鎮級填埋場封場整治項目技術探討

陳 燕

（廣東省建科建筑設計院有限公司，廣州 510500）

生態文明建設是中國特色社會主義事業的重要內容，關系人民福祉，關乎民族未來。黨中央、國務院高度重視生態文明建設，先后出臺了一系列重大決策部署，推動生態文明建設取得了重大進展和積極成效。但從總體看我國生態文明建設水平仍滯后于社會經濟發展，資源約束趨緊，環境污染嚴重，生態系統退化，發展與人口資源環境之間的矛盾日益突出，已成為社會經濟可持續發展的重大瓶頸制約[1]。

2016 年11 月28 日～12 月28 日，中央第四環境保護督察組對廣東省開展環境保護督察，并形成督察意見[2]。其中提到垃圾填埋場“無防滲措施，滲濾液直排”問題。

據有關資料顯示，廣東省內鎮級垃圾簡易填埋場（非正規填埋場）約有500 多家，受限于當時政策、經濟、工藝技術水平，填埋場內缺少相關污染防治配套措施，垃圾無害化處理水平較低，嚴重威脅到城鎮生態和人居環境安全。

1 簡易填埋場特征

（1）未經嚴格場地選址和論證，大都選擇偏僻山谷、洼地、廢棄的河道或天然的滲坑；（2）垃圾大都直接傾倒，場地沒有底部防滲、滲濾液導排、填埋氣導排等相關污染防治設施；（3）無人運營及管理。

2 簡易填埋場對生態環境的危害

（1）大氣環境風險。垃圾在堆置過程中，有機物在厭氧條件下分解，可產生對環境污染較大的有害氣體，如CH4、H2S、CO2等，特別是CH4氣體濃度在5%～15%時，極易發生爆炸[3]。而簡易填埋場內通常缺少有效的導排系統，填埋氣無法及時排出，當填埋氣達到一定濃度時，遇電火花、燃燒的煙頭等火源均有可能引起火災和爆炸，嚴重威脅周圍居民的生命財產安全以及生態環境。

（2）水環境污染風險。垃圾堆體在分解過程中會形成含有病原微生物、酸性和堿性有機污染物等成分復雜的污染源，同時重金屬在分解過程中會溶解析出。簡易填埋場因缺少底部防滲系統、滲濾液導排系統和頂部覆蓋系統，垃圾堆體產生的污染物形成高濃度滲濾液直接下滲、擴散，污染水環境，嚴重威脅生活、生產用水安全。

（3）土壤環境風險。垃圾堆體經雨水沖刷后，堆體內的滲濾液、有害污染物進入土壤，改變土壤酸堿度、土壤結構、土壤土質等，從而影響土壤微生物的活性，危害植物根系導致植物無法正常生長。

3 就地封場整治

根據《生活垃圾衛生填埋場封場技術規范》（GB 51220-2017），完整的封場內容應包括：①垃圾堆體整形、覆蓋工程、地下水污染控制工程（當地下水受到填埋場污染時）；②當原系統不完善時，工程內容應包括填埋氣體收集、處理、利用，滲濾液導排與處理，防洪與雨水導排；③垃圾堆體綠化、環境與安全監測、封場后維護與場地再利用等[4]。

目前國內生活垃圾填埋場大都是厭氧型填埋場，在適宜的濕度和溫度條件下，垃圾內可降解的有機物在無氧或厭氧的狀態下通過微生物的分解作用，會分解形成填埋氣體與含有重金屬、有機污染物、病原微生物等成分復雜的滲濾液。就地封場可一定程度上阻隔填埋氣體、滲濾液等向外擴散，使垃圾堆體原位降解分解，從而達到改善生態環境的目的。

3.1 堆體整形

堆體整形是構建垃圾自身穩定邊坡，防止滑坡，便于防滲層鋪設。根據《生活垃圾衛生填埋場封場技術規范》（GB 51220-2017）和《廣東省鎮級生活垃圾填埋場治理技術要求》，結合廣東省內部分垃圾填埋場的封場工程項目經驗和邊坡穩定性分析，當垃圾堆體修整后的邊坡坡度在1:4～1:3范圍內，防滲膜上層覆土穩定，不易滑坡。

3.2 雨水導排

生活垃圾填埋場的滲濾液污染是其主要的污染問題，場區降水是影響滲濾液產生量的重要因素，在防止地表徑流進入填埋場的工程措施中，利用截洪溝進行清污分流、減少滲濾液量是使用較多的手段[5]。垃圾填埋場雨水導排系統主要分場內雨水排放及場外雨水疏導系統。主要通過設置環場排水溝實現填埋場與周邊山體雨水的分流；通過表層敷設人工防滲結構層，實現垃圾堆體與表面雨水的分流。

