垃圾填埋场隐患排查及安全应对措施分析——某填埋场安全事件案例分析

李湛江，黄亚玲，马锦亮，陈美珠

（广州市城市管理技术研究中心，广东 广州 510170）

垃圾填埋场由于其庞大的垃圾堆体和厌氧发酵产生大量的沼气，在运行过程中容易产生各类安全事故，据报道，全世界每年都有垃圾堆体滑移和沼气燃烧爆炸的事故发生［1-3］。如何防止此类事故发生，一直以来是填埋行业从业者孜孜以求的目的。广州市某生活垃圾填埋场于2016年8月4日和9月27日分别发生垃圾堆体滑移事故和垃圾堆体着火燃烧事故，虽然均未造成人员伤亡，但也造成了一定的财产损失和带来了消极负面的影响。为了吸取安全事件的教训，防患于未然，保证日后广州市内各填埋场的运营安全，现以上述2事件开展案例分析，并制定相关安全指引。

1 填埋场基本情况

广州某生活垃圾卫生填埋场占地总面积为44.35 hm2，配套设施建设有垃圾分拣处理厂、2座污水处理厂、沼气发电厂和餐厨垃圾处理站，见图1。该填埋场于1988年动工建设，1989年2月建成投产，最初设计日处理量为200 t/d，设计总库容为1.3×106m3。2007年开始实施挖潜改造，新区设计库容2.44×106m3，挖潜增加6.0×105m3。总设计库容达到4.34×106m3。

图1 填埋场卫星图

2014年开始转入新区填埋，垃圾处理能力约2 500 t/d。截至2016年9月，新填埋一区已填埋垃圾4.5×106t、填埋堆体高度76 m，填埋二区已填埋垃圾2.6×106t、填埋堆体高度已达60多m，库容已处于饱和状态。2015年底，该填埋场在实施无害化规范运营应急项目后（扩容后库容超过1.4×107m3），通过了广东省住建厅无害化等级Ⅱ级评定。

填埋场运营至今，2015年平均日填埋量达2 500 t，雨季达到2700t。经实地三维测算，全部垃圾堆体体积已达1.4×107m3，表面积4.8×105m2，按目前填埋覆土方式，填埋场仅可再使用1 a。

2 垃圾堆体滑移案例分析

2.1 垃圾堆体局部滑移经过

1） 2016年8月4日，天气雷阵雨转多云，26～34℃，微风2～3级。

2）上午9时，受台风“妮妲”和连日强降水影响，该填埋场南侧堆体发生局部滑移，垃圾冲入南面下方的渗沥液调节池，损坏部分调节池盖。滑移垃圾面积约1500m2，体积约10000m3（见图2）。

图2 垃圾堆体滑移现场（2016年8月4日）

3）市委、市政府和区委、区政府高度重视，市、区城管、安监、国土、消防等单位迅速赶赴现场开展滑移堆体平整、膜覆盖、位移监测、坡面修复、渗沥液导排、沼气抽排处理、垃圾应急调度、舆论控制等应急处置工作。

4） 经过5 d的紧急抢险，现场滑移垃圾已基本得到清理平整，沼气发电厂正常运行，场内开辟了应急填埋区，8月9日上午6时该填埋场正式恢复运行，滑移区域垃圾堆体基本稳定，全市跨区应急调度处理生活垃圾4 667 t。

2.2 原因分析

滑坡事故是指坡体在外力或重力作用下，超过自身的强度极限或因结构稳定性破坏而造成堆体部分或全部的滑移从而引发事故。一般来说，发生事故的原因主要可能有：

1）填埋场没有经过合理的设计，没有渗沥液的收集导排系统和封顶系统，导致降雨直接渗透到填埋体中，使得渗沥液水头过高而导致填埋场失稳。

2）填埋场即使有规范化设计和施工，但是由于渗沥液收集系统发生淤堵，渗沥液无法排出，也会使得水头过高，导致填埋场发生失稳滑移。

3）废物在降解过程中产生大量的气体，如果没有合适的气体收集系统和排出通道，导致气体淤集在填埋场内部，也会使得填埋场发生破坏。

4） 垃圾填埋场存在高陡边坡，因雨水冲蚀、填埋气体侧移等出现滑坡及坍塌。

5）在开拓运输道路过程中，松碎的表层覆盖岩土和山体上部风化岩层在运输设备的震动和岩土自重力的作用下，其岩体会发生变形，若遇暴雨冲刷和孔隙水、裂隙水的渗透、浸泡，可造成局部坍塌。

