垃圾填埋場隱患排查及安全應對措施分析
——某填埋場安全事件案例分析

李湛江，黃亞玲，馬錦亮，陳美珠

（廣州市城市管理技術研究中心，廣東 廣州 510170）

垃圾填埋場由于其龐大的垃圾堆體和厭氧發酵產生大量的沼氣，在運行過程中容易產生各類安全事故，據報道，全世界每年都有垃圾堆體滑移和沼氣燃燒爆炸的事故發生［1-3］。如何防止此類事故發生，一直以來是填埋行業從業者孜孜以求的目的。廣州市某生活垃圾填埋場于2016年8月4日和9月27日分別發生垃圾堆體滑移事故和垃圾堆體著火燃燒事故，雖然均未造成人員傷亡，但也造成了一定的財產損失和帶來了消極負面的影響。為了吸取安全事件的教訓，防患于未然，保證日后廣州市內各填埋場的運營安全，現以上述2事件開展案例分析，并制定相關安全指引。

1 填埋場基本情況

廣州某生活垃圾衛生填埋場占地總面積為44.35 hm2，配套設施建設有垃圾分揀處理廠、2座污水處理廠、沼氣發電廠和餐廚垃圾處理站，見圖1。該填埋場于1988年動工建設，1989年2月建成投產，最初設計日處理量為200 t/d，設計總庫容為1.3×106m3。2007年開始實施挖潛改造，新區設計庫容2.44×106m3，挖潛增加6.0×105m3。總設計庫容達到4.34×106m3。

圖1 填埋場衛星圖

2014年開始轉入新區填埋，垃圾處理能力約2 500 t/d。截至2016年9月，新填埋一區已填埋垃圾4.5×106t、填埋堆體高度76 m，填埋二區已填埋垃圾2.6×106t、填埋堆體高度已達60多m，庫容已處于飽和狀態。2015年底，該填埋場在實施無害化規范運營應急項目后（擴容后庫容超過1.4×107m3），通過了廣東省住建廳無害化等級Ⅱ級評定。

填埋場運營至今，2015年平均日填埋量達2 500 t，雨季達到2700t。經實地三維測算，全部垃圾堆體體積已達1.4×107m3，表面積4.8×105m2，按目前填埋覆土方式，填埋場僅可再使用1 a。

2 垃圾堆體滑移案例分析

2.1 垃圾堆體局部滑移經過

1） 2016年8月4日，天氣雷陣雨轉多云，26～34℃，微風2～3級。

2）上午9時，受臺風“妮妲”和連日強降水影響，該填埋場南側堆體發生局部滑移，垃圾沖入南面下方的滲瀝液調節池，損壞部分調節池蓋。滑移垃圾面積約1500m2，體積約10000m3（見圖2）。

圖2 垃圾堆體滑移現場（2016年8月4日）

3）市委、市政府和區委、區政府高度重視，市、區城管、安監、國土、消防等單位迅速趕赴現場開展滑移堆體平整、膜覆蓋、位移監測、坡面修復、滲瀝液導排、沼氣抽排處理、垃圾應急調度、輿論控制等應急處置工作。

4） 經過5 d的緊急搶險，現場滑移垃圾已基本得到清理平整，沼氣發電廠正常運行，場內開辟了應急填埋區，8月9日上午6時該填埋場正式恢復運行，滑移區域垃圾堆體基本穩定，全市跨區應急調度處理生活垃圾4 667 t。

2.2 原因分析

滑坡事故是指坡體在外力或重力作用下，超過自身的強度極限或因結構穩定性破壞而造成堆體部分或全部的滑移從而引發事故。一般來說，發生事故的原因主要可能有：

1）填埋場沒有經過合理的設計，沒有滲瀝液的收集導排系統和封頂系統，導致降雨直接滲透到填埋體中，使得滲瀝液水頭過高而導致填埋場失穩。

2）填埋場即使有規范化設計和施工，但是由于滲瀝液收集系統發生淤堵，滲瀝液無法排出，也會使得水頭過高，導致填埋場發生失穩滑移。

3）廢物在降解過程中產生大量的氣體，如果沒有合適的氣體收集系統和排出通道，導致氣體淤集在填埋場內部，也會使得填埋場發生破壞。

4） 垃圾填埋場存在高陡邊坡，因雨水沖蝕、填埋氣體側移等出現滑坡及坍塌。

5）在開拓運輸道路過程中，松碎的表層覆蓋巖土和山體上部風化巖層在運輸設備的震動和巖土自重力的作用下，其巖體會發生變形，若遇暴雨沖刷和孔隙水、裂隙水的滲透、浸泡，可造成局部坍塌。

