簡析生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場設(shè)計(jì)

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1、 簡析生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場設(shè)計(jì) 第19卷第3期 2011年6月 環(huán)境衛(wèi)生工程 EnvironmentalSanitationEngineering Vol_19No.3 June2011?9? 簡析生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場設(shè)計(jì) 吳健萍 (天津市環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院,天津300201) 摘要:簡述了生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場的作用,分析了封場設(shè)計(jì)中堆體整形,封場覆蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定,填埋 氣體的收集導(dǎo)排,垃圾堆體雨水的收集排放等主要內(nèi)容. 關(guān)鍵詞:生活垃圾衛(wèi)生填埋場;封場覆蓋;堆體整形;防滲層;填埋氣體 中圖分類號:X799.3;TU993.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1005

2、—8206(2011)03—0009—03 ClosureDesignofDomesticWasteSanitaryLandfillSites WuJianping (TianjinEnvironmentalSanitationEngineeringDesignInstitute,Tianjin300201) Abstract:Functionsofclosureofdomesticwastesanitarylandfillsitesweresketched.Maincontentsaboutclosuredesign wereanalyzed,includinglandfillpi

3、leshaping,structuredeterminingofc]osnrecoversystem,collectionanddrainageoflandfill gas,andcollectionanddischargeofrainwaterinlandfillpile. Keywords:domesticwastesanitarylandfillsite;closurecover;landfillpileshaping;impermeablelayer;landfillgas 我國生活垃圾衛(wèi)生填埋場始建于20世紀(jì)90 年代,早期建設(shè)的生活衛(wèi)生填埋場垃圾填埋年限 都在10a以上,

4、目前,大部分填埋場庫容已趨于 飽和,需要進(jìn)行封場處理和處置.為了規(guī)范封場 工程,實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定,生態(tài)恢復(fù),土地利用,保 護(hù)環(huán)境,原國家建設(shè)部于2007年1月17日頒布 了CJJll2—2o07生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場技術(shù) 規(guī)程,為生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場設(shè)計(jì)提供了設(shè) 計(jì)依據(jù).根據(jù)筆者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),分析了生活垃圾 衛(wèi)生填埋場封場設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容. 1封場覆蓋的目的及作用 1)可以減少滲人垃圾堆體的雨水量,達(dá)到減 少滲瀝液產(chǎn)生量的目的,雨水最大化地徑流到排 水溝;2)可以有效地控制填埋氣體的擴(kuò)散,有利 于填埋氣體的收集利用,達(dá)到控制污染和綜合利 用的目的;3)促進(jìn)垃圾堆體盡快穩(wěn)定化

5、;4)抑 制病原菌及其傳播媒體蚊蠅的繁殖和擴(kuò)散;5)防 止水土流失;6)垃圾堆體進(jìn)行防滲處理后,有利 于植被的生長,為植被提供了土壤. 2封場設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 2.1堆體整形 堆體整形的目的是為防滲層提供基礎(chǔ).由于 垃圾堆體表層凹凸不平,在進(jìn)行封場覆蓋時(shí)需對 現(xiàn)有的垃圾堆體進(jìn)行整形,高出地面的垃圾堆體 邊坡按照1:3的坡度進(jìn)行整修,為了保證及時(shí)排 出降水,垃圾堆體頂面的坡度不宜小于5%.堆 體整形時(shí)應(yīng)分層壓實(shí)垃圾,壓實(shí)密度應(yīng)大于800 收稿日期:2011-04—15 kg/m. 2.2封場覆蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定 CJJ17—2OO4生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范及 CJJ1

6、l2—2O07生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場技術(shù)規(guī)程 要求填埋場封場設(shè)計(jì)應(yīng)考慮雨水徑流,防滲處理, 填埋氣體的收集,植被選擇,填埋場的穩(wěn)定性及 土地利用等因素.填埋場封場覆蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由表 面至垃圾堆體的順序依次為植被層,排水層,防 滲層,排氣層. 2.2.1排氣層兼滲瀝液排水層 排氣層位于垃圾層之上,應(yīng)采用多孔的,高 透水性的土層或土工合成材料.根據(jù)填埋場實(shí)際 運(yùn)行的情況,垃圾堆體滲瀝液的側(cè)滲比較嚴(yán)重, 在進(jìn)行封場設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮邊坡滲瀝液的收集及導(dǎo) 排,可采用土工布包裹的復(fù)合土工排水網(wǎng)作為排 氣層兼滲瀝液導(dǎo)排層. 2.2.2防滲基礎(chǔ)層 防滲基礎(chǔ)層由黏土構(gòu)成,該層的主要作用是

