城市生活垃圾填埋密度及其隨深度分布規(guī)律

1、54-環(huán)境衛(wèi)生工程第18卷城市生活垃圾填埋密度及其隨深度分布規(guī)律朱水元I,劉釗2,詹良通2(1.蘇州市環(huán)境衛(wèi)生管理處江蘇 蘇州215007;2.浙江大學(xué)軟弱土與環(huán)境土丁教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州310058)摘 要：介紹了生活垃圾填埋密度的測(cè)定方法，基于蘇州七子山垃圾填埋場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)及國(guó)外相關(guān)數(shù)據(jù)，探討 了垃圾填埋密度的主要影響因素，獲得了該場(chǎng)垃圾填埋密度變化范圍(510-1 730 kg/m5)及其隨填埋深度增加而增大的 規(guī)律，推薦了適合于我國(guó)南方城市生活垃圾場(chǎng)工程的密度-深度分布曲線。關(guān)鍵詞：城市生活垃圾；填埋密度；組分；壓實(shí)度；填埋深度中圖分類號(hào)：T1993. 3; X799. 3

2、文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-8206(2010)05-0053-04Landfill Density of Municipal Domestic Waste and Its Distribution along DepthZhu Shuiyuan1, Liu Zhao2, Zhan Liangtong2(1 Suzhou Environmental Sanitation Administration Agency, Suzhou Jiangsu 215007; 2 Key Iil)orator)r of Soft Soils andGeoenvironmental Engineerin

3、g, Ministry of Education. Zhejiang University, Hangzhou Zhejiang 310058)Abstract： Tin- inrth(xls used for measuring landGll density of domestic waste were introduced. On the base of field measurements at Qizishan Waste Uindfill Site in Suzhou and previous data from other countries, the main factors

4、affecting waste landfill density were discussed. 1'he field ineasurrments at the landfill site showed that the range of waste landGll density from 5 10 to 1 730 kg/in and it exhibited an increasing trend with the landiill depth. Based on the discussion, a density versus landfill depth curve is r

5、ecoininrnded for projects of nnmicipal domestic waste landGll sites in Southern China.Key words: municipal domestic waste; landGll density; composition; degree of compaction; landfill depth54-環(huán)境衛(wèi)生工程第18卷54-環(huán)境衛(wèi)生工程第18卷垃圾密度是垃圾填埋場(chǎng)丁程設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)等丁 作所需的關(guān)鍵參數(shù)之一，填埋場(chǎng)堆體沉降與穩(wěn)泄 計(jì)算、庫容預(yù)測(cè)、豎向擴(kuò)建丁程、襯墊系統(tǒng)、封 場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)、滲瀝液和填埋氣收集系統(tǒng)、滲瀝液

6、 冋灌等設(shè)計(jì)都島要可靠的密度參數(shù)門。由于垃圾 密度在其收集、填埋、降解與沉降的過程中不斷 變化.應(yīng)針對(duì)不同T：作階段選取相應(yīng)的密度值。 按照時(shí)間序列.可以將垃圾密度依次劃分為堆積 密度、壓實(shí)密度、沉降密度門。堆積密度為垃圾 自然堆積狀態(tài)的密度，壓實(shí)密度為垃圾在填埋場(chǎng) 經(jīng)機(jī)械壓實(shí)后的密度，沉降密度為垃圾經(jīng)過一段 時(shí)間的降解與沉降后所達(dá)到的密度值，又稱填埋 密度。不同階段丁作應(yīng)選取對(duì)應(yīng)階段的密度值, 比如垃圾填埋竹啞單元容積計(jì)算應(yīng)選用壓實(shí)密度2 , 填埋場(chǎng)沉降及容量汁算應(yīng)選用填埋密度。在填埋 場(chǎng)土匸設(shè)汁汁算中常用填埋密度，口前國(guó)內(nèi)有關(guān) 堆積密度和壓實(shí)密度的研究成果相對(duì)多一些，而 填埋密度的測(cè)試結(jié)果

7、較少。由于垃圾組分差異、 填埋作業(yè)方式不同等原因，國(guó)外垃圾填埋密度的 數(shù)據(jù)不可直接引用。筆者結(jié)合蘇州七子山填埋場(chǎng) 的測(cè)試數(shù)據(jù)討論了填埋密度的主要影響因索,通 過與國(guó)外相關(guān)數(shù)據(jù)的對(duì)比與分析，推薦了我國(guó)南 方城市生活垃圾壇埋密度隨深度的分布曲線。收稿日期:2009-11-231填埋密度的測(cè)定方法城市生活垃圾密度的測(cè)定方法主要包括現(xiàn)場(chǎng) 測(cè)試法和間接估算法?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法包括試坑法和 鉆孔取樣稱重法。試坑法是指在選定區(qū)域挖掘出 一定量垃圾.然后用已知堆積密度的卵石或礫石 等顆粒均勻的材料填充.根據(jù)填充材料的體枳和 挖出垃圾的質(zhì)量計(jì)算出密度的方法。試坑法的優(yōu) 點(diǎn)在于試坑尺寸大.所得結(jié)果較準(zhǔn)確.缺點(diǎn)是挖 掘深

