周 洁，胡钢城

（中大设计集团有限公司，陕西 西安 710000）

垃圾卫生填埋，是指采取一系列综合有效的工程措施，利用铺平、压实、覆盖等手段对城市生活垃圾进行处理，以及对渗滤液、有害气体、蝇虫等进行土地治理的方法。而“花园式”，即对垃圾填埋场进行花园式景观改造，将垃圾填埋场变身成生态友好型花园，实现华丽变身。

1 工程应用

1.1 拟建项目位置

灌南县北窑厂生活垃圾填埋场于2003年投入使用，占地42亩（1亩≈666.67 m2），日处理能力100 t，已到使用年限，面临封场。生活垃圾处理方法简单，为简易填埋，一般只用人工进行药物消毒。在封场后，如何处置生活垃圾成为当务之急。

生活垃圾处置水平偏低，消纳困难。目前，灌南县生活垃圾的处置方式主要为简易填埋，而乡镇的生活垃圾主要为简易堆放，即在沟滨和低洼地填埋生活垃圾，任其自然降解。垃圾处理手段比较单一，垃圾的资源化、减量化处理水平低；垃圾处理缺乏应对应急事件的能力；垃圾的运收体系不够完善；生活垃圾处置和资源再生利用水平落后，造成的污染问题对经济社会的发展影响越来越大。

本次设计内容即对上述填埋场做改造设计，服务范围为灌南县县城及周边部分乡镇（包括李集乡、花园乡、新集镇、百禄镇、孟兴庄镇、汤沟镇等乡镇）。拟建厂址区域位置如图1所示。

图1 拟建厂址区域位置图

1.2 设计原则

设计原则如下：①无害化原则。采用成熟可靠的工艺，确保进场生活垃圾的无害化处理达标。②环保原则。按卫生填埋工艺要求设计填埋区，将生活垃圾对周围环境的影响降到最低。③经济原则。在保证工程质量符合标准的前提下，采用简单可行的工艺和工程措施，控制和减少填埋场的建设投资和运行费用。④操作方便原则。工艺流程具有可操作性，提高操作的机械化水平，降低工人的劳动负荷。⑤生态原则。实施生态封场，确保封场后的环境整洁美观、环保。⑥布局合理原则。场区整体布局合理，功能分区规范、协调，建（构）筑物协调美观。

1.3 总平面布置

根据场地现状条件，综合考虑风向、交通出行、给水、排水、供电、建设时序安排及与周边村庄的协调关系等因素，本工程平面总体布局采用东侧布置填埋库区，西侧布置生产、生活管理区（包括渗沥液调节池、处理站、机修车间等），具体功能分区为垃圾填埋库区、生产管理区、渗沥液调节区、进场区等，其中填埋库区按近远期建设时序按2期实施。

为减少填埋库区与管理区之间的不良影响，在2区之间设置道路及绿化隔离带，另在管理区各建筑单体周边设置道路及绿化景观，力求实现场区环境的美化，同时考虑在整个场区用地周边设置绿化隔离带，力求实现周边环境的和谐统一。总平面布置如图2 所示。

图2 总平面布置图（单位：m）

1.4 工艺选择——填埋作业

1.4.1 工程管理

若要保证垃圾填埋场设计的科学性，需要建立成熟的管理制度。具体的填埋作业方案如下：①对填埋作业进行总体规划，包括区域划分、填埋顺序、雨污分流设计、生态修复等内容；②编制垃圾填埋年度发展规划，包括作业道路规划、填埋单元规划、环境监测规划等内容，这是指导垃圾填埋作业的具体文件[1]；③选择适宜的填埋工艺，这是填埋作业的基础；④建立完善的管理制度及有效的填埋作业质量控制与保证制度也至关重要；⑤提高作业人员的专业水平，加强对运营管理职工的认知培训。

1.4.2 填埋作业工艺

1.4.2.1 道路设计

填埋作业一般涉及到2种道路，即填埋作业道路和临时作业道路。临时作业道路是填埋工作进行中的临时道路，它一般在垃圾堆体上修建，连接卸料与正式作业道路；而填埋作业道路，主要是环场道路，能够连接场内道路和临时作业道路。

从开始填埋算起，随着填埋垃圾的不断堆高，需修筑临时作业道路。随着封场的进行，临时作业道路就逐步改建为永久性道路，成为覆盖系统的一部分。在填埋作业的过程中，需修复道路的不均匀沉降。

