城市垃圾填埋处置若干问题的研究

中国环境学会  2011年 06月22日

  崔树军    张庆甫      (河南工程学院资源与环境工程系,郑州,451191)


  摘要:随着城市化进程的加快,城市垃圾处置问题日益突出。做好填埋场的地质条件研究,对填埋场选址及建设甚为重要。本文对垃圾填埋场选址的地质条件、填埋及后期管理过程中的污染控制措施、以及填埋场生态恢复等问题进行了探讨。


  关键词:垃圾填埋场  地质条件  生态恢复


  Research on several issues of landfill
  CUI Shu-jun, ZHANG Qing-fu
  ( Henan Institute of Engineering , zhengzhou 451191,China)
  Abstract:With the accelaration of urbanization, town refuse disposal are becoming increasingly important. study on landfill site geological conditions is of great importance for its selection and constructon. The paper discussed the geological conditions of landfill site,the pollution control measures in the landfill and final-period mannagement,and ecology recovery of the landfill site.
  Keywords:waste landfill site;geological condition; ecological restoration;


  城市生活垃圾填埋是目前主要的垃圾处置方法,在我国各城市建设垃圾填埋场是适当的[1,2]。其关键是如何防止其中含有的和降解产生的有害成分,对大气、水体、土壤造成污染,并使填埋场地功能与周边环境相协调。垃圾卫生填埋处置是一项涉及工程技术、环境、社会、经济和法律在内的综合性系统工程,必须在综合考虑地质、水文、自然环境和社会环境因素的前提下,选择合适的作为垃圾储存的永久场所。填埋场需要占用大片土地,以满足填埋容量和服务年限,而且要符合特定要求的地质条件,其建造对生态环境影响也很大,产生许多生态环境问题,引发地形、地貌和景观的变迁、植被的破坏、环境污染、水文地质和地球化学条件的变化,甚至局部微小气候发生变化。因此,做好填埋场选择、污染控制及封场后生态恢复等方面长期而复杂的工作非常重要。


  1垃圾填埋场立地条件


  垃圾填埋要利用地形或人工修筑形成的空间作为填埋场地,一般是天然洼地、沟壑、峡谷、废坑等土地资源开发利用程度低的城市近郊区域,经济运距为20km左右为宜。这一区域位于农业特征的陆生生态系统向城市生态系统的过渡带,生态环境脆弱,开发活动也有渐强之势。要依据《生活垃圾填埋污染控制标准》、《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》、《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》等相关法规,满足其容量、位置、人居环境等要求,还更应当具有适宜的地质环境条件[3]。


  1.1地形地貌
  地表的自然形态是多种多样,高低起伏,因地而异。填埋场址选择首先考虑不同地质作用条件下形成的地形特征、地貌单元、海拔高度等,其中直观的影响因素有地形的坡度、起伏、沟谷发育程度等。应充分利用自然条件,因地制宜,尽力降低土方量,利用自然洼地和谷地;场地自然坡度应有利于填埋场施工和其他建筑设施的布置,一般边坡高度小于15m;应便于监测系统的布置,尽可能使监测方便。


  1.2岩土条件
  基岩完整,抗溶蚀能力强,覆盖层越厚越好填埋。不同岩性的土渗透性不同。一般含细
  ①项目来源:河南工程学院工程技术研究中心建设项目资助﹙ETRCHNIE﹚﹙2009ETRCHNIE02﹚
  作者简介:崔树军(1964— ),男,山东淄博人,副教授,主要从事环境地质和环境生态学教学与研究。
  E-mail:sjcui520@sina.com  Tel:13903838122
  小颗粒较多的土渗透性较弱,而颗粒较粗的土渗透性较强。基岩的渗透性和强度还与沉积
  岩的胶结程度有关,胶结程度越好,渗透性越小,强度越高,对场地选择越有利。岩浆岩的颗粒大小和石英的含量可以影响岩浆岩的强度,但未风化的岩浆岩渗透性很小,完全适合填埋场建设的要求。变质岩地区的构造复杂,应尽量避免在变质岩地区选择场地。
  岩石的风化程度和风化类型对填埋场选址的影响很大,易发生化学风化的基岩地区如岩溶区,是不适合选为厂址的。填埋场选在未风化或风化微弱的基岩地区较好。


