生活垃圾填埋场渗滤液处理雨污分流方案.docx

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生活垃圾填埋场渗滤液处理雨污分流方案

生活垃圾填埋场渗滤液处理雨污分流方案

1.1、编制依据、规范

Ø《生活垃圾卫生填埋处理技术规范》GB50869-2013

Ø《生活垃圾卫生填埋场封场技术规范》GB51220-2017

Ø《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB16889-2008

Ø《垃圾填埋场用高密度聚乙烯土工膜》CJT234-2006

Ø《土工合成材料长丝纺粘针刺非织造土工布》GBT17639-2008

Ø《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》CJJ113-2007

Ø《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002

Ø《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

1.2、编制原则

1、贯彻执行国家有关方针政策，在保护环境的前提下，实现填埋库区雨污分流，实现渗滤液的减量，以发挥本项目的环境效益。

2、执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、标准和规范。

3、根据生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准，参照垃圾填埋场封场雨污分流的建设技术要求，尽量节约资源、节约投资，做到因地制宜、技术可行、安全可靠、经济合理。

4、采取优化的分期建设方案和完善的雨污分流措施，减少填埋场渗沥液的产生量。

结合场区的水文地质条件，采取稳妥、可靠的防渗措施，防止填埋场垃圾渗沥液对区域地下水的污染。

5、采取工艺适用、经济节约的工程措施对填埋场进行环境综合治理，消除污染隐患。

6、根据拟建场地的气候条件、地形地势情况、水文地质特征做好各项环境保护措施，使工程周围的环境卫生、地表水、地下水、大气、土壤受到的污染减小到最低程度。

1.3、填埋库区雨污分流工程方案

结合本项目招标文件的要求，本项目对填埋库区实施雨污分流工程，主要针对已达填埋标高的Ⅰ、Ⅱ库区进行雨污分流，Ⅲ库区为作业填埋库区，现场已实施作业分区，作业区采用0.75mmHDPE移动覆盖膜临时覆盖，未作业区雨水采用移动泵抽排至库区截洪沟，Ⅲ库区的雨污分流应由现场通过运行管理实现。

填埋场库区要达到雨污分流，根据填埋场情况，可通过对填埋库区实施临时覆盖或者永久封场来实现。

标准的填埋场封场覆盖系统应包括排气层、防渗层、排水层、绿化土层。

本项目生活垃圾卫生填埋场Ⅰ、Ⅱ库区由于刚达到设计填埋标高，垃圾堆体尚在快速沉降期，沉降量较大，不能立即实施封场工程，否则覆盖层容易因为堆体快速沉降而损坏。

因此，Ⅰ、Ⅱ库区雨污分流主要对库面进行临时覆盖处理，将覆盖膜上的雨水径流收集排至外侧截洪沟，同时设置完善填埋气体收集与处理系统。

待Ⅲ库区填埋达到设计终场标高，整场垃圾堆体快速沉降期过后，再对整个填埋场各库区按标准封场要求实施最终封场工程。

本项目填埋场库区雨污分流工程主要包含现状垃圾堆体整形、临时覆盖系统、填埋气体收集与处理、完善排水沟设置等内容。

1.3.1、垃圾堆体整形

根据现场踏勘，场区原始地形为山谷间冲沟地带，地势由东、北向西、南方向倾斜。

Ⅰ、Ⅱ库区已全部被垃圾覆盖，垃圾堆体表面不平整，呈东部高，西侧低，场地标高最大值186.0m，最小值168m，地表相对高差18m。

根据招标文件的项目需求，由于本工程属于临时分流覆盖系统，对垃圾堆体边坡处进行整形推平处理，确保垃圾堆体顶面坡度与坡向应能有效导排雨水。

整形时分层压实垃圾，压实密度应大于800kg/m3。

堆体整形顶面坡度不宜小于5%。

边坡大于10%时宜采用多级台阶，台阶间边坡坡度不宜大于1:

