城市生活垃圾的治理已成為我國各大城市的重大環(huán)境問題。城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)的設(shè)計(jì)理論及工程技術(shù)問題日益受到應(yīng)有的重視。然而，我國衛(wèi)生填埋場(chǎng)的設(shè)計(jì)理論及其機(jī)理尚有待深入研究和探討。因此，如何安全有效地解決垃圾的最終處置問題，避免形成二次污染，并將垃圾作為能開發(fā)利用的資源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是衛(wèi)生填埋所要解決的。
本文對(duì)我國垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行了綜合分析，對(duì)城市生活垃圾的特性，填埋場(chǎng)的選址、防滲層的構(gòu)造措施、防滲材料的工程特性、滲濾液的產(chǎn)生及處理、填埋氣體的收集及利用、封場(chǎng)措施、填埋場(chǎng)的綜合利用以及環(huán)境保護(hù)和監(jiān)測(cè)等問題進(jìn)行探討。
第一章 緒論
1.1 概述
垃圾處理的最佳方式是綜合處理，由于城市垃圾處理方式和技術(shù)的選擇受垃圾成分、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、能源結(jié)構(gòu)、自然條件及傳統(tǒng)習(xí)慣因素的影響，因而每個(gè)城市的選擇可能各不相同，沒有統(tǒng)一和固定的模式。
在生活垃圾處理處置方式中，填埋無疑占據(jù)著舉足輕重的位置，從全球來看，填埋大約占到70%左右，在各發(fā)達(dá)國家應(yīng)用非常廣泛，例如加拿大1989年衛(wèi)生填埋處置量占82%；1991年英國、意大利年衛(wèi)生填埋處置量占其總處置量的90%美國處置量為72%，西班牙處置量為75%，德國1993年衛(wèi)生填埋處置量占73%。美國聯(lián)邦環(huán)保局(USEPA)和很多州都已詳細(xì)制定關(guān)于填埋場(chǎng)選址、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、水氣監(jiān)測(cè)、環(huán)境美化，封閉性監(jiān)測(cè)以及維護(hù)年限的法規(guī)。而在我國,由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平等的原因，填埋所占的比例更高，達(dá)到90%以上。雖然隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，在未來的20年內(nèi)，在擬建的垃圾處理項(xiàng)目中，填埋比例會(huì)稍有下降，但仍有大約75%的項(xiàng)目采用填埋方式。
同時(shí)在我國的《城市垃圾處理及其污染防治技術(shù)政策》中明確提出：以填埋為主的路線，因此填埋必將在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位，許多大中城市新建的垃圾填埋場(chǎng)，其日處理能力都達(dá)上千噸，總填埋庫容達(dá)數(shù)千萬立方米。
垃圾衛(wèi)生填埋具有處理和最終處置生活垃圾的雙重功能，其主要優(yōu)點(diǎn)是速度快、方法簡(jiǎn)單，技術(shù)比較成熟，在較大范圍內(nèi)能適應(yīng)垃圾產(chǎn)量的變化，建設(shè)費(fèi)用和管理費(fèi)用相對(duì)較低。但填埋場(chǎng)的一個(gè)與生俱來的缺點(diǎn)：占地面積大，據(jù)估計(jì)：全國現(xiàn)有的大中型填埋場(chǎng)大約有200座左右，按平均每座占地60hm2,則大約占了1.2萬hm2土地，相當(dāng)于1/4個(gè)上海市區(qū)面積。同時(shí)，除了日益增加的垃圾，世界上其他資源(能源)都日漸稀少，統(tǒng)計(jì)資料顯示：到目前為止，我國填埋場(chǎng)或堆場(chǎng)中已堆積的垃圾大約有60多億，并且城市生活垃圾總量仍以每年8%~10%的速度增長(zhǎng)，全國城市生活垃圾年產(chǎn)量達(dá)到1.5億噸[11]。在這樣一個(gè)嚴(yán)峻的時(shí)刻，可持續(xù)發(fā)展的理念已經(jīng)深入人心，因此，填埋方式也必將發(fā)生轉(zhuǎn)變，可持續(xù)填埋也終將會(huì)進(jìn)入人們的視線，垃圾填埋場(chǎng)也將從一個(gè)單純的藏污納垢場(chǎng)所變?yōu)橐环N資源的礦場(chǎng)，從而真正體現(xiàn)填埋場(chǎng)的可持續(xù)發(fā)展的理念，這就需要填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)使填埋場(chǎng)不僅安全填埋生活垃圾，不對(duì)填埋場(chǎng)周圍環(huán)境造成危害，還有利于填埋垃圾的資源化、能源化和填埋場(chǎng)的后續(xù)開發(fā)利用，真正做到填埋場(chǎng)的可持續(xù)發(fā)展。
1.3生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)的特點(diǎn)及本設(shè)計(jì)的內(nèi)容
填埋場(chǎng)主要用來填埋城市垃圾等一般固體廢物，使其對(duì)公眾健康和環(huán)境安全不會(huì)造成危害。所謂填埋就是在鋪設(shè)有良好防滲性能襯墊的場(chǎng)地上，將固體廢棄物鋪成一定厚度的薄層，加以壓實(shí)，并加上覆蓋層。其場(chǎng)地必須具有合適的水文，地質(zhì)和環(huán)境條件，并要進(jìn)行專門的規(guī)劃、設(shè)計(jì)，嚴(yán)格施工和加強(qiáng)管理。為防止周圍環(huán)境被污染，必須設(shè)有一個(gè)滲濾液收集和處理系統(tǒng)，還要提供氣體（主要為甲烷和二氧化碳）的排除或回收通道，并對(duì)填埋過程中產(chǎn)生的水、氣和附近的地下水進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還需能達(dá)到抵御百年一遇以上洪水的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。填埋場(chǎng)的功能主要有兩個(gè)方面，即貯留固體廢物、隔斷固體廢物污染和對(duì)固體廢物進(jìn)行處置。
通常一個(gè)完整的衛(wèi)生填埋場(chǎng)地主要由填埋場(chǎng)、輔助設(shè)施和未利用的空地組成。
填埋場(chǎng)建設(shè)程序主要包括：場(chǎng)址的選擇、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估、可行性研究、土地征用、工程初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、工程施工、竣工驗(yàn)收等環(huán)節(jié)。
填埋工程的項(xiàng)目應(yīng)包括：填埋場(chǎng)場(chǎng)地平整，基底處理，填埋單元?jiǎng)澐?，周邊和單元之間的通道，襯墊系統(tǒng)，滲濾液收集系統(tǒng)，封頂級(jí)配，封頂剖面，雨水管理系統(tǒng)，地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和填埋氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。圖1.3表示固體廢棄物的堆填過程和封閉后的情況。
在現(xiàn)代衛(wèi)生填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)中最重要的關(guān)鍵部位包括襯墊系統(tǒng)，滲濾液收集系統(tǒng)，氣體收集系統(tǒng)和最終覆蓋（封頂）系統(tǒng)。
襯墊系統(tǒng)位于填埋場(chǎng)底部和四側(cè)，它是一種水力屏障，用來隔離固體廢棄物以免對(duì)填埋場(chǎng)的地下水和四周的土產(chǎn)生物染。襯墊系統(tǒng)是填埋場(chǎng)最重要的組成部分，填埋場(chǎng)滲濾液是由于降水經(jīng)過廢棄物過濾和對(duì)廢棄物壓榨產(chǎn)生的，是一種典型的污染液，若不加處理排入周邊土體及地下水中，將對(duì)土體和地下水產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，滲濾液收集系統(tǒng)用來收集填埋場(chǎng)中產(chǎn)生的滲濾液并將其排放至廢水處理站或集水池集中進(jìn)行處理。氣體收集系統(tǒng)用于收集廢物中有機(jī)成分分解時(shí)產(chǎn)生的氣體，收集后的氣體可用來發(fā)電或有控制地進(jìn)行燃燒。對(duì)填埋場(chǎng)進(jìn)行封頂?shù)哪康氖菧p少封閉后降水對(duì)填埋場(chǎng)的滲入以減少滲濾液的產(chǎn)生。