1.4.2.2 卸车、摊铺、压实

运转车辆将垃圾送至正常作业面卸料，推土机将其摊铺成层，每层厚度约为0.5 m，最后逐层压实[1]。

在摊铺的作业过程中，应避免垃圾成堆或散落，保证推土机始终位于垃圾层之上，一般摊铺作业进行3～4个来回，当推土机能平稳驶出作业面时，表明作业完成。

1.4.2.3 选择填埋作业方式

填埋作业的方式一般有2种，即上推法和下推法。上推法指由下往上进行作业，它的优点为仅使用推土机压实就能取得较好的压实效果，控制摊铺作业较容易，能够有效避免垃圾散落；缺点为推土机作业负荷高，所有垃圾需自下向上堆起。下推法指由上往下作业，它的优缺点与上推法相反。2种方法各有千秋，可根据实际情况灵活选择。

1.4.2.4 划分填埋作业单元

填埋作业单元的选择，需首先确定垃圾的多少，选择原则如下：暴露作业面最小、臭气和渗沥液产生最少、覆盖材料使用最少、对环境影响最小。

1.4.2.5 覆盖

为减少对周边环境的影响，垃圾填埋结束后应及时覆盖。每日作业结束后一般采用PE膜简单覆盖。而对于已达到设计标高的情况，采用中间覆盖，即20 cm左右的黏土。

1.5 雨污分流设计

结合填埋场地形条件变化及远景规划，本项目工程采取分区、覆盖、导排等措施实现填埋场雨污分流。

分区，即合理划分填埋场分区，减少填埋作业暴露面积。根据地形条件，将本填埋场分为2个填埋库区，通过分区坝及基底构建，每个库区分别划分为2个独立的水文单元。在其中一个库区填埋作业时，其他填埋库区实施阶段性中间覆盖，并采取有效的地表水导排措施，减少这些区域的地表水进入填埋作业库区，降低渗沥液产量[2]。

覆盖，即及时进行覆盖，减少雨水进入填埋库区。进行填埋作业时需规范操作，按要求进行覆盖、生态修复，对作业道路设置合理的排水坡度，分流进入库区的雨水。

导排，即在环库区道路两侧设置排水边沟，导排地表水。设置导排沟渠，导排进入库区的地表水。此外，采用其他一些辅助性的导排措施，导排进入库区或在库区无法自然导排的地表水，如设置临时性机械导排（利用水泵强制抽排）等措施。

1.6 填埋封场及生态修复设计

1.6.1 封场设计

将填埋场的垃圾、渗沥液、气体覆盖起来，目的是防止雨水、空气、动物进入[3]。封场不仅为后续填埋场地的利用打下基础，同时也减少了垃圾堆体的雨水渗入量。填埋场顶层的防渗系统一般由5层材料构成：①营养植被层。约150 mm厚，此层土壤为耕植土，营养丰富，能够促进植物生长，覆盖整个最后修复的表面。②覆盖支持土层。最少450 mm厚，材料为压实黏土。③排水层。5 mm厚，土工复合排水网（无纺布＋土工排水网垫＋无纺布）。④防渗层。约1 mm厚，材料为毛面HDPE膜，此层的作用为阻止渗入水进入下层污泥。⑤排气层。300 mm厚碎石层，导排垃圾表层产生的气体。

1.6.2 生态修复

一般生态修复的方式是在垃圾填埋场栽植人工植被。

1.6.3 封场利用

填埋场终场利用需要满足以下几方面：①填埋堆体能够完全分解、熟化，几乎不产生可燃气体、恶臭气味等。②不污染地下水，不会影响构筑物的基础。③填埋场封场后，还应继续进行填埋气体、渗沥液处理及环境与安全监测等运行管理，直至填埋堆体稳定[4]。完工后，至少在3年内（即不稳定期）封场监测，在此期间不准使用，要特别注意防火、防爆，3年后经鉴定确定已达安全期时方可使用。④达到安全期条件的建设场地，可以作为城市绿化养护用地、人造景园、堆肥场、预制件厂等。⑤填埋堆体达到稳定安全期后方可进行土地使用，土地使用前必须做出场地鉴定和使用规划。在此之前，填埋场地绝对禁止作为工厂、商店、机关、学校、住宅和公共场所的建筑用地。

