科普网络书屋

首页>> 科普主题>> 生态环境>> 环境保护>> 正文

生活垃圾卫生填埋场雨污分流治理探讨

来源: 环境卫生工程
阅读 42 | 0 | 2020-03-24 |

生活垃圾填埋场作为现阶段城市生活垃圾主要处理设施之一,实现了城市居民生活垃圾的有效处理,但由于运营经费紧张、运营作业人员缺乏专业知识、场地自身条件特点等原因,导致我国部分填埋场存在防渗系统破损、填埋气体导排不畅、渗沥液收集导排设施淤堵失效、雨污混流、堆体水位过高,引起堆体滑坡等一系列的问题[1]。特别是雨污混流问题十分普遍,我国部分填埋场在运营过程中未采取有效的雨污分流措施,使得垃圾暴露于外界环境中,当出现较大降雨时,进入库区内部的雨水成为渗沥液,造成渗沥液产生量剧增,大量渗沥液积存于调节池和填埋库区内部,从而导致库区内堆体水位过高,安全系数降低,调节池也存在满溢风险,环境问题及安全问题凸显[2]。因此,填埋场运营过程中必须采取有效的雨污分流措施。本研究以湖南省某垃圾填埋场雨污分流治理项目为例,对生活垃圾填埋场雨污分流实施要点进行了详细介绍。

1 项目概况

湖南省某生活垃圾填埋场(以下称该填埋场)属于山谷型垃圾填埋场,总用地面积约19 hm2,总库容3.96×106m3。一期工程占地面积9.704 hm2,库容7.79×105m3,设计处理规模为150 t/d,服务年限为9.4 a。二期工程占地面积9.275 hm2,库容3.182×106m3,设计处理规模为300 t/d,服务年限为23.5 a。一期工程于2011年开始运行,实际处理规模约150 t/d,已堆填垃圾量约3.28×105m3,垃圾堆体深度约15 m。

由于该填埋场作业过程中未按照规范要求采取中间覆盖系统进行雨污分流,导致填埋场存在以下问题:(1)虽然部分区域采用黏土覆盖+植被绿化进行了中间覆盖,但由于整体渗透系数较高,且未设置有效排水坡度,导致雨污分流效果有限,库区内部分区域已积存少量渗沥液。当出现降雨天气时,场区周边地表水及库区内范围的降雨进入垃圾堆体,造成库区内渗沥液产生量增加,情况严重时甚至出现渗沥液外溢至周边道路的情况。(2)该填埋场最初设计有导气石笼,但由于现场运营管理人员缺乏专业运营管理知识,后期填埋作业过程中并未按照国家规范要求进行接高,导致垃圾堆体中填埋气体无法得到有效导排,填埋气体长期聚集于垃圾堆体中,存在较大的安全隐患。

2 总体思路

垃圾填埋场渗沥液主要来自进入垃圾堆体的雨水及垃圾堆体中自身降解所产生的渗沥液。雨污分流系统的主要目的是隔绝雨水和渗沥液,有效实现库区内雨水的收集导排。

该填埋场库区内垃圾堆填面积约2.5×104m2,部分区域采用黏土覆盖+植被绿化进行了中间覆盖,但雨污分流效果有限,库区内部分区域已积存有少量渗沥液。为了有效实现场区内雨水的收集导排,降低场区内渗沥液产生量,本项目采用渗透系数较低、防渗效果较好的高密度聚乙烯(HDPE)土工膜作为中间覆盖系统的主要防渗材料,另外在堆体整形过程中保证堆体顶部不小于2%的排水坡度,并沿垃圾堆体坡脚预留坡度不小于0.5%的雨水导排通道,确保库区内膜上雨水顺利导排至周边排水通道,降低进入垃圾堆体内部的雨水,从而达到降低渗沥液产生量的目的。雨污分流总平面布置见图1。

图1 雨污分流总平面布置示意

图1 雨污分流总平面布置示意

填埋气体长期聚集于垃圾堆体内得不到有效收集导排,可能存在堆体自燃或爆炸的安全隐患,为了降低填埋气体对场区安全的影响,本方案在库区内新建导气石笼和临时气体导排设施实现填埋气体的导排。

3 实施方案

3.1 HDPE膜中间覆盖

3.1.1 堆体整形

首先按照GB 51220—2017生活垃圾卫生填埋场封场技术规范要求进行堆体整形,使其满足铺膜的要求:表面无积水,无尖锐突出的凹凸不平部位,无不均匀沉降造成的裂缝、沟坎、空洞,并形成雨水导排坡度。