不同填埋單元之間的相互聯(lián)系和填埋的次序在填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)中十分重要，根據(jù)這些單元如何組合，從幾何外形來看，一般可將填埋場(chǎng)的型式分成四類
(1)平地堆填:填埋過程只有很小的開挖或不開挖，通常適用于 比較平坦且地下水埋藏較淺的地區(qū)。
(2)地上和地下堆填:填埋場(chǎng)由同時(shí)開挖的大單元雙向布置組成，一旦兩個(gè)相鄰單元填滿了，它們之間的面積也就填滿了，通常用于比較平坦但地下水埋藏較深的地區(qū)。
(3)谷地堆填:堆填的地區(qū)位于天然坡度之間，它可能包括少許 地下開挖。
(4)挖溝堆填:與地上和地下堆填相類似，但其填埋單元是狹窄的和平行的。通常僅用于比較小的廢物溝。
第二章 填埋場(chǎng)的選址
2.1場(chǎng)址的選擇
這是衛(wèi)生填埋的第一步也是最重要的一步。
2.2選址的要考慮的因素
1.城市總體規(guī)劃、區(qū)域環(huán)境規(guī)劃、城市環(huán)境衛(wèi)生專業(yè)規(guī)劃及相關(guān)規(guī)劃； 2.土地利用價(jià)值及征地費(fèi)用，場(chǎng)址周圍人群居住情況與公眾反映，填埋氣體利用的可能性； 3.地形、地貌及相關(guān)地形圖，土石料條件，包括取土石料難易、遠(yuǎn)近和存儲(chǔ)總量； 4.工程地質(zhì)與水文地質(zhì)；
5.洪泛周期（年），降水量，蒸發(fā)量，夏季主導(dǎo)風(fēng)向及風(fēng)速，基本風(fēng)壓值； 6.道路、交通，給排水及供電條件；
7.擬填埋處理的垃圾量和性質(zhì)，服務(wù)范圍、垃圾收集運(yùn)輸情況； 8.城市污水處理現(xiàn)狀及規(guī)劃資料； 9.城市電力和燃?xì)猬F(xiàn)狀及規(guī)劃資料。
除此以外,還要考慮與項(xiàng)目建設(shè)相關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)。
2.3選址順序
根據(jù)2004年建設(shè)部《城市生活垃圾填埋技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)場(chǎng)址的選擇如下：
填埋場(chǎng)場(chǎng)址設(shè)置應(yīng)符合當(dāng)?shù)爻鞘薪ㄔO(shè)總體規(guī)劃要求，符合當(dāng)?shù)爻鞘协h(huán)境衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展規(guī)劃要求。
填埋場(chǎng)對(duì)周圍環(huán)境不應(yīng)產(chǎn)生污染或?qū)χ車h(huán)境影響不超過國家相關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
填埋場(chǎng)應(yīng)具備相應(yīng)的庫容，填埋場(chǎng)使用年限宜10年以上，特殊情況下，不應(yīng)低于8年。
填埋場(chǎng)應(yīng)與當(dāng)?shù)氐拇髿夥雷o(hù)、水資源保護(hù)、大自然保護(hù)及生態(tài)平衡要求相一致。
選址應(yīng)由建設(shè)、規(guī)劃、環(huán)保、設(shè)計(jì)、國土管理、地質(zhì)勘察等部門有關(guān)人員參加。
填埋場(chǎng)不應(yīng)設(shè)在下列地區(qū)：
1. 地下水集中供水水源地及補(bǔ)給區(qū)；
2. 洪泛區(qū)和泄洪道；
3. 填埋庫區(qū)與污水處理區(qū)邊界：距居民居住區(qū)或人畜供水點(diǎn)500m以內(nèi)的地區(qū)；距河流 和湖泊50m以內(nèi)的地區(qū)；距民用機(jī)場(chǎng)3km以內(nèi)的地區(qū)；
4. 活動(dòng)的坍塌地帶，尚未開采的地下蘊(yùn)礦區(qū)、灰?guī)r坑及溶巖洞區(qū)；
5. 珍貴動(dòng)植物保護(hù)區(qū)和國家、地方自然保護(hù)區(qū)；
6. 公園，風(fēng)景、游覽區(qū)，文物古跡區(qū)，考古學(xué)、歷史學(xué)、生物學(xué)研究考察區(qū)；
7. 軍事要地、基地，軍工基地和國家保密地區(qū)。
2.4環(huán)境影響評(píng)價(jià)與檢查場(chǎng)址
在進(jìn)行場(chǎng)址選擇時(shí)要對(duì)備選的場(chǎng)地進(jìn)行綜合的環(huán)境影響評(píng)估，即環(huán)境影響評(píng)價(jià)。建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告書必須在項(xiàng)目的可行性研究階段完成；在進(jìn)行可行性研究的同時(shí)，必須對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境影響作出評(píng)價(jià)。環(huán)境影響評(píng)價(jià)的目的是：填埋場(chǎng)建造前、建造過程中以及建成后評(píng)估、確定它對(duì)環(huán)境的潛在影響；指出如何減少或排除對(duì)環(huán)境的影響；確定環(huán)境背景值以便監(jiān)督檢查可能發(fā)生的環(huán)境問題。
2.4.1全面科學(xué)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)
對(duì)垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)建設(shè)進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)，可分為三個(gè)階段。
1）準(zhǔn)備階段。通告，告知所有關(guān)系人；確認(rèn)作出環(huán)境影響評(píng)價(jià)的必要性；確認(rèn)作出環(huán)境影響評(píng)價(jià)的規(guī)模；環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作有關(guān)各個(gè)方面的組織；確認(rèn)環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作范圍。
2）研究階段。項(xiàng)目對(duì)環(huán)境影響的確認(rèn)；項(xiàng)目對(duì)環(huán)境影響的描述；項(xiàng)目對(duì)環(huán)境影
響的檢驗(yàn)；備選場(chǎng)址現(xiàn)況檢查；兩種決策（選中與否）比較；考慮采取補(bǔ)償措施；起草環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告。
3）后期評(píng)價(jià)階段。審查環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告；決定項(xiàng)目可以進(jìn)行或項(xiàng)目只能靠補(bǔ)償措施進(jìn)行或項(xiàng)目不可進(jìn)行。
2.4.2場(chǎng)址的檢查
備選場(chǎng)址現(xiàn)況檢查在環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究階段進(jìn)行。地質(zhì)與水文方面的檢查作為重點(diǎn)。檢查的結(jié)果應(yīng)列入環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告書中。檢查內(nèi)容應(yīng)包括：地質(zhì)結(jié)構(gòu)、滲透性、離地下水的距離、場(chǎng)址的天然坡與人工坡的穩(wěn)定性、低層土的承載能力與變形特性、自然災(zāi)害（地震、暴風(fēng)雨、洪災(zāi)等）風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)要進(jìn)行其它相關(guān)的調(diào)查及檢驗(yàn)：附近居民點(diǎn)的情況；道路與其它交通情況；當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件；處理滲濾液與利用沼氣的可能性；對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響（包括風(fēng)景）；對(duì)現(xiàn)有水文條件（水域）的影響；對(duì)文化、宗教場(chǎng)所與療養(yǎng)勝地（旅游）的影響；描述費(fèi)用的情況。
