杭州天子岭填埋库区“三高三超”安全研究

张海华，张帆挺，张栋棚，张 颖，黄耆馨，黄知广，夏睿祺

（杭州市环境集团有限公司，浙江 杭州 310022）

杭州天子岭填埋库区“三高三超”安全研究

张海华，张帆挺，张栋棚，张 颖，黄耆馨，黄知广，夏睿祺

（杭州市环境集团有限公司，浙江 杭州 310022）

阐述了杭州天子岭第二垃圾填埋场在“三高”（高含水率、高堆体水位、高填埋量）、“三超”（超承载能力、超垃圾量、超警戒水位）的形势下，通过新建填埋场渗沥液导排体系，改进HDPE膜覆盖与密闭工艺以及监测评估填埋堆体安全，对填埋库区进行了一系列安全防护应对措施，极大地降低了填埋库区的安全隐患。

垃圾填埋场；三高三超；膜覆盖与密闭；渗沥液导排；堆体安全监测

随着我国城市化进程不断推进，居民生活水平提高，生活垃圾产生量将不断上升［1-2］。城市生活垃圾主要处置方法包括填埋、焚烧、堆肥、热解等［3］，现阶段我国生活垃圾的主要处置方式还是以填埋为主［4-5］。据统计，2016年1—9月，杭州天子岭第二垃圾填埋场每日垃圾量超4 500 t（设计警戒红线） 以上的天数达到248 d，相比2015年同期增加48 d，同比增长28.24%。随着生活垃圾填埋量不断增加，杭州天子岭第二垃圾填埋场出现了“三高三超”（高含水率、高堆体水位、高填埋量和超承载能力、超垃圾量、超警戒水位）的问题，针对“三高三超”问题带来的填埋库区安全隐患，通过制作水平盲沟、滞水井、机械钻井、主水位抽水井等导排设施，改进HDPE膜密闭工艺，监测填埋堆体位移等方法，极大地降低了填埋库区的安全隐患。

1 填埋场概况

自1991年起，杭州天子岭垃圾填埋场已服务25a，累计消纳处理生活垃圾达2.1×107多t。目前承担着杭州主城区100%的生活垃圾集疏运和98%的垃圾末端处置及其相关的污染控制、填埋气发电、渗沥液水处理，同时也肩负公众生态环境教育工作。

杭州天子岭垃圾填埋场位于杭州市北郊青龙坞山谷，由已经封场和生态复绿的第一垃圾填埋场（简称“一埋场”）和正在同步建设运行的第二垃圾填埋场（简称“二埋场”）组成。一埋场占地面积48 hm2，填埋库容量6.0×106m3，采用垂直帷幕灌浆防渗技术防止渗沥液对下游污染，于1991年投入使用，至2007年停止运行，累计填埋垃圾9.0×106t，已封场并建成生态公园，成为公众生态环境教育和休闲旅游的好去处。二埋场位于一埋场下游，向西扩展440 m，采用垂直防渗和水平防渗相结合的防渗技术，占地面积96 hm2，最大设计堆体标高165 m，总库容为2.202×107m3。按初期1 949 t/d、终期为4 000 t/d、日均填埋量2 671 t/d的填埋规模，设计服务年限为24.5 a。自2007年投入运行，截至2016年9月底，累计填埋量约为1.26064×107t，已消耗库容1.0427×107m3，剩余库容1.159 3×107m3，填埋库区东侧已达110 m标高，西侧垃圾坝处达90 m标高。

由于该填埋场3面地基均为较陡的斜坡，场底铺设的复合防渗系统主要为土工织物/土工膜（双面光滑或粗糙）/GCL，是填埋场稳定的薄弱环节。目前采用中间膜覆盖，形成了较好的排水坡度，可以较好地实现雨污分流。另外，近年来填埋垃圾量居高不下，2016年1—9月，共计处理生活垃圾1.562 7×106t，日均处理量达5 703 t/d，远超2 671 t/d的设计规模。据统计杭州生活垃圾平均含水率约为66%。高垃圾量和高垃圾含水率导致二埋场“三高三超”问题的出现，加上填埋场工程特性复杂，造成填埋场服役环境极端，随着填埋规模和堆体填埋高度的持续增加，填埋堆体安全运营面临前所未有的挑战。

2 应对措施及成效

2.1 加强导排设施建设

垃圾堆体高含水率可能会导致填埋库区安全隐患，甚至出现堆体失稳滑坡的情况［6-7］。针对生活垃圾高含水率、填埋库区高水位的问题，二埋场于2016年1—9月，共制作水平盲沟4 431 m（水平盲沟上接水平井212口），新增滞水井35口，机械钻井15口，主水位抽水井7口（布局共29口，余22口在建）。

2.1.1 井的布局

根据最初监测的堆体水位情况，布局不同性质的井。主水位抽水井分布情况如图1所示，水平盲沟分布情况如图2所示。

图1 主水位抽水井分布

图2 水平盲沟分布

2.1.2 井的作用

各类井的实物如图3，各类井根据制作结构及建设位置不同，针对各层垃圾堆体进行导水、导气。

图3 各类井实物

水平盲沟主要用于导排填埋作业区污水（即新鲜垃圾产生的污水），且在水平盲沟上接导气竖井用于导气。滞水井根据滞水位监测结果布局实施开挖制作，主要通过水泵对井下浅层抽排污水。机械钻井由专业施工单位开挖建设，主要通过空压机抽排浅层的污水。主水位井同样由专业施工单位开挖建设，主要作用是导排垃圾堆体深层的污水。

通过这一系列的导排措施，填埋库区日均排水量由1月的2 265 t/d提升至9月的2 726 t/d，增加20.4%。滞水位由1月6.59 m增加到9月8.56 m，增长29.9%。新增7口主水位抽水井后，主水位由标高范围55.85～59.30 m降低至40.00～47.50 m，极大地降低了填埋库区的安全隐患。

2.2 密闭工艺改进

GB 50869—2013生活垃圾卫生填埋处理技术规范规定每一作业区域完成阶段性高度后，暂时不在其上继续进行填埋时，要求进行中间覆盖。中间覆盖的主要目的是避免因较长时间垃圾暴露进入大量雨水，产生大量渗沥液，可采用黏土、HDPE膜、LLDPE膜等防渗材料进行中间覆盖。

相比于黏土，采用HDPE膜作为中间覆盖材料，具有节约库容，更好地实现雨污分流，降低库区恶臭，更好地进行填埋气体收集等优势［8-9］。

针对“三高三超”的严峻形势，二埋场优化中间覆盖材料材质，用作中间覆盖的HDPE膜厚度由原来的0.75 mm增加至1 mm。加强了HDPE膜与膜之间的连接密闭，加强了HDPE膜与山体边坡连接密闭，加强了HDPE膜与库区临时道路衔接密闭，加强了HDPE膜与导气井井口的连接密闭。

2016年1—9月，杭州天子岭降雨量约为1 520 mm，HDPE膜覆盖累计已达2.927×105m2，铺膜密闭后导水，二埋场面积2.65×105m2，按照80%分流能力计算，可分流3.22×105t雨水。

沼气收集量方面，由2016年1月的5 400 m3/h上升至9月的8 767 m3/h，增长62.35%。目前，二埋场总填埋气收集流量已达9 000 m3/h，分别为垃圾坝沼气火炬 850～900 m3/h，调蓄池沼气火炬370～400 m3/h，移动沼气火炬 500～530 m3/h，库区12台发电机组填埋气用量为7 200～7 400 m3/h。

2.2.1 边坡密闭

强化边坡锚固密闭工艺，加强HDPE膜与山体边坡的连接密闭，HDPE膜铺到边坡后翻入锚固沟内，使用混凝土浇注，把HDPE膜浇注在混凝土内，起到密闭作用。垃圾堆体在边坡附近形成沟槽，既可用于临时排水，又能为HDPE膜预留一定长度，防止堆体沉降导致膜的撕裂。目前整个二埋场库区环库共计2 200 m，HDPE膜与边坡的密闭已全部完成，然而随着垃圾填埋层的增高，已完成密闭的区域将逐步被堆填，需重新实施HDPE膜与边坡的密闭，二埋场边坡密闭工艺如图4所示。

图4 边坡密闭工艺

2.2.2 沼气井与膜密闭工艺

制作膜下集气井，尽最大限度提升沼气收集能力，强化沼气收集井与HDPE膜密闭连接工艺，沼气收集井与HDPE膜之间采用法兰片对夹密闭连接，以防止填埋气体外逸。工艺采用了独特的方法，在保证密闭性的同时允许法兰片沿井管自由升降，防止垃圾沉降造成膜撕裂。新鲜垃圾0.5 a内沉降范围在0.6～1.5 m，新型工艺可以使用1 a以上，减少了返工量。主要工艺如图5所示。

图5 沼气井与膜连接工艺

2.3 堆体位移监测

随着城市生活垃圾填埋场填埋高度的逐渐增高，堆体稳定问题日益突出，填埋场失稳破坏不仅可能导致填埋气体和渗沥液泄露，严重污染城市环境，甚至可能造成人员和财产损失［10］。

二埋场在2016年1—9月间共监测位移1 694次，位移速率超过0.01 m/d的点182点次，通过7口测斜井深层位移的监测情况并结合每季度的安全评估分析报告，南部区域局部稳定安全系数1.338，中部、北部区域局部稳定安全系数1.441～1.614，比之前评估结果有所提高，处于较稳定状态。

当监测到0.5×104～1.0×104m2范围位移大于1 cm，或3个监测点大于15 cm，启动三级预警，调整监测频率为2次/周，并加强堆体抽水；当监测到1×104～2.0×104m2范围位移大于1 cm，或3个监测点大于40 cm，启动二级预警，调整监测频率为1次/d，加强堆体抽水，并调整作业面；当监测到2.0×104m2以上范围位移大于1 cm，或3个监测点大于90 cm，启动一级预警，调整监测频率为2次/d，加强堆体抽水，调整作业面，并做好报告，根据实际情况转移人、财、物。二埋场监测点平面布置如图6所示。

图6 二埋场监测点平面布置

3 结论

1） 杭州天子岭第二垃圾填埋场于2016年1—9月共制作水平盲沟4 431 m，新增滞水井35口，机械钻井15口，主水位抽水井7口，通过这一系列的导排措施，填埋库区日均排水量由1月的2 265 t/d提升至9月的2 726 t/d，增加20.4%。滞水位由1月6.59m增加到9月8.56m，增长29.9%。新增7口主水位抽水井后，主水位由标高范围55.85～59.30 m降低至40.00～47.50 m位置，极大地降低了填埋库区的安全隐患。

2） 加强了HDPE膜与膜之间、HDPE膜与山体边坡、HDPE膜与库区临时道路、HDPE膜与导气井井口的连接密闭，可有效增强填埋库区的雨污分流能力与填埋气体收集效果，填埋气由5 400 m3/h上升至8 767 m3/h，增长62.35%。

3）对库区填埋堆体位移进行每日监测并对位移情况做安全评估报告，可有效预防堆体失稳、滑坡等情况的发生。

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“Three High and Three Exceeding”Safety Research of Hangzhou Tianziling landfill

Zhang Haihua，Zhang Fanting，Zhang Dongpeng，Zhang Ying，Huang Qixin，Huang Zhiguang，Xia Ruiqi
（Hangzhou Environmental Group Co.Ltd.，Hangzhou Zhejiang 310022）

Hangzhou Tianziling landfill isin the condition of“Three High”（High moisture content，high water level in waste body and high amount of landfill）and“Three Exceeding”（exceeding capacity，exceeding amount of waste and exceeding water level in waste body）.Through constructing the new landfill leachate drainage system，we improved HDPE film coveringand sealing process，and monitored and evaluated the waste body safety.A series of safety protection measures were carried out in the landfill area to greatly reduce the safety risk.

landfill；Three High and Three Exceeding；HDPE film covering and sealing；landfill leachate drainage；safety monitoring on waste body

X32；X705

B

1005-8206（2017） 05-0090-04

2016-12-09

张海华（1972—），工程师，主要从事生活垃圾填埋场生产运营、科学技术研究与管理。