城市生活垃圾填埋場封場技術
摘要:結合我國第一個城市生活垃圾填埋場封場示范工程——深訓市玉龍坑垃圾填埋場封場工程，進行了生活垃圾填理場封場技術的探討。生活垃圾填埋場的封場，由終場覆蓋與生態恢復系統、雨水導排與防滲系統、滲濾液處理來統、氣體控制與回收利用系統等組成。垃圾填埋場封場系統的設計，應能最大限度地減小垃圾填埋場終場后對環境的二次污染，有利于填埋場的穩定、無害化。
關鍵詞：封場,終場覆蓋, 雨水導排與防滲, 滲濾液處理, 氣體控制與回收利用, 城市生活垃圾填埋
1 概述
我國目前對城市生活垃圾的處理絕大部分采用填埋法。許多垃圾填埋場在達到使用壽命后，并未按有關要求進行封場，一般僅對表層進行簡單的土壤覆蓋處理。采用這種“封場”方式的垃圾填埋場，繼續對周圍的環境造成較大的危害。
垃圾填埋場在封場后，一般要30-50 年才能完全穩定，達到無害化。我國還沒有城市生活垃圾填埋場封場的技術規范，對垃圾填埋場封場的研究較少，至今也沒有垃圾填埋場封場的工程先例。隨著人們環境意識的不斷增強，對垃圾填埋場進行封場技術研究就顯得尤為迫切。
我們以我國第一個垃圾填埋場封場示范工程― 深圳市玉龍坑垃圾填埋場封場工程為例，進行了填埋場封場技術的研究。
深圳市玉龍坑垃圾填埋場自1983 年開始使用，最初為垃圾堆放場，主要填埋羅湖、福田兩區垃圾，后經6 次擴容，至今已使用了13 年。垃圾總容量約370 萬立方米，垃圾總量約470 萬噸，填埋場場區垃圾占地約10 萬平方米。
填埋場啟用初期，由于受經濟、技術條件的限制，未按衛生填埋的要求進行設計及建造。10 多年來垃圾填埋量不斷增加，填埋場由于易燃易爆、有毒有害氣體不能科學地排放而帶來的安全問題日益突出，該填埋場嚴重威脅著周圍的環境及居民健康。因此，對該填埋場進行封場已刻不容緩。整個封場工程由終場覆蓋與生態恢復系統、防滲導排系統、滲濾液處理系統、氣體控制與回收利用系統等組成。
2 終場覆蓋與生態恢復
2.1 填埋場堆體形狀改造：
玉龍坑垃圾填埋場自1983年以來先后經過6 次擴容填埋。堆體形成兩個高差較大的平臺，北部為高約100 米以上的垃圾平臺，南部為90 米以下的低垃圾平臺。兩個垃圾平臺表面均高低不平，相接處坡度太陡，堆體不穩定，垃圾邊緣和山體相接處形狀也極不規則。因此，要根據排水、堆體穩定、景觀等原則，對現有垃圾體進行改造。要平整場地，使垃圾平臺具有一定的向下的緩坡，以便于排水。兩垃圾平臺之間坡度改造為1 : 3 ，垃圾邊緣及其與山體相接處應用粘土封蓋密實，以免在采取主動抽氣方式收集填埋氣體時，空氣被抽入其中。
2.2 終場覆蓋與生態恢復：
填埋場的終場覆蓋系統是封場的關鍵技術之一。整個覆蓋系統的設計應有利于水流的收集、導排；有利于填埋氣體的安全控制與收集利用；應盡量減少垃圾滲濾液的產生。
垃圾滲濾液的產生量與覆蓋厚度、覆蓋材料，以及覆蓋層的整體性密切相關。如果覆蓋材料滲透系數小，覆蓋厚度大，覆蓋層的施工質量和整體性好，覆蓋層不因沉降作用而產生斷裂和形成縫隙，就能有效的阻止雨水滲入垃圾體內，從而避免產生過量的滲濾液。整個覆蓋系統自上而下分別是植被層、營養層、排水層、阻隔層、基礎層，基礎層以下為垃圾體。
植被層根據需要布置為觀果區、觀葉區、觀景區、草坪觀賞活動區、松柏浴場區、周坡灌草帶等。
營養層有機質含量大于5 % ，厚度不小于0.3 米，坡度不能太陡，否則不利于土壤持水和表層植物的生長。一般該層滲透系數大于0.5 米／日。
排水層用于收集通過營養層下滲的雨水和保護阻隔層。一般說來，各種外在因素，如非均勻沉降、水流侵蝕、表層植物根系侵入等會破壞阻隔層，所以排水層就避免了阻隔層同營養層直接接觸，對阻隔層起到了一定的緩沖保護作用。
阻隔層主要是為了阻止雨水滲入垃圾體中，在一定程度上也能防止填埋氣體通過土壤孔隙的遷移擴散，因此阻隔層要求密封性好，整體性好。阻隔層材料主要有HDPE 膜、膨潤土板、粘土等幾種。