8、度冇限，無法獲取深層垃圾的密度值鉆孔 取樣稱重法根據(jù)鉆孔直徑又可分為小鉆孔法和大 鉆孔法： 小鉆孔法鉆井直徑一*般在20 cm以內(nèi)， 可以通過取樣稱重測(cè)得不同深度的密度值.小鉆 孔法測(cè)試深度比較大，但其結(jié)果的代表性可能會(huì) 受試樣尺寸的影響。大尺寸鉆孔法鉆井直徑較大 （一般在40 cm以上），取出試樣體量較大，代表 性較好，是一種比較可靠的測(cè)試方法，其缺點(diǎn)是 測(cè)試工作量較大，費(fèi)用較高。在實(shí)踐中，可以結(jié) 合填埋場(chǎng)導(dǎo)氣豎井的打設(shè)匸作進(jìn)行填埋垃圾的取 樣和密度測(cè)試間接估算法，是根據(jù)填埋作業(yè)記 錄得到某一時(shí)段內(nèi)填埋垃圾的質(zhì)量、填埋區(qū)域面 積及填埋厚度來估算密度的方法該方法簡(jiǎn)便易 行.但因垃圾沉降引起填埋

9、高度變化等方而的影 響，所得結(jié)果準(zhǔn)確度較低。因此，在上述的各種 密度測(cè)試方法中，大直徑鉆孔取樣測(cè)試法所得結(jié) 果最為可靠，小直徑鉆孔測(cè)試結(jié)果須經(jīng)大直徑鉆孔法檢驗(yàn)02填埋密度的主要影響因素影響垃圾填埋密度的主要因索包括垃圾組分、 填埋作業(yè)時(shí)的壓實(shí)度、分層覆上情況、填埋深度 與年限，以及含水率等，其中垃圾組分、壓實(shí)與 覆土情況和填埋深度對(duì)密度的影響最為顯茗，下 面做重點(diǎn)探討。2. 1垃圾組分根據(jù)國(guó)內(nèi)外常用的分類方法，可以將城市生活 垃圾劃分為3類E：廚余垃圾、渣土類、廢品類 （塑料、織物、紙類、玻璃、金屬等）。表1 3顯 示了我國(guó)蘇州與美國(guó)城市生活垃圾組分及隨時(shí)間 變化與美國(guó)相比，蘇州城市生活垃圾中

10、廚余垃 圾、渣土含量明顯高，分別達(dá)43%-57%和18% 52%,而廢品類（塑料、織物、紙類、玻璃、金屬 等）含雖較低，為3. 0%2& 2%,顯苦低于美國(guó) 的 72. 1%73. 4%o 在 19902005 年,蘇州城市 生活垃圾中渣土侖量逐年明顯減少，廢品類垃圾 等禽量逐年增加，而姜國(guó)垃圾組分儈量隨時(shí)間變 化不大。表1中美城市生活垃圾組分對(duì)比%國(guó)別年份廚余類浹土類廢品類199043. 052.03.0中國(guó)（蘇州）199757. 026. 013. 0200550.01& 02& 21990io. i3.072.4199710. 13. 273.4200511. 9

11、3. 272. 1垃圾組分對(duì)填埋密度影響很砂著，垃圾中比 例較大的組分（如渣土、玻璃、金屬等）含量越 高，則密度越大；而其中廚余、塑料、纖維、草 木等比例較小的組分含量越高，則密度越小。表21門顯示了組分對(duì)密度的影響，表中測(cè)試 結(jié)果是從蘇州匕子山填埋場(chǎng)不同時(shí)期填埋的淺層 垃圾取樣測(cè)試得到的。可見，除ZK3外隨廚 余、塑料等比例較小組分的含量升高.垃圾填埋 密度呈降低趨勢(shì)，并隨渣土等比例較大組分的含 量升高而增大，密度最大值與最小值相差2倍表2蘇州七子山填埋場(chǎng)淺層垃圾組分鉆孔弟號(hào)耐余類/%渣土類/%廢品類/%密度/kg/m1取樣埋深/mZK253. 026. 520. 55071. 7ZK531