6）若填埋庫區上部無截水溝，各平臺無排水溝，或截排水溝不通暢，易造成坡腳匯水，水體滲入巖體的弱層裂隙，影響邊坡穩定，存在局部坍塌危險。

7） 垃圾填埋過程中，有些填埋作業不規范，填埋體沒有經過充分的壓實，固體廢物強度非常低，同時填埋堆體單元分層過高等，容易引起失穩坍塌，并造成人員傷亡的危險。

8）填埋場周邊土質邊坡較高陡，容易因雨水沖刷、滲流造成邊坡坍塌事故。

9） 垃圾中的有機組分持續長時間的降解過程，導致垃圾堆的自壓縮與沉降，可能導致垃圾堆體沉降或滑移，產生不穩定風險。

從該填埋場滑移衛星地圖拍攝的圖片來看，填埋體失穩破壞面剛好位于沿新舊填埋場銜接處。發生事故前幾天廣州一直在下暴雨，當天恰逢臺風“妮妲”來襲。根據前面介紹滑坡產生的原因及影響因素等，結合事發當天的基本情況來看，該填埋場產生滑移的原因可能由以下4個因素綜合影響而造成：①由于此處是新舊垃圾堆體結合面，本身接觸面的抗剪強度較低，且沒有進行膜整體覆蓋，同時由于垃圾填埋時間不同，新舊垃圾沉降不同，造成在事發前就已有裂縫產生，已存在安全隱患。②由于事發前幾天廣州一直在下雨，當天又遇臺風，導致大量的雨水進入垃圾填埋堆體的裂縫中，造成垃圾堆體內部滲瀝液水位過高，導致接觸面抗剪強度急劇降低。③由于填埋堆體過高，坡度過陡，邊坡及底部又缺少防護，堆體沿復合襯墊系統內強度較低的界面向下滑移。④事發地點剛好是垃圾車進場臨時道路必經之地，每天大量總質量超過20 t的垃圾車經過不斷產生震動，對垃圾堆體產生擠壓力。

2.3 填埋場堆體安全指引

2.3.1 預防堆體滑坡位移措施

1）定期排查堆體不穩定安全隱患，設置警示牌，并限制坍塌滑坡點周邊區域人員活動，及時移開對滑坡危險點附件的堆積物。

2）嚴格按照填埋場運營管理的相關技術規程進行填埋作業，提高垃圾壓實密度、降低垃圾堆體中滲瀝液水位，分區分單元填埋，控制單元分層不得過高，每一單元的生活垃圾高度宜為2～4 m，最高不得超過6 m，及時修整邊坡，堆體坡度不宜大于1:3。

3）要做好清污分流措施，避免雨水滲入垃圾堆體。未填埋區域應采用泥土、HDPE膜或PE膜及時覆蓋，將雨水引導或抽排至排洪渠。每日填埋作業單元應控制裸露面積，一般日處理量在1 000 t以下的填埋場，填埋作業區的裸露面積應控制在1 000 m2左右。

4）填埋場運行期間宜設置堆體沉降與滲瀝液導流層水位監測設備設施，定期監測垃圾堆體和堆體內滲瀝液水位，對填埋堆體典型斷面的沉降、邊坡側向變形及滲瀝液導流層水頭進行監測，根據監測結果對滑移等危險征兆采取應急控制措施。

5）根據填埋場的實際情況編制堆體滑移應對詳細預案。

2.3.2 位移事故發生后的對策

1）現場控制。事故發生后對事故現場設置危險警告標志，可用安全標志或警戒帶將事故現場隔離。人員緊急疏散、撤離，并指派安全警戒人員到現場，負責治安和交通指揮。在事故現場周圍設崗，疏導各交通要道，阻止無關、閑雜人員進入危險區域，并加強警戒和巡邏檢查。

