姚 晓,等:山谷型垃圾填埋场设计
程设计
GONGCHENGSHEJI
山谷型垃圾填埋场设计
姚 晓1,2, 徐得潜1
(1.合肥工业大学土木建筑工程学院,安徽合肥 230009;2.安徽省城乡规划设计研究院,安徽合肥 230022)
摘 要:结合池州市城市生活垃圾填埋场设计工程,对山谷型垃圾填埋场的设计进行了研究和探讨。通过对山谷型垃圾填埋场的分析研究,着重介绍了场底平整、雨水导排和防渗系统、渗沥液和填埋气体收集导排系统、渗沥液处理系统、终场覆盖系统等工程部分的设计。
关键词:山谷型垃圾填埋场;水平防渗;雨水导排;填埋气体导排;渗沥液处理;终场覆盖
中图分类号:TU993.3;X705 文献标识码:A 文章编号:167325781(2006)0120031203
0 引 言
随着我国经济持续高速增长,人民生活水平迅速提高,城市化进程也在不断加快。但同时也面临着日趋严重的环境问题,特别是垃圾的处理,如何解决垃圾问题,还城乡居民一个健康、洁净的生存环境,已引起全社会的高度重视。填埋作为垃圾处理的最终方式,因其处理成本低,比较适合我国国情,在我国得到了广泛的应用[1]。
土地填埋是从传统的堆放和填地处理发展起来的一项城市生活垃圾最终处理技术,目前设计和建设的填埋场一般属于卫生填埋场。依据填埋区所利用自然地形条件的不同,填埋场可大致分为3种类型:山谷型填埋场、坑洼型填埋场和滩涂型填埋场。根据地形条件、库容条件、设计成熟条件等,一般城市均优先选择将填埋场建在山谷中。本文结合池州市垃圾填埋场工程设计,研究采用人工防渗的现代卫生填埋方式,建设经济技术合理的山谷型垃圾填埋场。
影响是一个必须重点考虑的因素;另外山谷地区地质条件的复杂性、山谷汇集洪水对填埋场的破坏也是要考虑的因素。目前我国的填埋场许多为这种类型。
2 山谷型垃圾填埋场设计研究
现代卫生填埋场必须能保证对渗沥液和填埋气体进行有效的控制,这是填埋场工程设计是否可靠的决定性因素。因此,现代卫生填埋场工程设计的主要技术部分有:场址选择和场地整平、雨水导排和防渗系统、渗沥液和填埋气收集导排系统、渗沥液处理系统和终场覆盖系统等[2]。2.1 场址选择和场地整平
填埋场场址在符合所在城市总体规划要求的前提下,应避开自然保护区、风景旅游区、文物古迹区、居民集中区和水源保护区;距离最近的人畜居栖点应不小于800m;对集中式生活用水取水点不能产生污染影响;场址应位于地下水流向的下游;进场道路应尽量避开居民集中区。
目前我国山谷型垃圾填埋场根据场区的防渗要求,均需要进行竖向整平和横向整平。
竖向整平是考虑到填埋场防渗处理需要建设锚固平台,以利于膜的锚固。按照现有地形整平后设置锚固平台,还有填埋作业道路的需要,在通往填埋库区底部,设计临时道路。
横向整平是为了便于地下水的收集导排、渗沥液收集导排,根据填埋场的实际地形,对场底要进一步整平,以满足填埋工艺的需要。以垃圾坝为控制面,
1 山谷型垃圾填埋场特点和现状
山谷型填埋场一般具有以下特点:利用山谷形成的贮留空间,在山谷下游修筑堤坝建造而成;场地为独立的水文地质单元,地下水流至谷口向外排泄;在库区外设置环库截洪沟,拦截场外雨水,排入场区下游;渗沥液收集后汇入下游的调节池,作集中处理。山谷型填埋场具有填埋容量大、建设费用低等优点,但由于山谷大都位于地下水上游,填埋场对地下水的
收稿日期:2005206230
作者简介:姚 晓(1971-),男,安徽桐城人,合肥工业大学硕士生,安徽省城乡规划设计研究院高级工程师;
徐得潜(1960-),男,安徽青阳人,合肥工业大学教授.