12、. 829. 33& 97913.9ZK429. 844. 026. 29440. 7ZK134. 947. 517. 61 1111. 3ZK326. 239. 334. 51 1931. 72.2壓實(shí)及覆土情況壓實(shí)及覆土是填埋作業(yè)的一道重要工序，經(jīng) 過壓實(shí)，垃圾密度由堆積密度增大到壓實(shí)密度。 因填埋壓實(shí)過程中所采用的壓實(shí)機(jī)械功率、分層 厚度、碾壓遍數(shù)、覆土類別及厚度等的不同，壓 實(shí)程度也不盡相同。按照壓實(shí)度的高低，可分為 輕度壓實(shí)、中度壓實(shí)、高度壓實(shí)3類。表3列出 了國(guó)外不同壓實(shí)度及覆土厚度的垃圾填埋密度測(cè) 試結(jié)果。表3填埋壓實(shí)情況對(duì)垃圾壓實(shí)密度的影響數(shù)據(jù)來源垃圾處理悄況密度 /(

13、kf/m5)NAVEAC (1983)公共衛(wèi)生垃圾 不切碎輕度壓實(shí)320中度樂實(shí)640離度壓實(shí)960切碎880Landva & Chirk （1986）垃圾廳度：分層If土庁度為 2：1-10：1 920350EMCON 協(xié)會(huì)(1989)垃圾厚度:分層做土厚度為6：1730市表3可見，壓實(shí)及覆土情況對(duì)壓實(shí)密度的 影響就若。壓實(shí)密度隨著填埋垃圾的壓實(shí)度提高 而顯著增大，輕度壓實(shí)垃圾的密度320 kg/m而 高度壓實(shí)垃圾的密度達(dá)960 kg/m3o覆土的厚度越 大.壓實(shí)密度也越大。我國(guó)許多填埋場(chǎng)填埋壓實(shí)作業(yè)做得不到位， 存在分層壓實(shí)厚度較大、碾壓遍數(shù)不足等問題, 以致使我國(guó)填埋場(chǎng)淺層垃圾的

14、密度比較小。 2.3填埋深度填埋深度對(duì)垃圾密度的影響，與填埋垃圾的 上覆應(yīng)力及降解程度冇關(guān)。垃圾埋深越大.所承 受的上覆土壓力越大，壓縮程度越高，孔隙比越 小 壇埋齡期越長(zhǎng)，冇機(jī)質(zhì)降解程度越高，組分 中比例較小的冇機(jī)質(zhì)含量越低因此，垃圾密度 呈現(xiàn)隨埋深增大而增大的趨勢(shì)3為了獲得我國(guó)垃圾填埋密度隨深度變化規(guī)律, 筆者于2006-2008年在蘇州七子山填埋場(chǎng)開展了 2次鉆孔取樣測(cè)試。2006年采用直徑約1UU nun 鉆孔取樣.共打設(shè)了5個(gè)鉆孔.鉆孔深度最大達(dá) 36 m,取樣間距12 m,試樣高度200 mm,取樣 時(shí)滲瀝液水位埋深59 m. 2007年結(jié)合大直徑 （800 mm）豎井的施T.,每

15、隔5 m鉆取1 m厚度 垃圾層，對(duì)取得的擾動(dòng)樣稱扯可計(jì)算得該深度垃 圾層密度，共打設(shè)了3個(gè)大直徑鉆孔，鉆孔深度 達(dá)20叫 取樣時(shí)滲瀝液水位埋深811叫上述2次取樣測(cè)試結(jié)果如圖1所示。2次測(cè) 試（分別采用大、小2種直徑鉆孔）數(shù)據(jù)點(diǎn)分布 范圍及隨深度變化規(guī)律基本一致，農(nóng)明100 nun 直徑鉆孔取樣測(cè)試方法獲得的數(shù)據(jù)具冇代表性,笫5期朱水元，等 城山?；罾盥衩芏燃捌潆S深度分布規(guī)律55密度蝕0500 I (XX) I 5002 000h2012 3 4 5寸伯 幾L孔禮禮尺妙 鉆估鉆站鉆大浮 0 A e O ObOL3 4可在丁程實(shí)踐中應(yīng)用測(cè)試數(shù)據(jù)表明：該填埋場(chǎng) 垃圾填埋密度介于510-1 73

16、0 kg/m隨著填埋深 度增加而增大。在10山深度以內(nèi)，填埋密度隨深 度而增加速率很顯著，在深部密度隨深度增加速 率較小?；谒鶅訑?shù)據(jù)點(diǎn)，利用最小二乘法可獲 得代表該填埋場(chǎng)的密度-深度曲線，如圖1中熄 線所示。圖I蘇州七子山填埠場(chǎng)垃圾密度隨埋深的變化為了比較與分析，圖2總結(jié)了歐美國(guó)家多個(gè)填 埋場(chǎng)垃圾密度隧埋深變化的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果222 . 圖2還覘示了 Zekkos等根據(jù)美國(guó)測(cè)試數(shù)據(jù)推薦的 3條反映不同壓實(shí)度悄況下垃圾密度隨深度分布 曲線、可見，歐美國(guó)家垃圾填埋密度范I韋I與我國(guó) 的基本一致（5101 730 kg/m3）,重度壓實(shí)垃圾 的密度顯苦高于輕度壓實(shí)的密度對(duì)于輕度壓實(shí) 的垃圾，其塡埋密

