海寧市生活垃圾衛(wèi)生填埋場工程設(shè)計方案
1 工程概述
海寧市位于浙江省東北部，嘉興市南部，市政府所在地為硤石鎮(zhèn)。新建垃圾填埋場位于袁花鎮(zhèn)袁花石料廠，該場址距海寧市市區(qū)約16km，總占地面積約9.6hm2。
根據(jù)海寧市城市環(huán)境衛(wèi)生專項規(guī)劃，海寧市現(xiàn)有南漾垃圾填埋場即將填滿封場，規(guī)劃近期建設(shè)海寧市生活垃圾焚燒處理中心，主要處理海寧市市區(qū)的生活垃圾，處理規(guī)模500t/d，遠期實施焚燒處理廠二期工程。南漾垃圾填埋場填滿后至海寧市生活垃圾焚燒處理中心建成前的過渡時期，海寧市市區(qū)生活垃圾將由新建填埋場處置，焚燒處理中心建成后，焚燒廠殘渣和焚燒廠檢修期間的生活垃圾以及部分未能焚燒的原生垃圾將繼續(xù)由該場處置。
本填埋場總庫容為257.4萬m3，預(yù)計使用年限約22年，平均處置規(guī)模為295t/d。
海寧屬北亞熱帶海洋性濕潤氣候區(qū)，常年平均氣溫15.9℃，年平均降雨量1184.8mm，年平均蒸發(fā)量1375.5mm，主導(dǎo)風(fēng)向為東風(fēng)，因地處中緯度，冷暖空氣經(jīng)常在此交會，有旱、澇、風(fēng)等災(zāi)害性天氣出現(xiàn)。
2 工程設(shè)計主要內(nèi)容
2.1填埋分區(qū)
結(jié)合礦坑地形，填埋庫區(qū)分三期建設(shè)。一期工程填埋至-46.81m，庫容29萬m3，使用年限3年；二期填至-35m，庫容65.3萬m3，使用年限6年；三期工程填至設(shè)計標高，庫容163.1萬m3，使用年限13年。
2.2場內(nèi)垃圾運輸
本填埋場屬坑式填埋場，與同類型填埋場不同的是，本工程庫底最深處達90m，遠遠超過一般坑式垃圾填埋場的深度。為保證填埋時垃圾運輸?shù)姆奖阃〞常O(shè)計比選了3種運輸方案：
2.2.1方案1：滑道運輸
滑道定義寬泛，就物流運輸而言，是指利用自然坡度，借助物體本身所具有的勢能來完成運輸?shù)脑O(shè)施。目前，國內(nèi)尚未有滑道用于生活垃圾運輸?shù)墓こ虒嵗。對本工程而言，滑道可采用曲折式斜滑槽和整體式滑槽兩種型式。
曲折式斜滑槽由多條相互獨立的滑板組成，滑板從上至下依次固定于庫區(qū)側(cè)壁，呈之字形排列，垃圾從上一條滑板跌入下一條滑板，最終落入庫底。
整體式滑槽滑道沿礦坑邊坡設(shè)置，滑板通過聯(lián)接件組合、架設(shè)而成；狼安糠衷O(shè)計為直線，坡度1:0.7，確保垃圾在下滑時與道槽形成面接觸；滑道后部分設(shè)計為圓曲線，以減少垃圾到達庫底時的垂直速度并使垃圾的運動變化均勻；為確保垃圾從滑道直線部分平穩(wěn)過渡到曲線部分，滑道前部分直線設(shè)計為后部分曲線的切線。
兩種型式滑道均采用工程塑料PVC制成，斷面采用半圓型式，半徑1500mm，滑道面通過錨桿與礦坑巖壁錨固，為防止垃圾滑行過程中的飛散，平行滑道表面方向設(shè)置玻璃鋼頂棚。
2.2.2方案2：塔吊運輸
塔吊（塔式起重機）為建筑用起重機械，根據(jù)本工程特點，選用廣泛應(yīng)用于高層建筑施工中的上回轉(zhuǎn)自升塔式起重機，為提高起重能力，使用錨固裝置將塔身與礦坑巖壁相聯(lián)結(jié)（附著）。方案采用2臺QT80A塔吊，單臺塔吊起重力矩1000kN•m，最大幅度50m，對應(yīng)起重荷載1.5t，最小幅度12.5m，對應(yīng)起重荷載8t，最大起升高度120m，電機功率30kW;塔吊基礎(chǔ)采用鋼結(jié)構(gòu)，錨固裝置沿豎直高度每隔16.5m設(shè)置1個，整個塔身共設(shè)置4個。
2.2.3方案3：道路運輸
在原石礦開采時修筑的簡易道路基礎(chǔ)上，新建4m寬新路，使整條道路滿足《廠礦道路設(shè)計規(guī)范》露天礦山道路三級標準，設(shè)計路面寬6m，路基寬7m，最大縱坡9%，道路最小轉(zhuǎn)彎半徑15m，使用年限20年，路面結(jié)構(gòu)采用混凝土面層。
3種方案的綜合比較見表1。
表1 3種垃圾運輸方案比較
 |
通過以上綜合比較，3種方案的優(yōu)先順序為：滑道運輸、塔吊運輸、道路運輸，滑道方案中曲折式斜滑槽又優(yōu)于整體式滑槽，設(shè)計最終采用曲折式斜滑槽。
2.3庫區(qū)防滲
防滲是垃圾填埋場庫區(qū)設(shè)計的重要組成部分。本工程為一廢棄石礦坑，庫底及側(cè)壁均為致密巖石，但從防滲角度分析，庫區(qū)底部勘察區(qū)有兩條小規(guī)模斷裂，同時，庫區(qū)東北角、東側(cè)、南側(cè)巖壁頂部均有粉質(zhì)粘土層出露，庫區(qū)內(nèi)東側(cè)及東南側(cè)巖壁受地下水影響有滲水現(xiàn)象，因此，必須采取人工防滲措施。
2.3.1庫底防滲
庫底防滲采用單層復(fù)合防滲系統(tǒng)。具體做法從下至上依次為先用水泥砂漿把場底裂隙灌實，再鋪設(shè)30cm厚粘土找平，粘土墊層上依次鋪設(shè)膨潤土復(fù)合防水襯墊(GCL)，2mm厚HDPE膜，無紡?fù)凉た椢锉Ｗo層，500cm厚礫石滲瀝液導(dǎo)排層及反濾隔離層。
2.3.2邊坡防滲
一般山谷型或坑式垃圾填埋場邊坡均采取與庫底相似的防滲方式，即鋪設(shè)HDPE膜，膜通過每一坡段兩端的錨固來定位、固定，對巖土地基，主要采用錨固溝的型式，在混凝土、磚石結(jié)構(gòu)及可靠的巖基上，多半采用脹錨螺栓、射釘或特制的HDPE預(yù)埋鎖條來固定。本工程庫區(qū)側(cè)壁坡度達 1:0.5～1:0.7，且為致密巖石，錨固溝開挖困難，同時，巖壁表面極為粗糙，凹凸不平，其他錨固方式也難以實施，即便噴射混凝土整平，也難以達到一般混凝土、磚石結(jié)構(gòu)表面的整體平整度，于膜的鋪設(shè)不利，這使得本工程填埋庫區(qū)側(cè)壁的防滲必須采取特殊的方式。針對工程特點，設(shè)計中采用“混凝土+無機抗?jié)B劑”進行側(cè)壁防滲，即在巖壁先用水泥砂漿把裂隙灌實，然后澆注30cm厚C30混凝土，最后涂一層1mm厚的無機抗?jié)B劑，用量為1.2kg/m2。該方案的原理是：高分子防滲劑的活性化學(xué)成分滲入混凝土內(nèi)部，在混凝土中催化形成不溶于水的結(jié)晶體，填充、封堵毛細管和收縮裂縫，使水無法進入從而達到防水目的。對于側(cè)壁地下水的外滲，設(shè)計在滲水部位混凝土面層中預(yù)埋DN150HDPE排水管，排水管連通庫底地下水導(dǎo)排系統(tǒng)。
2.4清污分流
設(shè)計通過實施分區(qū)填埋及設(shè)置環(huán)庫截洪溝進行清污分流，以減少滲瀝液產(chǎn)生量。
一期填埋時，在庫區(qū)中間位置設(shè)置臨時隔堤，填臨時隔堤以南區(qū)塊時，臨時隔堤以北區(qū)塊雨水通過潛水泵抽取，潛水泵3臺，2用1備，單臺流量50m3/h，揚程 95m，功率45kW。當北區(qū)塊實施填埋作業(yè)后，潛水泵用于抽取滲瀝液，在中間平臺和最上面平臺分別設(shè)置雨水外排泵。中間平臺的雨水首先通過泵提升至最上面的平臺。中間平臺設(shè)2臺潛水泵，1用1備，單臺流量200m3/h，揚程25m，功率22kW。最上面平臺設(shè)置3臺潛水泵，2用1備，單臺流量 175m3/h，揚程42m，功率45kW。
根據(jù)礦坑頂部周邊地形特點，沿庫頂設(shè)置一圈截洪溝，截洪溝尺寸采用梯形斷面，下寬300mm，上寬800mm，深500mm，坡度1‰～5‰，截留雨水分段就近外排。
2.5滲瀝液導(dǎo)排
在 3個平臺上分別設(shè)置滲瀝液收集主盲溝。最低平臺設(shè)兩條主盲溝，其中一條自南向北敷設(shè)，另一條自東向西敷設(shè)，中間平臺和最上面平臺的主盲溝依次通過 DN300HDPE管與最低平臺主盲溝相連。主盲溝采用梯形斷面，下底寬500mm，上底寬1250mm，深500mm，在主盲溝中埋入DN300穿孔 HDPE管，導(dǎo)流管周圍覆蓋直徑20～50mm碎石，并由粒徑9～20mm碎石組成反濾結(jié)構(gòu)，再回填碎石、中粗砂至溝面，即可形成縱向主盲溝。支盲溝與主盲溝橫向交叉布置，采取梯形斷面，下底寬400mm，上底寬1000mm，深400mm，其余做法與主盲溝相同。主、支盲溝坡度均不小于2%。
隨著垃圾堆體的逐漸增高，為增加堆體中填埋氣體和滲瀝液的導(dǎo)排和收集，在垃圾堆體-30m、0m高程分別設(shè)置中間導(dǎo)氣導(dǎo)液碎石盲溝，盲溝內(nèi)鋪設(shè)DN200軟管，外填粒徑30～100mm碎石，再加150g/m2的反濾土工布。由于中間盲溝鋪設(shè)于中間覆蓋層之上，匯集于該層的滲瀝液也可通過盲溝流入豎向石籠井，然后流入庫底盲溝收集系統(tǒng)。
根據(jù)填埋場的地形特點，在填埋場西北角和南側(cè)分別設(shè)立一個滲瀝液收集井。收集井尺寸為3.5×2.0m，井筒采用預(yù)制混凝土，隨填埋堆體逐漸加高。每個收集井內(nèi)設(shè)3臺潛水泵，單臺流量50m3/h，揚程95m，功率45kW。
2.6滲瀝液處理
本工程填埋庫區(qū)高差大，邊坡陡，匯水面積小，為6.4萬m2，且隨著填埋高度的變化，匯水面積變化不大，因此，滲瀝液水量波動小，總量少，約150m3/d。
根據(jù)使用要求，焚燒廠建成后，本填埋場將用于焚燒殘渣、焚燒廠檢修期間生活垃圾、未焚燒處理的部分原生垃圾的填埋，因此，本工程滲瀝液水質(zhì)將不同于一般生活垃圾填埋場，相當一部分為灰渣滲瀝水。國外對灰渣專用填埋場滲出液水質(zhì)的檢測結(jié)果表明，灰渣滲瀝水中金屬含量可以達到地下水的標準，總?cè)芙恹}濃度比飲用水標準高出數(shù)個數(shù)量級；二惡英和呋喃的濃度極低;COD與BOD5的濃度數(shù)量級約在10～103mg/L之間。據(jù)此分析，本工程滲瀝液有機物濃度低于一般生活垃圾填埋場，水質(zhì)波動小。考慮到目前國內(nèi)尚未有生活垃圾焚燒灰渣專用填埋場的建設(shè)運行，類似工程滲瀝液的水質(zhì)資料無法獲取，從安全角度著想，對本填埋場滲瀝液擬經(jīng)預(yù)處理達《生活垃圾填埋污染控制標準》三級排放標準后排入海寧市污水處理廠。
2.7氣體導(dǎo)排
生活垃圾衛(wèi)生填埋場必須設(shè)置有效的填埋氣體導(dǎo)排設(shè)施，以防止引起火災(zāi)和爆炸。本工程庫底深入地平面以下達90m，坑口敞開，地面氣溫與坑內(nèi)平均氣溫相近，且四周為石壁環(huán)繞，容易造成坑內(nèi)風(fēng)流的停滯現(xiàn)象，填埋氣體擴散條件較差，因此，必須對氣體采取主動導(dǎo)排，快速將其導(dǎo)出，防止填埋氣體在庫底沉積，給填埋場勞動安全帶來隱患。
設(shè)計采用由豎向?qū)馐\井及中間導(dǎo)氣碎石盲溝形成的立體導(dǎo)排系統(tǒng)。石籠井的布置與結(jié)構(gòu)與一般生活垃圾填埋場相同。石籠井頂部和輸氣支管(DN50不銹鋼金屬軟管）連接，氣體經(jīng)各支管匯集到輸氣主管(DN100不銹鋼金屬軟管和無縫鋼管），再由主管輸送至抽氣機。為提高集氣的可靠性，輸氣支管采用環(huán)形布置。
3 結(jié)束語
本工程利用廢棄采石礦坑做垃圾填埋場，國內(nèi)尚無類似工程實例，針對場地地形地質(zhì)條件，設(shè)計中對場內(nèi)垃圾運輸方式、庫區(qū)防滲等提出了經(jīng)濟、適用、合理的工程解決方案，其中一些較為新穎的設(shè)計思路河供填埋場工程設(shè)計人員借鑒參考。
〔參考文獻〕
[1]《實用建筑施工手冊》編寫組實用建筑施工手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999：231-243.
[2]張耀鈞．城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場的HDPE土工膜防滲技術(shù)[J].中國建筑防水，2003(3)：20-23.
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
