现代城市生活垃圾无害化填埋场的设计过程及设计要点浅析

方星燃

（新疆有色冶金设计研究院有限公司,新疆乌鲁木齐 834600）

0 前言

随着中国城市化进程的不断深入，城市人口规模越来越庞大，且人们的生活水平也跟随经济水平逐步提高，相应的城市生活垃圾的产生量也不断增加。生活垃圾产量的不断增长给城市带来了一定的环境问题。因此城市垃圾处理是我国实现城镇化的必然挑战。

中国城市生活垃圾处理起步晚，部分中小型城镇甚至现在还在采用简易填埋场，大量生活垃圾露天简易堆存，对城市周边环境造成了极大的危害，生活垃圾处理已成为影响环境可持续发展的重要因素。

城市生活垃圾最终的处理方式就是采用填埋，因此采用成熟的设计工艺是城市生活垃圾填埋场建设的重要节点。

1 设计流程

现代生活垃圾填埋场的设计流程主要分为三部分。

（1）设计前期的资料收集及选址方案确定

由于生活垃圾主要集中在城市产出，因此生活垃圾填埋场建设规模应有针对性。首先，确定城市的人口规模，收集城市的人口信息及未来城市的人口发展规划，设计不仅要考虑当前的人口规模确定垃圾产生量，还应根据城市的发展规划对未来的城市人口发展规模进行科学的预估，同时还应考虑到随着经济水平的提高对人均垃圾产生量的正向影响，做到正确的评估垃圾填埋场的总垃圾填埋量。确定生活垃圾规模后，根据城市的人口分布特点、路网的实际情况，以及城市周边的地块规划情况及周边环境情况选定几个拟建场地。

选择合适的建设场地往往是项目建设中最重要的一个环节。决定选址的关键是选址对民众健康的影响程度，尽管为此可能会使工程变得复杂或需要较高的费用。因此，民众健康为选址的第一重要原则。选择合适的场地不但可以降低工程的直接造价也可使运行、监测、维护及回收渗滤液等长期费用大大降低。因此经济是选址的第二重要原则。

对拟建场地进行建设成本、运行成本、环境影响增益及后期可能发生的负面影响等条件进行对比分析，确定垃圾填埋场的最终选址。

根据最终选址情况，委托相应的水文勘察、地址勘察对项目区域进行详尽的调查，以支持后期的设计。

（2）设计方案的确定

选址确定后应根据小比例地形图对地形进行分析，选择正确的填埋场形式。目前主要的填埋场形式分别为：

1）平地型堆填：填埋过程仅需很小的开挖量，或者不开挖，通常适用于比较平坦且地下水埋藏较浅的地区。

2）开挖堆填型：平地填埋和挖沟填埋的结合体。但开挖单元要远大于平地堆填型，开挖深度依赖于天然粘土层和地下水的埋藏深度。

3）峡谷堆填型：也称作谷地堆填，废弃物通常堆填在山谷或者起伏的丘陵间。

选择填埋场的形式应因地制宜，不宜过分的追求工程量的大小，选择形式时应充分考虑场地地质灾害、环境灾害等的影响因素。

（3）分组设计

1）衬垫系统（防渗系统）设计

衬垫系统位于填埋场的底部和四周，用来隔离垃圾以渗滤液向四周扩散污染填埋场的四周土壤和地下水。一般衬垫系统可为单层也可为多层。或由多层防渗层及排水层构成。目前设计中主要采用的材料为天然压实粘土、HDPE 等材料土工膜、土工聚合粘土衬层（纳基膨润土GCL）。

设计防渗系统时应根据建设项目周边的材料供应选择适合的防渗材料。应注意，根据现行的《生活垃圾填埋场设计规范》及《生活垃圾填埋场防渗构造》等规定，若场地的基础层渗透系数大于1.0×10-5cm/s时应采用双层防渗设计。