3.1.2 中间覆盖材料选择

本填埋场采用1.0 mm双光面HDPE土工膜作为雨污分流防渗材料,防渗膜底部采用200 mm压实黏土作为保护层。

HDPE土工膜特点:(1)具有很强的防渗性能,渗透系数达到10-12cm/s;(2)化学稳定性好,具有较强的抗腐蚀性能,耐酸、碱及抗老化能力;(3)机械强度高,具有较强的弹性,其屈服延展率为13%,当延展率达到700%以上时发生断裂;(4)已经开发了配套的施工焊接方法,技术成熟,便于施工;(5)气候适应性强,耐低温;(6)与黏土具有很强的互补性,共同构成防渗结构层,可增加防渗性能;(7)性能价格比较合理。

为了确保雨污分流防渗结构的效果,1.0 mm HDPE土工膜性能应满足CJ/T 234—2006生活垃圾填埋场用高密度聚乙烯土工膜指标要求。

3.1.3 HDPE土工膜铺设的关键技术要点

如何做好库区关键节点部位HDPE土工膜的铺设施工是影响填埋雨污分流效果的重要因素,而本项目根据库区不同区域垃圾堆体特点采取了不同的HDPE土工膜铺设方案,确保雨污分流的有效性。

北侧垃圾堆体的堆填高度均接近于原中间锚固平台,该侧垃圾堆体经整形之后,HDPE膜沿堆体整形坡度铺设至坡脚与边坡原有防渗系统中的HDPE膜进行焊接,使其在垃圾堆体坡脚处形成雨水导排通道,便于膜上雨水导排,同时避免坡脚以上雨水通过膜间缝隙进入垃圾堆体。HDPE土工膜铺设示意见图2。

图2 北侧覆盖膜铺设示意

图2 北侧覆盖膜铺设示意

西侧垃圾堆体的堆填高度稍低于中间锚固沟,而高于西侧堆体约15 m的原库区顶部作为新填埋作业区,已堆填有部分垃圾,考虑到后期运营过程中便于新作业区垃圾堆体中渗沥液导排,在该侧垃圾堆体上设置黏土坝,坝高0.5 m,坝顶宽0.5 m,边坡坡比1∶1,HDPE土工膜铺设至坝顶之后并不与库底原有防渗膜焊接成为一体,自然搭接于黏土坝外侧,坝顶采用预制块或废旧轮胎压制,确保覆盖膜的稳定性,一方面实现库区内部垃圾堆体的雨污分流,另一方面为新作业区垃圾堆体中所产生的渗沥液预留导排通道。西侧垃圾堆体HDPE土工膜铺设示意见图3。

图3 西侧覆盖膜铺设示意

图3 西侧覆盖膜铺设示意

西南侧垃圾堆填高度已超过中间锚固沟,为了便于该侧膜上雨水的顺利导排,该侧HDPE膜与库区原HDPE膜焊接成为整体,并在堆体坡脚处预留排水通道,确保西南侧垃圾堆体所收集的雨水能够顺利向南侧导排。西南侧HDPE土工膜铺设示意见图4。

图4 西南侧HDPE土工膜铺设示意

图4 西南侧HDPE土工膜铺设示意

南侧垃圾堆体已采用黏土进行中间覆盖,并已种绿植,该区域清表后进行整形,确保雨水导排坡度。另外南侧堆体设置有混凝土挡墙,HDPE土工膜沿堆体铺设至混凝土挡墙外侧,采用扁钢+膨胀螺栓进行锚固,南侧HDPE土工膜铺设示意见图5。

图5 南侧覆盖膜铺设示意

图5 南侧覆盖膜铺设示意

东侧垃圾堆体高度基本与周边路面齐平,为了便于膜上雨水顺利导排至排水沟,堆体表面HDPE土工膜顺坡铺设至排水沟内,并采用预制块或废弃轮胎进行压制,保证防渗系统的安全稳定性,东侧HDPE土工膜铺设示意见图6。

图6 东侧HDPE土工膜铺设示意

图6 东侧HDPE土工膜铺设示意

另外为了避免雨污分流系统中HDPE土工膜受大风影响,出现土工膜被掀起撕裂的情况,同时也为了场区的整洁美观,在土工膜上采用预制块(或废弃轮胎)进行压制,预制块(或废弃轮胎)横向间距3 m,纵向间距2 m,预制块(或废弃轮胎)之间采用尼龙绳进行连接。

