威海市城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液控制系統(tǒng)設(shè)計.doc

威海市城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液控制系統(tǒng)設(shè)計作者：方明成杜樹偉王興全杭世捃提要:對威海市城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場工程設(shè)計的滲濾液控制部分進行了總結(jié)，闡述了垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液控制工程設(shè)計的基本原則和設(shè)計思路。關(guān)鍵詞:衛(wèi)生填埋場滲濾液工程控制威海市1滲濾液控制系統(tǒng)要素概述衛(wèi)生填埋技術(shù)是目前被廣泛應(yīng)用于城市生活垃圾處理的經(jīng)濟有效方法。在城市生活垃圾的衛(wèi)生填埋過程中，會從垃圾層中滲出高濃度的有機廢水，即滲濾液。對滲濾液水量變化規(guī)律的研究是衛(wèi)生填埋場環(huán)境污染控制的重要內(nèi)容，同時也是滲濾液處理工程規(guī)模確定的重要基礎(chǔ)工程。滲濾液控制有兩個方面的含義：一是滲濾液水質(zhì)的控制；二是滲濾液水量的控制。本文重點討論滲濾液水量控制的工程實現(xiàn)。有的水分；三是在垃圾填埋后，由于微生物的分解作用而產(chǎn)生的水。垃圾滲濾液的主要來源是降雨。滲濾液控制系統(tǒng)工程設(shè)計要素由以下5個方面構(gòu)成，并應(yīng)遵循以下優(yōu)先次序：防止污染物向場外擴散、減少產(chǎn)生量、調(diào)節(jié)+安全回灌/回噴、場內(nèi)預(yù)處理+城市污水廠處理、完全場內(nèi)處理。防止污染物向場外擴散的主要工程措施是設(shè)置垂直或水平防滲系統(tǒng)，目的在于從根本上控制滲濾液對周圍環(huán)境的影響，不具有任何調(diào)節(jié)滲濾液水質(zhì)、水量的功能。減少滲濾液產(chǎn)生量的主要工程措施是最大限度實現(xiàn)清污分流，目的在于控制滲濾液的產(chǎn)生量，這是衛(wèi)生填埋場設(shè)計中滲濾液控制的首要原則2。調(diào)節(jié)+安全回灌/回噴的主要目的是對滲濾液水質(zhì)進行均化，并在一定程度上對已產(chǎn)生的滲濾液實現(xiàn)減量。場內(nèi)預(yù)處理+城市污水廠處理和完全場內(nèi)處理則是減少滲濾液排放到環(huán)境中的污染物總量，是滲濾液水質(zhì)控制的最終環(huán)節(jié)。2工程簡介威海市年平均氣溫12；年平均降水量768mm；年集中降水時期為69月份；年均蒸發(fā)量1718mm。威海市目前城區(qū)人口約27萬。隨著城市規(guī)模的不斷擴大，威海市城市生活垃圾產(chǎn)生量也不斷增加。據(jù)統(tǒng)計，到2000年城市生活垃圾達300t/d。后雙島垃圾處理場是現(xiàn)在全市唯一的一座垃圾填埋場。因此建設(shè)新的垃圾衛(wèi)生填埋場已迫在眉睫。經(jīng)過選址論證，選定環(huán)翠區(qū)張村鎮(zhèn)艾山紅透山夼作為新建垃圾衛(wèi)生填埋場場址。該場址位于威海市西南17km，場區(qū)總面積32.4萬m2；設(shè)計服務(wù)年限為26年。威海市垃圾衛(wèi)生填埋場設(shè)計分為四個功能區(qū)：綜合管理區(qū)、垃圾填埋區(qū)、預(yù)留滲濾液處理區(qū)和生化處理區(qū)。衛(wèi)生填埋場設(shè)計內(nèi)容包括截污壩、垃圾壩、截洪溝、滲濾液導排系統(tǒng)、垃圾氣導排系統(tǒng)、滲濾液調(diào)節(jié)池、滲濾液預(yù)處理及回噴系統(tǒng)以及輔助的道路工程、給排水工程、供配電工程、綠化工程和環(huán)境監(jiān)測設(shè)施等。