苏州某填埋场剩余库容分析及应急处理建议

郑 伟，王清森，金 晶，郭彦海，王 庆

(光大环境修复(江苏)有限公司，江苏 南京 211100)

1 引言

《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》[1]的主要目标是：到2020年底，具备条件的直辖市、计划单列市和省会城市(建成区)实现原生垃圾“零填埋”，建制镇实现生活垃圾无害化处理能力全覆盖，设市城市生活垃圾焚烧处理能力占无害化处理总能力的 50%以上，其中东部地区达到 60%以上。可见，中国对生活垃圾的处理由以填埋为主转向以焚烧及资源回收综合利用为主。全国各省市积极响应国家规划，积极筹建垃圾焚烧发电厂[2，3]，传统的垃圾卫生填埋场正在逐步退出生活垃圾处置终端[4]。但是，垃圾焚烧发电厂从建设到投产周期较长，有些地市的垃圾填埋场服役年限将近，可能存在填埋场填满时垃圾焚烧厂未投产的情况。因此，需要准确评估填埋场剩余库容和准确预测填埋库区未来可容纳入场的垃圾量，以提前制定应对措施。柏君等[5]研究了基于小型低空无人机摄影测量技术应用于垃圾填埋场形变监测及库容储量分析，能够准确预测在预设封场条件下垃圾填埋场可达到的最长使用时间，但和高武[6]的库容分析方法同样具有技术门槛要求高、操作繁琐的缺点，实际应用困难。史炜等[7]采用高程导线测量和图根控制测量实地调查和数据统计分析核算了江村沟填埋场剩余库容，但核算中未考虑垃圾堆体整形坡度不宜大于1∶3的要求，测算的剩余库容较实际库容偏大。

本文以苏州某填埋场为例，调查填埋场的历史填埋数据及填埋场的剩余库容，预测在焚烧厂投产前尚需填埋的垃圾量，分析缺失库容量，给出在没有土地指标情况下增加库容的解决思路，制定应急填埋方案，并提出垃圾焚烧发电厂投产后填埋场的利用建议，旨在为面临同类问题的相关主管部门提供参考解决方案。

2 研究背景概况

填埋场占地面积约2.48×105m2，包含7个生活垃圾填埋库、1个飞灰填埋库和2个渗滤液调节池。截至2020年11月14日，该填埋场仅剩一个设计库容为3.51×105m3的7#生活垃圾填埋库可用，生活垃圾已填埋至地面标高处。距离该填埋场2 km处有一垃圾焚烧发电厂，该垃圾焚烧发电厂正在建设二期项目(3000 t/d)，计划2021年10月31日投产，投产后该行政区即实现原生垃圾“零填埋”的目标。

3 研究方法

3.1 数据收集

2020年11月14日的1∶500地形测绘图、2020年全年的垃圾日填埋量、2014～2020年垃圾的月填埋量。

3.2 数据分析

数据预处理分析采用Excel2016，数据统计分析采用SPSS19，剩余库容分析采用南方CASS10.1，三维地形绘制采用Surfer10制作。

7#垃圾填埋库于2020年5月19日开始填埋垃圾，使用2020年5月19日至11月14日的垃圾填埋量和占用库容大小分析填埋垃圾实际密度。根据已封场的垃圾填埋库顶标高及《生活垃圾卫生填埋处理技术规范》[8]要求的边坡比1∶3计算7#垃圾填埋库剩余库容。根据填埋场历史填埋数据预测了到2021年10月31日需要填埋的垃圾量。

4 结果与分析

4.1 填埋垃圾密度

2020年5月19日至11月14日，7#垃圾填埋库总计填埋垃圾量为106735.43 t，7#库区库底面积S1为9630 m2，地面面积S2为23420 m2，可近似看作为长方截锥体，库底标高H2为-6.28 m，对2020年11月14日填埋垃圾后的7#库进行土方平衡，土方平衡后标高H1为2.019 m。则2020年5月19日至11月14日填埋垃圾占用库区体积计算公式为：

(1)

由公式(1)计算可得7#垃圾填埋体积为132971.58 m3。进而测算出垃圾填埋密度为0.80 t/m3，满足生活垃圾压实密度应大于600 kg/m3的要求[8]，且达到《生活垃圾卫生填埋场封场技术规范》中堆体的垃圾密度不宜小于0.8 t/m3的要求[9]。