17、度隨深度增長(zhǎng)比高度壓實(shí)的更 明顯，特別在10 m深度以內(nèi)。圖3顯示了蘇州匕子山填埋密度-深度曲線 與Zekkos推薦的3條典型曲線的對(duì)比?？梢姡?據(jù)蘇州七子山填埋場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)獲得的密度-深度曲 線完全落在Zekkos推薦的輕度和高度壓實(shí)垃圾密 度-深度曲線之間，并與中度壓實(shí)垃圾密度-深度 曲線相交。在淺部七子山填埋場(chǎng)垃圾密度靠近 美國(guó)輕度壓實(shí)垃圾的密度曲線.說明了該填埋場(chǎng) 垃圾填埋壓實(shí)度比較低但是由于我國(guó)垃圾中渣 土含量較高，以致淺層垃圾的密度高于美國(guó)輕度 壓實(shí)垃圾。對(duì)于深層垃圾，由于我國(guó)早年垃圾組 分中渣土等比例較大組分含量較高（見表1）,其 密度高于美國(guó)中度壓實(shí)垃圾，并接近于美國(guó)重度 壓實(shí)

18、垃圾。上述比較與分析表明：蘇州七子山填 埋場(chǎng)垃圾密度測(cè)試數(shù)據(jù)及獲得密度-深度曲線是合 理的.可用T該填埋場(chǎng)的土T計(jì)算與設(shè)汁?？紤]oo；Aoo密度/(kg/m3)I 000 I 5002 000°! .42030405060 Cz History Indfi Tri-GticH landfill 南加州填埋場(chǎng) Azusa Landfill 帝洋陌電塡埋場(chǎng) 鬆澤西新填埋場(chǎng) a Cherrv Islander Landfiir umm 場(chǎng) 一輕度壓實(shí)垃圾密度曲 中度壓實(shí)此圾密復(fù)曲 -AltfK實(shí)垃圾議韭曲圖2國(guó)外垃圾蒂度陸埋深的變化到蘇州匕子山埴埋場(chǎng)的垃圾組分及填埋作業(yè)方法在 我國(guó)南方城市

19、垃圾填埋場(chǎng)具冇代表性和普遍性113 , 因此建議該密度-深度曲線也可應(yīng)用于我國(guó)南方其 它城市生活垃圾填埋場(chǎng)工程初步設(shè)計(jì)和分析。密度/債“卅）05001 0001 5002 000吳國(guó)輕度壓實(shí)垢圾密贋曲線； -吏國(guó)中度壓實(shí)垃圾密乍曲錢； 美國(guó)肩度壓實(shí)垃圾密*曲找 蘇州七子山垃圾密度 IIO2O3OU)5060圖3蘇州七子山填埋場(chǎng)垃圾密度-深度曲線與國(guó)外推薦曲線對(duì)比3結(jié)論與建議垃圾填埋密度是填埋場(chǎng)丁程設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)管理 等丁作的關(guān)鍵參數(shù)之一。根據(jù)蘇州七子山填埋鉆 孔取樣測(cè)試數(shù)據(jù)獲得了該場(chǎng)垃圾填埋密度變化范 圍（5101 730 kg/n及其隨深度分布規(guī)律,推薦 了適合于我國(guó)南方城市生活垃圾的密度-深度

20、分布 曲線通過與國(guó)外推薦的密度-深度曲線對(duì)比發(fā) 現(xiàn)：該填埋場(chǎng)10 m深度以內(nèi)的垃圾填埋密度隨埋 深增加而顯苦增大，變化規(guī)律類似于美國(guó)輕度壓 實(shí)垃圾，但由于渣土含量較高，密度値高于美國(guó) 輕度壓實(shí)的垃圾；在10山深度以下.填埋密度隨 深度增加趨勢(shì)變緩，逐漸趨近美國(guó)高度壓實(shí)垃圾 的密度曲線，大、小2種直徑鉆孔取樣測(cè)試數(shù)據(jù)比較表明100 mm直徑鉆孔取樣測(cè)試方法可獲得 冇代表性的數(shù)據(jù)。本文推薦的垃圾填埋密度-深度 曲線可用于我國(guó)南方城市生活垃圾填埋場(chǎng)T程設(shè) 計(jì)和分析?？紤]到城市生活垃圾的非均質(zhì)性和時(shí) 空變異性，建議今后仍需積累更多測(cè)試數(shù)據(jù)。參考文獻(xiàn)_ 1 Qian X 1). KcMTmrr B M.

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