  1.3 工程地质条件
  场址应选在工程地质条件有利的坚硬密实的岩石之上,场地基础的工程地质力学性质。填埋场附近不应有活动断裂,且应离较大活动断裂有一定的距离。避开地震活动带、构造破碎带、褶皱变化带、废弃矿井、滑塌区、岩溶洞穴、火山岩地块、基岩裂隙带、含矿带或矿产分布区、石油和天然气勘探和开发的钻井等; 用于天然防渗层和覆盖层的粘土及用于排水层的砾石等应有充足的可采量和质量来保证能达到施工要求;粘土的pH值和离子交换能力越大越好,同时要求土壤易于压实,使之具有充分的防渗能力。


  2. 填埋场污染控制技术


  垃圾填埋处置的主要技术特点是有效地把有害废物与人们的生活、生产环境相隔离,避免其对大气、水体(包括地表水、地下水、海洋等)、土壤等生态环境造成二次污染,除上述处置场选择考虑的因素外,还必须对危及生态环境安全的诸多关键技术进行讨论[4]。


  2.1 防渗处理与地下水环境控制
  大气降水、地面径流是处置场的主要补给水源,它们可使废物受到浸泡,废物中的有害成分随之淋溶迁移到水中形成浸出液,若防渗层设计不周或浸出液处理不及时,会造成地下水污染。因而布设防渗衬里尤为关键。防渗衬里可以是单一的粘土层,其渗透系数不大于10-7cm/s,厚度至少要1m,也可以是复合衬里,即在粘土层上铺设弹性防渗膜。目前,中原乙烯工程中的废渣处置场使用的是约3mm厚的高密度乙烯膜作为弹性防渗膜。为有效保护弹性防渗膜和收集浸出液,在弹性防渗膜上部自下而上要求铺设垫土层(质地细小均匀的粘土,不小于10cm)、砾石层(通常不小于20cm)、沙石层(通常不小于20cm)。根据美国环保署(EPA)建议在要求比较严格的情况下,在填埋处置场设计中,应采用双层防渗衬里和相应的浸出液收集系统。其中主浸出液收集系统在顶层衬里(弹性防渗膜)上并组成主衬里系统,备用浸出液收集系统在两层衬里中间,并与底层衬里(包括低渗透性土壤层以及上铺的弹性防渗膜)构成备用衬里系统。通过备用衬里系统可以监测主衬里系统是否破裂,并在主衬里遭到破坏后继续保护水体不受浸出液的污染。


  2.2 地表水环境控制
  处置区地表径流主要是指河流及大气降水形成的片流,若不采取疏导工程,其下渗进人处里场,并沿水力下坡方向渗流,携带有害的溶出成分使污染扩散。因而地表径流的控制,首先是在土工构筑中及时覆盖土壤层,压实稳化,减少侵蚀冲刷,其次是在处置场四周挖掘导流渠或修筑导流坝,形成通畅的排水道,再者是把渗透到表面覆盖层中的雨水通过排水层进入收集系统排放。


  2.3降解气的控制
  处置场气体中含有大量CH4、CO2及其它微量成分,一方面若不采取适当收排系统进行收排处理,则会在处置场累积,并通过覆盖层或侧壁向场外释放,影响大气环境质量,成为气候变暖的贡献者。另一方面,此类气体也是一种能源,尤其是城市垃圾处置场的降解气具有回收利用的价值。从工程技术角度来说,处场降解气控制可采用布设易透气的砾石充气排气道(渗透法)或布设透气性差的阻挡层排气系统(密封法)加以控制。


  2.4 封场控制
  封场是安全填埋处置的最后一环。建造一个与下部处置场配套的顶部覆盖系统,实现对处置废物的封闭,并减少地面侵蚀和地表水的渗人,封场操作很关键。封场系统一般由五个组成部分:废物之上由粘土(厚60cm以上)和高密度聚乙烯等构成顶部防渗覆盖层其上为砂、砾石(厚30cm)构成排水层;排水层之上为无纺布过滤层;其上为60cm的土壤,最上部为植被。据报道,国外有关安全处置场设计标准规定,在封场后20年内要保持原设计标准。对于处置放射性废物及有害废物的场地,封场后不得开发建造公共设施。


