【摘要】介紹了某大型生活垃圾填埋場項(xiàng)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(fù)項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)創(chuàng)新理念，闡述了污染治理和生態(tài)修復(fù)各子項(xiàng)工程設(shè)計(jì)思路和內(nèi)容，指出了該項(xiàng)目的借鑒示范意義。

【關(guān)鍵詞】生活垃圾；填埋場；污染治理；生態(tài)修復(fù)；總體設(shè)計(jì)

1 項(xiàng)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(shè)計(jì)庫容約1.4×107m3，設(shè)計(jì)服務(wù)年限20a，設(shè)計(jì)日處理能力1500t，高峰期日處理垃圾約3 000 t，項(xiàng)目建設(shè)總投資約4.9億元。該填埋場于2001年開工建設(shè)，2003年投入運(yùn)行，2016年關(guān)停，關(guān)停時(shí)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(gè)區(qū)，停止填埋后2016—2018年堆體處于主沉降期，2019年進(jìn)入生態(tài)修復(fù)實(shí)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(shí)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(jìn)入庫區(qū)形成滲瀝液，滲瀝液處理壓力大，處理費(fèi)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(shí)對(duì)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(yùn)行中存在以上問題，政府研究決定對(duì)該未達(dá)設(shè)計(jì)庫容的填埋場于2016年進(jìn)行關(guān)停并對(duì)該場進(jìn)行封場生態(tài)修復(fù)。因此，如何對(duì)該填埋場進(jìn)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(duì)外開放的公園綠地是一項(xiàng)亟待解決的重要問題。

3 總體設(shè)計(jì)創(chuàng)新理念

填埋場生態(tài)修復(fù)主要包括2個(gè)方面的內(nèi)容：第1步污染治理，第2步生態(tài)修復(fù)。其中生態(tài)修復(fù)又可分為2個(gè)階段實(shí)施，前期主要為土壤改良、生物群落構(gòu)建，后期為景觀打造，建設(shè)對(duì)外開放的公園綠地。針對(duì)填埋場封場前存在的問題，從污染治理和生態(tài)修復(fù)2個(gè)方面分別提出總體設(shè)計(jì)創(chuàng)新理念以指導(dǎo)項(xiàng)目的具體實(shí)施。

3.1 污染治理設(shè)計(jì)理念

1）采用技術(shù)成熟、安全可靠、施工周期短、對(duì)周邊居民擾動(dòng)小、經(jīng)濟(jì)合理的原位就地厭氧封場污染治理技術(shù)方案。2）采用填方整型，解決城市建設(shè)中建筑渣土去向，同時(shí)避免垃圾堆體開挖擾動(dòng)產(chǎn)生惡臭污染周邊居民環(huán)境。3）項(xiàng)目實(shí)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(shè)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(jìn)程，盡早實(shí)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(shù)措施，實(shí)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(fù)場地。6）完善項(xiàng)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(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)經(jīng)生態(tài)修復(fù)的場地對(duì)外開放。7）融入智慧化管理理念，實(shí)現(xiàn)微觀定位、宏觀監(jiān)控，建立可感知、快速響應(yīng)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(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)共享環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3.2 生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)理念

1）封場覆蓋后，生態(tài)修復(fù)前期，通過對(duì)場地表面綠化土層進(jìn)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(gòu)建生物群落，煥發(fā)土壤生機(jī)活力，實(shí)現(xiàn)場地的生態(tài)修復(fù)。2）根據(jù)A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)的填埋時(shí)序，分區(qū)塊、分階段，逐步實(shí)現(xiàn)土地恢復(fù)和對(duì)外開放。3）生態(tài)修復(fù)后期，通過景觀塑造打造城市生態(tài)、城市運(yùn)動(dòng)、城市藝術(shù)、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(jià)值，帶動(dòng)區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

4 污染治理設(shè)計(jì)

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(dǎo)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(gè)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(dòng)造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，為封場后的場地再利用打下良好基礎(chǔ)，需對(duì)污泥進(jìn)行固化處理。清除污泥后回填對(duì)周圍環(huán)境影響大且造價(jià)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(shí)現(xiàn)場地穩(wěn)定及承載力目標(biāo)，但需以污泥固化為軟地基處理機(jī)械設(shè)備提供工作面為前提，綜合考慮本設(shè)計(jì)推薦對(duì)污泥進(jìn)行原位固化處理。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，綜合考慮封場后場地利用需求，確定本項(xiàng)目污泥固化目標(biāo)：含水率<60%、pH 5～10、抗剪強(qiáng)度≥25 kPa、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥50 kPa。污泥原位固化具體實(shí)施內(nèi)容為通過固化劑輸送機(jī)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(yàn)確定），借助挖掘機(jī)的液壓驅(qū)動(dòng)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(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化成類似土壤或膠結(jié)強(qiáng)度很大的固體，達(dá)到固化目標(biāo)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(shè)計(jì)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(fēng)險(xiǎn)，又解決了城市建設(shè)中產(chǎn)生的建筑渣土出路問題，避免了垃圾堆體開挖對(duì)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(fēng)險(xiǎn)也為后期場地利用提供了良好地形基礎(chǔ)。根據(jù)規(guī)范要求，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，確定設(shè)計(jì)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(shè)置1條8m寬的錨固平臺(tái)。經(jīng)網(wǎng)格法土方計(jì)算，本項(xiàng)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(shè)計(jì)規(guī)范，封場覆蓋層從下到上需設(shè)置導(dǎo)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(shí)現(xiàn)沼氣導(dǎo)排功能；采用素填土、長絲土工布和LLDPE膜實(shí)現(xiàn)防滲功能；采用施工簡便穩(wěn)定性好的復(fù)合土工排水網(wǎng)實(shí)現(xiàn)排水功能；為利于生態(tài)修復(fù)、滿足園林造景綠化需求，設(shè)置1 m厚綠化土層。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)最終封場結(jié)構(gòu)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(fù)合土工排水網(wǎng)（雨水導(dǎo)排層）；④600 g/m2聚酯長絲無紡?fù)凉げ迹ど媳Ｗo(hù)層）；⑤1.5 mm雙糙面LLDPE土工膜（防滲層）；⑥300 mm素填土（膜下保護(hù)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(dǎo)排）；⑨5 m×1 m碎石排氣盲溝（氣體導(dǎo)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(shù)規(guī)范[6]和以往工程經(jīng)驗(yàn)，采用School Canyon模型推算法預(yù)測封場后沼氣產(chǎn)量，預(yù)計(jì)封場后第1年沼氣產(chǎn)量達(dá)到峰值4 793 m3/h后呈逐年下降趨勢。該填埋場原已有10臺(tái)（共1 MW） 沼氣發(fā)電機(jī)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(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)。當(dāng)沼氣中甲烷濃度大于35%時(shí)，進(jìn)入原有沼氣發(fā)電機(jī)組發(fā)電上網(wǎng)，多余部分進(jìn)入火炬焚燒系統(tǒng)；沼氣中甲烷濃度為20%～35%時(shí)，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(shí)，進(jìn)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(shè)備長期閑置，低濃度沼氣催化氧化系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)需要再實(shí)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(jī)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(shù)規(guī)范》和《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術(shù)規(guī)范》，結(jié)合類似工程案例，綜合預(yù)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(jí)硝化反硝化MBR+DTRO改造”設(shè)施可滿足處理需求。主要設(shè)計(jì)思路為：1）為保障項(xiàng)目實(shí)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(jìn)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(jié)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(dǎo)率為2 800～3 000 mS/m，水質(zhì)呈進(jìn)一步惡化趨勢，碳氮比失調(diào)越來越嚴(yán)重，電導(dǎo)率越來越高，可生化性越來越差，封場后應(yīng)根據(jù)水質(zhì)變化情況調(diào)整工藝和運(yùn)行參數(shù)，如加大碳源投加量，延長反硝化停留時(shí)間，加大回流比等措施強(qiáng)化脫氮效果。3）設(shè)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(yùn)行的情況下回灌，促進(jìn)堆體穩(wěn)定化進(jìn)程。4） 根據(jù)《生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場技術(shù)規(guī)范》，滲瀝液經(jīng)預(yù)處理后也可運(yùn)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(yīng)急預(yù)案，滲瀝液經(jīng)預(yù)處理后運(yùn)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(jìn)一步靠近，對(duì)該項(xiàng)目實(shí)施環(huán)境監(jiān)測智慧化管理系統(tǒng)，與周邊居民實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)共享環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果有針對(duì)性地調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，尤為必要。此方面的設(shè)計(jì)思路如下：1）在填埋場、滲瀝液處理區(qū)、沼氣發(fā)電區(qū)設(shè)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(fù)氧離子，實(shí)時(shí)監(jiān)測，超標(biāo)報(bào)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(shè)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(shí)時(shí)監(jiān)測，超標(biāo)報(bào)警。3）在滲瀝液處理站外排截洪溝處設(shè)置地表水在線監(jiān)測，監(jiān)測因子為CODCr、氨氮，實(shí)時(shí)監(jiān)測，超標(biāo)報(bào)警。4）在綠化土壤層設(shè)置在線監(jiān)測，監(jiān)測因子為溫度、濕度，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整土壤濕度及溫度，利于植物生長，生物群落構(gòu)建，煥發(fā)土壤生機(jī)活力。5）在集氣站出口設(shè)置氣體溫度和濕度在線監(jiān)測，實(shí)時(shí)掌控垃圾堆體降解情況，及時(shí)調(diào)整滲瀝液回灌、抽氣量，加速堆體厭氧分解，促進(jìn)場地穩(wěn)定化進(jìn)程。6）在項(xiàng)目范圍內(nèi)各出入口及主要點(diǎn)位設(shè)置視頻監(jiān)控，為安全管理提供保障。

5 生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)

5.1 生態(tài)修復(fù)初期

生態(tài)修復(fù)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(xiàng)活動(dòng)和功能為目標(biāo)。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(duì)新封場覆蓋層上的土壤進(jìn)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(dāng)增加一些灌木，見圖2。

圖2 生態(tài)修復(fù)初期效果示意

5.2 生態(tài)修復(fù)后期

生態(tài)修復(fù)分階段進(jìn)行，達(dá)到GB/T 25179—2010生活垃圾填埋場穩(wěn)定化場地利用技術(shù)要求后可開發(fā)打造為公園，屆時(shí)將根據(jù)環(huán)境監(jiān)測情況，對(duì)填埋場可否全面對(duì)外開放做全面的環(huán)境影響專題論證。生態(tài)修復(fù)后期初步設(shè)計(jì)理念：生態(tài)修復(fù)后期（3～5 a后）基本恢復(fù)原始場地未破壞時(shí)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(shè)計(jì)理念，以修復(fù)生態(tài)、完善功能、聚合產(chǎn)業(yè)、提升形象、擴(kuò)大影響為發(fā)展建設(shè)目標(biāo)。從而重塑場地生態(tài)系統(tǒng)，以達(dá)到公眾化參與的目的，構(gòu)建一個(gè)有生命的景觀體系。打造一個(gè)集城市生態(tài)公園、城市運(yùn)動(dòng)公園、城市藝術(shù)公園、環(huán)保科普公園、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(xiàng)目實(shí)施意義

1）本項(xiàng)目結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況、因地制宜，綜合考慮了技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、施工周期、投資以及對(duì)周邊居民擾動(dòng)程度等因素，最終采用原位厭氧封場修復(fù)技術(shù)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(dá)標(biāo)排放。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)使得原有垃圾填埋場變?yōu)樗_(dá)標(biāo)排放、氣達(dá)標(biāo)排放、安全有保障、生態(tài)得以恢復(fù)、功能得以完善的人氣聚集地。2） 在2000年前后填埋場建設(shè)在全國范圍內(nèi)大面積推廣和開展，隨著時(shí)間的推移，越來越多的填埋場接近設(shè)計(jì)庫容，將進(jìn)入封場生態(tài)修復(fù)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(shè)部“城市雙修”（即生態(tài)修復(fù)、城市修復(fù)）的發(fā)展理念進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)，將為全國的垃圾填埋場生態(tài)修復(fù)提供參考案例。