以60m等高線為界，填埋場作業(yè)分為一、二兩期，具體場區(qū)布置見圖1。圖1填埋場場區(qū)平面布置3清污分流系統(tǒng)設(shè)計垃圾衛(wèi)生填埋場清污分流的工程措施主要有兩類：一類是在工程建設(shè)初期(垃圾未進場之前)即設(shè)置人工的臨時性或永久性雨水截排系統(tǒng)；另一類是在垃圾填埋作業(yè)過程中最大限度地減少作業(yè)面積，盡早實施局部封場。臨時或永久性截排系統(tǒng)的設(shè)置要重點考慮填埋場場址與周圍功能區(qū)的關(guān)系，確定合理的安全系數(shù)，適當設(shè)置場內(nèi)雨水截流系統(tǒng)，最大限度地實現(xiàn)清污分流；而填埋作業(yè)的規(guī)劃則要結(jié)合場區(qū)的地形特點，合理規(guī)劃填埋分區(qū)和確定填埋作業(yè)形式。威海市垃圾衛(wèi)生填埋場主要設(shè)置了場外截洪溝、場內(nèi)截洪溝和雨水調(diào)蓄池三種形式的雨水截流系統(tǒng)；填埋作業(yè)形式則采用坑填作業(yè)和斜坡作業(yè)相結(jié)合的形式。分述如下。3.1場外截洪溝本填埋場設(shè)置了全場封閉的場外截洪溝，總長度約1990m，最高標高90m。由于本場的服務(wù)年限相對較長，場區(qū)下游有村民居住和少量工業(yè)廠房，截洪溝過流能力按20年一遇降水設(shè)計，50年一遇降水校核。截洪溝采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，具有堅固耐久、體積小、施工工期短的優(yōu)點。由于威海市年降雨量相對集中，預(yù)期截洪溝將會有較好的清污分流效果。3.2場內(nèi)截洪溝由于本場址地勢相對較開闊，場區(qū)內(nèi)地勢起伏較大，在填埋區(qū)內(nèi)，分布很多溝壑。因此，場內(nèi)的截洪溝無法環(huán)場封閉。但在匯水面積較大的南北兩側(cè)山坡設(shè)置了兩條獨立的場內(nèi)截洪溝，右岸部分長150m，左岸部分長260m。截洪溝采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式。在一期填埋時，場內(nèi)截洪溝起清污分流的作用；在二期填埋時，上部加蓋帶有縫隙的鋼筋混凝土板，外包土工布，作為輔助滲濾液集排管線。同時，封閉該段截洪溝尾部出水口，并接通備用管線，將滲濾液引向調(diào)節(jié)池。3.3場內(nèi)調(diào)蓄如上所述，本場址地勢相對開闊，場區(qū)內(nèi)地勢起伏大，在填埋區(qū)內(nèi)，分布很多溝壑，使場內(nèi)的截洪溝無法環(huán)場封閉。為了最大限度實現(xiàn)清污分流，在溝壑集中分布的東北部和東南部增設(shè)兩座簡易壓實土壩，這兩座土壩的設(shè)置，可以有效攔蓄場區(qū)地勢較高部分的地表徑流。當進入雨季時，可設(shè)置臨時潛污泵，將蓄積的雨水提升至截洪溝，排往場外。三種形式的雨水截流系統(tǒng)的設(shè)置，體現(xiàn)了減少滲濾液產(chǎn)生量是衛(wèi)生填埋場設(shè)計中滲濾液控制的首要原則的思想，為日后降低衛(wèi)生填埋場的運行費用打下了良好的基礎(chǔ)。3.4填埋作業(yè)垃圾衛(wèi)生填埋場的作業(yè)形式主要有平面作業(yè)法、斜坡作業(yè)法、溝填法、坑填法和水中3。結(jié)合威海市垃圾衛(wèi)生填埋場的地形特點，考慮滲濾液控制的需要，設(shè)計中采用坑填法和斜坡作業(yè)法相結(jié)合的混合作業(yè)法。在標高60m以下的溝壑內(nèi)，采用坑填法作業(yè)；標高60m以上的區(qū)域，由垃圾壩作坡向上游填埋，采用斜坡作業(yè)法。