3，台阶宽度不宜小于2m。

1.3.2、临时覆盖系统

一、覆盖材料比较

覆盖材料可根据工艺要求和当地的实际情况而定，一般采用渗透性差的粘土或其它人工合成材料。

（1）粘土覆盖

根据本工程填埋区现场实际情况，采用粘土覆盖的主要优点有：

黏土易得，取土方便，造价较低。

其主要的不足是：

①机械投入多，成本高；

②影响正常的填埋作业，特别是覆土完成下雨后，难以铺设或修筑临时道路重新作业；

③日覆盖15cm以下施工有一定难度，特别是雨季，无法施工，且疏松的泥土易为蝇蛹生长发育提供条件。

④占相当部分的填埋容积。

（2）浸塑布

浸塑布一种在普通塑料布上改进的替代产品，强度优于普通塑料布，表面浸塑。

其特点是：

①节省填埋空间，延长填埋场的使用寿命。

②有效防止雨水垂直渗漏，减少渗沥液的产生量，可重复使用，运行成本低。

③改善填埋场的视觉效果，达到环保要求。

④起到物理阻隔作业，防止飞灰扬尘。

⑤密封性优于彩塑布，但保湿效果差。

（3）彩塑布

彩塑布是一种常用于建筑工棚的普通编织彩条防雨塑料布，其主要特点如下：

①节省填埋空间，延长填埋场的使用寿命。

②覆盖工艺简单地，操作方便，不受天气影响、设备限制。

③可防止雨水垂直渗漏，减少渗沥液产生量。

④能有效防止飞灰飞扬，观瞻效果好，但是密封性相对较差。

（4）HDPE膜

HDPE膜是一种以合成聚乙烯为主要成份的合成膜，有光面膜，糙面膜。

用于防护或覆盖有害的无害的垃圾废物，封存水、废液等。

有0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm等不同规格厚度。

作为填埋覆盖材料，具有以下优点：

①可替代厚度为15~30cm的覆盖粘土。

②可重复使用，运行成本比粘土覆盖低。

③节省填埋空间，延长填埋的使用寿命。

④密封性效果优，保湿高。

⑤完全控制雨污水分流。

⑥有彩色1.0mmHDPE膜，观瞻效果好。

⑦需专门配置人员和专用设备辅设，排除人为损坏外，使用寿命6~8年。

四种材料环保效果比较见下表：

覆盖材料环保效果比较表

项目材料

观瞻性能

雨污分流效果

蝇蛆控制效果

经济性

抗风性能

臭气控制性能

土

中

差

中

差

优

良

HDPE膜

优

优

优

中

中

良

浸塑布

中

良

中

优

良

中

塑料布

差

中

差

良

差

差

结合本工程的特点，I、II填埋库区临时覆盖材料采用30cm厚黏土+1.0mmHDPE防渗膜。

覆盖结层大样图

二、覆盖形式方案

Ⅰ、Ⅱ库区雨污分流主要对库面进行临时覆盖处理，临时覆盖系统大样图下图所示。

在对垃圾堆体边坡简单整形推平处理后，先覆盖一层30cm厚的粘土保护层，再采用1.0mm厚度的HDPE防渗膜对Ⅰ、Ⅱ库区进行全覆盖，并完善库区雨水导排沟将覆盖膜上雨水排至外侧截洪沟，使雨污水得到有效分流。

覆盖膜铺设好后，采用废旧轮胎进行压膜，间距5m沿坡脚设置，再根据现场截洪沟布置情况，用扁铁螺栓锚固HDPE膜。

临时覆盖系统大样图

临时覆盖轮胎膜压膜示意图

库区雨污水分流排水沟布置示意图

（2）覆盖膜铺设要求

高密度聚乙烯膜（HDPE）其防渗系数≤1.0×10-11cm/s。

它具有以下特征和优点：

低渗透性：

HDPE膜的渗透系数很低，远远高于规范所要求的标准，可以确保垃圾渗滤液不会渗透，从而保护地下水资源和周围生态环境不受污染。

化学稳定性：

HDPE膜相对于其他土工膜来讲，它相对具有优良的化学稳定性，一般填埋库区所产生的垃圾渗滤液及其他物质不会对其构成腐蚀性破坏。

紫外线稳定性：

HDPE膜具要良好的抗紫外光抗老化特定。

HDPE膜中的炭黑加强了其抗紫外线，抗臭氧的能力。

另外，在HDPE膜的生产过程中，由于没有采用增塑剂，所以它可以较长时间暴露在阳光下，可以在较高温度的环境下维持其原有的性能，其中的有机物质不会被分解。

技术成熟：

目前，HDPE膜生产工艺己经成熟化，并且已经有了完善配套的焊接方法，技术成熟，便于施工，有许多成功的案例可以说明HDPE膜是生活垃圾填埋场可以成功使用的防渗层主体材料。

经济性能强：

HDPE膜的性能价格能够适应我国国情和各地区的经济水平。

高密度聚乙烯膜（HDPE）厚度有l.0mm、1.25mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm等几种，我国现行标准规定填埋场高密度聚乙烯土工膜厚度为1~1.5mm，根据本工程为库区临时覆盖的情况，可采用1.0mm厚HDPE光面膜。

考虑到垃圾刚堆填达到设计标高，会存在沉降，本工程选用加筋HDPE防渗膜。

防渗层的铺设要求：

防渗层按低向高延伸的原则铺设，覆盖膜铺设好后，采用废旧轮胎进行压膜，间距5m沿坡脚设置，再根据现场截洪沟布置情况，用扁铁螺栓锚固HDPE膜。

由于场区内铺设范围很大，覆盖层联接应遵循下列原则：

使接缝数量最少，并且主缝应平行于拉应力的方向（即垂直于等高线），接缝避开棱角，设在平面处，避免“+”形接缝，宜采用错缝搭接。

各种材料之间的搭接方式如下：

HDPE膜的搭接一般采用热熔焊方式，由加热喷头插在搭接缝中向前移动，边压紧边焊接，通常应遵循下列原则：

使接缝数量最少，并且主缝应平行于拉应力的方向（即垂直于等高线）；接缝应避免在坡面和底面的结合部，以及地下水集排管的正上方等处；应避免“+”形接缝，宜采用错缝搭接。