6）若填埋库区上部无截水沟，各平台无排水沟，或截排水沟不通畅，易造成坡脚汇水，水体渗入岩体的弱层裂隙，影响边坡稳定，存在局部坍塌危险。

7） 垃圾填埋过程中，有些填埋作业不规范，填埋体没有经过充分的压实，固体废物强度非常低，同时填埋堆体单元分层过高等，容易引起失稳坍塌，并造成人员伤亡的危险。

8）填埋场周边土质边坡较高陡，容易因雨水冲刷、渗流造成边坡坍塌事故。

9） 垃圾中的有机组分持续长时间的降解过程，导致垃圾堆的自压缩与沉降，可能导致垃圾堆体沉降或滑移，产生不稳定风险。

从该填埋场滑移卫星地图拍摄的图片来看，填埋体失稳破坏面刚好位于沿新旧填埋场衔接处。发生事故前几天广州一直在下暴雨，当天恰逢台风“妮妲”来袭。根据前面介绍滑坡产生的原因及影响因素等，结合事发当天的基本情况来看，该填埋场产生滑移的原因可能由以下4个因素综合影响而造成：①由于此处是新旧垃圾堆体结合面，本身接触面的抗剪强度较低，且没有进行膜整体覆盖，同时由于垃圾填埋时间不同，新旧垃圾沉降不同，造成在事发前就已有裂缝产生，已存在安全隐患。②由于事发前几天广州一直在下雨，当天又遇台风，导致大量的雨水进入垃圾填埋堆体的裂缝中，造成垃圾堆体内部渗沥液水位过高，导致接触面抗剪强度急剧降低。③由于填埋堆体过高，坡度过陡，边坡及底部又缺少防护，堆体沿复合衬垫系统内强度较低的界面向下滑移。④事发地点刚好是垃圾车进场临时道路必经之地，每天大量总质量超过20 t的垃圾车经过不断产生震动，对垃圾堆体产生挤压力。

2.3 填埋场堆体安全指引

2.3.1 预防堆体滑坡位移措施

1）定期排查堆体不稳定安全隐患，设置警示牌，并限制坍塌滑坡点周边区域人员活动，及时移开对滑坡危险点附件的堆积物。

2）严格按照填埋场运营管理的相关技术规程进行填埋作业，提高垃圾压实密度、降低垃圾堆体中渗沥液水位，分区分单元填埋，控制单元分层不得过高，每一单元的生活垃圾高度宜为2～4 m，最高不得超过6 m，及时修整边坡，堆体坡度不宜大于1:3。

3）要做好清污分流措施，避免雨水渗入垃圾堆体。未填埋区域应采用泥土、HDPE膜或PE膜及时覆盖，将雨水引导或抽排至排洪渠。每日填埋作业单元应控制裸露面积，一般日处理量在1 000 t以下的填埋场，填埋作业区的裸露面积应控制在1 000 m2左右。

4）填埋场运行期间宜设置堆体沉降与渗沥液导流层水位监测设备设施，定期监测垃圾堆体和堆体内渗沥液水位，对填埋堆体典型断面的沉降、边坡侧向变形及渗沥液导流层水头进行监测，根据监测结果对滑移等危险征兆采取应急控制措施。

5）根据填埋场的实际情况编制堆体滑移应对详细预案。

2.3.2 位移事故发生后的对策

1）现场控制。事故发生后对事故现场设置危险警告标志，可用安全标志或警戒带将事故现场隔离。人员紧急疏散、撤离，并指派安全警戒人员到现场，负责治安和交通指挥。在事故现场周围设岗，疏导各交通要道，阻止无关、闲杂人员进入危险区域，并加强警戒和巡逻检查。