另外，在場(chǎng)址調(diào)查中要積累照片資料。這些資料可能被用于：今后對(duì)場(chǎng)址的情況作更好的總體評(píng)估；描述場(chǎng)址的細(xì)節(jié)問題（觀察現(xiàn)場(chǎng)）；為以后的分析作原始資料。
第四章 填埋場(chǎng)的地基與防滲
4.1填埋區(qū)基底工程
《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技規(guī)范》規(guī)定，場(chǎng)底地基是具有承載能力的自然土層或經(jīng)過碾壓、夯實(shí)的平穩(wěn)層，且不應(yīng)因填埋垃圾的沉陷而使場(chǎng)底變形、斷裂，場(chǎng)底基礎(chǔ)表面經(jīng)碾壓后，方可在其上貼鋪人工襯里。場(chǎng)底應(yīng)有縱、橫向坡度。縱橫坡度宜在2%以上，以利于滲濾液的導(dǎo)流。實(shí)際設(shè)計(jì)建設(shè)中，長(zhǎng)寬一般為300～400m或更大，如按2%坡度進(jìn)行設(shè)計(jì)，則場(chǎng)區(qū)兩端高差在6～8m或更多。受地下水埋深土方平衡及整體設(shè)計(jì)的影響，場(chǎng)區(qū)兩端高差過大會(huì)造成較大的困難。根據(jù)北京填埋場(chǎng)（安定、北神樹）建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)場(chǎng)底縱向主要坡度為1%～1.3%時(shí)可以保證滲濾液排順暢[1]。為確保填埋場(chǎng)安全，考慮到填埋場(chǎng)土體條件較差，需要對(duì)其整形，坑底及周圍進(jìn)行平整，取土同時(shí)作為坑四壁局部填土、每日覆蓋用土和最終覆蓋用土。填埋區(qū)底部按設(shè)計(jì)高程完成基底工程以后，底部要求平整，以利于防滲膜的鋪設(shè)。
4.2填埋場(chǎng)的防滲系統(tǒng)
填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)，不僅要能防止?jié)B濾液滲出污染地下水，還要防止地下水涌
入填埋場(chǎng)。通常的防滲方法有水平防滲和垂直防滲。垂直防滲指山谷型填埋場(chǎng)，地質(zhì)條件較好，場(chǎng)底為無裂縫基巖，一般在地下水出口處建筑防滲帷幕，使填埋場(chǎng)底部的滲濾液阻積于帷幕前的水池中，不向下游及鄰近地區(qū)滲透。我國典型的山谷型垂直防滲填埋場(chǎng)有杭州天子嶺填埋場(chǎng)等。在特殊地質(zhì)條件的平原也可采用垂直防滲技術(shù)。水平防滲指平原性地貌的填埋場(chǎng)，在水平方向設(shè)置防滲系統(tǒng)，在填埋場(chǎng)的底部和周邊形成隔離層，可實(shí)現(xiàn)滲濾液和地表水、地下水的分流處理、排放，如北京安定填埋場(chǎng)和深圳下坪垃圾填埋場(chǎng)等[2]。
防滲層的建設(shè)方法多種多樣,采用何種工藝方法建設(shè)防滲層是設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，不管使用什么方法、什么材料，最終達(dá)到的目的是滲透系數(shù)Kf小于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，我國要求Kf小于10-9m/s。[1]同時(shí)要考慮：
1)使用壽命。填埋場(chǎng)的使用壽命，封場(chǎng)后要求的防滲層的壽命，以及本身的可靠性。
2)與填埋場(chǎng)的相容性。選用的材料不能被填埋物侵蝕，由于滲濾液的性質(zhì)不穩(wěn)定，所以選擇的材料要適應(yīng)滲濾液的各種性質(zhì)，如抗酸、抗堿等。 3)場(chǎng)地條件及氣候條件。
4)建設(shè)費(fèi)用。防滲材料的選擇既要達(dá)到防滲要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)合理，厚的土工膜具有更好的防滲性能，但必將提高建設(shè)費(fèi)用。
4.3防滲材料
防滲層是由透水性小的防滲材料鋪設(shè)而成的，滲透系數(shù)Kf小，穩(wěn)定性好，價(jià)
格便宜是防滲材料選擇的依據(jù)。目前，常用的主要有4種:粘土、膨潤土、土工膜、土工織物膨潤土墊(GCL )。
(1)普通粘土:一個(gè)合格的粘土襯墊其透水率必須很低(K≤1×10-7cm/s)并有足夠的抗剪強(qiáng)度和最小的收縮勢(shì)，以防脫水開裂。 (2)膨潤土:是一種優(yōu)良的天然粘土，其主要成份是蒙脫石礦物，膨潤土的滲透系數(shù)K≤×10-7cm/s，具有極強(qiáng)的防水性，這主要是由于該土壤吸水后，體積會(huì)迅速膨脹，形成一層連續(xù)不透水柔性隔離層，而且可以自動(dòng)修補(bǔ)土層中的縫隙，阻止水分子通過。
(3)土工膜:是一種溥的、柔韌的、連續(xù)的、不透水的合成材料，具有長(zhǎng)期比學(xué)穩(wěn)定性及良好的機(jī)械性能，多用于填埋場(chǎng)之底及邊坡防滲透系統(tǒng)中，也可用于填埋場(chǎng)封場(chǎng)系統(tǒng)。最常用的是高密度聚乙烯(HDPE)膜。
(4)土工織物膨潤土墊(GCL):是由兩層或多層土工織物(或土工膜)中間夾一層膨潤土粉末以針刺(縫合或粘接)而成的一種復(fù)合材料，可以替代一般粘土密封層。國外大量用于垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)的防滲結(jié)構(gòu)，它可單獨(dú)使用，也可與土工膜組合使用。
4.4防滲系統(tǒng)的構(gòu)造
單層防滲層是指單獨(dú)使用壓實(shí)粘土、膨潤土或HDPE膜等鋪設(shè)而成的防滲層，其造價(jià)低，施工快，但安全系數(shù)低，只有地下水污染風(fēng)險(xiǎn)極低的情況下（如地下水位低、土質(zhì)防滲性好）才推薦使用。
復(fù)合防滲層是多層結(jié)構(gòu)的防滲系統(tǒng)，各層次具有一定的功能，提高了防滲系統(tǒng)的安全性。由于各國國情不同，目前復(fù)合防滲層的結(jié)構(gòu)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，即使同一國家不同地區(qū)的填埋場(chǎng)由于垃圾性質(zhì)、場(chǎng)地地形地質(zhì)的不同，防滲透層結(jié)構(gòu)也不盡相同，但總的說來一個(gè)完整的復(fù)合防滲系統(tǒng)應(yīng)包含以下幾個(gè)層次：
(1)滲濾液排水層
該層上部直接與垃圾接觸，起著收集和排出滲濾液的作用。該層常規(guī)做法是400mm厚粗砂層，粗砂層內(nèi)按一定間距設(shè)置排水盲溝，盲溝內(nèi)設(shè)穿孔管，匯集垃圾填埋體中流出的滲濾液并排出填埋坑外。
(2)保護(hù)層
保護(hù)層是用來保護(hù)防滲層的安全的，如在HDPE膜上下覆蓋無紡?fù)凉げ伎煞乐鼓け患怃J的東西刺穿和減輕地基變形對(duì)膜的拉力；土工膜上部鋪設(shè)的500mm厚粘土層，也是保護(hù)層，目的是使土工膜在數(shù)十米高的垃圾堆體的壓力下受力均勻。
(3)防滲層
該層主要由防滲材料構(gòu)成，從國內(nèi)外工程實(shí)例來看，該層的結(jié)構(gòu)千差萬別，有兩層土工膜中間夾一層膨潤土的，也有一層土工膜上鋪一層膨潤土的，還有土工膜與壓實(shí)粘土組成復(fù)合襯墊的以及重復(fù)使用單層土工膜防滲層組成雙層復(fù)合襯墊的?？偟膩碇v，該層至少應(yīng)設(shè)一層土工膜，防滲層層數(shù)越多，安全性能越強(qiáng)，但造價(jià)也相應(yīng)提高?？紤]到填埋場(chǎng)的土質(zhì)以粉沙土為主，層與層之間滲透能力較好，因此選擇在沙坑內(nèi)滿鋪雙層復(fù)合防滲層已保證垃圾產(chǎn)生的滲濾液不會(huì)對(duì)地下水造成二次污染。庫區(qū)（包括盲溝、泵站、預(yù)處理池）水平和垂直方向均采用人工防滲技術(shù)，防滲材料為HDPE黑膜，膜厚1.5毫米。