由于標高60m以下的區(qū)域2年內(nèi)即可填平，因此，填埋場主要作業(yè)形式是工作面很小的斜坡作業(yè)法，可及時進行局部封場，實現(xiàn)清污分流，有效減少滲濾液產(chǎn)生量。4防滲系統(tǒng)4.1工程地質(zhì)概況及水文條件場區(qū)地層分布較為簡單，由第四系及基巖組成。表層主要為由殘坡積和坡洪積組成的第四系粉土，粗砂礫等，沿溝谷岸坡呈帶狀分布，厚度37m不等。基巖由變質(zhì)巖和巖漿巖組成，巖性主要有：黑云片巖(屬強風化帶)一般38m，最大厚度33.20m；黑云變粒巖(大部分為中風化帶)主要沿黑云片巖外圍分布，最大控制厚度25m；大理巖上部裂隙較發(fā)育，下部巖石較完整，主要位于場區(qū)的東部，飄浮在花崗巖頂部，經(jīng)鉆孔控制，未穿過周圍山脊，對場區(qū)穩(wěn)定及防滲均無影響，最大厚度為31.10m；斜長角閃巖，巖石完整，堅硬致密，裂隙不發(fā)育，最大厚度13.10m；花崗巖，巖石完整，堅硬致密，裂隙不發(fā)育，屬微風化，滲透系數(shù)為5.51710-77.0510-8cm/s，透水性極弱，厚度在數(shù)十米以上。該層東、南、北三面垃圾場邊緣向上隆起，海拔高度80m以上，與自然地形相同，形成一個簸箕狀谷地。場區(qū)內(nèi)斷裂不發(fā)育，據(jù)地質(zhì)報告，僅發(fā)現(xiàn)一條張性斷裂帶，經(jīng)鉆孔控制，對場區(qū)穩(wěn)定無影響，對場區(qū)防滲亦無影響。場區(qū)內(nèi)的地表水流源短、量少，大氣降水除滲入地下補給地下水外，其它部分順溝谷形成地表徑流，徑流過程中補給地下水。場區(qū)地下水可分為兩類：一類是賦存于第四系中的孔隙潛水，地下水位埋深0.711.50m左右；另一類是賦存于基巖中的裂隙水，地下水位埋深0.6730.45m。對以上地質(zhì)概況分析，可得出以下結(jié)論：場區(qū)最下層為完整的花崗巖，裂隙不發(fā)育，屬微風化。滲透系數(shù)為5.51710-77.0510-8cm/s，可用作填埋場的天然隔水層，具備建設(shè)垃圾衛(wèi)生填埋場較好的條件。且本層分布同自然地形相同，形成一個簸箕狀谷地。在谷口處建截滲設(shè)施，利用本層的不透水性，即可將垃圾產(chǎn)生的滲濾液封閉在場區(qū)內(nèi)，防止對下游水體的污染。4.2截滲設(shè)施構(gòu)成為防止?jié)B濾液外排污染周圍環(huán)境，在垃圾壩下游設(shè)置截滲設(shè)施，主要由截污壩、截滲墻以及基巖帷幕灌漿組成。截污壩位于溝谷地段，兩側(cè)岸坡部分采用截滲墻，截污壩與截滲墻底部基巖均采用帷幕灌漿防滲。4.2.1截污壩及基巖帷幕灌漿截污壩為混凝土重力壩。截污壩壩頂標高為42.0m，壩基需坐落在基巖上，壩底標高由現(xiàn)場開挖情況確定。最后確定標高為20m，壩高22m；壩軸線長45m(含兩側(cè)過渡段各7.5m)，壩頂寬2.0m；由于該壩處于調(diào)節(jié)池及下游小水庫的中間，在運行過程中上下游變化水位有可能造成較大的水位差，影響壩體的抗傾覆穩(wěn)定性，所以壩體的前后邊坡均為10.5。為減少基礎(chǔ)開挖，通過檢算，壩體邊坡26m至40m采用10.5，以下則垂直到壩底。壩體分3個壩段，每段15m，壩段之間為雙層止水帶連接，并充填瀝青油膏。壩體混凝土分區(qū)澆筑。基巖灌漿分壩基固結(jié)灌漿和水泥帷幕灌漿。壩基清基并澆筑2m混凝土后進行固結(jié)灌漿，灌漿孔菱形布置，間距6m左右。壩前設(shè)3m寬止水板，與壩體之間有止水帶連接，止水板上進行水泥帷幕灌漿。灌漿孔分兩排，孔距1.5m，排距1.0m，交錯布置。為達到滲透系數(shù)的要求，施工時對不同灌漿材料反復(fù)試驗，最后確定為雙排濕磨細水泥灌漿夾單排化學灌漿。4.2.2截滲墻及基巖帷幕灌漿截污壩兩側(cè)岸坡第四系覆土及強風化層較厚，采用截滲墻防滲，基巖仍采用帷幕灌漿。考慮施工條件的限制，截滲墻采用開挖后現(xiàn)場澆筑混凝土的方法。截滲墻底部澆筑3m寬的水泥混凝土壓漿板，隨即進行水泥帷幕灌漿(同截污壩部分)。