2）垃圾清理。滑移、坍塌的垃圾应及时组织工程机械及人员开展清理工作，组织车辆重新运往填埋区填埋处理。

3）修复覆盖。滑坡面应根据实际情况重新设计，按照国家技术规范修整和夯实边坡，重新覆盖土工膜。

4） 下游筑坝。对于有进一步滑移趋势的堆体，如可能影响下游居住点、农田及经济园林时，应在下游修筑挡土墙以防影响扩大。

5）总结教训。在事故发生之后，填埋场主管部门及运营方应认真调查事故发生的原因，妥善处理善后工作，认真总结经验和整改，修订应急预案，以防止同类事故再次发生。

6）公共宣传。事故发生后，主动向公众通报事故规模和原因分析，掌握舆情，避免不实报道和谣言发生。

3 垃圾堆体自燃案例分析

3.1 垃圾堆体自燃经过

根据填埋场现场视频监控录像和现场询问，垃圾堆体自燃情况如下（见图3）。

图3 垃圾自燃现场（2016年9月27日）

1） 2016年9月27日天气晴到多云，27～35℃，北风3～4级。

2）起火前整个坡面的情况：坡面顶部正进行垃圾填埋作业，中部有5名工作人员在事发地点进行现场铺膜搭接的热熔焊接工作，其中2名工人在拉电线，2名工人在焊膜。

3）从录像可以看得出来，画面上部的铺膜与垃圾堆体衔接得较为紧密，少有鼓起；而下部（即事发地点）的铺膜与垃圾堆体衔接得不平整，部分的膜与底下的垃圾悬空，有鼓起的现象。

4）事发当时风力很大，从录像可以看出大风吹起1块疑似HDPE膜的物体，并且把其中一位工人的草帽吹掉了。事发当时是10：25左右，气温30℃，但经过早上的太阳暴晒，估计膜面温度可达35～38℃。

5） 大约在10：25的时候，有2名工人首先听到身后有异响，部分覆盖膜突然鼓起来，他们立刻走开。后来另一名工人走向前想看看发生了什么事，他还没走过去，覆盖膜就发生了第1次爆炸，他立刻往回跑，没有受伤。随后5名工人都立刻离开了现场并把情况报给填埋场运营负责人。

6）现场发生自燃的那部分垃圾的填埋时间是在1 a以前填埋的旧垃圾，并非新鲜垃圾。而在自燃发生位置的西侧则恰好是发生滑移的位置，该部分垃圾的填埋时间约在2015年10月至2016年初，两处位置相距仅有几十米（见图3）。

7） 10:26火苗就开始从堆体内部开始往不同的方向燃烧。从录像画面可以看出来已经有三四处明火燃烧起来，并把覆盖膜也烧熔了。

8） 10:30火势开始加大，过火面积达到100多m2。番禺区公安、消防、应急、城管等单位到场处置，周边人员及时疏散，无人员伤亡。

9） 至12:35，明火基本扑灭，到14:30时，浓烟基本消失。

3.2 原因分析

一般来说，爆炸的3个要素为：①达到燃烧物的燃点温度或出现明火或火星；②可燃气体或粉尘达到一定的浓度；③密闭或相对密闭的空间。这3个要素缺一不可。

垃圾堆体内部空间成分复杂，外部有HDPE膜覆盖，因此形成一个相对密闭的空间。垃圾堆体含有有机物，在厌氧环境，温度30～55℃条件下发酵，经过生物分解产生沼气，沼气在无氧条件下存在于堆体内，并且达到一定的浓度。因此前面所说的爆炸3个要素已经具备了后2个，要造成爆炸的话，“达到燃烧物的燃点温度或出现明火或火星”这一因素必不可少。从技术角度分析，可能存在下述原因：

1） 8月4日滑坡事故带来了安全隐患。由于滑坡事故后边坡修整质量较差，破面未经压实凹凸不平，表明覆盖的膜未经沙袋压实，造成膜悬空的现象，为沼气的密闭空间提供条件。

2）事故地点的沼气抽排设施不完善，造成大量沼气的集聚。

3）工人在现场焊接施工，有可能携带了火机（柴）、烟头等火种，引发火星或明火，引燃垃圾堆体内部的填埋气。从而在覆盖膜的部分相对密闭空间内造成气压突然膨胀，导致爆炸，由于垃圾堆体内部成分复杂，火苗走向极其不稳定，最后导致在现场出现多处明火燃烧的情况。

4）工人在现场施工，使用专门的热熔焊机来熔融HDPE膜进行搭接的，这种手持式焊机理论上温度只有200℃，没有达到甲烷（填埋气中主要的成分） 的燃点538℃，因此使用该焊机在垃圾填埋面作业是相对安全的。但现场有可能由于该焊机在作业过程中引燃了一些易燃物（纸屑、枯草、塑料之类）或者焊机直接接触到燃点低的垃圾，产生明火引燃垃圾堆体内部的填埋气，在覆盖膜的部分相对密闭空间内造成气压突然膨胀，导致爆炸，由于垃圾堆体内部成分复杂，火苗走向极其不稳定，最后导致在现场出现多处明火燃烧的情况。