(4)地下水排水層
如果設(shè)計(jì)地區(qū)地下水水位較高，為了防止防滲層受到地下水浮力和滲透的影響，應(yīng)設(shè)地下水排水層，具體結(jié)構(gòu)類似于滲濾液排水層，一般在防滲層下鋪設(shè)400mm厚粗砂層，并設(shè)排水盲溝，以將地下水單獨(dú)排出場(chǎng)外。
(5)地基
地基在整理時(shí)必須夯實(shí)、平整、碾壓，筑成符合要求的坡度。地基的處理必須符合整個(gè)填埋場(chǎng)滲濾液收集系統(tǒng)的要求。設(shè)計(jì)上還應(yīng)驗(yàn)算地基承載力和不均勻沉降。
(6)邊坡上的防滲層
與填埋場(chǎng)坑底防滲層的結(jié)構(gòu)不同，邊坡上防滲層不必設(shè)滲濾液排水層和地下水排水層，只是在土工膜上下各加無紡上工織物，上層無紡?fù)凉た椢锷显O(shè)一層廢棄的汽車輪胎，以防機(jī)械碾壓邊坡垃圾時(shí)，破壞防滲層，表面再鋪設(shè)500mm厚粘土保護(hù)層。
(7)錨固溝
為了固定土工膜和無紡?fù)凉げ迹谔盥窨又苓呿氶_挖錨固溝，邊滲層在填埋坑底部和邊坡鋪設(shè)完后，將邊坡埋入錨固溝，用原土填平、整實(shí)
4.7 填埋場(chǎng)密封方式
填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)中密封層的建設(shè)方式多種多樣，常見的有黏土-膨潤土、單層HDPE、雙層HDPE、單層HDPE與黏土-膨潤土復(fù)合、HDPE與GCL復(fù)合等。
黏土-膨潤土及單層HDPE膜都有防滲材料單一、存在滲漏風(fēng)險(xiǎn)的缺點(diǎn)，逐漸被復(fù)合密封方式取代。
由于單一的密封層不能完全保證安全需要,我國個(gè)別單一密封層的填埋場(chǎng)發(fā)現(xiàn)有滲漏跡象。從上表中可以看出，黏土-膨潤土、單層HDPE膜、雙層HDPE膜存在滲漏風(fēng)險(xiǎn)，國外發(fā)達(dá)國家現(xiàn)已很少采用；單層HDPE膜與黏土-膨潤土復(fù)合、HDPE膜與GCL復(fù)合是國外發(fā)達(dá)國家目前普遍采用的方法。由于HDPE膜與GCL復(fù)合密封層防滲性能好，價(jià)格高，易于施工，可能出現(xiàn)的漏水點(diǎn)會(huì)因膨潤土的遷移而自動(dòng)愈合，同時(shí)可增加垃圾填埋容量。
第五章 滲濾液的產(chǎn)生及收集處理
5.1垃圾滲濾液概念
垃圾滲濾液是指超過垃圾所覆蓋土層飽和蓄水量和表面蒸發(fā)潛力的雨水進(jìn)入填埋場(chǎng)地后，瀝經(jīng)垃圾層和所覆蓋土層而產(chǎn)生的污水。滲濾液還包括垃圾自身所含的水分、垃圾分解所產(chǎn)生的水及浸入的地下水。垃圾滲濾液是一種危害較大的高濃度有機(jī)廢水，滲濾液中含有大量的有機(jī)物、大量的病菌、病毒、寄生蟲等以及一些有毒有害的物質(zhì)[9]。不僅水質(zhì)成分復(fù)雜，而且其水量及污染物的濃度隨垃圾組成、填埋方式、以及不同的季節(jié)和氣候而有明顯的變化，是一種處理難度較大的廢水[3]。因此，國內(nèi)外一直非常重視對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行有效的控制和處理。但由于受到資金的限制以及滲濾液水質(zhì)和水量的劇烈變化，目前我國真正對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理的填埋場(chǎng)并不多。如何充分利用現(xiàn)有的條件，在盡可能減少滲濾液產(chǎn)生量的前提下，對(duì)收集后的滲濾液妥善處理，就成為我國垃圾處理的當(dāng)務(wù)之急。
5.2 垃圾滲濾液的來源
城市垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的處理一直是填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理中非常棘手的問題。
主要來源有：
(1) 降水的滲入，降水包括降雨和降雪，它是滲濾液產(chǎn)生的主要來源；
(2) 外部地表水的滲入，這包括地表徑流和地表灌溉；
(3) 地下水的滲入，這與滲濾液數(shù)量和性質(zhì)與地下水同垃圾接觸量、時(shí)間及流動(dòng)方向等有關(guān)；當(dāng)填埋場(chǎng)內(nèi)滲濾液水位低于場(chǎng)外地下水水位，并沒有設(shè)置防滲系統(tǒng)時(shí)，地下水就有可能滲入填埋場(chǎng)內(nèi)；
(4) 垃圾本身含有的水分，這包括垃圾本身攜帶的水分以及從大氣和雨水中的吸附量；
(5) 覆蓋材料中的水分，與覆蓋材料的類型、來源以及季節(jié)有關(guān)；
(6) 垃圾在降解過程中產(chǎn)生的水分，與垃圾組成、pH值、溫度和菌種等有關(guān)，垃圾中的有機(jī)組分在填埋場(chǎng)內(nèi)分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生水分。
5.3垃圾滲濾液的產(chǎn)生量
滲濾液的產(chǎn)生量是受多種因素的影響，如降雨量、蒸發(fā)量、地面流失、地下水滲入、垃圾的特性、地下層結(jié)構(gòu)、表層覆土和下層排水設(shè)施的設(shè)置情況等。
（1）降雨量和蒸發(fā)量是影響滲濾液產(chǎn)生的重要因素，這可以從當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料來獲得。
（2）填埋場(chǎng)表面的斜坡很重要，在平緩的斜坡上，水易于集結(jié)，因而大量滲濾，而在較陡的斜坡上，水容易流掉，從而減少了到達(dá)垃圾中的水量。垃圾填埋場(chǎng)的最終覆土層一般做成中心高、四周低的拱型，保持1%～2%的坡度，這樣可使部分降雨沿地表流走。但當(dāng)表面斜坡大于8%左右時(shí)，表面徑流就有可能侵蝕垃圾堆的頂部覆蓋物，使填埋場(chǎng)暴露，因此，表面斜坡應(yīng)小得足以預(yù)防表面侵蝕。
（3）填埋最終覆土后，表面上長(zhǎng)有植物，可以通過根系吸收水分，并通過葉面蒸發(fā)作用減少滲濾液發(fā)生量。
（4）地下水的滲透，要根據(jù)場(chǎng)內(nèi)滲濾液水位和場(chǎng)外地下水來定，對(duì)于防滲情況良好的填埋場(chǎng)，可以不考慮滲濾液的滲出和外部地下水的滲入。
5.5減少滲濾液產(chǎn)生量的方法
為減少滲濾液的產(chǎn)量，除按照?qǐng)龅剡x擇標(biāo)準(zhǔn)合理選址外，還必須在設(shè)計(jì)、施
工方案和填埋方式上采取必要的措施，主要包括：
（1） 把填埋場(chǎng)分成幾個(gè)區(qū)段，平時(shí)只敞開正在工作的那段表面，這樣可以盡量
避免雨水的侵入。
（2） 設(shè)置與滲濾液收集主管道并聯(lián)的雨水收集系統(tǒng)，根據(jù)場(chǎng)底橫向坡度、高程
不同，在滲濾液或雨水進(jìn)入滲濾液主收集管前設(shè)置閥門，使未填埋垃圾區(qū)域的清潔雨水可通過雨水系統(tǒng)排出。
（3） 設(shè)置清污分流設(shè)施，在填埋場(chǎng)四周設(shè)置排水溝、導(dǎo)流渠、導(dǎo)流壩，收集降
在填埋場(chǎng)上的雨水，減少地表徑流進(jìn)入場(chǎng)地，并排往洪水調(diào)節(jié)池，防止其流入填埋場(chǎng)區(qū)域。在場(chǎng)外設(shè)置截洪溝和疏導(dǎo)渠，截留和疏導(dǎo)填埋區(qū)上游地表徑流和部分潛水。
（4） 在場(chǎng)內(nèi)適當(dāng)位置設(shè)置雨水引流溝和引流管，利用引流設(shè)施減少進(jìn)入填埋場(chǎng)
的雨水和潛水量，將雨水在尚未與填埋垃圾接觸之前迅速排出場(chǎng)外。
（5） 在場(chǎng)地四周及場(chǎng)底設(shè)置防滲襯里，還可以利用垃圾中的惰性物質(zhì)構(gòu)造一道
隔離有害物質(zhì)的屏障。
（6） 控制地下水，保持地下水水位與垃圾層有足夠的安全距離以防止?jié)B濾液污
染地下水，防止地下水滲入填埋場(chǎng)，設(shè)置地下水導(dǎo)排系統(tǒng)，在場(chǎng)底基礎(chǔ)上鋪設(shè)導(dǎo)流層，導(dǎo)流層底部鋪設(shè)排水盲溝，盲溝中放置多孔導(dǎo)流管，將滲濾液收集后進(jìn)行處理。
（7） 把裝填完畢的表面先臨時(shí)密封，以待將來最終密封。表面水沿著坡道流入
干凈水管道。