3.3 防滲系統

對于簡易填埋場，底部新建防滲系統實施困難。在工程實例中多采取在垃圾堆體表面鋪設人工防滲結構層，通過減少降水滲入垃圾堆體來減少滲濾液量。該措施操作簡單，行之有效。

頂部防滲結合底部滲濾液導排，進一步減少滲濾液向土壤、地下水的擴散。另外，頂部防滲系統除防止降雨進入堆體外，也可起到限制填埋氣無序擴散、防止動物進入等作用。

封場覆蓋系統的各層應具有排氣、防滲、排水、綠化等功能[4]。根據工程經驗，自上而下常采用植被表土層、覆蓋土層、排水層、防滲層、構建土層的組合形式（見圖1）。

圖1 頂部防滲系統示意

3.4 填埋氣體收集處理

實際工程中多采用設置導排豎井導排填埋氣體。常見做法是在垃圾堆體整形過程中，按照30m～50m 的間距設置導排豎井，將堆體內的填埋氣體導排至大氣中（見圖2）。

圖2 填埋氣體導排豎井做法示意

3.5 滲濾液減量與導排

3.5.1 滲濾液減量

滲濾液的減量可以通過控制流入和好氧減量來實現。

（1）減少流入--構建頂部防滲系統。在整形后的堆體表面設置頂部防滲覆蓋層。覆蓋層與雨水導排系統可防止降雨進入堆體產生更多的滲濾液。

（2）好氧減量--構建好氧生物反應器。原理是通過在填埋堆體中埋設注氣井、注液井和排氣井，向垃圾堆體內注入空氣，并將收集的滲濾液和其他液體注回至垃圾堆體，使堆體中的有機物在適宜的含氧量、溫度、濕度條件下，經好氧微生物的作用快速降解，縮短垃圾分解時間。同時通過排氣井排除垃圾堆體中的二氧化碳等氣體，并帶出好氧反應產生的熱量。好氧生物反應器通過將滲濾液循環，分散在填埋場中。增加垃圾堆體內部濕度，不僅可以提高垃圾中有機物的降解速率，而且可以降低滲濾液處理的難度。好氧生物反應器可降低滲濾液處理難度，主要體現在兩方面：①由于垃圾堆體溫度升高，水分蒸發量大，滲瀝液的量減少。②在滲瀝液回灌過程中，污染物被垃圾吸附，特別對氨氮和重金屬難降解的污染物有良好的吸附作用，可降低相關污染物在滲瀝液中的濃度[6]。

綜上，好氧生物反應器與厭氧降解相比，具有降解速度快、治理周期短的優勢，一般在4 年內可達到穩定狀態，但投資較高，施工、營運較復雜。

3.5.2 滲濾液導排

簡易填埋場底部無防滲層，新建底部防滲和滲濾液導排系統可操作性低，因此想完全消除滲濾液對土壤和地下水的污染不切實際。可在垃圾堆體邊坡底部建碎石排水管溝，碎石管溝內敷設HDPE 穿孔管，再間隔設置導排穿孔支管伸入垃圾堆體內部，設置排水坡度導排滲濾液至調節池（見圖3）。根據工程實際經驗，該做法導排效果較好。

圖3 坡腳滲濾液導排系統做法示意

碎石管溝深度宜挖至干凈土層以下1 m，碎石溝內穿孔主管管徑不宜小于dn225，導排支管間隔宜2～3 m，伸入垃圾堆體內部長度宜3～4 m，有條件可適當伸長。這種導排方式操作簡單、施工周期短、見效快，建成后可避免滲濾液外溢至填埋場，在下游形成可見的表面徑流，也可將堆體內部滲濾液導排至調節池，一定程度上可以消減滲濾液對土壤、地下水的污染，達到防控目的。

4 工程實例

4.1 工程概況

清遠市某垃圾簡易填埋場自2005 年始作為清遠市某鎮垃圾堆放場地，占地總面積約15 畝，存量垃圾約5 萬噸，封場方案設計主要包括：垃圾堆體覆蓋系統、垃圾堆體整形、雨水導排系統、填埋氣體導排系統、垃圾滲瀝液收集處理系統等，整治總平面見圖4。