2 设计方案

2.1 基底构建

基底构建即填埋库区基层构建，为实现垃圾卫生填埋处理功能，应遵循以下原则：①库区基底纵向和横向坡度为2%，以满足渗沥液导排要求，各单元分区应形成独立的水文单元；②基底构建应与填埋场地基加固处理方案相结合，确保地基承载力的有效提高；③基底构建应有利于填埋场地基沉降控制，确保上部防渗衬垫系统的结构稳定和变形安全；④基底构建应结合地形，因地制宜地进行合理开挖填筑，尽可能节省土方工程量。

2.2 围堤工程

根据垃圾填埋场总体工艺要求，结合用地红线，需在填埋库区周边新建垃圾围堤堤坝，围堤堤坝总长约1 300 m。库区围堤对垃圾填埋场的安全运行有着决定性作用，是填埋场中的重要构筑物。围堤设计既要保证围堤和库区的稳定，又要兼顾使库区获得较大的容量。

2.3 道路工程

道路工程包括场内道路和管理区道路，道路工程根据填埋场总体规划分期实施。为满足填埋场工艺总体及填埋作业交通要求，结合拟建场地现有道路，布置场内道路和管理区道路，以便形成顺畅的区域交通网。

场内道路指位于库区周边围堤顶部的堤顶道路、供场内填埋作业的半永久性道路和临时作业道路3种。管理区道路指生产与生活管理区内的主要道路和地坪道路。场内临时道路采用泥结碎石路面，其他道路采用水泥混凝土路面。

2.4 防渗系统设计

针对本次所属区域的水文地质与工程地质条件，为达到较好的防渗效果，有以下3种方式可供选择：①单层防渗，材料为HDPE土工膜；②双层防渗，即由双层HDPE防渗膜及渗漏检测层构成；③复合防渗，防渗层由HDPE土工膜+GCL（钠基膨润土）或CCL（黏土）保护层构成。以上3种方案的综合比较如表1所示。

表1 3种方案综合比较

综合考虑工程造价、防渗效果、施工质量控制等因素，本工程水平防渗系统推荐采用单层复合水平防渗结构方案（HDPE膜＋GCL保护层）的防渗方式[3]。本工程水平防渗结构如下所示。

库底防渗系统组成结构从上至下依次为：①200 g/m2无纺土工布隔离层；②300 mm碎石渗沥液导流层；③600 g/m2的2层无纺土工布保护层；④1.5 mm光面HDPE土工膜防渗层；⑤GCL保护层（渗透系数小于等于5×10-11m/s，规格大于等于4 800 g/m2）；⑥500 mm黏土保护层（渗透系数小于等于1×10-7m/s）；⑦400 g/m2无纺土工布保护层；⑧300 mm碎石地下水导流层；⑨200 g/m2无纺土工布；⑩黏土基层。

边坡防渗系统自上而下依次为：①垃圾层；②300 mm精选袋装粗砂保护层；③200-6.0-600复合土工排水网格（渗沥液导流层）；④600 g/m2无纺土工布（膜上保护层）；⑤1.5 mm厚单糙面HDPE土工膜（防渗层）；⑥GCL保护层（渗透系数小于等于5×10-11m/s，规格大于等于4 800 g/m2）；⑦500 mm黏土保护层（渗透系数小于等于1×10-7m/s）；⑧基础层。

2.5 渗沥液收集与导排系统

根据库区地形及基层布置，一期库区划分为南北2个相对独立的单元，整个填埋库区共分为4个相对独立的水文单元。每个水文单元均设置独立的地下水和渗沥液收集系统，并经由库区收集井提升导排，本工程共设置4个收集井。

覆盖在整个填埋场底部300 mm厚的碎石层、渗沥液收集主次盲沟以及穿孔HDPE收集管构成了渗沥液收集系统。渗沥液首先进入碎石层，再经次盲沟流入主盲沟，最终汇入渗沥液收集井，经提升后输送至渗沥液调节池。

在库底碎石导排层内主脊线位置设渗沥液收集主盲沟，沟内铺设穿孔De250HDPE主管；支盲沟沿主盲沟两侧间隔30 m交错布置，支盲沟与主盲沟的夹角为60°，沟内铺设穿孔De200HDPE支管。

导排层内沿主脊线设置地下水收集主盲沟，沟内铺设穿孔De300HDPE主管；地下水收集支盲沟沿主盲沟两侧间隔30 m交错布置，支盲沟与主盲沟的夹角为60°，沟内铺设穿孔De250HDPE支管。地下水经导排层及收集管汇集到库区地下水收集井，经库区泵房提升后输送至围堤排水沟。若地下水受到污染，则进入渗沥液输送管道输送至调节池。