基礎層對整個覆蓋系統起支撐、穩定作用。厚度為0.3～0.5 米，覆蓋材料可為土壤、砂礫，甚至可為一些堅硬垃圾，如建筑垃圾等。基礎層空隙一般很大，填埋氣體會沿著整個基礎層面遷移。鑒于它的導氣作用，有時基礎層也可設計為排氣層。
3 雨水導排、防滲與滲濾液處理
3.1 雨水
收集與導排系統：
當表層植被恢復后，需要排除覆蓋層表面雨水徑流以及周邊山體進入場區的水流以減少雨水下滲及垃圾滲濾液的產生。因此要設計雨水收集與導排系統。該系統一般由截洪溝或地下排水涵管組成。整個雨水收集與導排系統，分為場外排水系統，與場內排水系統。
場外排水系統的主體部分為位于填埋場東北側140～70 米等高線之間的截洪溝。截洪溝起始位置從沉砂池開始。該溝一方面也導排進入填埋場底部涵管的西北側截洪溝雨水，另一方面攔截東北側山體水流。該截洪溝可截除匯水面積近25 萬平方米。采用漿砌塊石結構，混凝土護面，護砌高度1.0 米，溝底坡度為 0.02 ～0.05 ，底寬1.0 米，邊坡1 : 0.5 ，溝總長約500 米。場內雨水導排系統由主導排溝和支導排溝組成，直接將水流排入下游。
3.2 防滲系統：
玉龍坑垃圾填埋場終場后，表層垃圾體高出下游建筑物20 米以上，垃圾體所持有的滲濾液在水壓力作用下向周邊滲透擴散，場內及周邊地下水已明顯受到垃圾滲濾液的污染，建筑物的鋼結構已受到中等強度的腐蝕。因此，要防止垃圾滲濾液對周邊地下水的污染。
玉龍坑填埋場封場擬采用地下連續墻方式進行防滲，沿填埋場西南、東南邊界建一地下連續防滲墻，深入微風化巖層以下0.5 米，和周邊山體直接連接起來，使填埋場同周邊住宅區相對隔絕，形成獨立體。該種方法防滲效果好，而且能有效地防止氣體橫向遷移。
3.3 滲濾液處理系統：
填埋場封場后，其頂部采用HDPE 膜作為防滲層，與側向幕墻共同形成了一個防滲系統，有效地阻止了雨水進入填埋場，使填埋場產生的垃圾滲濾液大為減少。玉龍坑填埋場封場后，日均污水量約80 噸。填埋場中垃圾有機物的降解需要一定的水分，沒有適當的水分，將增加垃圾降解時間和填埋場終場后的養護時間。
因此，可采用滲濾液回灌技術處理污水，一方面可減少垃圾滲濾水處理量，另一方面可增加垃圾有機物的含水量，增加產氣速率，加速填埋場的穩定；同流后的污水再排入污水處理廠進行深度處理。
4 填埋氣體控制與回收利用系統
4.1 填埋氣體安全控制系統：
垃圾填埋氣體中甲烷含量很高，其濃度一般在50 ％-70 ％。這是一種易燃易爆氣體，和空氣混合后，當甲烷濃度在5 ％-15％時遇火即會爆炸。另外，填埋氣體還可以通過土壤、管道等各種孔隙、通道遷移，若遷移到附近建筑物內，容易積聚并達到爆炸濃度范圍。因此，必須采取措施對填埋氣體進行安全控制。
根據場外現場監測，在距填埋場邊界50 米以外的地下能測到甲烷氣體。而且距填埋場越近甲烷氣體濃度越大，最大甲烷濃度達55 ％。因此，須要防止填埋氣體的側向遷移。
采用沿填埋場周邊的地下防滲幕墻和主動抽氣相結合的方式進行氣體安全控制，并在場外建筑物附近建立氣體監測井及在線氣體監測報警系統，這樣能有效防止填埋氣體向建筑物的遷移。
場內采用主動抽氣方式對填埋氣體進行控制與收集。根據現場抽氣試驗，抽氣井適宜的井口抽氣流量為每分鐘3 立方米，每個抽氣井的作用半徑約28 米，抽氣井錯列布置，作用范圍涵蓋整個填埋場，可更好地控制填理氣體的外逸。
4.2 填埋氣體的回收利用：
填埋氣體是一種高能可燃氣體，熱值約每立方米22 046 千焦耳，而且目前該填埋場正處于產氣高峰，年總產氣量為5 340 萬立方米，具有很高的利用價值。本工程對填埋氣體擬采用燃氣機發電的利用方式。這種方式經濟效益好，投資省，熱能利用率較高，二次污染小。
5 結論
垃圾填埋場的封場工程是一個系統性工程，一般由終場覆蓋與生態恢復系統、雨水導排與防滲系統、滲濾液處理系統、氣體控制與回收利用系統等組成。這樣可最大限度地減少對環境的二次污染，有利于填埋場的穩定和無害化。
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