2）垃圾清理。滑移、坍塌的垃圾應及時組織工程機械及人員開展清理工作，組織車輛重新運往填埋區填埋處理。

3）修復覆蓋。滑坡面應根據實際情況重新設計，按照國家技術規范修整和夯實邊坡，重新覆蓋土工膜。

4） 下游筑壩。對于有進一步滑移趨勢的堆體，如可能影響下游居住點、農田及經濟園林時，應在下游修筑擋土墻以防影響擴大。

5）總結教訓。在事故發生之后，填埋場主管部門及運營方應認真調查事故發生的原因，妥善處理善后工作，認真總結經驗和整改，修訂應急預案，以防止同類事故再次發生。

6）公共宣傳。事故發生后，主動向公眾通報事故規模和原因分析，掌握輿情，避免不實報道和謠言發生。

3 垃圾堆體自燃案例分析

3.1 垃圾堆體自燃經過

根據填埋場現場視頻監控錄像和現場詢問，垃圾堆體自燃情況如下（見圖3）。

圖3 垃圾自燃現場（2016年9月27日）

1） 2016年9月27日天氣晴到多云，27～35℃，北風3～4級。

2）起火前整個坡面的情況：坡面頂部正進行垃圾填埋作業，中部有5名工作人員在事發地點進行現場鋪膜搭接的熱熔焊接工作，其中2名工人在拉電線，2名工人在焊膜。

3）從錄像可以看得出來，畫面上部的鋪膜與垃圾堆體銜接得較為緊密，少有鼓起；而下部（即事發地點）的鋪膜與垃圾堆體銜接得不平整，部分的膜與底下的垃圾懸空，有鼓起的現象。

4）事發當時風力很大，從錄像可以看出大風吹起1塊疑似HDPE膜的物體，并且把其中一位工人的草帽吹掉了。事發當時是10：25左右，氣溫30℃，但經過早上的太陽暴曬，估計膜面溫度可達35～38℃。

5） 大約在10：25的時候，有2名工人首先聽到身后有異響，部分覆蓋膜突然鼓起來，他們立刻走開。后來另一名工人走向前想看看發生了什么事，他還沒走過去，覆蓋膜就發生了第1次爆炸，他立刻往回跑，沒有受傷。隨后5名工人都立刻離開了現場并把情況報給填埋場運營負責人。

6）現場發生自燃的那部分垃圾的填埋時間是在1 a以前填埋的舊垃圾，并非新鮮垃圾。而在自燃發生位置的西側則恰好是發生滑移的位置，該部分垃圾的填埋時間約在2015年10月至2016年初，兩處位置相距僅有幾十米（見圖3）。

7） 10:26火苗就開始從堆體內部開始往不同的方向燃燒。從錄像畫面可以看出來已經有三四處明火燃燒起來，并把覆蓋膜也燒熔了。

8） 10:30火勢開始加大，過火面積達到100多m2。番禺區公安、消防、應急、城管等單位到場處置，周邊人員及時疏散，無人員傷亡。

9） 至12:35，明火基本撲滅，到14:30時，濃煙基本消失。

3.2 原因分析

一般來說，爆炸的3個要素為：①達到燃燒物的燃點溫度或出現明火或火星；②可燃氣體或粉塵達到一定的濃度；③密閉或相對密閉的空間。這3個要素缺一不可。

垃圾堆體內部空間成分復雜，外部有HDPE膜覆蓋，因此形成一個相對密閉的空間。垃圾堆體含有有機物，在厭氧環境，溫度30～55℃條件下發酵，經過生物分解產生沼氣，沼氣在無氧條件下存在于堆體內，并且達到一定的濃度。因此前面所說的爆炸3個要素已經具備了后2個，要造成爆炸的話，“達到燃燒物的燃點溫度或出現明火或火星”這一因素必不可少。從技術角度分析，可能存在下述原因：

1） 8月4日滑坡事故帶來了安全隱患。由于滑坡事故后邊坡修整質量較差，破面未經壓實凹凸不平，表明覆蓋的膜未經沙袋壓實，造成膜懸空的現象，為沼氣的密閉空間提供條件。

2）事故地點的沼氣抽排設施不完善，造成大量沼氣的集聚。

3）工人在現場焊接施工，有可能攜帶了火機（柴）、煙頭等火種，引發火星或明火，引燃垃圾堆體內部的填埋氣。從而在覆蓋膜的部分相對密閉空間內造成氣壓突然膨脹，導致爆炸，由于垃圾堆體內部成分復雜，火苗走向極其不穩定，最后導致在現場出現多處明火燃燒的情況。

4）工人在現場施工，使用專門的熱熔焊機來熔融HDPE膜進行搭接的，這種手持式焊機理論上溫度只有200℃，沒有達到甲烷（填埋氣中主要的成分） 的燃點538℃，因此使用該焊機在垃圾填埋面作業是相對安全的。但現場有可能由于該焊機在作業過程中引燃了一些易燃物（紙屑、枯草、塑料之類）或者焊機直接接觸到燃點低的垃圾，產生明火引燃垃圾堆體內部的填埋氣，在覆蓋膜的部分相對密閉空間內造成氣壓突然膨脹，導致爆炸，由于垃圾堆體內部成分復雜，火苗走向極其不穩定，最后導致在現場出現多處明火燃燒的情況。

