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老舊填埋場生態(tài)修復方案初探

文章來源:點綠網發(fā)布時間:2019-09-16訪問次數:打印
   目前,我國老舊填埋場和非正規(guī)填埋場的處理量每年約3500萬噸,其中存量垃圾達到80億噸,占用土地達到5.5億平方米。根據“十三五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設施建設規(guī)劃數據,“十三五”期間,生活垃圾無害化處理設施建設總投資約2518.4億元,其中用于存量垃圾投資為241.4億元,計劃實施存量垃圾治理項目803個。

    根據2017年住建部非正規(guī)垃圾堆放點排查整治信息系統(tǒng)數據,全國非正規(guī)堆放點達27276個,數量非常巨大,如果按三分之一的堆放點需要治理、平均每個堆放點的治理費用3000萬元進行估算,僅非正規(guī)填埋場治理的投資規(guī)模至少可達3000億元。

    目前存在的問題

    我國老舊生活垃圾填埋場大多矗立在各類城市的城郊,建設于上世紀末或本世紀初,由于受當時知識水平、技術條件、建設水準、規(guī)范要求、思想認識以及資金投入等因素的限制,垃圾填埋場普遍存在著以下問題:1、未做底部防滲處理或防滲處理效果較差,導致大部分的填埋場重金屬或其他有毒有害物質污染地下水;2、在工程建設或管理上未做雨污分流措施或分流不徹底,產生大量滲濾液,造成污水無法及時處理,污水調蓄池存在池水滿溢的風險;3、垃圾填埋行為不規(guī)范,堆體形狀較為隨意,往往沒有考慮到堆體的穩(wěn)定性,存在滑坡、潰壩的事故隱患;4、沼氣收集系統(tǒng)沒有或不能發(fā)揮實際作用,導致自燃、爆炸等的事故時有發(fā)生;5、堆體內水位較高,使垃圾之間的摩擦力降低,對堆體的穩(wěn)定性造成影響;6、濃縮后的滲濾液或未處理的滲濾液進行回灌,又加重垃圾堆體塌方等的事故隱患。以上種種問題,既有前期環(huán)評、可研、設計等的原因(其中不少生活垃圾填埋場可能根本未經歷環(huán)評、可研、設計階段),更多的是后期運營、管理上的原因,目前多數運營單位(或人員)環(huán)保意識淡薄,只是把垃圾填埋場簡單的當作傾倒場或堆放場,對事故責任、環(huán)境污染、填埋庫容、建設資金等根本就不關心。

    隨著當前習總書記“綠水青山就是金山銀山”理論的深入人心,各地對現有老舊生活垃圾填埋場的生態(tài)整治,以及對現有垃圾填埋場環(huán)境面貌改造提升方案也逐步提上各地議事日程,從各地實踐的總體來說,大致可分為兩類:一類是已到設計使用年限,且填埋量基本達到設計容量的,對于這類填埋場主要采用生態(tài)修復的手段,防止它們繼續(xù)對環(huán)境造成污染,整治后作為自然景觀或公共綠地;另一類是填埋量遠未達到設計要求,或當地因各種原因,對垃圾填埋仍有處理需求,但一時不能找到合適地方的,可以通過工程手段,改造、挖潛增加填埋庫容,繼續(xù)為地方垃圾處理工作做出貢獻。上述整治改造提升工程很大程度上需要由專業(yè)運營或建設單位參與,近幾年我們也有幸參與多座垃圾填埋場的環(huán)境整治工作,本文僅就老舊填埋場的生態(tài)修復改造問題,作者結合自己的現場實踐,并就考慮后提出一些看法請大家指正:

    一、垃圾填埋場的生態(tài)改造,首先需要進行系統(tǒng)的頂層設計,也就是要根據規(guī)劃和需求,來因地制宜的研究、確定老舊垃圾填埋場治理后的基本用途??赡艿挠猛痉绞街饕ㄒ韵聨追N形式:一是場地污染控制,二是庫區(qū)擴容改造,三是封場生態(tài)整治,四是循環(huán)園區(qū)建設,五是場地綜合利用。只有明確了今后期的用途,才能在后期的設計和施工中

    二、老舊垃圾填埋場絕大部分的底部防滲都存在防滲層破損的問題,從而導致滲濾液泄漏,造成地下水局部污染,而且很多甚至未采取任何底部防滲措施,所以生態(tài)修復時必須對地下水進行防滲阻隔處理。防滲阻隔有水平防滲和垂直防滲兩種,而老、舊垃圾填埋場因場地面積及已造成污染的原因,適合采用垂直防滲的措施。目前常用垂直防滲阻隔處理的技術主要有:

    ①灌漿帷幕垂直防滲:即利用射流作用切割摻攪地層,改變原地層的結構和組成,同時灌入水泥漿或混合漿形成凝結體,借以達到加固地基和防滲的目的。其滲透系數為 K=1×10 -6 ~1×10 -7 cm/s,基本符合垃圾填埋場的需要。

    ②深層攪拌法垂直防滲:它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑,通過特制的深層攪拌機械,在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液或粉體強制攪拌),利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理、化學反應,使軟土硬結成具有整體性、穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質的防滲地基。其滲透系數為 K=1×10 -6 cm/s。

    ③工程開挖或造槽法防滲墻:工程開挖方法施工的防滲墻是通過土方工程將土層挖出,然后在挖好的溝槽中建立防滲墻。

   造槽法:造槽法建造地下防滲墻方法較多,國內外常用的有:沖擊鉆機造槽、抓斗挖槽、輪銑造槽、回轉式造槽、射水法造槽、鋸槽法造槽、多頭鉆式造槽、斗式造槽等。這些方法適用于不同的工程地質條件,建造地下防滲墻的施工方法及材料種類繁多。其滲透系數為 K=1×10 -5 ~1×10 -6 cm/s,

    ④GCL土墊塑性混凝土防滲墻:這是在工程開挖法防滲墻的基礎上,再垂直鋪設一層彭潤土防滲層GCL布,又在混凝土防滲墻施工中添加彭潤土等,以提高其防滲效果。其滲透系數為 K=1×10 -6 ~1×10 -7 cm/s。

    ⑤垂直塑料薄膜防滲墻:利用裝備水力沖割和刀具破碎土體的專用機械,在壩基、壩體中順壩軸線方向形成一條連續(xù)的寬 30~80 mm 厚的槽孔并鋪設塑膜形成防滲體系,滲透系數為 K=1×10 -11 ~1×10 -15 cm/s,阻止壩基、壩體的滲流以確保滲透穩(wěn)定。最后回填松散干凈的粉質壤土而完成作業(yè),以滿足滲透穩(wěn)定、防止土壤鹽堿化為基準,可設計成懸掛式和封閉式兩種防滲體系。

    具體采用何種防滲措施,可根據垃圾堆體周邊不透水層深度、不透水層上部各地質構造層特征、垃圾堆體周邊地面設施情況以及地下水污染程度、當地對地下水的水質要求等因素,并經經濟性比較后確定技術手段。如某些技術措施防滲系數不能達到要求,可通過加厚防滲層厚度、添加防滲材料(水泥、膨潤土等)等方法來改善。

    三、垃圾填埋場堆體的穩(wěn)定性差,是常見的老、舊垃圾填埋場另一個大問題,造成此類問題有以下幾種情況:一是垃圾日常填埋作業(yè)時未能壓實,因此堆體松垮或存在空洞;二是垃圾堆高時不注意邊坡防護,或因填埋處理量過大,庫容無法滿足時,一味堆高導致坡度過大。其解決辦法可采取工程技術措施,主要有以下幾點:一是工程開工進場后,首先使用重型機械(如垃圾壓實機、大型挖掘機、重型推土機等)在堆體上反復碾壓,盡可能將松垮的堆體壓實,減少空洞。壓實密度要確保大于0.8t/m3;二是堆體整形時必須控制好邊坡比,控制在小于或等于1:3,同時嚴禁垃圾堆高時不注意邊坡防護;三是同時保證每五到六米做一個檢修維護平臺;四是每一平臺及堆體頂部在整形完成時均應摻土壓實,從而確保后面防滲及綠化層上去后不會出現坍塌和滑坡。堆體整形時,多余的垃圾方量應當外運處理,如果實在無法找到消納場所,可抬高垃圾防護壩的高度,將多余的垃圾方量在坡腳反堆,以保證安全的邊坡比。

    四、垃圾堆體內部的沼氣處理是填埋場改造的另一個重要內容,為避免沼氣聚集引發(fā)的自燃、爆炸,因此采用合理、有效的沼氣導排方式,是填埋場生態(tài)修復必不可少的措施。進行沼氣導排的主要方式,一是在堆體內設置導氣石籠和導排盲溝,工程施工時如確定使用原有的導氣井,應首先確認該井的排氣通暢,同時相鄰的兩個導氣井之間應設置盲管進行連接。新建的導氣井盡可能采用機鉆的方式進行,實在因場地、道路等原因,大型鉆機無法進場而采用大開挖形式進行時,應注意加強沼氣、內部坍塌等問題的安全措施及安全預案,此外還應考慮開挖后惡臭氣體對周邊環(huán)境的影響。無論是原有的或新建的導氣石籠都需采取鋼筋籠加碎石的形式進行防護,盲管溝也應內襯碎石加以保護。導氣石籠的碎石等級可考慮為50毫米,而盲溝保護的碎石則以15-30毫米為宜。所有碎石均采用不良級配碎石(下同)。二是在堆體上部摻土壓實后,應采用碎石層或防水網格作為導氣層,如部分地區(qū)碎石來源困難,不能全面積鋪設碎石層時,可考慮使用雙層防水網格作為導氣層,也可將碎石按網狀形式鋪設,以減少碎石用量。碎石層一般在30-50厘米,不應小于30厘米,等級則以30-50毫米為佳。收集后的沼氣一般采用燃燒的方式進行處理,如果沼氣量叫少,也可采用兩級洗滌處理。