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时间长短变化,若不加控制,易造成对污水处理厂的冲击负荷。º利用生化、物化和土地处理的工艺,在填埋场内处理渗沥液,达标后排放[4]。
2.5 终场覆盖系统
垃圾填埋场封场后,一般需要30~50a才能完全稳定,达到无害化。当垃圾填埋场达到使用寿命时,需进行终场覆盖,以减小渗沥液产生量,进行填埋场生态恢复和土地利用。对于山谷型垃圾填埋场来说,终场覆盖主要起到减少渗沥液产生量和对填埋场GONGCHENGSHEJI
考虑到渗沥液实现自流的问题,一般以垃圾主坝为控制高程纵向整平;另外,一般以导渗主盲沟为控制轴线,向导渗主盲沟两侧进行整平。
2.2 雨水导排和防渗系统
山谷型垃圾填埋场的降雨汇水,除了填埋库区面积外,通常还有比库区面积大得多的场外汇水面积。通过设置环库截洪沟,可以防止场外雨水进入填埋库区,并及时排放掉库区表面径流,减少渗沥液产生量。当填埋场所在山谷地形较陡时,可通过逐渐增大截洪沟断面和设置跌水等措施,确保截洪沟能有效地截流场外雨水。场外雨水经截洪沟截流后汇入填埋库区下游自然冲沟。
山谷型垃圾填埋场防渗系统主要由填埋库区防渗层和地下水导排系统组成,以尽量减少垃圾渗沥液的渗漏量,防止地下水进入填埋场内,造成二次污染。对山谷型垃圾填埋场来说,一般采用单复合衬里的防渗结构即可,地下水可由地下水导排系统排出[3,4]。2.3 渗沥液和填埋气体收集导排系统
山谷型垃圾填埋场由于一般均具有良好的自然地形,通常设计在填埋场底沿主冲沟方向开挖渗沥液收集主盲沟,在两边开挖支盲沟,盲沟内铺设HDPE穿孔管,就能有效地收集和导排渗沥液。
在垃圾填埋过程中,垃圾填埋气体是主要的降解产物之一。填埋气体在垃圾堆体中的无控制迁移,不仅可造成大气污染,而且可能引起火灾和爆炸事故。目前,大中型垃圾填埋场一般通过设置横向和竖向导气石笼来达到对填埋气体的排放和控制,小型填埋场由于规模小,产气量少,可考虑采用水平导气管和边坡石笼相结合的填埋气体排放控制方式[4]
。
2.4 渗沥液处理系统
由于垃圾渗沥液特殊的水量水质特点,渗沥液处理一直是垃圾填埋场难以解决的难题。要解决渗沥液的达标处理问题,只有在技术、经济均可行的基础上确定的渗沥液处理方案,才是切实可行的。
国内外渗沥液处理的主要工艺路线有2种:¹渗沥液直接(或预处理后)进入生活污水处理厂处理。该方法利用污水厂对渗沥液的缓冲、稀释和调节营养的作用,可以减少填埋场投资和运行费用,比较经济。但该法并非普遍适用,首先应满足环评要求,如果垃圾填埋场远离污水处理厂,渗沥液的输送将造成较大的经济负担,同时可能因渗漏对地下水质、土壤造成污染;另一方面,渗沥液的水质随季节及填埋
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进行生态恢复的作用,为减少投资,通常采用单层防渗系统。
3 池州市垃圾填埋场工程设计
3.1 工程规模
池州市位于安徽省西南部,濒临长江下游南岸。根据池州市环卫处的测定结果,由于池州市城市居民燃气率高达85%以上,目前池州市生活垃圾的成分中无机成分为42%,有机成分为51%。
池州市作为发展中的中小城市,经济实力有限,难以承受焚烧处理工艺的昂贵的建设投资及运转费用。若采用堆肥,则肥料必须有良好的市场前景,但从池州来看,市场前景不明,且目前国内所建的堆肥厂基本上都处于瘫痪状态。所以池州市生活垃圾处理技术方案采用改良型厌氧卫生填埋工艺。
填埋场建设场址位于池州市南偏西5km处十里岗所处的一处山沟,位丘陵地带,在地貌上场地属于两山之间的凹地,地势起伏较大,场地面绝对高程为32.30~52.06m。填埋场整个厂区总占地面积约13hm2
,总库容约为142万m3
,能满足14a填埋要求。3.2 工程设计
根据场址的地质情况,库区砾砂混粘土隔水层,达不到规定限值(K[1.0@10-7