圖4 整治總平面

4.2 工程設計

4.2.1 垃圾堆體覆蓋系統

采用1.5 mm 厚HDPE 單糙面膜作為主要防滲層。垃圾堆體整形完成后，按以下順序自下而上敷設覆蓋層：①在堆體表面覆蓋一層400 mm 的壓實自然土層作為構建土層；②鋪設4 800 g/m2GCL膨潤土層+ 1.5 mm 厚HDPE 單糙面防滲膜作為主要防滲層；③防滲層后再鋪設600 g/m2無紡土工布+ 6 mm 厚土工排水網格+ 400 g/m2無紡土工布作為排水層；④鋪設300 mm 壓實自然土層；⑤覆蓋厚度300 mm 的耕植土，用于綠化固土，增強垃圾堆體的穩定性。

4.2.2 垃圾堆體整形

垃圾堆體東側坡面通過垃圾或土方堆填，修整坡度為1:3，邊坡高度約10 m，中部設4 m 寬平臺。堆體另外三面與山體相連，穩定性好。堆體頂面整形后西南高東北低，低處垃圾面標高136.5 m，高處垃圾面標高139.5 m，整個坡面坡度約5%，表層雨水往東北部方向排放。

4.2.3 雨水導排系統

滲透雨水：大氣降水主要通過表面徑流排放，在HDPE 防滲膜層與上自然土層間設6 mm 厚排水網格導排滲透雨水。地表雨水：順坡形排放，在低位處設置排水溝收集和導排雨水。

在填埋場西側和北側設B×H = 2.5 m×1.0 m漿砌塊石排水溝，主要導排山坡雨水；在垃圾堆體東部邊坡坡頂設B×H = 0.5 m×0.5 m 磚砌排水溝，主要導排垃圾堆體頂面雨水；在垃圾堆體東部邊坡坡底設B×H = 0.5 m×0.5 m 磚砌排水溝，主要導排垃圾堆體邊坡表面雨水；在原擋壩外側設B×H = 1.0 m×0.5 m 磚砌排水溝，主要導排邊坡及調節池內雨水；在垃圾堆體南部設B×H = 0.5 m×0.5 m 磚砌排水溝，主要導排南側小邊坡表面雨水。

4.2.4 滲濾液收集處理系統

在填埋場相對地勢最低的東側垃圾堆體坡腳下設置碎石導排管溝，長度60 m，以截流部分徑流至此的滲濾液排至新建調節池。在垃圾底部每隔6 m 伸入一根4 m 長dn125HDPE 穿孔管以收集垃圾堆體內的滲濾液，共計10 根，分別收集滲濾液至設置在碎石導排溝的DN225HDPE 穿孔滲濾液導排管。

滲濾液調節池設在坡腳新建大壩與原大壩之間，長35.0 m，寬18.5 m，有效水深約2.5 m，有效容積約800 m3。池底及池壁設防滲膜，池頂設棚架。

滲濾液通過專用車輛運送至附近的污水處理廠，經稀釋后與其它生活污水協同處理。

4.2.5 填埋氣體導排系統

采用導排豎井使堆體內的填埋氣體擴散至大氣中，在垃圾堆體整形過程中，按照30 m～50 m 的間距布置一個導排豎井。

4.2.6 復綠及水土保持

在垃圾堆體植被綠化層敷設完成后，種植臺灣草、馬尼拉草等低矮的草本植物固化土層，防止水土流失，增強垃圾堆體的穩定性。

4.2.7 運營效果

該填埋場于2016 年封場，2020 年“龍舟水”期間共經歷四場強降雨，最大降雨量達485 mm，封場措施運行穩定，收集到的滲濾液由最開始的15 t/d 減少至目前的2 t/d。根據該填埋場2016 年2月至2019 年7 月水質及大氣監測報告，封場后該填埋場水質及大氣監測結果為達標。封場前后各項水質監測數據對比見表1。

表1 封場前后各項水質監測數據對比

綜上所述，采用以上工程措施進行初步封場可以一定程度控制上污染擴散，滿足大部分中小城鎮生活垃圾簡易填埋場（非正規場）封場的經濟、技術及環保要求。

5 結語

國內老舊鎮級生活垃圾簡易填埋場已基本完成其歷史使命，整治任務迫在眉睫。目前對其整治仍以控制污染為主，國內就地封場的老舊鎮級場大都在厭氧的基礎上采取以上相對簡單、經濟的工程措施對污染源進行控制，雖已取得一定成效，但仍未完全消除對生態的污染。隨著國家對生態文明建設的重視、財政的支持、填埋場整治技術水平的提高，以后進一步提高整治標準勢在必行，強化污染控制、場地生態修復等整治技術的研究依舊任重而道遠。