（8） 設(shè)置封場(chǎng)區(qū)排水系統(tǒng)，排除降到封場(chǎng)表面的雨水，減少其向垃圾層的滲入
量。地表穩(wěn)態(tài)化，即把表面用壓實(shí)機(jī)壓密實(shí)，選擇合適的覆蓋材料，并在填埋場(chǎng)主體下沉消失以后，栽培植物加以綠化。
5.6垃圾滲濾液的水質(zhì)特征
垃圾滲濾液主要來源于降水和垃圾本身的內(nèi)含水和分解產(chǎn)生的水。垃圾滲濾液的主要污染成分有：有機(jī)物、氨氮和重金屬等。其種類和濃度與垃圾類型、組分、填埋方式、填埋時(shí)間、填埋地點(diǎn)的水文地質(zhì)條件、不同的季節(jié)和氣候等密切相關(guān)[7]，其水質(zhì)主要呈現(xiàn)以下特征： (1)CODCr和BOD5濃度高。
在新的垃圾填埋場(chǎng)，大量揮發(fā)性酸的存在可能會(huì)產(chǎn)生高的CODCr和BOD5；
(2)BOD5與CODCr比值變化大。
BOD5/CODCr值的高低與滲濾液處理工藝方法的選擇密切相關(guān)。滲濾液BOD5/CODCr值與垃圾填埋場(chǎng)的使用年限有關(guān)，對(duì)“年輕”填埋場(chǎng)而言，其滲濾液多具有良好的生化處理可行性，可采用生物方法加以處理。而對(duì)于“年老”填埋場(chǎng)的滲濾液的處理而言，必須考慮其可生化性隨時(shí)間的變化；
(3)金屬含量高
垃圾滲濾液中含有10多種金屬（重金屬）離子，由于物理、化學(xué)、生物等的作用，垃圾中的高價(jià)不溶性金屬被轉(zhuǎn)化為低價(jià)的可溶性金屬離子而溶于滲濾液中，在處理過程中必須考慮對(duì)它們的去除；
(4)營養(yǎng)元素比例失調(diào)，氨氮的含量高
隨著填埋場(chǎng)使用年限的增加，當(dāng)進(jìn)入產(chǎn)甲烷階段后，滲濾液中的NH4+濃度不斷上升。另外，滲濾液中還存在溶解性磷酸鹽的不足、堿度較高、無機(jī)鹽含量高的問題。
滲濾液的化學(xué)特性還取決于以下幾個(gè)方面：
（1）垃圾的組成成分 垃圾的組成成分直接影響到滲濾液的化學(xué)特性。
（2）垃圾的預(yù)加工 填埋前將垃圾破碎能增大垃圾的表面積，增加填埋場(chǎng)的密度，降低垃圾對(duì)水的滲透性，增大垃圾的持水能力，從而增長(zhǎng)了垃圾與水的接觸時(shí)間，加速垃圾的降解，使?jié)B濾液中污染物的濃度增加。
（3）填埋時(shí)間 垃圾填埋后，其填埋年齡不同，降解速率及持水能力和水的滲透性能均不相同，產(chǎn)生滲濾液的組成及其各組成濃度均不相同。通常，填埋時(shí)間越長(zhǎng)，滲濾液的濃度越低。
（4）填埋場(chǎng)的供水 填埋場(chǎng)的供水速率的大小直接決定了填埋場(chǎng)內(nèi)垃圾的濕度。當(dāng)供水率很小時(shí)，垃圾場(chǎng)內(nèi)垃圾的濕度小于60％，垃圾的降解速率不能達(dá)到最大值。當(dāng)供水率很大時(shí)，滲濾液就會(huì)被供水所稀釋。
（5）填埋場(chǎng)的深度 當(dāng)垃圾的透水性能相同時(shí)，填埋場(chǎng)越深，滲濾液在填埋場(chǎng)內(nèi)滯留時(shí)間越長(zhǎng)，滲濾液的強(qiáng)度越大（所含組分濃度越高）
5.7.2滲濾液的處理方法
作為填埋場(chǎng)的副產(chǎn)品，垃圾滲濾液是高濃度的有機(jī)污水，受季節(jié)影響變化大，處理難度大，是目前我國垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)運(yùn)行管理中的一個(gè)很大的難題。同時(shí)，滲濾液中含有大量的C、N和P等營養(yǎng)元素，因此，將滲濾液作為液體肥料得到了許多研究者的青睞，根據(jù)蘭吉武的研究,滲濾液經(jīng)過一定的預(yù)處理后對(duì)植物進(jìn)行澆灌是可行的，特別是填埋6年后，垃圾產(chǎn)生的滲濾液經(jīng)過一定程度的稀釋后，對(duì)植物的生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用滲濾液的組成成分是隨時(shí)間而發(fā)生變化的，對(duì)于填埋時(shí)間少于5年的滲濾液，其中的有機(jī)物濃度高，pH值較低，低分子脂肪酸多，BOD5及COD濃度較高，BOD5/CODCr值在0.5～0.6，同時(shí)各類重金屬離子的濃度也相對(duì)較高，采用生化處理方法是有效的；而隨著垃圾填埋年數(shù)的增加，有機(jī)物濃度降低，pH接近中性(一般屬緩沖液)，腐殖質(zhì)類物質(zhì)增加，BOD5及COD濃度較低，BOD5/CODCr值下降，而NH3-N的濃度較高，重金屬離子濃度相對(duì)較低，成份比初期要復(fù)雜的多，可生化性降低，生化處理難以達(dá)到較好的效果。在實(shí)際中，因填埋時(shí)間的存在先后的差別，使得“年輕”和“年老”的滲濾液并存。因此，為了滿足滲濾液處理效果在垃圾填埋場(chǎng)的使用期間和封場(chǎng)后一直能夠滿足環(huán)境的要求，采用常規(guī)的生物處理技術(shù)難以達(dá)標(biāo)排放，而單獨(dú)采用物理化學(xué)方法則費(fèi)用較高。因此，采用實(shí)用可行的預(yù)處理技術(shù)，將垃圾滲濾液中的大量懸浮雜質(zhì)、難降解大分子有機(jī)物、有毒有害的重金屬離子、高濃度氨氮等不利于生物處理的物質(zhì)去除或轉(zhuǎn)化為可生物降解的物質(zhì)，提高BOD5/CODCr值和降低氨氮濃度，再采用生物處理，必要時(shí)再采用物化方法進(jìn)行深度處理，最終將其排入城市污水處理管道，進(jìn)入污水處理廠。國外滲濾液的處理一般有以下幾種形式：ａ）回噴填埋場(chǎng)；ｂ）輸送至城市污水處理廠統(tǒng)一處理；ｃ）現(xiàn)場(chǎng)處理；
滲濾液回噴是人類最早采用的污水處理法，即將滲濾液收集起來，通過噴灌使之回流到填埋場(chǎng)，利用土地吸附，土壤生物降解及垃圾填埋層的厭氧濾床作用使?jié)B濾液降解，循環(huán)填埋場(chǎng)的滲濾液由于增加垃圾濕度，從而提高了生物活性，加速了甲烷生產(chǎn)和廢物分解，其次由于噴灌中的蒸發(fā)作用，使?jié)B濾液體積減小，有利于廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，具有投資省、效果好，無需專門處理設(shè)施投資等特點(diǎn)，且可使垃圾保持濕潤，加速填埋場(chǎng)的穩(wěn)定，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致土層和垃圾層中NH3-N濃度不斷升高，主要用于降雨量較少的干旱地區(qū)（年降雨量小于700mm）。滲濾液經(jīng)過適當(dāng)預(yù)處理運(yùn)輸至城市污水處理廠是目前比較好的選擇方式之一，由于滲濾液水質(zhì)水量變化大，且污染物濃度高，現(xiàn)場(chǎng)處理并達(dá)標(biāo)排放處理工藝較復(fù)雜，投資和運(yùn)行成本較高，因此，要求從填埋場(chǎng)管理和填埋工藝等方面盡可能減少污水產(chǎn)生量，并優(yōu)先考慮滲濾液處理與城市污水處理相結(jié)合。目前，在填埋場(chǎng)已建成的滲濾液處理系統(tǒng)中以生物法處理為主，但運(yùn)行狀況良好的少之又少。由于本設(shè)計(jì)采用改良型厭氧衛(wèi)生填埋方式，管理嚴(yán)格，滲濾液具有水量相對(duì)較少、有機(jī)物濃度高、氨氮濃度高、處理難度相對(duì)較大的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中的滲濾液經(jīng)預(yù)處理后排入城市污水處理廠，經(jīng)濟(jì)且可靠。
垃圾滲濾液的預(yù)處理方法主要包括生物法、物理化學(xué)法等。由于處理費(fèi)用相對(duì)較低，生物法在垃圾滲濾液的處理領(lǐng)域應(yīng)用較廣。生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及二者的結(jié)合。好氧處理包括活性污泥法、氧化溝、好氧穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤和滴濾池等。厭氧處理包括上流式厭氧污泥床UASB、厭氧固定化生物反應(yīng)器、混合反應(yīng)器及厭氧穩(wěn)定塘等等。一般來說，生物法處理設(shè)備和運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，但受水質(zhì)和水量變化的影響較大，尤其當(dāng)氨氮濃度較高、重金屬離子濃度較高時(shí)，生物法將受到抑制，對(duì)難降解的有機(jī)物則無能為力。