本填埋场采用的HDPE膜的主要物理力学性能指标详见下表。

HDPE膜物理力学性能指标

性能

单位

1.0mmHDPE膜

2.0mmHDPE膜

2.0mmHDPE膜

光面

光面

双糙面

密度（最小值）

g/cm3

0.939

0.939

0.939

毛糙高度

mm

---

---

0.25

厚度极限偏差

mm

±0.10

±0.20

±0.30

碳黑含量

%

2~3

2~3

2~3

碳黑分散度

10个有9个属于1级和2级属于第3级不应多于1个

10个有9个属于1级和2级属于第3级不应多于1个

10个有9个属于1级和2级属于第3级不应多于1个

抗拉屈服强度

N/mm

≥15

≥30

≥30

抗拉断裂强度

N/mm

≥27

≥57

≥48

屈服延伸率

%

≥13

≥13

≥13

断裂延伸率

%

≥700

≥700

≥600

直角撕裂强度

N/mm

≥125

≥249

≥249

穿刺强度

N/mm

≥320

≥700

≥700

-70℃低温脆化温度

通过

通过

通过

85℃烘烤90d后，标准OIT的保留

%

≥55

≥55

≥55

性能

单位

1.0mmHDPE膜

2.0mmHDPE膜

2.0mmHDPE膜

光面

光面

双糙面

尺寸稳定性

%

±2

±2

±2

渗透系数

g.cm/（cm2·s·P.a）

1.0E~13

1.0E~13

1.0E~13

应力开裂强度

h

≥300

≥300

≥300

高压OIT1600h后强度保持率

%

≥50

≥50

≥50

注：

本工程采用的HDPE膜施工应参照《垃圾填埋场用高密度聚乙烯土工膜》CJ/T234-2006执行，HDPE膜宽度大于6500mm。

1.3.3、填埋气体收集与处理

由于本项目生活垃圾填埋场I、II填埋库区进行临时覆盖，库区内填埋气体无法正常排出，须在临时覆盖时设置填埋气导排及处理设施。

根据《生活垃圾卫生填埋处理场技术规范》GB50869-2013的要求，填埋场必须设置有效的填埋气体导排设施，严防填埋气体自然聚焦、迁移引起的火灾和爆炸。

由于填埋气体存在对环境和人类生命安全的危害，必须将其妥善处理。

当填埋气体产生量不大时，可采取自然排放方式，将填埋气体有组织的引导出垃圾堆体外部排放，避免甲烷气体过量积聚引发火灾。

当填埋气体产生量较大，直接排放会对填埋场周边大气环境产生污染时，必须将填埋气体收集处理或进行利用。

根据两种对填埋气体不同的处理方式，需要不同的工程措施配合。

一、填埋气体的来源及产生量

填埋气（LFG）是城市生活垃圾填埋场的必然产物，是由生活垃圾中的有机物被微生物分解所产生的气体，其成分主要包括甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氢、硫化氢、氨、氮和氧等气体，具有易燃易爆炸性。

填埋气的典型成分为：

甲烷（CH4）45～50%，二氧化碳（CO2）40～60%，氮气（N2）2～5%，氧气（O2）0.1～1%，硫化物0～1.0%，氨气0.1～1.0%，氢气（H2）0～0.2%，一氧化碳（CO）0～0.2%，其它微量气体0.01～0.6%，填埋气体的低位热值在40℃时为14740～17800kJ/m3（3520～4250kcal/m3）。

甲烷密度为0.7174kg/m3，比空气轻；二氧化碳密度为1.9771kg/m3，比空气重。

填埋气的产生量与垃圾填埋量，垃圾中有机物含量、水分、温度、pH值、垃圾填埋年龄和垃圾分解速率等因素有关。

国外研究与工程设计中主要采取三种方式对生活垃圾卫生填埋场填埋气产量进行预测：

模型估算法、实验模拟法和现场测试法（包括小范围中试和实际填埋场测试）。

根据有关文献、国内实测资料显示，每吨垃圾产生填埋气总量为110～140m3，国内填埋场填埋气产量实测数据见《国内填埋场填埋气产量实测数据表》。

经验值一般为110～130m3/t垃圾或每吨垃圾每年产生6m3填埋气，产气速率持续时间约在5～30a左右，本设计取120m3/t，根据《生活垃圾填埋场填埋气体收集处理及利用工程技术规范》CJJ133-2009，垃圾填埋场填埋气体理论产气速率宜按下式逐年叠加计算：

式中：

Gn——填埋场在投运后第n年的填埋气体产气速率，m3/a;

n——自填埋场投运年至计算年的年数，a；

Mt——填埋场在t年填埋的垃圾量，t；

L0——单位重量垃圾的填埋气体最大产气量，m3/t；

k——垃圾的产气速率常数，1/a；

t——从垃圾进入填埋场时算起的时间，a；

ƒ——填埋场封场时的填埋年数，a；

国内填埋场填埋气产量实测数据表

填埋场名称

产气率（m3/t）

产气寿命（a）

甲烷产率变化系数（a-1）

平均气体产生率（m3/t·a）

杭州天子岭

140.46

23

0.043

6.11

广州大田山

127.98

18

0.056

7.11

广州李坑

115.49

16

0.063

7.22

广州兴丰

121.74

18

0.056

6.76

香港翠谷

111.12

17

0.059

6.54

上海老港

137.34

22

0.045

6.24

本项目生活垃圾卫生填埋场2012年投入使用，总库容为77.8万m3，其中填埋场Ⅰ库区为48.1万m3，Ⅱ库区为7万m3，Ⅲ库区为22.7万m3。

现状Ⅰ库区、Ⅱ库区已达填埋设计标高，目前填埋场日均填埋量为260t/d，预计2021年终场。

据此，估算填埋场逐年产生量见下表，变化曲线见下图。

本项目生活垃圾卫生填埋场逐年产气量表（万m3/年）

年序

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

产气量

76.63

150.98

223.31

293.84

362.79

425.22

483.14

535.79

年序

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

产气量

583.76

628.86

557.75

494.68

438.74

389.13

345.13

293.43

年序

2028

2029

2030

2031

2032

2033

2034

2035

产气量

246.53

203.87

164.99

129.44

97.7

69.13

43.58

20.71

本项目生活垃圾卫生填埋场逐年产气量

计算得到填埋场总产气量约为7.30×107m3，启用第二年平均产气量为172.35m3/h，最大产气量为填埋场启用的第10年（2021年），其平均产气量为717.88m3/h。

二、填埋气体的导出及处理

填埋气体中的主要成分CH4和CO2均是产生温室效应的气体，其中CH4更为严重。

在垃圾场附近的土壤中甲烷可使土壤缺氧对填埋场或附近的植物生长有一定的不良影响，特别是CH4与空气混合在5～15%的浓度时遇明火会发生爆炸和火灾。

填埋场填埋气体中还含有毒成分，对周围环境还会产生恶臭污染，即使已经完全封闭的垃圾填埋场，填埋气体仍然会对环境产生不良影响，仍存在爆炸危险。

因此必须对填埋气体进行收集和处理，减轻填埋气体对环境的污染。

（1）导出方式的选择

填埋气体的导出有竖向导出和横向水平导出两种方式，本项目生活垃圾卫生填埋场建设时已按规范设置导气石笼，但在填埋作业运行时导气石笼未随垃圾填埋标高升高加高，被垃圾掩埋。

结合本填埋场为山谷型填埋场的特点，本设计采用在填埋体中钻孔形成竖向导气井的导出方式。

此方式结构简单，能形成立体的导气体系。

（2）导气井的构造及布置

导气井选用直径为600mm的石笼，主要由集气导渗管、卵石导气导渗层和Φ8钢丝网三部分组成，其中集气导渗管为dn160HDPE穿孔管，开孔采用Φ15mm的圆形孔，开孔率不小于2%，在穿孔管和钢丝网之间采用粒径为30～50mm的级配卵石填充。

石笼呈梅花形布置，垃圾堆体中部的导排导气井间距不应大于50m,沿堆体边缘布置的导气井间距不宜大于25m。

钻孔导气井大样图见下图。

钻孔导气井大样图

考虑到本工程属于小型垃圾填埋场，填埋气体导出量较少，CH4浓度不高，利用价值不高，由于填埋气体含量值随监测深度、监测点位、天气状况、垃圾堆填的时间等不同而存在差异，且目前尚难形成完整的抽气井进行抽气实验，待导气井及覆盖完成后进行抽气试验以获得准确填埋气体成份等参数，当填埋气体中CH4含量高于5%时，即实施填埋气体输气管路和火炬系统。

当填埋气体中CH4低于5%时，采取被动导气的方式将填埋气体导出至场外。

填埋气处理燃烧火炬

1.3.4、完善排水沟布置

填埋场已按要求布置环库截洪沟，排水沟，但根据现场踏勘，Ⅰ库区西侧低位边坡处未设置排水沟，库区临时覆盖坡面地表径流会流至下部调节池处，对调节池造成隐患。

为此在Ⅰ库区西侧低位边坡处设置排水沟，排水方向由北向南，接至南面现状排水沟。

本工程场址位于山区，Ⅰ库区汇水面积不大，小于1km2，直接用洪水流量推理公式计算会产生较大误差，设计采用本项目暴雨强度公式计算：

式中：

P—降雨重现期，取P＝100a

t—降雨历时（min），t=t1+t2，

雨水设计流量计算公式：

Q=q×φ×F

式中：

Q—雨水设计流量（L/s）

q—设计暴雨强度（L/s·ha）

φ—径流系数

F—汇水面积，ha

确定排水沟断面尺寸B×H=0.6m×0.6m符合要求，坡度大于0.1%，采用素混凝土修筑。

排水沟断面图

1.4、渗滤液调节池雨污分流方案

1.4.1、现状调节池情况

目前填埋场西侧建有一座渗滤液调节池，用于储存及调节渗滤液，现状调节池容积为7000m3，由于调节池使用年限较久，现状调节池防渗膜老化开裂，污水渗漏，且调节池未设置顶面浮盖系统，落入调节池的雨水直接转化为垃圾渗滤液，调节池恶臭未得到收集处理。

调节池急需进行修复及进行加盖。

1.4.2、渗滤液调节池修复

渗滤液调节池修复，主要按以下步骤实施：

（1）将调节池内渗滤液抽至临时调节池，清理池内淤泥；

（2）将调节池原有防渗层各结构拆除，清理污染土壤至填埋场，换填新土；

（3）换铺防渗结构层，调节池防渗结构采用人工防渗，本调节池防渗结构层由上至下见下表。

调节池防渗结构层

调节池池底防渗层结构

调节池池壁防渗结构

C20预制混凝土块厚8cm

600g/m2无纺土工布

600g/m2无纺土工布

2.0mm厚HDPE膜

2.0mm厚HDPE膜

钠基膨润土垫（GCL）

钠基膨润土垫（GCL）

300g/m2无纺土工布

300g/m2无纺土工布

35cm厚卵石导排层（含花管）

300g/m2土工滤网布

平整、压实的调节池基底

开挖平整后的边坡或碾压、拍实后的边坡

1.4.3、调节池浮盖系统

调节池在存放渗滤液的过程中，池内敞露的液面散发的恶臭气味会给周边环境带来大气污染，严重影响环境，调节池也就成为周边环境最大的污染源。

同时，雨季时调节池敞露的池面汇集的雨水全部成为渗滤液亦有悖于清污分流的原则。

因此，为了有效地阻止恶臭气味向四周扩散和减少渗滤液量，本工程设计在调节池污水面上安装浮盖系统。

调节池浮盖系统剖面示意图

浮盖系统即在调节池顶面覆盖一层HDPE膜，漂浮在污水水面上与调节池形成一个闭合的腔壳体，四周锚固，封闭体内产生的废气通过集气管收集集中排放、处理，浮盖膜可以在安全水位内随着污水水位的涨跌自由起落。

调节池浮盖系统主要包括：

液面浮盖系统、气体收集排放系统、重力压管系统、雨水抽排系统以及周边锚固等。

液面浮盖系统：

由于浮盖膜长时间直接与外界接触，受到紫外线照射，所以调节池浮盖采用优质的2.0mm厚HDPE膜，通过焊接成为浮盖膜整体。

浮盖膜覆盖在调节池渗滤液面上，渗滤液产生的气体无法穿透浮盖膜，只能通过膜下的气体通道以及膜上的气体收集管向调节池周边的收集总管汇集和排放，可有效地减小对周边环境的恶臭污染，亦可阻止雨水流进调节池内，减少渗滤液产生量。

气体收集排放系统：

调节池内由于渗滤液的汇集会产生大量的沼气，如果不加以有效排出会导致浮盖膜在局部区域形成气包，造成安全隐患。

设计沿调节池池壁四周布置一套闭合的气体收集管路，管道采用HDPE穿孔管，用于收集渗滤液产生的沼气。

然后将气体导排系统与气体收集系统连接，将膜下废气导出后进行高空排放或集中处理。

重力压管系统：

为了保证浮盖膜的稳定性，消除浮盖膜因多余材料产生的褶皱和利于气体的流动，防止大风吹过在膜面上产生负压把膜吸起，在浮盖膜上安装重力压管。

另外重力压管在膜面上形成凹形，便于收集雨水。

雨水抽排系统：

适量的雨水可以起到稳定浮盖膜的作用，有利于避免阳光直射浮盖当浮盖膜上的聚集的雨水超过一定量时，应及时将其导出，设计在调节池下游方向外侧配置两台自吸泵，1用1备，将调节池浮盖膜上多余的雨水抽排至场区排水沟。

浮盖系统周边锚固包括浮盖膜、集气管、重力压管等的锚固，一般与调节池防渗结构层的周边锚固沟相结合设置，锚固沟可采用C20素混凝土现浇。