蘇州某填埋場剩余庫容分析及應(yīng)急處理建議

鄭 偉，王清森，金 晶，郭彥海，王 慶

(光大環(huán)境修復(fù)(江蘇)有限公司，江蘇 南京 211100)

1 引言

《“十三五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》[1]的主要目標是：到2020年底，具備條件的直轄市、計劃單列市和省會城市(建成區(qū))實現(xiàn)原生垃圾“零填埋”，建制鎮(zhèn)實現(xiàn)生活垃圾無害化處理能力全覆蓋，設(shè)市城市生活垃圾焚燒處理能力占無害化處理總能力的 50%以上，其中東部地區(qū)達到 60%以上?？梢?，中國對生活垃圾的處理由以填埋為主轉(zhuǎn)向以焚燒及資源回收綜合利用為主。全國各省市積極響應(yīng)國家規(guī)劃，積極籌建垃圾焚燒發(fā)電廠[2，3]，傳統(tǒng)的垃圾衛(wèi)生填埋場正在逐步退出生活垃圾處置終端[4]。但是，垃圾焚燒發(fā)電廠從建設(shè)到投產(chǎn)周期較長，有些地市的垃圾填埋場服役年限將近，可能存在填埋場填滿時垃圾焚燒廠未投產(chǎn)的情況。因此，需要準確評估填埋場剩余庫容和準確預(yù)測填埋庫區(qū)未來可容納入場的垃圾量，以提前制定應(yīng)對措施。柏君等[5]研究了基于小型低空無人機攝影測量技術(shù)應(yīng)用于垃圾填埋場形變監(jiān)測及庫容儲量分析，能夠準確預(yù)測在預(yù)設(shè)封場條件下垃圾填埋場可達到的最長使用時間，但和高武[6]的庫容分析方法同樣具有技術(shù)門檻要求高、操作繁瑣的缺點，實際應(yīng)用困難。史煒等[7]采用高程導(dǎo)線測量和圖根控制測量實地調(diào)查和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析核算了江村溝填埋場剩余庫容，但核算中未考慮垃圾堆體整形坡度不宜大于1∶3的要求，測算的剩余庫容較實際庫容偏大。

本文以蘇州某填埋場為例，調(diào)查填埋場的歷史填埋數(shù)據(jù)及填埋場的剩余庫容，預(yù)測在焚燒廠投產(chǎn)前尚需填埋的垃圾量，分析缺失庫容量，給出在沒有土地指標情況下增加庫容的解決思路，制定應(yīng)急填埋方案，并提出垃圾焚燒發(fā)電廠投產(chǎn)后填埋場的利用建議，旨在為面臨同類問題的相關(guān)主管部門提供參考解決方案。

2 研究背景概況

填埋場占地面積約2.48×105m2，包含7個生活垃圾填埋庫、1個飛灰填埋庫和2個滲濾液調(diào)節(jié)池。截至2020年11月14日，該填埋場僅剩一個設(shè)計庫容為3.51×105m3的7#生活垃圾填埋庫可用，生活垃圾已填埋至地面標高處。距離該填埋場2 km處有一垃圾焚燒發(fā)電廠，該垃圾焚燒發(fā)電廠正在建設(shè)二期項目(3000 t/d)，計劃2021年10月31日投產(chǎn)，投產(chǎn)后該行政區(qū)即實現(xiàn)原生垃圾“零填埋”的目標。

3 研究方法

3.1 數(shù)據(jù)收集

2020年11月14日的1∶500地形測繪圖、2020年全年的垃圾日填埋量、2014～2020年垃圾的月填埋量。

3.2 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)預(yù)處理分析采用Excel2016，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS19，剩余庫容分析采用南方CASS10.1，三維地形繪制采用Surfer10制作。

7#垃圾填埋庫于2020年5月19日開始填埋垃圾，使用2020年5月19日至11月14日的垃圾填埋量和占用庫容大小分析填埋垃圾實際密度。根據(jù)已封場的垃圾填埋庫頂標高及《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術(shù)規(guī)范》[8]要求的邊坡比1∶3計算7#垃圾填埋庫剩余庫容。根據(jù)填埋場歷史填埋數(shù)據(jù)預(yù)測了到2021年10月31日需要填埋的垃圾量。

4 結(jié)果與分析

4.1 填埋垃圾密度

2020年5月19日至11月14日，7#垃圾填埋庫總計填埋垃圾量為106735.43 t，7#庫區(qū)庫底面積S1為9630 m2，地面面積S2為23420 m2，可近似看作為長方截錐體，庫底標高H2為-6.28 m，對2020年11月14日填埋垃圾后的7#庫進行土方平衡，土方平衡后標高H1為2.019 m。則2020年5月19日至11月14日填埋垃圾占用庫區(qū)體積計算公式為：

(1)

由公式(1)計算可得7#垃圾填埋體積為132971.58 m3。進而測算出垃圾填埋密度為0.80 t/m3，滿足生活垃圾壓實密度應(yīng)大于600 kg/m3的要求[8]，且達到《生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場技術(shù)規(guī)范》中堆體的垃圾密度不宜小于0.8 t/m3的要求[9]。