4.2 剩余库容分析

将2020年11月14日所测填埋场的高程点利用Surfer绘制三维数字地图叠加等高线，见图1。由图1可知，已封场的1～5#库区顶部标高大约为12～14 m，6#库已封场顶部标高为8 m，7#库正在使用。7#库未来封场顶部标高为12 m，边坡比为1∶3，采用CASS三角网法测算7#库的剩余库容，测算结果为166598.1 m3，见图2。2020年11月14日至2021年2月7日，7#库区进场填埋垃圾量为51565.33 t，以填埋垃圾密度为0.8 t/m3计算，占用库容为64456.66 m3。因此，截至2021年2月7日，7#库的剩余库容为102141.44 m3。

图1 填埋场三维数字地形

4.3 填埋量预测

2014～2020年每月垃圾进场填埋量范围为0～28929.28 t，平均为14280.89 t，变异系数为0.47。2020年1月1日至2021年2月7日每日垃圾进场填埋量范围为0～1052.54 t，平均为517.07 t，变异系数为0.62(表1)。逐月填埋量与逐日填埋量的变异系数均较大，表明填埋场进场的垃圾量受外界环境干扰较大，垃圾进场填埋量预测宜选取日填埋数据较大的中位数进行预测，安全系数较高。

图2 7#填埋库剩余库容测算

表1 垃圾进场填埋量数据

预测未来垃圾填埋量取日填埋量610.68 t计算依据，2021年2月7日至10月31日，共267 d，预测需填埋垃圾量为163051.56 t，需占用库容203814.45 m3。但7#库实际剩余库容仅剩余102141.44 m3，小于所需库容，该行政区面临未来产生的垃圾没有足够的垃圾处置终端接纳的困境。

4.4 应急方案

该行政区在垃圾焚烧发电厂二期项目投产前，需考虑垃圾的应急处置措施[10～12]。一般而言，填埋场库容填满后有两种解决措施：一是重新选址新建填埋场，二是对旧填埋场进行扩建继续填埋。但重新选址新建填埋场存在选址难、用地指标审批难、建设周期长等困难[13～15]，尤其是对于苏州等东部沿海发达城市，新建填埋场可能性更小。因此，对旧填埋场进行扩建继续填埋则成为解决垃圾焚烧厂二期投产前垃圾处置的可行的重要途径。

由于焚烧厂二期建成后，行政区内所有生活垃圾全部焚烧处理，届时该填埋场封场。因此该填埋场的扩建有两种途径，一是纵向加高扩建，二是场内抽调出一个调节池改造为填埋库。从图3可知，6#填埋库库顶高程为8 m，5#填埋库库顶高程为12 m，因此，可在6#填埋库现有基础上继续堆填垃圾至12 m。由于填埋场即将封场，可将场内较小的老调节池改造为填埋库以应对2021年10月31日前的垃圾应急填埋。6#填埋库按照边坡比1∶3堆填垃圾，堆高至12 m可用库容为87802.1 m3，测算结果见图3。旧调节池改造后库容为15859 m3，测算结果见图4。

图3 6#填埋库可用库容

图4 旧调节池改造库容量

2021年2月8日至6月20日，进场垃圾填埋至7#垃圾填埋库，2021年6月21日至2021年10月13日，进场垃圾在6#垃圾填埋库填埋至12 m高程，2021年10月14日至31日，进场垃圾填埋至旧调节池改造后的填埋库，直到2021年10月31日，调节池改造后的填埋库剩余库容为2751.44 m3。垃圾进场填埋量与填埋场剩余库容变化情况见图5。

图5 填埋场填埋垃圾量与剩余库容

5 结论与建议

5.1 结论

(1)垃圾焚烧发电厂二期于2021年10月31日投产，但填埋场于2021年6月20日填满，届时该行政区的部分生活垃圾需寻找其他应急处置措施。

(2)将垃圾填埋场旧调节池改造为垃圾填埋库，可新增15859.0 m3填埋库容，6#填埋库纵向堆高至12 m，可填埋空间为87802.1 m3，填埋场可继续作为生活垃圾处置终端至2020年10月31日。

5.2 建议

中国的生活垃圾处置方式逐步由填埋处置转变为焚烧为主的处置方式，而垃圾焚烧后尚有残存的炉渣及焚烧垃圾产生的飞灰需要进行处置，一般而言垃圾焚烧厂产生的飞灰和炉渣需进行卫生填埋。随着社会发展，城市建设用地指标越来越少，用地审批越来越困难，新建填埋场的费用高、“邻避效应”难解决，因此，建议垃圾焚烧发电厂二期投产后，将填埋场填埋的垃圾进行有序开挖转运至垃圾焚烧发电厂进行焚烧减量，填埋场腾退出的库容进行修复后改造为垃圾焚烧发电厂的炉渣填埋库和飞灰填埋库。