【摘要】介紹了某大型生活垃圾填埋場項目概況，指出了該填埋場封場前在氣體收集與處理、雨污分流、垃圾堆體穩(wěn)定性及堆體表層生態(tài)等方面存在的問題，提出生態(tài)修復項目總體設計創(chuàng)新理念，闡述了污染治理和生態(tài)修復各子項工程設計思路和內(nèi)容，指出了該項目的借鑒示范意義。

【關鍵詞】生活垃圾；填埋場；污染治理；生態(tài)修復；總體設計

1 項目概況

某大型生活垃圾填埋場位于城市主城區(qū)，是典型的山谷型垃圾填埋場，占地面積約54.7 hm2，其中填埋庫區(qū)面積約33.3 hm2，設計庫容約1.4×107m3，設計服務年限20a，設計日處理能力1500t，高峰期日處理垃圾約3 000 t，項目建設總投資約4.9億元。該填埋場于2001年開工建設，2003年投入運行，2016年關停，關停時已填生活垃圾1.0×107t。填埋庫區(qū)按填埋年限先后順序分為A、B、C 3個區(qū)，停止填埋后2016—2018年堆體處于主沉降期，2019年進入生態(tài)修復實施階段。

2 封場前存在問題

該填埋場位于城市主城區(qū)，周邊2 km外為居住區(qū)，封場前垃圾堆體采用“土+HDPE膜”臨時覆蓋，主要存在以下問題：①沼氣、臭氣收集不完全，處理不完善，臭氣污染給周邊群眾生產(chǎn)生活帶來較大影響；②雨污分流不徹底，大量雨水進入庫區(qū)形成滲瀝液，滲瀝液處理壓力大，處理費用高；③大量雨水的滲入使得垃圾堆體存在滑坡、崩塌、沼氣爆炸等安全隱患，同時對垃圾壩體安全產(chǎn)生威脅；④堆體表面簡單覆蓋，生態(tài)匱乏；⑤占用大量土地資源，影響了城市土地的集約化使用。由于填埋場運行中存在以上問題，政府研究決定對該未達設計庫容的填埋場于2016年進行關停并對該場進行封場生態(tài)修復。因此，如何對該填埋場進行有效地治理，縮小影響范圍，使其污染物得以有效控制和處理，堆體上部空間逐漸轉(zhuǎn)化為對外開放的公園綠地是一項亟待解決的重要問題。

3 總體設計創(chuàng)新理念

填埋場生態(tài)修復主要包括2個方面的內(nèi)容：第1步污染治理，第2步生態(tài)修復。其中生態(tài)修復又可分為2個階段實施，前期主要為土壤改良、生物群落構建，后期為景觀打造，建設對外開放的公園綠地。針對填埋場封場前存在的問題，從污染治理和生態(tài)修復2個方面分別提出總體設計創(chuàng)新理念以指導項目的具體實施。

3.1 污染治理設計理念

1）采用技術成熟、安全可靠、施工周期短、對周邊居民擾動小、經(jīng)濟合理的原位就地厭氧封場污染治理技術方案。2）采用填方整型，解決城市建設中建筑渣土去向，同時避免垃圾堆體開挖擾動產(chǎn)生惡臭污染周邊居民環(huán)境。3）項目實施過程中盡量排出垃圾堆體內(nèi)存留的滲瀝液，保障施工安全，避免不均勻沉降造成的覆蓋系統(tǒng)破壞等損失。4）加大石籠井密度，部分石籠井兼具排水功能，設置滲瀝液回灌管道，為堆體內(nèi)垃圾降解營造適宜的厭氧環(huán)境，加速垃圾分解，加快垃圾堆體穩(wěn)定化進程，盡早實現(xiàn)土地再利用。5）通過污泥固化、封場覆蓋、滲瀝液收集處理、填埋氣收集處理等技術措施，實現(xiàn)污染物零遷移、零污染、零泄漏、零排放、零安全隱患的生態(tài)修復場地。6）完善項目供水、供電、通訊、園路、人行步道、停車場、公共廁所、管理用房等基礎配套設施建設，逐步實現(xiàn)經(jīng)生態(tài)修復的場地對外開放。7）融入智慧化管理理念，實現(xiàn)微觀定位、宏觀監(jiān)控，建立可感知、快速響應和快速解決的環(huán)境監(jiān)測智慧化管理系統(tǒng)，與周邊居民實時動態(tài)共享環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3.2 生態(tài)修復設計理念

