張海華，張帆挺，張棟棚，張 穎，黃耆馨，黃知廣，夏睿祺

（杭州市環(huán)境集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310022）

杭州天子嶺填埋庫(kù)區(qū)“三高三超”安全研究

張海華，張帆挺，張棟棚，張 穎，黃耆馨，黃知廣，夏睿祺

（杭州市環(huán)境集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310022）

闡述了杭州天子嶺第二垃圾填埋場(chǎng)在“三高”（高含水率、高堆體水位、高填埋量）、“三超”（超承載能力、超垃圾量、超警戒水位）的形勢(shì)下，通過(guò)新建填埋場(chǎng)滲瀝液導(dǎo)排體系，改進(jìn)HDPE膜覆蓋與密閉工藝以及監(jiān)測(cè)評(píng)估填埋堆體安全，對(duì)填埋庫(kù)區(qū)進(jìn)行了一系列安全防護(hù)應(yīng)對(duì)措施，極大地降低了填埋庫(kù)區(qū)的安全隱患。

垃圾填埋場(chǎng)；三高三超；膜覆蓋與密閉；滲瀝液導(dǎo)排；堆體安全監(jiān)測(cè)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，居民生活水平提高，生活垃圾產(chǎn)生量將不斷上升［1-2］。城市生活垃圾主要處置方法包括填埋、焚燒、堆肥、熱解等［3］，現(xiàn)階段我國(guó)生活垃圾的主要處置方式還是以填埋為主［4-5］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年1—9月，杭州天子嶺第二垃圾填埋場(chǎng)每日垃圾量超4 500 t（設(shè)計(jì)警戒紅線） 以上的天數(shù)達(dá)到248 d，相比2015年同期增加48 d，同比增長(zhǎng)28.24%。隨著生活垃圾填埋量不斷增加，杭州天子嶺第二垃圾填埋場(chǎng)出現(xiàn)了“三高三超”（高含水率、高堆體水位、高填埋量和超承載能力、超垃圾量、超警戒水位）的問(wèn)題，針對(duì)“三高三超”問(wèn)題帶來(lái)的填埋庫(kù)區(qū)安全隱患，通過(guò)制作水平盲溝、滯水井、機(jī)械鉆井、主水位抽水井等導(dǎo)排設(shè)施，改進(jìn)HDPE膜密閉工藝，監(jiān)測(cè)填埋堆體位移等方法，極大地降低了填埋庫(kù)區(qū)的安全隱患。

1 填埋場(chǎng)概況

自1991年起，杭州天子嶺垃圾填埋場(chǎng)已服務(wù)25a，累計(jì)消納處理生活垃圾達(dá)2.1×107多t。目前承擔(dān)著杭州主城區(qū)100%的生活垃圾集疏運(yùn)和98%的垃圾末端處置及其相關(guān)的污染控制、填埋氣發(fā)電、滲瀝液水處理，同時(shí)也肩負(fù)公眾生態(tài)環(huán)境教育工作。

杭州天子嶺垃圾填埋場(chǎng)位于杭州市北郊青龍塢山谷，由已經(jīng)封場(chǎng)和生態(tài)復(fù)綠的第一垃圾填埋場(chǎng)（簡(jiǎn)稱“一埋場(chǎng)”）和正在同步建設(shè)運(yùn)行的第二垃圾填埋場(chǎng)（簡(jiǎn)稱“二埋場(chǎng)”）組成。一埋場(chǎng)占地面積48 hm2，填埋庫(kù)容量6.0×106m3，采用垂直帷幕灌漿防滲技術(shù)防止?jié)B瀝液對(duì)下游污染，于1991年投入使用，至2007年停止運(yùn)行，累計(jì)填埋垃圾9.0×106t，已封場(chǎng)并建成生態(tài)公園，成為公眾生態(tài)環(huán)境教育和休閑旅游的好去處。二埋場(chǎng)位于一埋場(chǎng)下游，向西擴(kuò)展440 m，采用垂直防滲和水平防滲相結(jié)合的防滲技術(shù)，占地面積96 hm2，最大設(shè)計(jì)堆體標(biāo)高165 m，總庫(kù)容為2.202×107m3。按初期1 949 t/d、終期為4 000 t/d、日均填埋量2 671 t/d的填埋規(guī)模，設(shè)計(jì)服務(wù)年限為24.5 a。自2007年投入運(yùn)行，截至2016年9月底，累計(jì)填埋量約為1.26064×107t，已消耗庫(kù)容1.0427×107m3，剩余庫(kù)容1.159 3×107m3，填埋庫(kù)區(qū)東側(cè)已達(dá)110 m標(biāo)高，西側(cè)垃圾壩處達(dá)90 m標(biāo)高。