物理化學(xué)法主要有活性炭吸附、化學(xué)沉淀、化學(xué)氧化、化學(xué)還原、離子交換、膜處理、催化氧化及濕式氧化法、輻照法、超聲波法等多種方法。與生物處理相比，物化處理受水質(zhì)水量變化的影響較小，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，尤其是對(duì)BOD5/CODCr比值較低(0.07～0.20)，難以生物處理的垃圾滲濾液，有較好的處理效果。但物化方法處理成本較高，不適于大水量垃圾滲濾液的處理。
第六章 填埋氣體的產(chǎn)生與收集處理
6.1填埋場(chǎng)氣體的產(chǎn)生機(jī)理
用重型建筑機(jī)械和碾壓機(jī)壓緊的垃圾，在填埋場(chǎng)隔絕空氣的狀態(tài)下，由微生
物的生化降解作用而產(chǎn)生填埋氣體。其分解過程經(jīng)過5個(gè)階段：好氧分解階段；液化產(chǎn)酸階段；甲烷增長(zhǎng)階段；穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段；填埋場(chǎng)的穩(wěn)定階段[3]。
1）好氧分解階段；填埋初期，垃圾中的有機(jī)物進(jìn)行好氧分解，時(shí)間可持續(xù)數(shù)天至幾個(gè)月；
該階段主要是好氧微生物作用，產(chǎn)生的氣體主要有CO2、H2O、NH3。
2）液化產(chǎn)酸階段；好氧分解進(jìn)行中，填埋區(qū)內(nèi)氧氣逐漸減少，轉(zhuǎn)入?yún)捬跸?、水解產(chǎn)酸階段；該階段主要是厭氧菌作用，產(chǎn)生的氣體有CO2、H2及少量CH4。 3）甲烷增長(zhǎng)階段；隨著甲烷菌增長(zhǎng)，CH4含量增加，揮發(fā)性有機(jī)酸積累下降，pH值增加為堿性；該階段可持續(xù)1～2年。
4）穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段；此階段為動(dòng)態(tài)平衡階段，揮發(fā)性有機(jī)酸積累很少，主要產(chǎn)生CH4、CO2，氣體組成穩(wěn)定，是填埋場(chǎng)氣體利用的主要階段；大型垃圾填埋場(chǎng)此階段可持續(xù)10年以上。
5）填埋場(chǎng)的穩(wěn)定階段；可降解有機(jī)物基本耗盡，產(chǎn)生的氣體、滲濾液量減少，填埋場(chǎng)出現(xiàn)不均勻沉降，空氣重新進(jìn)入填埋場(chǎng)，封場(chǎng)后的土地利用在此階段進(jìn)行。
6.2填埋氣體的特性
填埋氣為CH4、CO2以及其它一些微量成分，如N2、H2S、H2和揮發(fā)性有機(jī)
物等，其中CH4的含量達(dá)到40%～60%。CH4和CO2是主要的溫室氣體，CH4對(duì)O3的破壞是CO2的40倍，產(chǎn)生的溫室效應(yīng)比CO2高20倍以上，CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)會(huì)使全球氣候變暖。甲烷易燃易爆，當(dāng)其與空氣混合比達(dá)到5%～15%時(shí)，極易引發(fā)爆炸和火災(zāi)事故。CO2的密度較大，是空氣的1.5倍，CH4的2.8倍，會(huì)向填埋下部遷移，在填埋場(chǎng)地勢(shì)較低處富集，有可能通過填埋場(chǎng)基礎(chǔ)薄弱處滲出，沿地層下移并與地下水接觸。由于CO2易溶于水，不僅會(huì)使水的pH值降低，而且會(huì)使地水礦物質(zhì)含量增高，使地下水硬化。填埋氣的惡臭氣味會(huì)引起人的不適，其中含有多種致癌、致畸的有機(jī)揮發(fā)物。這些氣體如不采取適當(dāng)措施加以回收處理，而直接向場(chǎng)外排放，會(huì)對(duì)周圍環(huán)境和人員造成傷害。
6.3填埋氣體的控制
氣體控制主要采用可滲透性排氣、不可滲透阻擋層排氣兩種方式：
（1）可滲透性排氣：在填埋場(chǎng)內(nèi)利用比周圍土壤更容易透氣的礫石等材料為填料來建造排氣孔道。（2）不可滲透阻擋層排氣：阻擋層排氣是在不透氣的頂部覆蓋層中安裝排氣管。排氣管與設(shè)置在淺層礫石排氣通道或設(shè)置在填埋廢物頂部的多孔集氣支管相連通，還可用豎管燃燒甲烷氣體。
根據(jù)2004年建設(shè)部《城市生活垃圾填埋技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，填埋場(chǎng)必須設(shè)置有效的填埋氣體導(dǎo)排設(shè)施，氣體導(dǎo)排應(yīng)按地形分別設(shè)豎向、橫向或橫豎相連的排氣道。各填埋層間可用穿孔管或石籠集氣，可用卵石等粒狀物及土工布掩護(hù)，應(yīng)保證其透氣性。在填埋深度較大時(shí)宜設(shè)置多層導(dǎo)流排氣系統(tǒng)。應(yīng)考慮消化過程中的體積變化對(duì)氣體導(dǎo)排系統(tǒng)的影響。采取自然排氣法應(yīng)在地平面的水平方向上設(shè)置間距不大于50m的垂直導(dǎo)氣管，管口應(yīng)高出場(chǎng)地表面100cm以上。采用火炬法點(diǎn)燃時(shí)，應(yīng)高空處理。有條件回收利用填埋氣體的填埋場(chǎng)，應(yīng)設(shè)置填埋氣體集中收集設(shè)施，并監(jiān)測(cè)填埋氣體成分及量的變化。填埋氣體嚴(yán)禁自然聚集、遷移等，防止引起火災(zāi)和爆炸。填埋作業(yè)區(qū)除應(yīng)按生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類中戊類防火區(qū)采取防火措施外，還應(yīng)在填埋場(chǎng)設(shè)消防貯水池，配備灑水車，儲(chǔ)備干粉滅火劑和滅火沙土，還要配置填埋氣體監(jiān)測(cè)及安全報(bào)警儀器。填埋區(qū)應(yīng)設(shè)防火隔離帶，其寬度宜為8m。填埋場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)定安全期前的填埋庫區(qū)及防火隔離帶范圍內(nèi)嚴(yán)禁設(shè)置封閉式建（構(gòu)）筑物，嚴(yán)禁堆放易燃、易爆物品，嚴(yán)禁將火種帶入填埋庫區(qū)。填埋場(chǎng)區(qū)中，甲烷氣體含量不得超過5％；建（構(gòu)）筑物內(nèi)，甲烷氣體含量嚴(yán)禁超過1.25%。
控制填埋氣體自由轉(zhuǎn)移或擴(kuò)散，通常采用的方法有①通過石籠等形式排空；②通過石籠和收集管進(jìn)行燃燒排空；③通過收集管網(wǎng)系統(tǒng)抽取收集后經(jīng)凈化處理后作為能源回收利用。
6.4填埋氣體收集系統(tǒng)
我國城市垃圾中可迅速降解的有機(jī)物含量一般大于國外垃圾，填埋垃圾開始
產(chǎn)氣的時(shí)間較國外早，產(chǎn)氣速率也較國外的快，但相應(yīng)的產(chǎn)氣持續(xù)周期比國外的填埋場(chǎng)短。
目前，我國填埋氣體普遍采用被動(dòng)自然排放，對(duì)環(huán)境存在著許多隱患，因此對(duì)于新建的衛(wèi)生填埋場(chǎng)的填埋氣體應(yīng)“主動(dòng)抽氣、集中點(diǎn)燃排放”，填埋氣體的導(dǎo)排、處理和利用措施應(yīng)根據(jù)填埋場(chǎng)的規(guī)模、生活垃圾成分、產(chǎn)氣速率、產(chǎn)氣量和用途等來確定，填埋氣體不利用時(shí)，應(yīng)主動(dòng)導(dǎo)出，并采取集中燃燒處理[4]。
根據(jù)填埋場(chǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，填埋氣體總是在填埋場(chǎng)的邊緣溢出，因此，必須對(duì)各個(gè)邊緣地帶的排氣問題給予充分重視，在填埋場(chǎng)區(qū)和周圍都應(yīng)布置排氣井管。利用填埋氣體的壓力使其自然排出的方式稱為被動(dòng)式排氣，利用臭氣系統(tǒng)抽低壓力使填埋氣體排出的方式稱為主動(dòng)式排氣。主動(dòng)式排氣可以使大部分填埋氣體經(jīng)過氣體收集器和管道系統(tǒng)被抽吸出來。由于下沉作用，填埋場(chǎng)本身的動(dòng)作和每天發(fā)生的振動(dòng)過程，填埋場(chǎng)的形狀在不斷變化著，所以應(yīng)考慮垃圾分解和沉降過程中堆體的變化對(duì)氣體導(dǎo)排設(shè)施的影響，防止設(shè)施阻塞、斷裂而失去導(dǎo)排功能，填埋氣體收集裝置必須能夠適應(yīng)填埋場(chǎng)形狀的變化。