7、 為防滲層提供穩(wěn)定的工作面和支撐面,以利于防 滲層的鋪裝. 2.2.3防滲層 防滲層通常被視為最終覆蓋系統(tǒng)中最重要的 組成.防滲層使?jié)B過覆蓋系統(tǒng)的水分最小化,其 中直接的作用是阻礙水分滲過,間接的作用是提 高其上面各層的貯水和排水能力,以及通過徑流, 蒸騰或內(nèi)部導(dǎo)排,最終使水分得以去除.防滲層 還具有控制填埋氣體向上遷移及滲瀝液側(cè)滲的作 用. 目前防滲層常用的防滲材料有壓實(shí)黏土,土 ?10?環(huán)境衛(wèi)生工程第19卷 工薄膜(HDPE),土工聚合黏土襯墊(GCL)等, 以下是3種材料的性能對比情況. 1)壓實(shí)黏土是使用歷史最悠久,也是使用最 多的防滲材料.優(yōu)點(diǎn):成本低,

8、可就地取材,施 工難度小,施工經(jīng)驗(yàn)較成熟;施工時(shí)一般鋪設(shè) 3060cm厚,被石子刺穿的可能性小,也不易被 植被的根系刺穿.缺點(diǎn):與HDPE膜和GCL相 比,滲透系數(shù)偏大,防滲性能較差.施工時(shí)由于 土方量較大,施工速度慢,并且受施工設(shè)備的影 響施工時(shí)若壓實(shí)程度不夠的,其實(shí)際的防滲系數(shù) 將與實(shí)驗(yàn)室充分壓實(shí)條件下得到的數(shù)據(jù)有很大出 入.另外,黏土容易干燥,因凍融收縮易產(chǎn)生裂 縫,使其防滲性能迅速下降,并且產(chǎn)生裂縫后難 以修復(fù).由于對填埋場的不均勻沉降性能要求較 高,即在填埋場表面直徑為5m的范圍,其中心 沉降不能超過0.125～0.250m,而黏土的抗拉伸 性能較差,最大拉

9、伸形變比為0.1%～1.0%. 2)土工薄膜(HDPE)是目前填埋場防滲材 料常用的高密度聚乙烯薄膜.優(yōu)點(diǎn):滲透系數(shù)小, 防滲性能好,不透水(如果產(chǎn)生滲水主要是由于 在板材生產(chǎn)過程中造成的瑕疵,微隙引起的,但 通過質(zhì)量控制,檢驗(yàn)等工序可以避免和修復(fù)).土 工膜的滲透系數(shù)不超過10.cm/s,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于黏土 的滲透系數(shù),施工時(shí)僅需鋪設(shè)1～3mm厚的土工 薄膜就可滿足防滲要求,既節(jié)約了填埋庫容,又 降低了施工難度,可加快施工速度;土工薄膜的 抗拉伸性能比黏土好,其最大抗拉伸形變比為 5%～10%,對填埋場不均勻沉降的敏感性遠(yuǎn)小于 黏土.缺點(diǎn):由于該材料較薄,所以容易被尖銳

10、物刺穿;聚合物存在著老化的問題,并可能遭受 到化學(xué)物質(zhì),微生物的沖擊;施工過程中如果操 作不得當(dāng)焊合接縫處容易出現(xiàn)接觸張口;抗剪切 性能差,對上層覆土進(jìn)行壓實(shí)時(shí)薄膜可能會因不 均勻受壓而損壞.另外,根據(jù)工程實(shí)例,土工薄 膜鋪設(shè)在垃圾堆體上穩(wěn)定性差,容易造成土工薄 膜上的植被土滑坡現(xiàn)象,如采用土工薄膜,應(yīng)選 擇雙糙面的HDPE膜. 3)土工聚合粘土襯墊(GCL)是近年來被廣 泛采用的一種防滲材料,一般是用土工布(geo— textile)夾一層膨潤土.膨潤土含有的礦物質(zhì)主要 是蒙脫石,其滲透系數(shù)非常低,具有吸脹性.優(yōu) 點(diǎn):對垃圾填埋場沉降的敏感性較低;與壓實(shí)黏 土相比,

11、具有體積小,節(jié)約空間,施工量小,施 工速度快,發(fā)生損壞后可以迅速修復(fù)的特點(diǎn).缺 點(diǎn):由于施工鋪設(shè)的厚度小,容易被尖銳的石子 或復(fù)墾植被的根系刺穿.每卷長度較短,施工時(shí) 搭接口較多. 2.2.4排水層 排水層可采用粗?；蛲凉づ潘牧?邊坡可 采用土工復(fù)合排水網(wǎng),排水層與填埋庫區(qū)的排水 明渠連接.排水層的作用是采用滲透性高的材料 排出滲入植被層,保護(hù)層內(nèi)的雨水或融雪水. 2.2.5植被層 植被層應(yīng)由營養(yǎng)植被層和覆蓋土支持層組成. 營養(yǎng)植被層的土質(zhì)應(yīng)有利于植被增長,厚度應(yīng)≥ 150mm.覆蓋支持土層由壓實(shí)土層構(gòu)成,其滲透 系數(shù)應(yīng)>1~10cm/s,厚度應(yīng)i>4