采用双层防渗设计时应考虑双层防渗层的中间过渡层、导排层的构造，以及双层防渗结构的连接方式的可靠性，使每层防渗层均能与周边形成可靠、闭合的防渗闭合体，有效的防止污染物的扩散。

2）渗滤液收集和导排系统

渗滤液是由于降雨经过填埋场中已填埋的污染物过滤和由于碾压机械和上部垂直荷载对垃圾挤压，使得垃圾中的水分被挤出而产生的液体。一般城市生活垃圾含水量视当地气候而定，北方普遍含水量较低，南方城市垃圾含水量较高。渗滤液是生活垃圾填埋场所产生的典型液体，若不导排收集处理将对填埋场周边水体及土壤空气造成严重的污染。渗滤液收集和导排系统也可防止填埋场内部水位较高，降低填埋场内的水头高度。

一般渗滤液的导排方式为库区防渗层以上自然留坡，沿收集方向设不小于2%的地形坡度。在坡面尽头设置渗滤液收集管道，一般设计采用HDPE花管加导排管的方式收集渗滤液。为防止渗滤液无序扩散，渗滤液收集后排入调节池，然后进入渗滤液处理设备。

一般渗滤液形成的大部分均为大气降水，小部分为生活垃圾所携带的本身水量。因此在设计时应充分考虑项目当地的大气降水情况，按照降水等级经过验算后确定渗滤液调节池的容量。规范要求调节池的容量计算完成后计算值宜按历史最大日降雨量或20 年一遇连续七日最大降雨量进行校核。取20 年一遇连续七日最大降雨量与三个月的逐月渗滤液余量相比较后取最大值。

3）气体收集和控制系统

由于生活垃圾中含有大比例有机物因此分解时可产生大量气体，气体的主要成分为甲烷和二氧化碳。气体收集和控制系统主要用来收集垃圾分解时产生的气体，降低气体对周边环境的影响。

大型垃圾填埋场运行后可产生稳定的可燃气体，这部分气体收集后可用发电或采暖。而规模较小的城市和气候比较寒冷的北方地区无法形成连续的气态排放源，因此无法持续有效的利用。

设计中对于这种无法有效的气体通常做法是在气体排放口设置自动监测与点火装置。在监测到有可燃气体排出后自动点火，将甲烷等可燃气态点燃，防止其弥漫在周边空气中造成安全隐患。

填埋场达到稳定安全期前，填埋库区及防火隔离带范围内严禁设置封闭式建(构)筑物，严禁堆放易燃易爆物品，严禁将火种带入填埋库区。填埋场上方甲烷气体含量必须小于5%，填埋场建(构)筑物内甲烷气体含量严禁超过1.25%。

通常为节约场地内设施用地比例，导气井可兼作渗沥液竖向收集井，形成立体导排系统。

4）封场覆盖系统

填埋场的封场覆盖系统主要由排渗层及防渗层组成，也包括外部的保护层或起复垦作用的客土腐殖土层。覆盖层的主要功能为尽量保护垃圾填埋场不受雨雪的冲刷，尽量减小降雨对闭场后的填埋场的渗入量，保持垃圾碾压后的稳定性。

2 设计成果文件

从咨询阶段开始的设计成果文件主要包括：垃圾填埋场可行性研究报告及批复，初步设计文件及施工图文件。设计文件交付时应根据每个填埋场的不同实际情况提出针对性的运行管理意见。其高阶段设计文件中应包含运行阶段所需要的管理体制，劳动定员，以及服务期满的封场工程措施。

3 结论

现代生活垃圾填埋场是目前解决城市垃圾去处的最终地点。在生活垃圾填埋场设计时应根据不同城市、不同环境、不同气候、选择合适的工艺设计。设计工作应按照不同阶段主次分明的进行。为保证给建设单位提供性价比最好的设计产品在前期的咨询阶段、初步设计阶段应对不同的厂址、类型、工艺等方案进行全面的对比。在施工图设计阶段按照高阶段分层，分类细化即可将项目有条不紊的设计完成。