    五、垃圾堆體內普遍的高水位,使污水導排也成為較為頭痛的一個問題,國內南方地區(qū)普遍多雨,而大部分填埋場缺少雨污分流措施,造成污水產生量過大,偏偏這些老舊垃圾填埋場又都存在滲濾液處理量設計偏小的缺陷,所以運營時往往無法將產生的滲濾液排出,再加上回灌的濃廢水,造成堆體內水位長時間保持在高位,這對堆體的穩(wěn)定造成極大的安全隱患。因此,在生態(tài)修復過程中,應通過敷設滲濾液導排盲管以及壓實等方式、方法,將堆體內的污水引導出來,將堆體的日常水位保持在相對低位(堆體內適量的水位有助垃圾的腐熟、分解),從而保證堆體的安全穩(wěn)定。垃圾堆體內部的滲濾液導排盲管可考慮與沼氣導排盲管共用同一組管道,此時管道采用高密度聚乙烯實壁管,上半部開孔為花管狀,外襯20-40毫米的碎石作為保護。盲管溝尺寸一般為80X80厘米,實壁管則以250或300口徑較為適合。

    六、垃圾堆體上部的防滲覆蓋層主要由土工膜、土工布、防水格柵等組成,因相關介紹已經較為詳細,本文就不展開細述。但填埋場生態(tài)修復的雨污分流除了防滲覆蓋外,還應注意雨水的導排,除了填埋場周邊設置的截洪溝外,堆體頂部、各檢修平臺及上下相鄰平臺間均應設置導排溝方便將雨水迅速排出。

    本文認為,老舊填埋場的最大隱患在于地下水的防滲,因為防滲出現問題,一是涉及的污染面廣、影響較大,二是問題點難找到、且修復的難度也很大;同時沼氣收集處置,臭氣防治和沼氣爆炸隱患等問題是填埋場生態(tài)修復的重中之重。

    工程實際案例

    筆者曾親身經歷某老垃圾填埋場的生態(tài)修復工程,該項目建于九十年代末期,占地五十余畝,屬于山谷型填埋場,修復前共填埋各類垃圾約55萬立方米。該項目在建設時未考慮庫底防滲,因此在水質檢測中發(fā)現地下水已被污染,我司項目接手后,首先根據區(qū)域規(guī)劃,確定整治改造目的:場地污染控制,生態(tài)恢復。為此,我們首先對其填埋場地下水文地質情況進行詳細勘查,并對當時填埋作業(yè)情況進行深入調查研究,確定了采用灌漿帷幕垂直防滲技術的措施,原計劃繞場地一周,后發(fā)現因該地塊不透水層位于地下16米處,施工費用遠超預算,后經論證,帷幕灌漿改為地下水上水位處,繞場地約1/4圈,該工程結束后半年,地下水檢測指標明顯好轉,從而證明優(yōu)化后的垂直防滲措施效果依舊明顯。該項目垃圾堆體高度約23米,我們設置為四個平臺,平臺間間隔約5米,并在每個平臺上及上、下兩個平臺間設置導洪溝,對雨水進行導排。堆體整形時共挖掘垃圾方量約6萬余方,使整個堆體按照3:1的坡比進行修整。原填埋場運行時零星設置了8個沼氣井,我方修復時重新規(guī)劃為18個沼氣井,并在各沼氣井之間敷設盲溝,采用ф180的HDPE管材,外周邊襯50的級配碎石。所有沼氣井在堆體內管道以鋼筋石籠加碎石進行保護,出頂部防滲層后統(tǒng)一鏈接,以引風機加火炬進行燃燒處理。頂部防滲層完成后上鋪85厘米的雜土和營養(yǎng)土,綠化采用草皮加灌木形式。滲濾液按照100噸的規(guī)模,采取預處理加兩級反滲透膜的工藝,項目完工至今已有年余,堆體整體形態(tài)保持良好,滲濾液處理也一直穩(wěn)定,項目結果得到業(yè)主的一致好評。