由于該填埋場(chǎng)3面地基均為較陡的斜坡，場(chǎng)底鋪設(shè)的復(fù)合防滲系統(tǒng)主要為土工織物/土工膜（雙面光滑或粗糙）/GCL，是填埋場(chǎng)穩(wěn)定的薄弱環(huán)節(jié)。目前采用中間膜覆蓋，形成了較好的排水坡度，可以較好地實(shí)現(xiàn)雨污分流。另外，近年來(lái)填埋垃圾量居高不下，2016年1—9月，共計(jì)處理生活垃圾1.562 7×106t，日均處理量達(dá)5 703 t/d，遠(yuǎn)超2 671 t/d的設(shè)計(jì)規(guī)模。據(jù)統(tǒng)計(jì)杭州生活垃圾平均含水率約為66%。高垃圾量和高垃圾含水率導(dǎo)致二埋場(chǎng)“三高三超”問(wèn)題的出現(xiàn)，加上填埋場(chǎng)工程特性復(fù)雜，造成填埋場(chǎng)服役環(huán)境極端，隨著填埋規(guī)模和堆體填埋高度的持續(xù)增加，填埋堆體安全運(yùn)營(yíng)面臨前所未有的挑戰(zhàn)。

2 應(yīng)對(duì)措施及成效

2.1 加強(qiáng)導(dǎo)排設(shè)施建設(shè)

垃圾堆體高含水率可能會(huì)導(dǎo)致填埋庫(kù)區(qū)安全隱患，甚至出現(xiàn)堆體失穩(wěn)滑坡的情況［6-7］。針對(duì)生活垃圾高含水率、填埋庫(kù)區(qū)高水位的問(wèn)題，二埋場(chǎng)于2016年1—9月，共制作水平盲溝4 431 m（水平盲溝上接水平井212口），新增滯水井35口，機(jī)械鉆井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

根據(jù)最初監(jiān)測(cè)的堆體水位情況，布局不同性質(zhì)的井。主水位抽水井分布情況如圖1所示，水平盲溝分布情況如圖2所示。

圖1 主水位抽水井分布

圖2 水平盲溝分布

2.1.2 井的作用

各類井的實(shí)物如圖3，各類井根據(jù)制作結(jié)構(gòu)及建設(shè)位置不同，針對(duì)各層垃圾堆體進(jìn)行導(dǎo)水、導(dǎo)氣。

圖3 各類井實(shí)物

水平盲溝主要用于導(dǎo)排填埋作業(yè)區(qū)污水（即新鮮垃圾產(chǎn)生的污水），且在水平盲溝上接導(dǎo)氣豎井用于導(dǎo)氣。滯水井根據(jù)滯水位監(jiān)測(cè)結(jié)果布局實(shí)施開挖制作，主要通過(guò)水泵對(duì)井下淺層抽排污水。機(jī)械鉆井由專業(yè)施工單位開挖建設(shè)，主要通過(guò)空壓機(jī)抽排淺層的污水。主水位井同樣由專業(yè)施工單位開挖建設(shè)，主要作用是導(dǎo)排垃圾堆體深層的污水。

通過(guò)這一系列的導(dǎo)排措施，填埋庫(kù)區(qū)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%。滯水位由1月6.59 m增加到9月8.56 m，增長(zhǎng)29.9%。新增7口主水位抽水井后，主水位由標(biāo)高范圍55.85～59.30 m降低至40.00～47.50 m，極大地降低了填埋庫(kù)區(qū)的安全隱患。

2.2 密閉工藝改進(jìn)

GB 50869—2013生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術(shù)規(guī)范規(guī)定每一作業(yè)區(qū)域完成階段性高度后，暫時(shí)不在其上繼續(xù)進(jìn)行填埋時(shí)，要求進(jìn)行中間覆蓋。中間覆蓋的主要目的是避免因較長(zhǎng)時(shí)間垃圾暴露進(jìn)入大量雨水，產(chǎn)生大量滲瀝液，可采用黏土、HDPE膜、LLDPE膜等防滲材料進(jìn)行中間覆蓋。

相比于黏土，采用HDPE膜作為中間覆蓋材料，具有節(jié)約庫(kù)容，更好地實(shí)現(xiàn)雨污分流，降低庫(kù)區(qū)惡臭，更好地進(jìn)行填埋氣體收集等優(yōu)勢(shì)［8-9］。

針對(duì)“三高三超”的嚴(yán)峻形勢(shì)，二埋場(chǎng)優(yōu)化中間覆蓋材料材質(zhì)，用作中間覆蓋的HDPE膜厚度由原來(lái)的0.75 mm增加至1 mm。加強(qiáng)了HDPE膜與膜之間的連接密閉，加強(qiáng)了HDPE膜與山體邊坡連接密閉，加強(qiáng)了HDPE膜與庫(kù)區(qū)臨時(shí)道路銜接密閉，加強(qiáng)了HDPE膜與導(dǎo)氣井井口的連接密閉。

2016年1—9月，杭州天子嶺降雨量約為1 520 mm，HDPE膜覆蓋累計(jì)已達(dá)2.927×105m2，鋪膜密閉后導(dǎo)水，二埋場(chǎng)面積2.65×105m2，按照80%分流能力計(jì)算，可分流3.22×105t雨水。

沼氣收集量方面，由2016年1月的5 400 m3/h上升至9月的8 767 m3/h，增長(zhǎng)62.35%。目前，二埋場(chǎng)總填埋氣收集流量已達(dá)9 000 m3/h，分別為垃圾壩沼氣火炬 850～900 m3/h，調(diào)蓄池沼氣火炬370～400 m3/h，移動(dòng)沼氣火炬 500～530 m3/h，庫(kù)區(qū)12臺(tái)發(fā)電機(jī)組填埋氣用量為7 200～7 400 m3/h。

2.2.1 邊坡密閉

強(qiáng)化邊坡錨固密閉工藝，加強(qiáng)HDPE膜與山體邊坡的連接密閉，HDPE膜鋪到邊坡后翻入錨固溝內(nèi)，使用混凝土澆注，把HDPE膜澆注在混凝土內(nèi)，起到密閉作用。垃圾堆體在邊坡附近形成溝槽，既可用于臨時(shí)排水，又能為HDPE膜預(yù)留一定長(zhǎng)度，防止堆體沉降導(dǎo)致膜的撕裂。目前整個(gè)二埋場(chǎng)庫(kù)區(qū)環(huán)庫(kù)共計(jì)2 200 m，HDPE膜與邊坡的密閉已全部完成，然而隨著垃圾填埋層的增高，已完成密閉的區(qū)域?qū)⒅鸩奖欢烟?，需重新?shí)施HDPE膜與邊坡的密閉，二埋場(chǎng)邊坡密閉工藝如圖4所示。

圖4 邊坡密閉工藝

2.2.2 沼氣井與膜密閉工藝

制作膜下集氣井，盡最大限度提升沼氣收集能力，強(qiáng)化沼氣收集井與HDPE膜密閉連接工藝，沼氣收集井與HDPE膜之間采用法蘭片對(duì)夾密閉連接，以防止填埋氣體外逸。工藝采用了獨(dú)特的方法，在保證密閉性的同時(shí)允許法蘭片沿井管自由升降，防止垃圾沉降造成膜撕裂。新鮮垃圾0.5 a內(nèi)沉降范圍在0.6～1.5 m，新型工藝可以使用1 a以上，減少了返工量。主要工藝如圖5所示。

圖5 沼氣井與膜連接工藝

2.3 堆體位移監(jiān)測(cè)

隨著城市生活垃圾填埋場(chǎng)填埋高度的逐漸增高，堆體穩(wěn)定問(wèn)題日益突出，填埋場(chǎng)失穩(wěn)破壞不僅可能導(dǎo)致填埋氣體和滲瀝液泄露，嚴(yán)重污染城市環(huán)境，甚至可能造成人員和財(cái)產(chǎn)損失［10］。

二埋場(chǎng)在2016年1—9月間共監(jiān)測(cè)位移1 694次，位移速率超過(guò)0.01 m/d的點(diǎn)182點(diǎn)次，通過(guò)7口測(cè)斜井深層位移的監(jiān)測(cè)情況并結(jié)合每季度的安全評(píng)估分析報(bào)告，南部區(qū)域局部穩(wěn)定安全系數(shù)1.338，中部、北部區(qū)域局部穩(wěn)定安全系數(shù)1.441～1.614，比之前評(píng)估結(jié)果有所提高，處于較穩(wěn)定狀態(tài)。

當(dāng)監(jiān)測(cè)到0.5×104～1.0×104m2范圍位移大于1 cm，或3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)大于15 cm，啟動(dòng)三級(jí)預(yù)警，調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率為2次/周，并加強(qiáng)堆體抽水；當(dāng)監(jiān)測(cè)到1×104～2.0×104m2范圍位移大于1 cm，或3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)大于40 cm，啟動(dòng)二級(jí)預(yù)警，調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率為1次/d，加強(qiáng)堆體抽水，并調(diào)整作業(yè)面；當(dāng)監(jiān)測(cè)到2.0×104m2以上范圍位移大于1 cm，或3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)大于90 cm，啟動(dòng)一級(jí)預(yù)警，調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率為2次/d，加強(qiáng)堆體抽水，調(diào)整作業(yè)面，并做好報(bào)告，根據(jù)實(shí)際情況轉(zhuǎn)移人、財(cái)、物。二埋場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置如圖6所示。

圖6 二埋場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置

3 結(jié)論

1） 杭州天子嶺第二垃圾填埋場(chǎng)于2016年1—9月共制作水平盲溝4 431 m，新增滯水井35口，機(jī)械鉆井15口，主水位抽水井7口，通過(guò)這一系列的導(dǎo)排措施，填埋庫(kù)區(qū)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%。滯水位由1月6.59m增加到9月8.56m，增長(zhǎng)29.9%。新增7口主水位抽水井后，主水位由標(biāo)高范圍55.85～59.30 m降低至40.00～47.50 m位置，極大地降低了填埋庫(kù)區(qū)的安全隱患。

2） 加強(qiáng)了HDPE膜與膜之間、HDPE膜與山體邊坡、HDPE膜與庫(kù)區(qū)臨時(shí)道路、HDPE膜與導(dǎo)氣井井口的連接密閉，可有效增強(qiáng)填埋庫(kù)區(qū)的雨污分流能力與填埋氣體收集效果，填埋氣由5 400 m3/h上升至8 767 m3/h，增長(zhǎng)62.35%。

3）對(duì)庫(kù)區(qū)填埋堆體位移進(jìn)行每日監(jiān)測(cè)并對(duì)位移情況做安全評(píng)估報(bào)告，可有效預(yù)防堆體失穩(wěn)、滑坡等情況的發(fā)生。

［1］ 何德文，金艷，柴立元，等.國(guó)內(nèi)大中城市生活垃圾產(chǎn)生量與成分的影響因素分析［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2005，13（4）：7-10.

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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

張海華（1972—），工程師，主要從事生活垃圾填埋場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、科學(xué)技術(shù)研究與管理。