难度，可参考的工程案例少;后期养护过程中需特别注意虫害防治，以保护好生态植被和覆盖层结构;工程设计的思路和技术参数望能为老旧填埋场和乡镇非正规堆场封场提供参考。

6 结语

场区分区整形合理;GCL作为阻隔材料防渗效果良好;渗沥液外运处理可减少投资和优化管理;填埋气体产量的不稳定，宜选用调节流量大的燃烧器;远近结合构建的生态修复和绿化，使封场的景观效果得以提升;工程投资省、运行成本低、节能节水。封场工程设计需详细调查、精细分析、因地制宜确定整治方案，工程可实现社会、环境、经济效益相统一。

参 考 文 献

[1]GB 51220—2017，生活垃圾卫生填埋场封场技术规范[S].

[2]张益.老旧垃圾填埋场治理现状和对策[EB/OL].http：//

huanbao.bjx.com.cn/news/20200423/1065874.shtml，2020-04-23.

[3]GB 50869—2013，生活垃圾卫生填埋处理技术规范[S].

[4]GB 16889—2008，生活垃圾填埋场污染控制标准[S].

[5]韦丽媛.柳州常见园林植物及其选择应用[J].广西林业，2005（6）：40-41.