由于大部分沼氣在填埋場(chǎng)填埋過程中就已形成，所以填埋氣采集應(yīng)在填埋過程中就開始實(shí)施。對(duì)于分層堆放的填埋場(chǎng)，可采用水平采氣系統(tǒng)，但要注意采氣管道的鋪設(shè)不要影響垃圾的填埋。對(duì)已建成封場(chǎng)的填埋場(chǎng)，可采用表面收集或豎井收集技術(shù)。但填埋深度大于20m采用主動(dòng)導(dǎo)氣時(shí)，應(yīng)采用水平收集與豎井收集相結(jié)合的方式。
對(duì)于填埋氣體收集井的設(shè)置,一般有兩種方式，一種是在垃圾剛填埋時(shí)就設(shè)置收集井，另一種是待填埋場(chǎng)堆體達(dá)到設(shè)計(jì)高度后，進(jìn)行最終覆蓋，然后通過鉆井取氣方式收集氣體。由于我國填埋垃圾產(chǎn)氣速度較快，一般采用第一種氣體收集方式。收集管的設(shè)置有水平收集和垂直收集兩種形式，垂直收集系統(tǒng)是在垃圾場(chǎng)的填埋過程逐步建造成的，其方法是在填埋場(chǎng)內(nèi)均勻分布豎立大口徑鋼管，鋼管管身設(shè)置吊耳，以便提升操作。在每個(gè)鋼管外砌筑豎井，井上方密封，管口高出場(chǎng)地1m以上，當(dāng)填埋厚度達(dá)到2～5米時(shí)，將鋼管向上抽一部分，并繼續(xù)砌筑，直到填埋場(chǎng)達(dá)到設(shè)計(jì)高度，然后將鋼管移走。通過將各豎井用排氣管水平連接，即可實(shí)現(xiàn)垃圾填埋與沼氣回收同步進(jìn)行。井間距一般50m，填埋場(chǎng)邊緣部分的間距小一些。可在填埋時(shí)或填埋場(chǎng)達(dá)到最終設(shè)計(jì)填埋高度以后進(jìn)行設(shè)置，受填埋堆體沉降影響較小，一旦出現(xiàn)問題可以局部進(jìn)行檢修或重新設(shè)置；水平收集系統(tǒng)需在填埋開始時(shí)或過程中進(jìn)行設(shè)置，收集效率較垂直收集高，受堆體沉降影響很大。水平收集管設(shè)置一般水平間距40~60m，垂直距離10~20m。實(shí)際應(yīng)用中多采用垂直收集形式。
垂直收集管的設(shè)置按填埋進(jìn)程分，主要有三種方式：
⑴ 在填埋垃圾前從填埋區(qū)最低部起一次建設(shè)一定高度，以后隨垃圾填埋、堆體的升高續(xù)接，直到達(dá)到設(shè)計(jì)堆體最終高度并高出一定距離。這種方式有利于填埋堆體滲濾液的排出，可相對(duì)更好的控制垃圾堆體的含水率，以避免由于堆體水分含量過大造成垃圾運(yùn)輸困難，還可控制堆體中滲濾液的側(cè)向壓力過大導(dǎo)致的滲濾液從堆體側(cè)向滲出；不利的是收集管直接與場(chǎng)低防滲層接觸，接觸部位要特別處理，防止局部垂直壓力過大損壞防滲層，同時(shí)也會(huì)對(duì)填埋作業(yè)帶來一定的不便。
⑵ 在填埋過程中，堆體達(dá)到一定高度（如4m）以后開始設(shè)置收集管，以后隨堆體的升高續(xù)接，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的最終高度并高出一定距離。這種方式不用收集管部位特殊處理，但不利于滲濾液的導(dǎo)排。
⑶ 在填埋堆體達(dá)到設(shè)計(jì)的最終高度或一定的高度（如10m）后采用打井插管方式設(shè)置收集管。這種方式非常有利于填埋作業(yè)的順利進(jìn)行，建立集中的收集系統(tǒng)可一次完成，比較有利于施工。
垂直收集管的設(shè)置按所采用的材料劃分也可有三種形式：
⑴ 完全石籠式，適用于在填埋過程中設(shè)置，使用鐵絲網(wǎng)或鋼板圍成直徑600~1000mm的圓柱體，在其內(nèi)填充卵石。
⑵ 石籠與HDPE管結(jié)合的形式，在石籠中間設(shè)置HDPE花管，這種形式有利于導(dǎo)氣及氣體的收集
⑶ 以HDPE花管為主的形式，主要用于在堆體達(dá)到設(shè)計(jì)高度后打井設(shè)置收集管。
由于我市生活垃圾含水率高、氣體產(chǎn)生達(dá)到高峰期較快（一般認(rèn)為6~12個(gè)月）的特點(diǎn)，在填埋場(chǎng)建設(shè)初期就應(yīng)建設(shè)一套較為完善的收集處理系統(tǒng)，特別是首先完成集氣站、火炬系統(tǒng)，有利于填埋氣和整個(gè)填埋場(chǎng)大氣質(zhì)量的控制。填埋氣的處理形式是首先應(yīng)集中后高空燃燒，以后根據(jù)氣體產(chǎn)生量、穩(wěn)定性、成分等決定利用的具體形式。一般在填埋堆體達(dá)到4m以后開始設(shè)置垂直收集管，分區(qū)填埋時(shí)當(dāng)填埋堆體達(dá)到設(shè)計(jì)高度時(shí)也可才采用打井方式設(shè)置垂直收集井。
6.5提高產(chǎn)氣的方法
采用適當(dāng)?shù)墓こ碳夹g(shù)手段，可以通過改善或調(diào)整垃圾組成及特性、堆體溫度、含水率、pH值等參數(shù)，達(dá)到加速垃圾降解與穩(wěn)定化，使傳統(tǒng)的自然降解變?yōu)槿斯た刂频纳锝到膺^程，這樣可縮短降解時(shí)間，增大填埋場(chǎng)庫容，提高產(chǎn)氣量，提高填埋氣的可利用性。
⑴調(diào)節(jié)含水率
當(dāng)填埋場(chǎng)某個(gè)區(qū)域的含水率低于恰當(dāng)含水率范圍時(shí)，加入適量的水后，CH4含量會(huì)明顯提高。增加含水率有兩種方式：其一可利用雨水或地表水造成滲透，但這樣會(huì)增加滲濾液的產(chǎn)生量；其二可利用井、管、盲溝注入經(jīng)過預(yù)處理后的垃圾滲濾液，并提高垃圾的壓實(shí)密度，延長(zhǎng)填埋場(chǎng)的使用年限。
⑵增加營養(yǎng)物和微生物的數(shù)量
通過加入污泥和糞便的方法來增加營養(yǎng)成分和產(chǎn)甲烷菌的數(shù)量，從而提高產(chǎn)氣量。將城市垃圾與城市污水處理污泥共同填埋也有助于產(chǎn)氣，污泥中含有大量的微生物，能加速垃圾的生物降解。
⑶加強(qiáng)垃圾填埋前的預(yù)處理 通過垃圾的預(yù)處理，對(duì)垃圾中的有用物質(zhì)加以回收，同時(shí)對(duì)垃圾進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆鬯楹突旌?，增大垃圾表面積，可提高垃圾分布的均勻性，加快降解速率。垃圾混合可以提高填埋的均一性而有利于滲濾液的均勻下滲，還可避免含糖量高的食物垃圾集中發(fā)酵酸化而抑制甲烷化進(jìn)程。
⑷控制pH值
適宜產(chǎn)甲烷菌生長(zhǎng)的pH值范圍是6.8~7.2。在實(shí)際操作中，可在填埋垃圾時(shí)加入生石灰粉或在填埋場(chǎng)地表噴灑生石灰水。此外，根據(jù)產(chǎn)氣和滲濾液日常監(jiān)測(cè)結(jié)果也可以采用滲濾液中和回灌技術(shù)調(diào)整pH值。
⑸提高填埋場(chǎng)作業(yè)水平
在填埋作業(yè)過程中要提高垃圾的壓實(shí)密度，增大垃圾的填埋深度，封場(chǎng)填埋的深度至少應(yīng)保持10m，封場(chǎng)的頂層覆土厚度至少65cm。另外，在填埋場(chǎng)外圍邊坡還要用防透氣膜覆蓋嚴(yán)實(shí)，并加蓋一定厚度土層，以阻止空氣進(jìn)入，增加厭氧效果。
⑹溫度的控制
低溫會(huì)使微生物的活性降低，不利于填埋氣的產(chǎn)生?？赏ㄟ^加厚頂部的覆蓋層隔絕垃圾和大氣的接觸來解決。在冬天，傾倒的垃圾中有一定的水分，要盡量縮短這些垃圾在地表停留的時(shí)間；為防其結(jié)冰，要迅速用較厚黏土覆蓋。還可用回灌滲濾液來平衡整個(gè)填埋場(chǎng)的溫度。 ⑺加強(qiáng)垃圾降解過程的監(jiān)控
垃圾填埋是一個(gè)序批式動(dòng)態(tài)過程，其降解過程在不同階段呈現(xiàn)不同特征。因此，加強(qiáng)填埋場(chǎng)氣體、滲濾液的產(chǎn)量、濃度和垃圾堆體溫度等相關(guān)參數(shù)的監(jiān)控，把握降解過程的動(dòng)態(tài)特征，并及時(shí)采用相應(yīng)的工程手段、調(diào)控有關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)降解過程的有效控制、加速垃圾降解的目的。
此外，填埋場(chǎng)分區(qū)作業(yè)，控制或避免有毒物質(zhì)及重金屬對(duì)微生物的抑制作用等措施也可促進(jìn)填埋垃圾產(chǎn)氣。