5）上述熱熔焊機需要插電源使用，垃圾場作業面沒有電源提供，只能從辦公樓或者其他有電源的建筑物拉電源至作業面上。這樣有可能會因工人在作業期間移動焊機、拉扯電線的過程中操作不當，出現電火花，引燃垃圾堆體內部的填埋氣，在覆蓋膜的部分相對密閉空間內造成氣壓突然膨脹，導致爆炸，由于垃圾堆體內部成分復雜，火苗走向極其不穩定，最后導致在現場出現多處明火燃燒的情況。

6） 事發點垃圾堆體中含有低燃點垃圾，如磷、硫化物等，在高溫的作用下自燃。

7）事發時剛好有大風，將氧氣灌進了沼氣集聚的空間。有一種理論認為，只要有氧氣和高濃度的沼氣（達到15%），在密閉空間，即有可能發生爆炸。

綜合火災現場錄像、火災發生時運營作業情況以及火災當天的氣候等因素分析，現場工人在進行覆蓋薄膜熱焊搭接作業過程中產生明火或火花從而引起此次垃圾堆體沼氣小范圍爆燃并引起垃圾燃燒的可能性比較大。具體原因有待專業部門或專門調查組進行進一步分析和論證。

3.3 填埋場防火安全指引

3.3.1 預防沼氣自燃爆炸的措施

1） 配置足夠的消防設施。根據GB 50869—2013生活垃圾衛生填埋處理技術規范中規定：填埋庫區除應按生產的火災危險性分類中戊類防火區的要求采取防火措施外，還應在填埋場設消防貯水池，配備灑水車，儲備干粉滅火劑和滅火沙土。應配置填埋氣體檢測及安全報警儀器。填埋區應設置環場消防管道和消防栓，為保證消防供水水量和壓力，應在消防貯水池內設置達到堆體高度揚程的加壓泵或潛污泵，并保證可以從消防栓位置進行遠程控制。

2）定期檢查消防設施。對現有的消防設施及運行情況做一次全面的自查，改造完善消防設施。定期對消防設施進行檢查。

3）規范垃圾填埋作業。垃圾壓實一定要達到設計標準，防止空氣進入垃圾層和甲烷混合。

4）加強沼氣檢測、抽排和利用。按照下列規定設置填埋氣導排設施，填埋氣導出后集中燃燒或利用。①當甲烷濃度超過5%時，點燃導氣系統頂端燃燒器；②宜采用多參數一體化氣體分析儀同時監測導氣井中主要氣體的成分濃度，導氣井內甲烷濃度明顯下降，且氧氣濃度明顯升高，應減少該導氣井的抽氣量。③應定期測量導氣井內水位并記錄，如果積水過多影響抽氣時，應及時排水。④應根據填埋進度和需要，在填埋區設置水平導氣盲溝。⑤垃圾堆體上鋪設的臨時輸氣管道出現下彎造成水堵，應調整管道坡度，消除水堵。⑥應實時監測填埋氣抽氣系統的壓力，出現異常時，應查明原因并及時處理。⑦每天檢查導氣井和導氣盲溝的運行狀態，并做好記錄。⑧每周應至少檢測1次導氣井和導氣盲溝的氣體成分濃度（主要是甲烷和氧氣）、填埋氣體流量及抽氣壓力，并與前一次數據作對比，分析有無異常。⑨定期檢查填埋氣體收集、處理及利用工程的相關設施、設備、儀器、儀表的運行狀況，填寫運行記錄表；出現異常，應采取相應措施并及時上報主管部門。

5） 規范填埋區表面土工膜覆蓋和焊接作業。對暫時不再進行填埋作業的填埋區域，應采用0.5mm厚HDPE膜或同等強度的塑料膜焊接搭接覆蓋。①膜焊接前，現場應配備多功能滅火器、水車或滅火毯等，同時用填埋氣體檢測儀器對工作區域的甲烷濃度進行檢測，大于5%限值應立即采取控制甲烷氣體逸出或鼓風擴散等措施，甲烷濃度必須小于5%方可焊接。②膜焊接搭接時，應采取一定的隔離措施，保證工作中的焊機不與垃圾直接接觸，防止焊接時高溫引燃可燃垃圾。③覆蓋膜要與垃圾堆體貼實，膜面上可采用沙包、輪胎等重物進行壓實，壓實重物用塑料繩相連作為穩定措施，防止覆蓋膜被風吹散和空氣吹入垃圾堆體。