1）封場覆蓋后，生態(tài)修復前期，通過對場地表面綠化土層進行一定的微地形塑造，使其更具美感，通過草坪、花卉、灌木、豆科抗污染等植物的種植，改良土壤，構建生物群落，煥發(fā)土壤生機活力，實現(xiàn)場地的生態(tài)修復。2）根據(jù)A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)的填埋時序，分區(qū)塊、分階段，逐步實現(xiàn)土地恢復和對外開放。3）生態(tài)修復后期，通過景觀塑造打造城市生態(tài)、城市運動、城市藝術、環(huán)保科普、植物游樂五位一體的生態(tài)樂園，為周邊居民提供休閑娛樂場所和回歸大自然、聚集人氣的場地，提升周邊土地利用價值，帶動區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

4 污染治理設計

污染治理主要工程內(nèi)容為：污泥固化、堆體整形、封場覆蓋、填埋氣體收集處理、滲瀝液導排處理、環(huán)境與安全監(jiān)測等。

4.1 污泥固化

該垃圾填埋場在填埋B區(qū)分布了4個污泥坑，占地面積約為2.79×104m2，污泥厚度2.50～8.50 m，總污泥量約1.7×105m3，平均含水率約為70%。為了消除污泥堆體滑動造成的環(huán)境風險，為封場后的場地再利用打下良好基礎，需對污泥進行固化處理。清除污泥后回填對周圍環(huán)境影響大且造價高；拋石擠淤，污泥并未得到真正處理，安全隱患仍然存在；軟地基處理方式可以實現(xiàn)場地穩(wěn)定及承載力目標，但需以污泥固化為軟地基處理機械設備提供工作面為前提，綜合考慮本設計推薦對污泥進行原位固化處理。根據(jù)相關標準規(guī)范，綜合考慮封場后場地利用需求，確定本項目污泥固化目標：含水率<60%、pH 5～10、抗剪強度≥25 kPa、無側限抗壓強度≥50 kPa。污泥原位固化具體實施內(nèi)容為通過固化劑輸送機向污泥中加入固化劑（固化劑主要成分為水泥石灰螯合劑，配比通過試驗確定），借助挖掘機的液壓驅(qū)動型攪拌系統(tǒng)使污泥和固化劑原位充分混勻，通過一系列復雜的物理化學反應，使其轉(zhuǎn)化成類似土壤或膠結強度很大的固體，達到固化目標及承載力要求。

4.2 垃圾堆體整型

封場前填埋庫區(qū)未填滿垃圾，約有3.0×106m3剩余庫容，使得庫區(qū)內(nèi)存在較大區(qū)域的低洼地帶，雨污分流不徹底，因此需要通過填方整型，使得填埋場形成凸起坡度，保障雨水順利排出場外，減少滲瀝液產(chǎn)生量。經(jīng)設計比較后采用建筑渣土填方整型，控制坡度為5%～8%（滿足封場規(guī)范最小5%的坡度要求），既避免了水體在場內(nèi)聚集的風險，又解決了城市建設中產(chǎn)生的建筑渣土出路問題，避免了垃圾堆體開挖對周邊居民造成惡臭影響，較緩的坡度減少垃圾壩承壓受力降低風險也為后期場地利用提供了良好地形基礎。根據(jù)規(guī)范要求，結合現(xiàn)場實際情況，確定設計方案：填埋年限較長且穩(wěn)定的A區(qū)、B區(qū)分別以5%～6%的坡度向上收坡；填埋年限較短的C區(qū)以6%～8%的坡度向上收坡與A、B區(qū)相連，高差3～5m設置1條8m寬的錨固平臺。經(jīng)網(wǎng)格法土方計算，本項目垃圾堆體整型中挖方量約為6.8×104m3，填土方量約為1.25×106m3。

4.3 封場覆蓋

根據(jù)封場設計規(guī)范，封場覆蓋層從下到上需設置導氣層、防滲層、排水層、綠化層。采用碎石排氣盲溝、粗骨料建筑渣土實現(xiàn)沼氣導排功能；采用素填土、長絲土工布和LLDPE膜實現(xiàn)防滲功能；采用施工簡便穩(wěn)定性好的復合土工排水網(wǎng)實現(xiàn)排水功能；為利于生態(tài)修復、滿足園林造景綠化需求，設置1 m厚綠化土層。本項目設計最終封場結構層自上而下依次為：①500 mm營養(yǎng)土層（綠化土層）；②500 mm支撐覆蓋土層（綠化土層）；③7.5 mm復合土工排水網(wǎng)（雨水導排層）；④600 g/m2聚酯長絲無紡土工布（膜上保護層）；⑤1.5 mm雙糙面LLDPE土工膜（防滲層）；⑥300 mm素填土（膜下保護層）；⑦建筑渣土、老垃圾或素填土（堆體整型坡度≥5%）；⑧300 mm粗骨料建筑渣土（氣體導排）；⑨5 m×1 m碎石排氣盲溝（氣體導排）；⑩現(xiàn)狀垃圾堆體（B區(qū)污泥固化）。