5）上述热熔焊机需要插电源使用，垃圾场作业面没有电源提供，只能从办公楼或者其他有电源的建筑物拉电源至作业面上。这样有可能会因工人在作业期间移动焊机、拉扯电线的过程中操作不当，出现电火花，引燃垃圾堆体内部的填埋气，在覆盖膜的部分相对密闭空间内造成气压突然膨胀，导致爆炸，由于垃圾堆体内部成分复杂，火苗走向极其不稳定，最后导致在现场出现多处明火燃烧的情况。

6） 事发点垃圾堆体中含有低燃点垃圾，如磷、硫化物等，在高温的作用下自燃。

7）事发时刚好有大风，将氧气灌进了沼气集聚的空间。有一种理论认为，只要有氧气和高浓度的沼气（达到15%），在密闭空间，即有可能发生爆炸。

综合火灾现场录像、火灾发生时运营作业情况以及火灾当天的气候等因素分析，现场工人在进行覆盖薄膜热焊搭接作业过程中产生明火或火花从而引起此次垃圾堆体沼气小范围爆燃并引起垃圾燃烧的可能性比较大。具体原因有待专业部门或专门调查组进行进一步分析和论证。

3.3 填埋场防火安全指引

3.3.1 预防沼气自燃爆炸的措施

1） 配置足够的消防设施。根据GB 50869—2013生活垃圾卫生填埋处理技术规范中规定：填埋库区除应按生产的火灾危险性分类中戊类防火区的要求采取防火措施外，还应在填埋场设消防贮水池，配备洒水车，储备干粉灭火剂和灭火沙土。应配置填埋气体检测及安全报警仪器。填埋区应设置环场消防管道和消防栓，为保证消防供水水量和压力，应在消防贮水池内设置达到堆体高度扬程的加压泵或潜污泵，并保证可以从消防栓位置进行远程控制。

2）定期检查消防设施。对现有的消防设施及运行情况做一次全面的自查，改造完善消防设施。定期对消防设施进行检查。

3）规范垃圾填埋作业。垃圾压实一定要达到设计标准，防止空气进入垃圾层和甲烷混合。

4）加强沼气检测、抽排和利用。按照下列规定设置填埋气导排设施，填埋气导出后集中燃烧或利用。①当甲烷浓度超过5%时，点燃导气系统顶端燃烧器；②宜采用多参数一体化气体分析仪同时监测导气井中主要气体的成分浓度，导气井内甲烷浓度明显下降，且氧气浓度明显升高，应减少该导气井的抽气量。③应定期测量导气井内水位并记录，如果积水过多影响抽气时，应及时排水。④应根据填埋进度和需要，在填埋区设置水平导气盲沟。⑤垃圾堆体上铺设的临时输气管道出现下弯造成水堵，应调整管道坡度，消除水堵。⑥应实时监测填埋气抽气系统的压力，出现异常时，应查明原因并及时处理。⑦每天检查导气井和导气盲沟的运行状态，并做好记录。⑧每周应至少检测1次导气井和导气盲沟的气体成分浓度（主要是甲烷和氧气）、填埋气体流量及抽气压力，并与前一次数据作对比，分析有无异常。⑨定期检查填埋气体收集、处理及利用工程的相关设施、设备、仪器、仪表的运行状况，填写运行记录表；出现异常，应采取相应措施并及时上报主管部门。

5） 规范填埋区表面土工膜覆盖和焊接作业。对暂时不再进行填埋作业的填埋区域，应采用0.5mm厚HDPE膜或同等强度的塑料膜焊接搭接覆盖。①膜焊接前，现场应配备多功能灭火器、水车或灭火毯等，同时用填埋气体检测仪器对工作区域的甲烷浓度进行检测，大于5%限值应立即采取控制甲烷气体逸出或鼓风扩散等措施，甲烷浓度必须小于5%方可焊接。②膜焊接搭接时，应采取一定的隔离措施，保证工作中的焊机不与垃圾直接接触，防止焊接时高温引燃可燃垃圾。③覆盖膜要与垃圾堆体贴实，膜面上可采用沙包、轮胎等重物进行压实，压实重物用塑料绳相连作为稳定措施，防止覆盖膜被风吹散和空气吹入垃圾堆体。