12、50mm. 植被層可使降落在最終覆蓋層上的雨水向堆 體周圍排出,盡量防止冰凍穿透壓實(shí)黏土層,并 保護(hù)阻隔層不受植物根系,紫外線和其他有害因 素的傷害.該層促進(jìn)植物生長,能容納大多數(shù)非 木本植物的根系,提供一定的持水能力,從而削 弱降雨的水分侵入并在旱季維持植物生長. 2.3填埋氣體的收集導(dǎo)排 填埋氣體(LFG)是垃圾降解的主要產(chǎn)物, 其成分隨著垃圾的穩(wěn)定化過程,垃圾組成,填埋 場所在地水文地質(zhì)和填埋方式等宏觀因素而異. 在填埋初期,LFG的主要成分是二氧化碳,隨后 二氧化碳含量逐漸變低,甲烷含量逐漸增大.在 產(chǎn)氣穩(wěn)定階段,厭氧條件下產(chǎn)生的LFG中甲烷為 50%～60

13、%,二氧化碳30%～50%,以及少量的氨, 硫化氫等氣體.隨著填埋場的封場,垃圾堆體密 閉性越來越好,填埋氣體可能大量產(chǎn)生并在場內(nèi) 聚集,其結(jié)果將導(dǎo)致場內(nèi)壓力升高,如不及時(shí)排 出可能造成重大火災(zāi),爆炸事故.因此,填埋場 封場必須考慮填埋氣體的收集導(dǎo)排系統(tǒng). 填埋場內(nèi)填埋氣體導(dǎo)排系統(tǒng)分為主動和被動 2類.主動導(dǎo)排系統(tǒng)是通過安裝動力氣體抽取設(shè) 備,及時(shí)抽取收集場內(nèi)的填埋氣體,從而控制填 埋氣體的排放.被動導(dǎo)排系統(tǒng)是通過設(shè)置大空隙 氣體通路等措施來輸導(dǎo)填埋氣體. 1)被動導(dǎo)排系統(tǒng)一般用于小型垃圾填埋場或 投入使用時(shí)間不長且產(chǎn)氣量不成規(guī)模的填埋場. 該系統(tǒng)受大氣壓力等條件影響

14、較大,同時(shí)填埋氣 體仍未被處理而直接排放至大氣. 2)主動導(dǎo)排系統(tǒng)與被動系統(tǒng)相比能更有效地 控制和收集填埋氣體,多用于大,中型填埋場, 或周圍環(huán)境要求較高的填埋場以(下轉(zhuǎn)第14頁) ?14?環(huán)境衛(wèi)生工程第19卷 表2污泥含水率與干燥時(shí)間的實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合曲線系數(shù) 圖10Growth/Sigmoidal擬合值與試驗(yàn)值關(guān)系 2)通過干污泥返混能夠減少污泥干化時(shí)間, 特別是當(dāng)污泥返混率在30%以上時(shí)污泥干化速率 變化較大,對工程應(yīng)用有較大意義. 3)污泥粒徑相同時(shí),干燥介質(zhì)溫度越高污泥 干化速率越大.干燥介質(zhì)溫度在160,200℃時(shí), 對污泥干化影響較小;干燥介質(zhì)溫度在240,

15、280 ℃時(shí),對污泥干化影響較大. 4)Growth/Sigmoidal函數(shù)數(shù)學(xué)模型更適合回 轉(zhuǎn)式污泥干化過程,可用于預(yù)測不同含水率污泥 的干化時(shí)間. 參考文獻(xiàn) [1]張寧生,周強(qiáng)泰,芮新紅.污泥的焚燒處理技術(shù)[J].能源研究與利用, 2003(1):35—37. [2]BrentonMProcessControlAdvancesSafeSludgeDrying[J].Water&Wastewa-- terInt.2003.18(5):36—42. [3]郭淑琴,孫孝然.幾種國外城市污水處理廠污泥干化技術(shù)及設(shè)備介紹 [J].給水排水,2004,30(6):33—3

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17、埋氣體主動導(dǎo)排一般由集氣井(或水平集 氣溝),集氣管網(wǎng),抽氣設(shè)備等組成,如圖1所 示.填埋氣體是一種清潔能源,產(chǎn)氣量較小時(shí)可 采用火炬直接燃燒的方式進(jìn)行處理,達(dá)到一定規(guī) 模后可考慮綜合利用.填埋氣體的收集及利用可 圖1填埋氣主動導(dǎo)排及回收利用系統(tǒng)示意圖 參考CJJ133--2009生活垃圾填埋場填埋氣體收 集處理及利用工程技術(shù)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì). 2.4垃圾堆體雨水的收集排放 為了保證堆體的邊坡穩(wěn)定,同時(shí)減少水滲入 垃圾堆體,堆體覆蓋層上的徑流水應(yīng)盡快導(dǎo)排, 可通過填埋庫區(qū)雨水收集系統(tǒng)快速有效地排出. 3結(jié)束語 生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場設(shè)計(jì)是填埋場運(yùn)行 管理的重要環(huán)節(jié)之一,優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案在保障填 埋場正常運(yùn)行的前提下,可為建設(shè)單位節(jié)省投資, 防止填埋場產(chǎn)生不必要的二次污染,對美化環(huán)境, 提高城市整體環(huán)境質(zhì)量,有著非常重要的作用. 作者簡介:吳健萍(1966～),高級工程師,主要從事環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)施 的設(shè)計(jì)與研究. (責(zé)任編輯:張藝)