3.2 气体导排方案

为了有效实现HDPE土工膜下填埋气体的导排,避免运营过程中出现垃圾堆体中填埋气体聚集,难以得到有效导排的情况,在库区内新建导气石笼和临时气体导排设施,见图7。为了确保管穿膜部位防渗结构的完整性,采用管靴工艺对管穿膜部位进行处理,其中管靴上部与导气管采用挤压焊接进行连接,管靴下部与HDPE覆盖膜同样采用挤压焊接进行连接,同时为了降低堆体沉降对管穿膜节点的影响,在管靴制作过程中考虑沉降变形的影响,材料预留一定伸缩变形宽度,确保堆体沉降对管道周边HDPE覆盖膜及导气管的变形影响最小。

图7 气体导排设施结构

图7 气体导排设施结构

4 雨污分流治理建议

4.1 选择适宜的防渗材料

现阶段雨污分流中所常用的防渗材料主要有压实黏土及HDPE土工膜。HDPE土工膜与压实黏土相比具备优良的防渗效果,其与库区原有防渗系统中的HDPE土工膜焊接成为一体,使得HDPE土工膜能够有效实现雨水同垃圾堆体的隔离;同时HDPE土工膜材料厚度较薄,其作为雨污分流系统的防渗材料所占用的填埋库容可以忽略。另外HDPE土工膜具有一定的重复利用性。因此在填埋场雨污分流系统中的防渗材料建议选择HDPE土工膜。

4.2 设置雨水导排坡度

堆体整形过程中必须预留雨水导排通道,且必须根据库区地形设置排水坡度,确保防渗结构上所收集的雨水能够顺利导排至库区内部雨水收集点或外侧排水沟。

4.3 有效利用地形地势及现有设施

根据填埋场堆填情况及现有设施情况,进行雨污分流系统设计,可以有效利用堆体的现状地势,设计库区整体雨水导排方向,利用已有中间锚固沟及排水沟作为雨水导排通道,减少工程实施中工作内容及工程量,降低工程投入。

4.4 应做好填埋气体导排措施

由于HDPE土工膜具备极好的防渗效果,堆体内填埋气体难以透过HDPE土工膜得到有效导排,从而使得堆体内填埋气体长期聚集,库区内易出现气包现象,存在较大的安全隐患。因此在雨污分流设计中应考虑设置填埋气体导排设施,有效实现覆盖膜下填埋气体的收集导排。

4.5 确保雨污分流系统的稳定性

HDPE土工膜厚度较薄、质量较轻,为了避免大风天气对雨污分流系统中的HDPE土工膜造成掀起撕裂破坏,影响雨污分流系统的稳定性,在HDPE土工膜上采用废旧轮胎或预制块进行压制,废旧轮胎和预制块之间采用尼龙绳连接,既能确保雨污分流系统的长期有效性,又使得库区更为整洁美观。

5 结论

良好的雨污分流措施能够有效实现雨水及污水分离,降低渗沥液产生量,使堆体内渗沥液水位长期保持在安全水位线以下,同时还能减轻渗沥液调节池储存压力及渗沥液处理站的处理压力,降低填埋场运行成本。因此填埋场雨污分流对于填埋场运营管理至关重要。而在填埋场雨污分流治理中应选择适宜的防渗材料,利用现有地形和设施,设置有效的雨水导排通道,同时做好库区内填埋气体导排和覆盖系统的安全防护,确保雨污分流的安全性和有效性。

[1]何海杰,兰吉武,陈云敏,等.城市固体废弃物填埋场水位分布勘察初探[J].东南大学学报:自然科学版,2016,43(S1):40-44.[2]陈云敏,兰吉武,李育超,等.垃圾填埋场渗沥液水位壅高及工程控制[J].岩土力学与工程学报,2014,33(1):154-161.

Discussion on Treatment of Rainwater and Sewage Diversion in Domestic Waste Sanitary Landfill

以湖南省某垃圾填埋场雨污分流治理工程为例,介绍了填埋场雨污分流治理的总体思路,并对库区关键节点部位HDPE土工膜铺设施工及气体导排管穿膜施工进行了详细描述,同时提出了填埋场雨污分流治理工程在防渗材料的选择、雨水导排坡度的设置、现有地形地势的利用、库区填埋气体的导排及如何确保雨污分流系统安全稳定等方面的相关建议。Taking a landfill in Hunan province as an example,the general idea of rain and sewage diversion treatment was introduced,and the construction of laying HDPE geomembrane at the key joint of the reservoir area and the construction of piercing geomembrane with gas guide pipe were described in detail. Meanwhile,some suggestions on the choice of anti-seepage materials,the setting of the slope of rainwater diversion and drainage,the utilization of the existing topography,the guiding and drainage of landfill gas in the reservoir area and how to ensure the safety and stability of the rainwater and sewage diversion system were put forward.

分享到: