簡析生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場設(shè)計

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1、 簡析生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場設(shè)計 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 吳健萍 (天津市環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計院,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)計提供了設(shè) 計依據(jù).根據(jù)筆者的設(shè)計經(jīng)驗,分析了生活垃圾 衛(wèi)生填埋場封場設(shè)計的主要內(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,為了保證及時排 出降水,垃圾堆體頂面的坡度不宜小于5%.堆 體整形時應(yīng)分層壓實垃圾,壓實密度應(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)計時應(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)壓實黏土是使用歷史最悠久,也是使用最 多的防滲材料.優(yōu)點:成本低,

8、可就地取材,施 工難度小,施工經(jīng)驗較成熟;施工時一般鋪設(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:與HDPE膜和GCL相 比,滲透系數(shù)偏大,防滲性能較差.施工時由于 土方量較大,施工速度慢,并且受施工設(shè)備的影 響施工時若壓實程度不夠的,其實際的防滲系數(shù) 將與實驗室充分壓實條件下得到的數(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: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: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)行壓實時薄膜可能會因不 均勻受壓而損壞.另外,根據(jù)工程實例,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:對垃圾填埋場沉降的敏感性較低;與壓實黏 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.缺 點: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 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間的實驗結(jié)果擬合曲線系數(shù) 圖10Growth/Sigmoidal擬合值與試驗值關(guān)系 2)通過干污泥返混能夠減少污泥干化時間, 特別是當(dāng)污泥返混率在30%以上時污泥干化速率 變化較大,對工程應(yīng)用有較大意義. 3)污泥粒徑相同時,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, 對污泥干化影響較小;干燥介質(zhì)溫度在240,

15、280 ℃時,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

16、7. [4]姜瑞勛,李愛民,王偉云.脫水污泥薄層干燥特性及動力學(xué)模型分析 [J].中國環(huán)境科學(xué),2009,29(1):22—25. [5]侯鳳云,呂清剛,那永潔,等.濕污泥顆粒的流化床干燥實驗及模型 [J].過程工程,2007,7(4):647—654. [6]王釗.北京污水處理廠污泥干化處理工藝選擇的探討[J].市政技術(shù), 2004.22(6):374—378. 作者簡介:肖文平(1986--),南京大學(xué)碩士研究生,主要從事固體廢物處 理處置技術(shù)研究. E—mail:xia0pi"g@. (責(zé)任編輯:鄭雯) (上接第1O頁) 及建設(shè)填埋氣體回收利用設(shè)施的填埋場. 填

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. 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)計與研究. (責(zé)任編輯:張藝)