6.6填埋氣的利用
填埋氣體的能源化利用最直接的體現(xiàn)是純化利用，填埋氣體的比例會(huì)隨填埋場(chǎng)的不同而發(fā)生改變，其原因主要有兩個(gè)：一為填埋場(chǎng)垃圾降解過程中產(chǎn)生的，雖然填埋場(chǎng)垃圾一經(jīng)填埋,就會(huì)產(chǎn)生填埋氣，直至封場(chǎng)后很長(zhǎng)一段時(shí)間（10～15年），但從經(jīng)濟(jì)價(jià)值考慮一般從封場(chǎng)到穩(wěn)定期這段時(shí)間的填埋氣具有一定的經(jīng)濟(jì)效益；另一方面為滲濾液厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的，厭氧反應(yīng)的嚴(yán)格厭氧不僅保證能得到大量的高純度甲烷氣體,而且能夠保證厭氧溫度，加速滲濾液的處理。
填埋氣在利用或燃燒前一般需要預(yù)處理，預(yù)處理包括脫水，去除氣體CO2、H2S、N2和O2等操作。對(duì)填埋氣的凈化收集技術(shù)主要包括變壓吸附法、膜分離法和溶劑吸收法，而溶劑吸收法是目前較為成熟的凈化方法，采用甲基二醇胺(MDEA)作為吸收劑，分離填埋氣中的CH4，凈化后CO2的脫除率可達(dá)95%以上，CH4含量達(dá)90%以上。
填埋氣的利用在實(shí)際應(yīng)用中主要有以下三種形式：①粗加工后直接供給工業(yè)以及暖房或溫室，用于供暖或工業(yè)生產(chǎn)，這種方式沼氣的熱效率最高；②沼氣經(jīng)脫水后用于燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；③深加工處理升級(jí)，使沼氣達(dá)到天然氣質(zhì)量，用途更為廣泛。
第七章 填埋操作與輔助設(shè)施
7.1填埋方式
填埋作業(yè)方式主要根據(jù)填埋方式和場(chǎng)地的地形特點(diǎn)來確定。
采用地面法填埋時(shí)，有水平填埋和垂直填埋兩種作業(yè)方式，其中垂直方式應(yīng)用較多。
采用斜坡法填埋時(shí)，有順流、逆流和垂直填埋三種方式，其中，順流方式應(yīng)用較多，即將垃圾直接傾倒在斜坡上，壓實(shí)后從斜坡工作面直接挖土覆蓋；是溝槽法和地面法的結(jié)合，故又稱為混合法；這種方式的優(yōu)點(diǎn)是只需要少量的挖掘，即可就地取得覆蓋材料[3]。
根據(jù)垃圾衛(wèi)生填埋工藝要求，垃圾填埋采用分層壓實(shí)方法進(jìn)行操作，每一單元的垃圾高度均在2m～4m的范圍內(nèi)，最高不超過6m。填埋單元根據(jù)日產(chǎn)垃圾實(shí)際進(jìn)場(chǎng)量確定，以每日進(jìn)場(chǎng)量為一個(gè)單元，當(dāng)日垃圾當(dāng)日覆土，推土機(jī)將垃圾攤鋪到厚度為0.3—0.4m時(shí)，即進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)。壓實(shí)垃圾可以延長(zhǎng)填埋場(chǎng)的使用壽命，還可以減少沉降、日覆蓋土量以及滲濾液和甲烷的遷移，為垃圾車運(yùn)行提供更堅(jiān)實(shí)的運(yùn)行面。
每一單元垃圾經(jīng)過壓實(shí)后累積凈厚度約2.3m時(shí)，再進(jìn)行單元式覆蓋(日覆蓋)，覆蓋材料采用開挖土，覆土厚度0.2m，即平均每單元由垃圾壓實(shí)機(jī)壓實(shí)后連覆土共厚2.5m。日覆蓋可防止垃圾中的紙張等輕質(zhì)組分被風(fēng)吹散。每一單元垃圾分層碾壓，當(dāng)填埋層達(dá)到一定高度后(4~5m)進(jìn)行中間覆蓋，主要是為了減少降水進(jìn)入填埋場(chǎng)，減少滲濾液的形成。逐步升高垃圾堆體直至高出填埋坑上坑口，高出部分堆成斜坡面，坡度應(yīng)為1:3（高：水平）
按單元填埋作業(yè)方式依次重復(fù)操作至設(shè)計(jì)填埋高程時(shí)，需進(jìn)行最終覆蓋，其目的在于減少雨水的滲入，控制害蟲繁殖、氣體的遷移和不良?xì)馕?，降低火?zāi)系數(shù)，改善填埋場(chǎng)的景觀，進(jìn)行填埋場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)。最終覆蓋層由下至上有三部分組成：下層為粘土層（滲透系數(shù)≤10－７cm/s），壓實(shí)厚度為0.6m，應(yīng)從中剔除有害的石塊，土團(tuán)及其它碎渣，并應(yīng)位于最大冰凍線以下，其主要功能為防止地表水滲入填埋場(chǎng)。中間層為自然土，壓實(shí)厚度為0.3m，其主要功能為防止植物根系穿透防滲層而導(dǎo)致滲水；最上層為侵蝕控制層和營養(yǎng)土層，壓實(shí)厚度0.6m，有助于天然植物生長(zhǎng)并保護(hù)填埋場(chǎng)覆蓋免受風(fēng)霜雨雪或動(dòng)物的侵害。為避免在封頂后的填埋場(chǎng)表面出現(xiàn)積水，對(duì)填埋場(chǎng)最終覆蓋的外形平整以防止由于日后沉降而引起局部沉陷，以利于降雨的自然排出。最終覆蓋的坡度在任何地方均不應(yīng)小于4%，但也不能超過25%
垃圾填埋過程中所需要的覆蓋土包括：?jiǎn)卧采w貧瘠土、終期覆蓋粘土、終期覆蓋貧瘠土和終期覆蓋營養(yǎng)土。填埋區(qū)建設(shè)過程中挖出的表層土應(yīng)集中貯存堆放，用作單元覆蓋土和終期覆蓋貧瘠土，以減少自然取土量，從而降低填埋場(chǎng)運(yùn)行費(fèi)用。終期覆蓋營養(yǎng)土采用填埋區(qū)內(nèi)挖方耕植土或自場(chǎng)外運(yùn)進(jìn)，終期覆蓋粘土根據(jù)實(shí)際情況從庫外取用。
封場(chǎng)與利用
封場(chǎng)是指在填埋的廢物之上建造一個(gè)與下部填埋場(chǎng)結(jié)構(gòu)配套的頂部覆蓋系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)處置廢物的封隔。封場(chǎng)的目的是使廢物與環(huán)境隔離；調(diào)節(jié)地表排水，減少降水滲入；減少場(chǎng)地的表面侵蝕。頂部覆蓋系統(tǒng)要與填埋場(chǎng)的底部及四周的防滲襯里配套設(shè)計(jì)建造。頂部防滲覆蓋層材料的選擇及設(shè)計(jì)施工要與防滲襯里相一致。
填埋區(qū)理想的植被覆蓋是衛(wèi)生填埋成功推廣的重要因素，也是已關(guān)閉的垃圾填埋場(chǎng)重新開發(fā)利用的關(guān)鍵。在填埋過程中，應(yīng)邊填埋邊綠化，盡量減輕污染。對(duì)建成封場(chǎng)后的填埋場(chǎng)，要大力搞好植被覆蓋，為填埋區(qū)的重新開發(fā)利用創(chuàng)造良好條件。此外，垃圾上有各種微生物，為減少微生物向空氣中擴(kuò)散，需要對(duì)填埋場(chǎng)進(jìn)行有效的管理，及時(shí)合理的緩解措施(如加強(qiáng)綠化、及時(shí)灑水等)，以在一定程度上減少空氣中微生物的濃度。
場(chǎng)區(qū)周圍應(yīng)設(shè)安全防護(hù)設(shè)施，以防止垃圾中的輕質(zhì)物如塑料、廢紙等隨風(fēng)飄揚(yáng)到填埋場(chǎng)區(qū)以外。填埋場(chǎng)周圍宜設(shè)10～20m寬度的綠化防護(hù)帶，以與周圍環(huán)境相隔離。封場(chǎng)后及時(shí)種上草皮和灌木。據(jù)研究表明，需選擇一些淺根系且耐的植物,其中枸杞就是一種非常好的植物，甚至可直接在填埋1年后的廢棄地上種植，其他還有苦株，刺槐和白蠟樹等。同時(shí)，部分穩(wěn)定化的填埋單元可以作為臨時(shí)的進(jìn)場(chǎng)垃圾預(yù)處理基地或插花培訓(xùn)場(chǎng)所等用途
而且，對(duì)于已封閉的填埋場(chǎng)是可以再利用的。城市垃圾填埋場(chǎng)大多建在城市近郊的山坳、荒地或海灘里，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，此類垃圾填埋場(chǎng)也將逐漸被新興的工業(yè)民用建筑所包圍，其土地利用價(jià)值將進(jìn)一步提高，封場(chǎng)之后的填埋場(chǎng)經(jīng)安全防范處理后除可用于種植各類經(jīng)濟(jì)林木、改造為種植淺表作物的良田以外，也可用作興建公園、娛樂場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)、休閑廣場(chǎng)等。
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