6）现场巡查。①每天应安排专人巡查，检查膜是否有鼓包和破损，压实重物是否损坏和移位等问题，如有问题，应及时处理和修复。②场内防火隔离带应定期检查维护，每年不少于2次。③检查填埋场内防雷设施，及时完善及整改填埋场生产区域和办公生活区域的防雷设施，以防止雷击产生火花或明火而导致次生灾害。④作业所需的工具器械及材料等要事前检查性能，不得使用老旧产品、淘汰产品进行作业。以防止因人为操作不当或者工具老旧而发生意外。

7）设置严禁烟火标识。在填埋场垃圾堆体作业中设置“严禁烟火”警示牌。与建筑物保持一定的防火间距，四周设置围墙，以防外来人员和火种。场内应设置人员疏散标识和指示路线图，并在重要通道处设置应急照明设施。

8）电器防爆。禁火区域内的电器设施要符合防火防爆要求，在填埋区作业的车辆和工程机械必须配置多用途的化学灭火器、防火罩或灭火毯等。

9）定期培训和演练。对填埋作业人员进行作业培训，防止在作业过程中由于操作不当引起火花造成堆体燃烧。对一线作业人员定期进行消防安全知识培训，并不定期进行消防安全应急演练，提高作业人员的消防安全意识和应对突发事件的能力。

10）健全现场管理制度。严禁闲杂人等进入场区，做到防患于未然，降低事故发生概率。严禁拾荒者进入垃圾填埋场、在场内使用明火以及焚烧垃圾，预防引发火源及发生爆炸事故。

11）关注天气和气候变化。密切关注天气对填埋场消防安全的影响，事先做好预防措施，避免因极端（高温、干燥，雷击）天气而导致火灾发生。

12）持证上岗。特殊作业人员必须要持证上岗，并且严格按照相关的操作规范进行作业。

13）编制详细应急预案。根据填埋场的实际情况编制沼气自燃爆炸应对详细预案。3.3.2 沼气自燃爆炸事故发生后的对策

1）人员撤离同时上报和报警。若事故现场发生火灾，现场作业人员应第一时间撤离现场，及时报警，并上报填埋场运营现场负责人。

2） 自行扑灭。现场负责人现场指挥抢险救援。视情况而定组织人员扑救，在确保安全的情况下开展扑救，充分利用现场已有的消防设施设备将火情扑灭在萌芽状态。

3）协助公安消防。公安消防队伍到达时，运营负责人应及时与公安消防队伍负责人联系并交代火灾现场情况，并协助消防队伍进行灭火救援。

4）总结教训。在事故发生之后，填埋场主管部门及运营方应认真调查事故发生的原因，妥善处理善后工作，认真总结经验和整改，修订应急预案，以防止同类事故再次发生。

5）公共宣传。事故发生后，主动向公众通报事故规模和原因分析，掌握舆情，避免不实报道和谣言发生。

4 结论和建议

4.1 完善安全制度并切实执行

填埋场相关各方要重新梳理各自领域内的安全生产规章制度，完善落实执行安全制度，形成长效安全机制。

4.2 提升技术和设备水平

填埋场主管部门和运营服务单位都要不断提升填埋作业的技术和设备水平，尤其是安全作业的监控水平和设备能力。主管部门要重视监管方式和手段的科学化、技术化以及标准化，采用先进的设备仪器来强化监督。作为运营服务单位要从硬件设施上完善消防安全、气体检测以及堆体监控等设备设施，还要提升作业人员的技术水平，加强安全生产的意识，定期组织安全演练，提高应对突发事故的应变能力。

4.3 充分预算和保障安全方面的资金

填埋场运营资金应严格按照达到无害化标准进行预算申报，要充分编制应急抢险资金的预算，而且保障该资金的使用。一旦事故发生，负责事故抢险及救援的资金保障，必须要迅速到位，加快审批。事后的赔偿事宜等后续也要合理合规，以最大程度弥补伤亡损失。

4.4 积极做好公共宣传

垃圾处理设施出现运行事故后，政府部门应当快速反应，第一时间启动应急程序，及时在官方网站、微博等正式新闻渠道进行报告，并积极主动与新闻媒体联系和沟通，避免和减少谣言或严重失实的新闻报道。

［1］ 黄晓文，吴三达.填埋气体的综合利用［J］.环境卫生工程，2006，14（4）：9-11.

［2］ 李湛江，周少奇，肖文，等.新建垃圾填埋场填埋气体发电利用规划与实际［J］.中国沼气，2007，25（4）：19-22.

［3］ 吴焕新，王又武，陈章友，等.关于垃圾填埋场安全性的相关问题探讨［J］.工程建设，2014，46（3）：32-34.