復雜地質條件下垃圾堆場環境整治工程案例分析

於林中

(福州軌道交通設計院有限公司，福建 福州 350009)

1 概述

現狀垃圾堆場位于安徽省中部某市。根據調查結果，該垃圾堆場形成于2004～2009年間，主要作為主城區日常生活垃圾的堆置場地，估計日堆置量約200t。目前，垃圾堆場周圍及庫底未設置任何防滲層及滲濾液收集處理措施，也未設置任何地下水導排系統，垃圾表面直接裸露，其存在對周邊水體和土壤環境造成了嚴重污染[1-3]。

圖1 垃圾堆場規劃區位圖

根據實地調研及地質勘探結果，現狀垃圾堆場區域原是低洼的采煤沉陷區，并由人工取土燒磚形成大片坑塘，經數年垃圾填埋，形成現狀不規則垃圾堆場。根據地質勘察資料揭示，目前垃圾堆場占地面積約10×104m2，垃圾堆置深度1.7～7.2m，平均堆置深度4.05m，現場垃圾堆放量約40.5×104m3。

2 方案論證

2.1 邊界條件分析

2.1.1 地質塌陷分析

根據實際考察，垃圾堆場所在區域地下為煤礦采掘區，由于煤炭開采，區域地質一直處于下沉狀態。根據相關單位提供資料，區域地質塌陷時序預測見圖2所示。由圖2可以看出，在未來，垃圾堆場所在區域地層將會繼續下沉3.0～4.0m。區域的地質塌陷群主要集中在兩片深藍色區域，現狀垃圾堆場正好位于地質塌陷區域范圍內，并且靠近其中一處塌陷群沉降中心位置。

圖2 區域地質塌陷時序預測圖

2.1.2 區域規劃分析

根據城市總體規劃，遠期城市發展將以現狀采煤沉陷區為紐帶，形成貫穿城市南北的主要泄洪通道，采煤沉陷區位于城市泄洪通道上游，其周邊已形成若干居住區和商業中心?，F狀垃圾堆場所處位置遠期規劃用地性質雖然為綠地和水域，但距離城市規劃用地區很近，且位于城市生活飲用水水源地上游，因此垃圾堆場的存在嚴重影響城市遠期發展。

2.2 方案比選

垃圾堆場所在區域地質條件的不穩定性，使得該垃圾堆場的治理技術難度增加；垃圾堆場所處地理位置敏感，使得在論證垃圾堆場治理方案過程中，必須結合城市總體規劃，從全局把握才能做到徹底消除垃圾污染隱患。因此，現狀地質的復雜性和地理位置的特殊性，導致了該垃圾堆場治理工作的敏感性強，治理難度大。經過分析，文章提出了“外運+填埋處理”“就地篩分+分類處理”“就地衛生填埋+封場綠化”等3種治理方案[4-5]，進行比選論證。

2.2.1 方案一：外運+填埋處理

該方案即用運輸車將現場垃圾清運至其他垃圾填埋場代為處理的方式。該方案中，垃圾環境治理成本包括垃圾開挖、清運費用和填埋場代處理費用兩部分。對方案進行成本核算：垃圾清運費約1.5～2.0元/t·km，若按清運距離30km計，則全部垃圾清運費用約2000萬元；垃圾填埋的處理成本價約65～100元/t，則需向現狀填埋場支付的處理費用約3440萬元。方案一的總治理成本價約5640萬元，單位處理成本139.3元/t。

2.2.2 方案二：就地篩分+分類處理

垃圾填埋場篩分是近幾年興起的關于垃圾終端處置的新技術。在上世紀90年代初期大量建造的生活垃圾衛生填埋場，經過近30年的填埋作業后，其庫容已基本告罄，填埋場垃圾篩分技術應運而生。其原理是：垃圾填埋場內的填埋垃圾經過6年以上的穩定降解期后，其中易降解物質基本降解完成，垃圾填埋氣、滲濾液已經經過了一個高峰釋放的時期，垃圾性質基本穩定，此時的垃圾被稱為礦化垃圾。礦化垃圾經過開采后，一方面可以增加新的填埋場庫容；同時，礦化垃圾開采還可以回收垃圾中的有用組分，實現了資源回收利用。

考慮現狀區域堆場垃圾已有5～9年穩定時間，該堆場垃圾已基本達到穩定狀態，可采用篩分工藝的處理方式，該方案的處理流程如圖3所示。

圖3 篩分工藝流程及物料平衡圖

該方案的主要操作流程介紹如下：首先，采用挖掘機對堆場垃圾進行開采。開采出來的垃圾在專門設計的晾曬場內風干晾曬15天后，采用滾筒篩進行篩分處理。篩分后物料的篩上物為粗料，其主要成分為塑料、織物、金屬、玻璃、大石塊等。其中塑料、織物、金屬和玻璃經人工分揀后，可出售給相應的回收公司或企業進行重新利用，大石塊可就地回填。篩分后的篩下物為細料，細料的主要成分為無機礦物及一定含量的有機物，其外觀性狀類似于土壤，沒有感官上的不適感，長期毒性釋放也大大降低。由于細料中含有一定的有機物質，其在尾礦區攤鋪后，通過在其上種植植被，還能起到尾礦區環境修復的功能。