2.6 填埋气导排系统

为减少填埋气体对大气的污染，在气体还无法进行有效利用时，拟采用焚烧火炬对其进行处理。

焚烧火炬是一种安全的填埋气体处理设施，是减少气体排放、减少恶臭、消除安全隐患、改善周边环境的一种重要手段。

本工程产生气体通过填埋气收集竖井进行导排，由填埋库区面积划分可得，共需设置25口收集井。

填埋初期气体产量较少，仅设置填埋气体收集竖井，并不设置水平收集管网。作业区完成阶段性高度进行中间覆盖后，对收集竖井中的填埋气体进行主动收集。中间覆盖时，填埋气体收集竖井管顶高出相应覆盖层表面0.5 m。至封场时，使收集竖井的顶部直接与封场工程的300 mm导气层连通，并考虑在该导气系统中垂直布置水平收集管，连接收集管路竖井后形成一个垂直-水平的收集管网系统，填埋的气体再经系统收集管网后被送往燃烧。

2.7 渗沥液调节池工程

2.7.1 调节池容积

调节池作用是储存渗沥液，对渗沥液水量和水质进行调节。同时，调节池作为渗沥液处理的一个单元，可以起到预处理的作用[5]。调节池的容量与渗沥液处理站设计规模密切相关，处理规模大，则可减少调节池容量；处理规模小，就需要足够大的调节池来贮存暴雨期间的渗沥液，以避免外溢。

本工程调节池容积应根据多年逐月平均降雨产生的渗沥液量及渗沥液处理规模确定。根据调节池库容调节原理，第n个计算周期内的库容调节量（Q调节n）应为上一周期调节量（Q调节n-1）与本周期内渗沥液产量（Q产）与处理量（Q处理）之差的加和，即：Q调节n=Q调节n-1+（Q产n－Q处理），其中n为月份自然数。

2.7.2 设计标准

堤坝等级为Ⅲ级，抗震等级为7°（四级抗震），整体抗滑稳定安全系数为K设计≥1.3，K校核≥1.2。

2.7.3调节池构建

结合工程选址特点，渗沥液调节池设于填埋库区东侧，管理区北侧。

调节池采用挖填相结合的柔性结构。本工程设计调节池长为85 m，宽为60 m。调节池池底标高为2.0～1.1 m，池顶标高为6 m，设计水位为5.5 m，内侧边坡为1∶2.5。设计有效库容为15 000 m3。

2.7.4 调节池防渗

结合库区防渗工艺要求，调节池池底防渗结构从上至下依次为：①1.5 mm厚光面HDPE土工膜（防渗层）；②GCL保护层（渗透系数小于等于5×10-11m/s，规格大于等于4 800 g/m2）；③500 mm黏土保护层（渗透系数小于等于1×10-7m/s）；④400 g/m2无纺土工布保护层；⑤300 mm碎石地下水导流层；⑥200 g/m2无纺土工布隔离层；⑦黏土基层。

边坡防渗结构从上至下依次为：①1.5 mm厚光面HDPE土工膜（防渗层）；②GCL保护层（渗透系数小于等于5×10-11m/s，规格大于等于4 800 g/m2）；③500 mm黏土保护层（渗透系数小于等于1×10-7m/s）；④基础层。

同时为排出池底地下水，在池底各布置1条地下水收集主盲沟，盲沟由北向南倾斜，长约60 m。主盲沟采用三角形断面，沟深一般为300～700 mm，沟内充填砾石，主盲沟内铺设De300开孔HDPE管。地下水经提升泵排放周边排水沟。

2.7.5 防臭膜盖

渗沥液是臭气的主要散发源，为防止臭气扩散，考虑对调节池加盖，并对调节池臭气进行有组织的排放。

采用HDPE膜（2 mm）作为覆盖材料，膜四周沿池顶处设置锚固沟，膜下设置DN200浮球支撑，同时设置导气管，将调节池厌氧产生的气体收集后排放。防臭膜盖的南北侧各设置Φ1 200 mm检修人孔，以满足调节池清淤和检修的要求。

3 结论

通过以上措施，对灌南县传统生化垃圾填埋场进行技术改造，利用铺平、压实、覆盖等手段对生活垃圾进行处理，对渗滤液、有害气体等进行土地治理，并对垃圾填埋场进行生态修复，将垃圾填埋场变身成生态友好型花园，实现华丽变身。