6）現場巡查。①每天應安排專人巡查，檢查膜是否有鼓包和破損，壓實重物是否損壞和移位等問題，如有問題，應及時處理和修復。②場內防火隔離帶應定期檢查維護，每年不少于2次。③檢查填埋場內防雷設施，及時完善及整改填埋場生產區域和辦公生活區域的防雷設施，以防止雷擊產生火花或明火而導致次生災害。④作業所需的工具器械及材料等要事前檢查性能，不得使用老舊產品、淘汰產品進行作業。以防止因人為操作不當或者工具老舊而發生意外。

7）設置嚴禁煙火標識。在填埋場垃圾堆體作業中設置“嚴禁煙火”警示牌。與建筑物保持一定的防火間距，四周設置圍墻，以防外來人員和火種。場內應設置人員疏散標識和指示路線圖，并在重要通道處設置應急照明設施。

8）電器防爆。禁火區域內的電器設施要符合防火防爆要求，在填埋區作業的車輛和工程機械必須配置多用途的化學滅火器、防火罩或滅火毯等。

9）定期培訓和演練。對填埋作業人員進行作業培訓，防止在作業過程中由于操作不當引起火花造成堆體燃燒。對一線作業人員定期進行消防安全知識培訓，并不定期進行消防安全應急演練，提高作業人員的消防安全意識和應對突發事件的能力。

10）健全現場管理制度。嚴禁閑雜人等進入場區，做到防患于未然，降低事故發生概率。嚴禁拾荒者進入垃圾填埋場、在場內使用明火以及焚燒垃圾，預防引發火源及發生爆炸事故。

11）關注天氣和氣候變化。密切關注天氣對填埋場消防安全的影響，事先做好預防措施，避免因極端（高溫、干燥，雷擊）天氣而導致火災發生。

12）持證上崗。特殊作業人員必須要持證上崗，并且嚴格按照相關的操作規范進行作業。

13）編制詳細應急預案。根據填埋場的實際情況編制沼氣自燃爆炸應對詳細預案。3.3.2 沼氣自燃爆炸事故發生后的對策

1）人員撤離同時上報和報警。若事故現場發生火災，現場作業人員應第一時間撤離現場，及時報警，并上報填埋場運營現場負責人。

2） 自行撲滅。現場負責人現場指揮搶險救援。視情況而定組織人員撲救，在確保安全的情況下開展撲救，充分利用現場已有的消防設施設備將火情撲滅在萌芽狀態。

3）協助公安消防。公安消防隊伍到達時，運營負責人應及時與公安消防隊伍負責人聯系并交代火災現場情況，并協助消防隊伍進行滅火救援。

4）總結教訓。在事故發生之后，填埋場主管部門及運營方應認真調查事故發生的原因，妥善處理善后工作，認真總結經驗和整改，修訂應急預案，以防止同類事故再次發生。

5）公共宣傳。事故發生后，主動向公眾通報事故規模和原因分析，掌握輿情，避免不實報道和謠言發生。

4 結論和建議

4.1 完善安全制度并切實執行

填埋場相關各方要重新梳理各自領域內的安全生產規章制度，完善落實執行安全制度，形成長效安全機制。

4.2 提升技術和設備水平

填埋場主管部門和運營服務單位都要不斷提升填埋作業的技術和設備水平，尤其是安全作業的監控水平和設備能力。主管部門要重視監管方式和手段的科學化、技術化以及標準化，采用先進的設備儀器來強化監督。作為運營服務單位要從硬件設施上完善消防安全、氣體檢測以及堆體監控等設備設施，還要提升作業人員的技術水平，加強安全生產的意識，定期組織安全演練，提高應對突發事故的應變能力。

4.3 充分預算和保障安全方面的資金

填埋場運營資金應嚴格按照達到無害化標準進行預算申報，要充分編制應急搶險資金的預算，而且保障該資金的使用。一旦事故發生，負責事故搶險及救援的資金保障，必須要迅速到位，加快審批。事后的賠償事宜等后續也要合理合規，以最大程度彌補傷亡損失。

4.4 積極做好公共宣傳

垃圾處理設施出現運行事故后，政府部門應當快速反應，第一時間啟動應急程序，及時在官方網站、微博等正式新聞渠道進行報告，并積極主動與新聞媒體聯系和溝通，避免和減少謠言或嚴重失實的新聞報道。

［1］ 黃曉文，吳三達.填埋氣體的綜合利用［J］.環境衛生工程，2006，14（4）：9-11.

［2］ 李湛江，周少奇，肖文，等.新建垃圾填埋場填埋氣體發電利用規劃與實際［J］.中國沼氣，2007，25（4）：19-22.

［3］ 吳煥新，王又武，陳章友，等.關于垃圾填埋場安全性的相關問題探討［J］.工程建設，2014，46（3）：32-34.