  2.5环境监测评价
  填埋场环境监测主要包括地下水监测、地表水监测、气体检测。
  地下水监测采取监测井的方式进行,有充气区和饱和区监测井之分,前者是在土壤层中的监测井,检查发现有无浸出液泄漏;后者是为了了解地下水水质变化情况,其设置可选用场地地质勘探时的水文钻孔,按水力上坡区、下坡区分设,主要监测因子有COD、BOD5、氨氮、TP、SS、挥发酚、CN和重金属等,可根据处置垃圾的种类、性质进行选择。
  地表水监测一般是对处置场附近可能受污染的河流、湖泊等水域进行取样分析,一旦发现水质受到污染,应及时进行诊断,并采取补救措施。监测因子参照地下水监测因子。
  大气监测包括处置场排出气的监测及周围大气环境监测,进一步了解释放气体的特征和大气环境质量。监测指标主要有CO2、CH4、SO2、NOx等。


  3填埋场土壤改良和生态恢复


  3.1 土壤改良
  填埋场复垦工程是利用人工添加新土的肥力,恢复作物的生产能力,是实现填埋场地农业再利用的关键环节。复垦工程技术的主要内容是土壤改良、植被品种筛选、土壤的侵蚀控制和垃圾坝(或副坝)边坡的稳定。土壤改良主要通过绿肥或有机肥料,增加土壤有机质含量,改善理化性状。复垦中土壤侵蚀控制可利用“侵蚀被”(如木屑、聚丙烯纤维、稻草、麦秆等编制成),铺设在土壤表面,植被自然穿越“侵蚀被”生长。填埋场边坡在复垦时注意的是利用塑料三维栅格铺设在易侵蚀的边坡地带,控制水土流失,有效抑制滑坡等灾害发生。


  3.2 植被恢复
  填埋场多为土地利用程度低的生荒地,绿化是其生态重建的重要技术。植物是制造氧气的工厂,具有美化环境、保持水土、调节气候的作用,同时还能净化空气、净化污水、减少噪声,以及吸滞沙尘和监测污染的功能。
  绿化的植物选择,依地形地质、气候条件、土质状况及大气、水土污染物来源正确确定树草、种类,以乡土植物为宜。一般先通过实验室模拟种植试验、现场种植试验、经验类比等方法筛选确定,筛选的品种应生长快、产量高、适应性好、抗逆性好,耐贫瘠,尽量选用优良的当地品种。条件适宜时可引进外来速生品种。在渗沥水调节池、处理站、沼气处理设施等污染物浓度高的地段周围,选择有较强抗性、较好净化空气能力的树木。在道路两旁则选用树形高大美观、生长迅速、易管理并有一定吸污能力的树种;在行政生活福利区可选择树形美观,有观赏价值的乔木或灌木,同时可栽培一些抗性弱和敏感性强的监测植物。为防止水土冲刷,营造隔离林带及边坡防护林、沟道防护林,达到蓄水保土、降低地表径流、减少泥沙流入填埋场,最大限度地减少或避免垃圾填埋时对周围环境的不良影响,改善填埋场的环境质量,改良填埋后的土地性状,有计划的增加城市绿量。


   4 小结


  城市垃圾卫生填埋处置,是一项十分复杂的工作。在选址阶段,我们需要做好环境调查、地质勘测和相应的环境影响评价;在封场后管理阶段,我们应做好废物成分和构成分析,场地地下水、地表水、气体监测,并采取相应的措施进行污染控制;在生态修复阶段,通过地貌重塑、土体再生、植被恢复、排蓄水设计等过程,复垦造地,宜林则林,宜草则草,宜田则田,建立安全、卫生、美观的生态填埋场。


  参考文献
  [1] 高文武,任建锋.城市生活垃圾处理、处置方法的比较[J].黑龙江环境通报,2003,04: 90-92
  [2] 杨青.城市生活垃圾的综合处理方法[J].山西科技,2002,03:3 9-40 
  [3] 王旺盛,彭社琴.城市固体垃圾填埋场选址的地质条件评价[J].地质学报,2009(2).
  [4] 黄晓夏等.垃圾填埋场的结构设计及渗漏分析[J].环境卫生工程,2009(10)

 
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