截滲墻為0.8m寬的素混凝土，底部逐漸放寬到2m，伸縮縫每隔1015m設(shè)置一道，縫內(nèi)設(shè)止水帶。截滲墻頂標高控制在42m(同截污壩)。截滲墻施工完畢后，兩側(cè)盡快均勻回填。4.3監(jiān)控及其他在截污壩下游設(shè)置2口監(jiān)測井，定期對整個防滲系統(tǒng)水質(zhì)進行監(jiān)測，如發(fā)現(xiàn)有滲漏現(xiàn)象，可采取如下補救措施。截污壩部分：由于止水板及水泥帷幕灌漿位于壩前，可進行補救灌漿；截滲墻部分：由截滲墻頂鉆孔進行補救灌漿。5滲濾液調(diào)節(jié)、安全回灌/回噴系統(tǒng)5.1滲濾液調(diào)節(jié)池設(shè)計填埋場滲濾液水質(zhì)受垃圾成分的影響很大，有資料表明，國內(nèi)填埋場垃圾滲濾液中COD，BOD指標一般在數(shù)千mg/L到數(shù)萬mg/L之間變化。另外，由于水文地質(zhì)條件的差異，雨水時空分配不均勻等原因，滲濾液產(chǎn)生量也具有很大的變化。這些都不利于滲濾液處理設(shè)施的正常運行。根據(jù)威海市垃圾衛(wèi)生填埋場地貌及填埋場滲濾液水量水質(zhì)情況，決定在垃圾壩和截污壩之間設(shè)置一座調(diào)節(jié)池。根據(jù)場址地形相對開闊，匯水面積較大以及威海市雨量分布的季節(jié)性等特點，考慮工程的具體情況，設(shè)計調(diào)節(jié)池庫容為5萬m3,主要發(fā)揮三個方面的作用：第一，可以均衡水量和水質(zhì)，為二期滲濾液處理站的建設(shè)打下良好的基礎(chǔ)；第二，威海地區(qū)水面蒸發(fā)量較高(1718mm)，利用其表面蒸發(fā)作用，也可削減處理水量；第三，考慮威海市雨季暴雨強度高(3d連續(xù)降水量最大值達508mm)，會導致滲濾液量急劇增加，足夠的存儲庫容可防止?jié)B濾液外溢，而造成嚴重的環(huán)境問題。調(diào)節(jié)池底部覆土用機械整平，側(cè)壁用漿砌塊石砌筑兼作擋土墻。調(diào)節(jié)池設(shè)計水深5m，設(shè)計水位0.5m以上留2m寬巡檢步道。調(diào)節(jié)池設(shè)置兩臺表面曝氣機對滲濾液進行預(yù)曝氣，減少臭味的同時也降低了COD，BOD；并在周圍種植夾竹桃、檸檬桉等有除臭作用的樹木。5.2回灌/回噴系統(tǒng)填埋場回灌/回噴系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)垃圾滲濾液的循環(huán)處理，進一步降低滲濾液污染物濃度和減少滲濾液產(chǎn)生量。循環(huán)處理是利用填埋場覆蓋土層的土壤凈化作用、填埋垃圾層的降解作用和最終覆蓋后垃圾填埋場地表植物吸收作用等進行的4。威海市垃圾衛(wèi)生填埋場工程設(shè)計中，在垃圾堆體表面標高52.0m、標高66.0m處分別設(shè)置配水井和二次提升泵井，利用調(diào)節(jié)池內(nèi)潛污泵將滲濾液提升至配水井和二次泵井中?；毓嗑O(shè)在垃圾堆體內(nèi)部，標高51.0m，與配水井相距約44m，進入配水井的滲濾液由HDPE管輸送至回灌井?；毓嗑笥腋髟O(shè)計50m2m0.5m回灌區(qū)，中間是100mm的PE穿孔配水管，四周填充級配碎石，上覆一層土工布。當垃圾填埋到標高85.0m時，增加另一套回灌系統(tǒng)，并由提升泵把滲濾液從二次泵井再次提升。另外，在堆體表面回灌井里的管道上設(shè)置三通，晴天干燥時可以連接水龍帶，在垃圾堆體表面堆筑小型土梗，形成數(shù)片方格，在方格內(nèi)噴淋滲濾液，利用潛在的土地蒸發(fā)量，有效削減滲濾液的處理水量，但同時要采取噴藥等措施，控制可能產(chǎn)生的臭味。威海市填埋場回灌/回噴系統(tǒng)的設(shè)計，可以有效減少滲濾液的處理水量，減小處理規(guī)模，在較大程度上