4.2 剩余庫容分析

將2020年11月14日所測填埋場的高程點利用Surfer繪制三維數(shù)字地圖疊加等高線，見圖1。由圖1可知，已封場的1～5#庫區(qū)頂部標高大約為12～14 m，6#庫已封場頂部標高為8 m，7#庫正在使用。7#庫未來封場頂部標高為12 m，邊坡比為1∶3，采用CASS三角網(wǎng)法測算7#庫的剩余庫容，測算結(jié)果為166598.1 m3，見圖2。2020年11月14日至2021年2月7日，7#庫區(qū)進場填埋垃圾量為51565.33 t，以填埋垃圾密度為0.8 t/m3計算，占用庫容為64456.66 m3。因此，截至2021年2月7日，7#庫的剩余庫容為102141.44 m3。

圖1 填埋場三維數(shù)字地形

4.3 填埋量預(yù)測

2014～2020年每月垃圾進場填埋量范圍為0～28929.28 t，平均為14280.89 t，變異系數(shù)為0.47。2020年1月1日至2021年2月7日每日垃圾進場填埋量范圍為0～1052.54 t，平均為517.07 t，變異系數(shù)為0.62(表1)。逐月填埋量與逐日填埋量的變異系數(shù)均較大，表明填埋場進場的垃圾量受外界環(huán)境干擾較大，垃圾進場填埋量預(yù)測宜選取日填埋數(shù)據(jù)較大的中位數(shù)進行預(yù)測，安全系數(shù)較高。

圖2 7#填埋庫剩余庫容測算

表1 垃圾進場填埋量數(shù)據(jù)

預(yù)測未來垃圾填埋量取日填埋量610.68 t計算依據(jù)，2021年2月7日至10月31日，共267 d，預(yù)測需填埋垃圾量為163051.56 t，需占用庫容203814.45 m3。但7#庫實際剩余庫容僅剩余102141.44 m3，小于所需庫容，該行政區(qū)面臨未來產(chǎn)生的垃圾沒有足夠的垃圾處置終端接納的困境。

4.4 應(yīng)急方案

該行政區(qū)在垃圾焚燒發(fā)電廠二期項目投產(chǎn)前，需考慮垃圾的應(yīng)急處置措施[10～12]。一般而言，填埋場庫容填滿后有兩種解決措施：一是重新選址新建填埋場，二是對舊填埋場進行擴建繼續(xù)填埋。但重新選址新建填埋場存在選址難、用地指標審批難、建設(shè)周期長等困難[13～15]，尤其是對于蘇州等東部沿海發(fā)達城市，新建填埋場可能性更小。因此，對舊填埋場進行擴建繼續(xù)填埋則成為解決垃圾焚燒廠二期投產(chǎn)前垃圾處置的可行的重要途徑。

由于焚燒廠二期建成后，行政區(qū)內(nèi)所有生活垃圾全部焚燒處理，屆時該填埋場封場。因此該填埋場的擴建有兩種途徑，一是縱向加高擴建，二是場內(nèi)抽調(diào)出一個調(diào)節(jié)池改造為填埋庫。從圖3可知，6#填埋庫庫頂高程為8 m，5#填埋庫庫頂高程為12 m，因此，可在6#填埋庫現(xiàn)有基礎(chǔ)上繼續(xù)堆填垃圾至12 m。由于填埋場即將封場，可將場內(nèi)較小的老調(diào)節(jié)池改造為填埋庫以應(yīng)對2021年10月31日前的垃圾應(yīng)急填埋。6#填埋庫按照邊坡比1∶3堆填垃圾，堆高至12 m可用庫容為87802.1 m3，測算結(jié)果見圖3。舊調(diào)節(jié)池改造后庫容為15859 m3，測算結(jié)果見圖4。

圖3 6#填埋庫可用庫容

圖4 舊調(diào)節(jié)池改造庫容量

2021年2月8日至6月20日，進場垃圾填埋至7#垃圾填埋庫，2021年6月21日至2021年10月13日，進場垃圾在6#垃圾填埋庫填埋至12 m高程，2021年10月14日至31日，進場垃圾填埋至舊調(diào)節(jié)池改造后的填埋庫，直到2021年10月31日，調(diào)節(jié)池改造后的填埋庫剩余庫容為2751.44 m3。垃圾進場填埋量與填埋場剩余庫容變化情況見圖5。

圖5 填埋場填埋垃圾量與剩余庫容

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

(1)垃圾焚燒發(fā)電廠二期于2021年10月31日投產(chǎn)，但填埋場于2021年6月20日填滿，屆時該行政區(qū)的部分生活垃圾需尋找其他應(yīng)急處置措施。

(2)將垃圾填埋場舊調(diào)節(jié)池改造為垃圾填埋庫，可新增15859.0 m3填埋庫容，6#填埋庫縱向堆高至12 m，可填埋空間為87802.1 m3，填埋場可繼續(xù)作為生活垃圾處置終端至2020年10月31日。

5.2 建議

中國的生活垃圾處置方式逐步由填埋處置轉(zhuǎn)變?yōu)榉贌秊橹鞯奶幹梅绞?，而垃圾焚燒后尚有殘存的爐渣及焚燒垃圾產(chǎn)生的飛灰需要進行處置，一般而言垃圾焚燒廠產(chǎn)生的飛灰和爐渣需進行衛(wèi)生填埋。隨著社會發(fā)展，城市建設(shè)用地指標越來越少，用地審批越來越困難，新建填埋場的費用高、“鄰避效應(yīng)”難解決，因此，建議垃圾焚燒發(fā)電廠二期投產(chǎn)后，將填埋場填埋的垃圾進行有序開挖轉(zhuǎn)運至垃圾焚燒發(fā)電廠進行焚燒減量，填埋場騰退出的庫容進行修復(fù)后改造為垃圾焚燒發(fā)電廠的爐渣填埋庫和飛灰填埋庫。