cm/s),不具备天然防渗的条件,因此必须采取人工防渗的方式进行防渗。本次设计采用的水平防渗和垂直防渗相结合的方式,工程包括场地平整、衬里材料的选择和保护层设置、帷幕灌浆等内容。
设计对库区场底进行横向和竖向整平,根据地形特点,设计纵横坡度为3.0%。填埋场水平防渗衬层采用高密度聚乙烯(HDPE)土工膜作防渗材料,边坡防渗也采用该防渗材料,同时在其上以袋装土作为保护层。在边坡中部和顶部开挖防渗膜锚固沟锚固,此
工
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外,垃圾坝内侧也铺设防渗膜,以及在垃圾处理场调节池下游设一道长约150m垂直防渗帷幕,从而使填埋场形成一个独立的封闭单元,保证填埋场产生的渗沥液得以有效地控制。
渗沥液的收集系统主要设置在底部防渗层上的排水层、导渗盲沟、竖向石笼以及边坡上的蛇形石笼组成,其工作机理是:各垃圾层的渗沥液进入附近的石笼或流至坡面上,再经石笼或坡面流入支盲沟或主盲沟,最后经主盲沟排入调节池。
由于本工程规模不大,填埋气体产量也不高,所以不考虑填埋气体的利用。填埋气体采用被动控制,即在气体大量产生时,为其提供高渗透性的通道,使气体按设计的方向运动导排。导气石笼和横向导气次盲沟纵横相连是一种导排气效果良好、造价较低的气体控制方式。导气石笼底部与渗沥液收集主盲沟相连,中部与各中间层内铺设的横向导气次盲沟相连。导气石笼中设有DN200mmHDPE穿孔导气管,导气管除导气外,还兼有排水的作用。在每个排气口上均装设燃烧装置。当填埋气体中甲烷浓度接近5%时,燃烧装置接受点将填埋气体烧掉。
渗沥液处理采用原生渗沥液经过调节池后,进入UASB厌氧反应器,进行简单厌氧消化反应,其目的是去除渗沥液中小分子的挥发性有机物,降低后续处理单元的处理负荷,经厌氧消化后的渗沥液进入吹脱塔除去大部分游离氮,再加药混合后进入SBR反应池处理排放。该处理方式(UASB反应器+吹脱塔+SBR池)具有处理费用低、处理流程短、出水水质好、净水回收率高等优点,只是占地面积稍大。(上接第25页)
从功能的角度,本次规划还对市域空间进行了功能性分区规划,将市域空间划分为城镇空间、农业开敞空间和生态敏感空间三大类,对各种空间的功能、建设策略作了具体规定[5]。
1参考文献2
社,2002.
程设计
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终场覆盖由下至上由3部分组成:下层覆土为粘土(渗透系数[10-7cm/s),粘土压实层压实厚度0.3m;中间覆盖贫瘠土,压实厚度0.5m,其主要功能为防止植物根系穿透防渗层而导致渗水;最上层为营养土,压实厚度0.2m,封场后顶面坡度不小于5%,以利于降雨的自然排除。对实行终场覆盖的区域,及时进行绿化,前期主要植草坪,中后期根据情况植一些浅根经济性植物,如花草、灌木等。
4 结束语
在进行山谷型垃圾填埋场设计时,要充分利用填埋场原有地形和地质结构,减少填埋场建设工程量;合理布设渗沥液导排系统;着重考虑雨水导排系统的设计,以减少渗沥液产量;合理确定填埋场编制人员和填埋机械设备数量。在保证填埋场建设和运行安全的前提下,尽量降低填埋场的投资费用和运行成本。
1参考文献2
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4 结束语
通过编制市域空间利用总体规划,可以达到以下目的:重新整合和配置空间资源,以达到集约、高效、永续利用空间资源的目的;合理调整区域城市形态,达到城市发展与生态环境的最佳平衡;推进城乡一体化进程,引导中心城市对市域进行辐射或/反哺0,改变长期存在的城乡/二元结构0;规划指导性与控制性
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