4.4 填埋氣體收集處理

根據(jù)CJJ 133—2009生活垃圾填埋場填埋氣體收集處理及利用工程技術規(guī)范[6]和以往工程經(jīng)驗，采用School Canyon模型推算法預測封場后沼氣產(chǎn)量，預計封場后第1年沼氣產(chǎn)量達到峰值4 793 m3/h后呈逐年下降趨勢。該填埋場原已有10臺（共1 MW） 沼氣發(fā)電機組，可滿足封場后沼氣發(fā)電需求，但封場前沼氣收集系統(tǒng)和處理系統(tǒng)不完善，封場設計采取如下做法：1） A、B區(qū)填埋年限較長按50 m間距完善沼氣石籠井布置，C區(qū)填埋年限較短按40 m間距完善沼氣石籠井布置，根據(jù)地勘水位確定是否采用兼具排水功能的沼氣石籠井，完善A、B、C區(qū)沼氣收集管網(wǎng)。2） 由于填埋年限不同，A、B區(qū)沼氣和C區(qū)沼氣分開收集，各處理系統(tǒng)之間通過管道閥門切換來實現(xiàn)。當沼氣中甲烷濃度大于35%時，進入原有沼氣發(fā)電機組發(fā)電上網(wǎng)，多余部分進入火炬焚燒系統(tǒng)；沼氣中甲烷濃度為20%～35%時，調(diào)整抽氣速率提升沼氣濃度至35%以上；沼氣中甲烷濃度低于20%時，進入低濃度沼氣催化氧化系統(tǒng)。其工藝流程見圖1。

圖1 沼氣收集處理系統(tǒng)工藝流程

3） 為避免設備長期閑置，低濃度沼氣催化氧化系統(tǒng)根據(jù)實際運行監(jiān)測數(shù)據(jù)需要再實施。

4.5 滲瀝液收集處理

封場后滲瀝液的產(chǎn)生量主要來自堆體內(nèi)存留水的重力滲出及有機物降解產(chǎn)水。根據(jù)《生活垃圾衛(wèi)生填埋場巖土工程技術規(guī)范》和《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術規(guī)范》，結合類似工程案例，綜合預測封場后滲瀝液平均產(chǎn)生量約為370 t/d，呈逐年下降趨勢。原有400 t/d“兩級硝化反硝化MBR+DTRO改造”設施可滿足處理需求。主要設計思路為：1）為保障項目實施過程中壩體安全、施工安全，保障封場后沉降量小且均勻，加速堆體穩(wěn)定化進程，施工期間采取打井泵抽排等措施降低填埋庫區(qū)內(nèi)滲瀝液水位。2）監(jiān)測結果顯示，目前滲瀝液水質(zhì)COD為2 000～2 500 mg/L，氨氮為 2 000～2 500 mg/L，電導率為2 800～3 000 mS/m，水質(zhì)呈進一步惡化趨勢，碳氮比失調(diào)越來越嚴重，電導率越來越高，可生化性越來越差，封場后應根據(jù)水質(zhì)變化情況調(diào)整工藝和運行參數(shù)，如加大碳源投加量，延長反硝化停留時間，加大回流比等措施強化脫氮效果。3）設置濃縮液和滲瀝液回灌系統(tǒng)，在保障滲瀝液處理系統(tǒng)正常運行的情況下回灌，促進堆體穩(wěn)定化進程。4） 根據(jù)《生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場技術規(guī)范》，滲瀝液經(jīng)預處理后也可運至污水處理廠協(xié)同處置，在水質(zhì)極端惡化條件下也可考慮啟用應急預案，滲瀝液經(jīng)預處理后運往污水廠協(xié)同處置。

4.6 環(huán)境安全與監(jiān)測

該填埋場周邊已有大量住宅，隨著土地的開發(fā)利用，居住區(qū)進一步靠近，對該項目實施環(huán)境監(jiān)測智慧化管理系統(tǒng)，與周邊居民實時動態(tài)共享環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測結果有針對性地調(diào)整運行參數(shù)，尤為必要。此方面的設計思路如下：1）在填埋場、滲瀝液處理區(qū)、沼氣發(fā)電區(qū)設置環(huán)境空氣質(zhì)量在線監(jiān)測，監(jiān)測因子為SO2、NO2、PM2.5、H2S、NH3、負氧離子，實時監(jiān)測，超標報警。2）在垃圾堆體上、集裝箱管理房內(nèi)、滲瀝液處理區(qū)、沼氣發(fā)電區(qū)設置填埋氣體在線監(jiān)測，確保場地安全，監(jiān)測因子為CH4、H2S、NH3、SO2，實時監(jiān)測，超標報警。3）在滲瀝液處理站外排截洪溝處設置地表水在線監(jiān)測，監(jiān)測因子為CODCr、氨氮，實時監(jiān)測，超標報警。4）在綠化土壤層設置在線監(jiān)測，監(jiān)測因子為溫度、濕度，根據(jù)監(jiān)測結果實時調(diào)整土壤濕度及溫度，利于植物生長，生物群落構建，煥發(fā)土壤生機活力。5）在集氣站出口設置氣體溫度和濕度在線監(jiān)測，實時掌控垃圾堆體降解情況，及時調(diào)整滲瀝液回灌、抽氣量，加速堆體厭氧分解，促進場地穩(wěn)定化進程。6）在項目范圍內(nèi)各出入口及主要點位設置視頻監(jiān)控，為安全管理提供保障。

5 生態(tài)修復設計

5.1 生態(tài)修復初期

生態(tài)修復初期（3～5 a內(nèi)），以改造垃圾填埋場的環(huán)境為主要目的，營造一種穩(wěn)定的、自我持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)，以支持場地各項活動和功能為目標。主要做簡易綠化處理和地形塑造，不僅可以防止暴雨沖刷土層，還可對新封場覆蓋層上的土壤進行養(yǎng)生改良。封場初期可種植一些易成活、抗貧瘠、抗旱、抗污染、固氮的草類、地被和花卉等，此后可通過觀察監(jiān)測逐年適當增加一些灌木，見圖2。

圖2 生態(tài)修復初期效果示意

5.2 生態(tài)修復后期

生態(tài)修復分階段進行，達到GB/T 25179—2010生活垃圾填埋場穩(wěn)定化場地利用技術要求后可開發(fā)打造為公園，屆時將根據(jù)環(huán)境監(jiān)測情況，對填埋場可否全面對外開放做全面的環(huán)境影響專題論證。生態(tài)修復后期初步設計理念：生態(tài)修復后期（3～5 a后）基本恢復原始場地未破壞時的生態(tài)環(huán)境，以“歸綠來兮，慢行南山”為主題，提出“生態(tài)公園”規(guī)劃設計理念，以修復生態(tài)、完善功能、聚合產(chǎn)業(yè)、提升形象、擴大影響為發(fā)展建設目標。從而重塑場地生態(tài)系統(tǒng)，以達到公眾化參與的目的，構建一個有生命的景觀體系。打造一個集城市生態(tài)公園、城市運動公園、城市藝術公園、環(huán)?？破展珗@、植物游樂公園五位一體的綜合性城市生態(tài)公園，見圖3。

圖3 五位一體生態(tài)公園效果示意

6 項目實施意義

1）本項目結合當?shù)貙嶋H情況、因地制宜，綜合考慮了技術、經(jīng)濟、安全、施工周期、投資以及對周邊居民擾動程度等因素，最終采用原位厭氧封場修復技術路線，使得生活垃圾在封場覆蓋系統(tǒng)內(nèi)厭氧分解，產(chǎn)生的沼氣發(fā)電回收利用、滲瀝液采用生物+膜處理工藝達標排放。本項目設計還融入了海綿城市、智慧化管理系統(tǒng)等理念。通過以上措施最終實現(xiàn)使得原有垃圾填埋場變?yōu)樗_標排放、氣達標排放、安全有保障、生態(tài)得以恢復、功能得以完善的人氣聚集地。2） 在2000年前后填埋場建設在全國范圍內(nèi)大面積推廣和開展，隨著時間的推移，越來越多的填埋場接近設計庫容，將進入封場生態(tài)修復階段，該垃圾填埋場占地面積大、庫容大，按照住房和城鄉(xiāng)建設部“城市雙修”（即生態(tài)修復、城市修復）的發(fā)展理念進行設計建設，將為全國的垃圾填埋場生態(tài)修復提供參考案例。