該方案中，堆場垃圾環境治理的成本包括篩分成本和細料的外運成本兩部分。其中，篩分工作可由專門的環保公司進行，成本約100元/t，篩分的垃圾總量為40.5×104m3，則篩分的總成本費為4050萬元；細料外運量為20.0×104m3，細料外運的總費用約1000萬元。該方案總治理成本約5050萬元，單位處理成本為124.7元/t。

2.2.3 方案三：就地衛生填埋+封場綠化

該方案是在現狀堆場周邊區域就近選擇一塊面積約4.0萬m2的地質穩沉地塊，新建一座生活垃圾衛生填埋場；同時，對現狀垃圾堆場進行開采，將現狀垃圾運至新建垃圾衛生填埋場內進行填埋處理。

垃圾在衛生填埋場內逐層堆填，最終形成高約20m的小山丘。垃圾堆填完成后，立即進行封場綠化，在封場土地上種植植被，以盡快完成填埋場的生態修復，為周邊區域地塊開發和建設創造有利條件。該方案的治理成本包括垃圾開采費和新建垃圾衛生填埋場、封場綠化費用。垃圾開采費按15元/t估算，則開采費為607.5萬元。新建垃圾衛生填埋場及封場綠化費按85元/m3估算，建設庫容規模按45萬m3，則新建垃圾衛生填埋場及封場綠化費為3780萬元。該方案總治理費用為4387.5萬元，單位處理成本為108.3元/t。

該方案實施過程中，擬建衛生填埋場填埋庫區投影面積約4.0×104m2。擬選址區域可考慮在現狀堆場北側。擬選址區域地形較平坦，現狀標高32.00～36.00m。庫區垃圾堆填高度可考慮采用20m高，四周設1∶3邊坡坡度，以保持垃圾堆體穩定性。經計算，該方案可用的總庫容量為45.5×104m3，滿足現狀垃圾的填埋處理需求。

衛生填埋場建設根據國家標準要求，底部橫、縱方向均考慮1%的坡度坡向最低點，以利于收集滲濾液，同時設置滲濾液導排和收集系統。庫區范圍每隔50m左右設置導氣石籠1座，以收集垃圾填埋過程中產生的沼氣。同時根據需要設置必要的地下水導排系統。

庫底區域防滲系統組成結構從上至下依次為：

①200g/m2聚丙烯抗老化有紡土工布隔離層；

②300mm厚碎石滲瀝液導流層；

③600g/m2長纖無紡土工布膜上保護層；

④1.5mm厚光面HDPE土工膜防滲層；

⑤600g/m2長纖無紡土工布膜上保護層；

⑥600mm厚中粗砂，地下水導排層。

2.3 方案確定

根據上述分析，三種處理方案均能較好地解決現狀垃圾的污染問題?，F從工程投資、區域總體考慮、實施周期等方面進行比較，結果如表1所示。

表1 方案比選對照

由表1可知，方案一結合了城市總體規劃和垃圾處理現狀，將沉陷區垃圾運至區域外填埋場處理的方式?？梢越鉀Q區域范圍的垃圾堆場的污染問題，為遠期城市建設創造條件，但該方案的主要缺點為工程建設期較長，需協調外運填埋處理廠接受清運垃圾，并且，處理成本較高[6]。

方案二采用篩分方式，實現了資源的回收利用，充分利用了現狀垃圾所具有的穩定性，采用“分類處理、各個擊破”的原則，既實現了部分資源回收利用，還節約治理成本，并且工程周期相對較短，在一定程度上能滿足區域塌陷區生態治理工程的時間進度要求[7]。

方案三的特點是項目投資最小，建設周期較相對較長，同時解決了填埋場選址難等問題，對治理項目的進度影響較小[8-10]。但該方案最大的缺點為庫區范圍下部地層不穩定，即使對垃圾堆場周邊及頂部進行了防滲隔離處理，但后期因地層變化導致防滲隔離措施失效的可能性大，對周邊環境污染潛在風險大；同時，垃圾所處地理位置比較敏感，對后期城市建設發展極為不利。

綜上所述，考慮當地區域的經濟條件和現場實際情況，推薦采用方案一作為本次塌陷區垃圾堆場環境治理工程的實施方案。

3 結論

塌陷區垃圾堆場未采取任何環境保護隔離措施，已經對周邊水、土壤、大氣環境造成了嚴重污染；垃圾堆場區域位置位于城市采煤沉陷區，地質條件復雜；垃圾堆場位于遠期城市規劃發展區，處理不善將嚴重制約城市發展。現狀條件決定本工程垃圾治理需要綜合考慮多方面因素，與多部門協調解決其污染問題。采用外運填埋的處理方案，既避免了現狀垃圾進一步污染周邊地下水和土壤環境，同時徹底解決了垃圾堆場存在對遠期城市發展的不利影響，為城市建設發展騰挪出了時間和空間。工程建設方案經濟合理，契合區域實際需要。