垃圾填埋场雨污分流导排覆盖HDPE防渗膜铺设施工方案
垃圾填埋场雨污分流导排覆盖HDPE防渗膜铺设施工方案
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山谷型垃圾卫生填埋场串联多分区雨污分流技术及应用效果分析
内容提要：针对山谷型垃圾填埋场的雨污分流设计难，运行管理难的现状，在工程实践中探索出一种现实可行的新式串联多分区雨污分流技术，对串联多分区雨污分流技术的主要内容进行了具体介绍，并结合工程实例，提出该技术设计和应用中应注意的问题。同时，通过技术经济比较理论分析和工程实际应用，对垃圾卫生填埋场采用新的串联多分区雨污分流技术进行设计施工后对垃圾填埋场运行管理起到的节能减排的良好效果进行了分析。
关键词：狭长形山谷型垃圾填埋场 串联多分区雨污分流技术 节能减排
1.引言
垃圾卫生填埋是国内外广泛采用的一种固体废弃物处理技术。垃圾渗滤液是卫生填埋产生的主要污染物。渗滤液有机物浓度高，处理难度大，处理费用高，垃圾渗滤液的处理是垃圾填埋场建设运行中的关键问题之一。
垃圾卫生填埋场根据填埋场地不同又分为平原型填埋场、滩涂型填埋场和山谷型填埋场。
平原型填埋场相对山谷型填埋场以其在场地平整时的易整理出形态的优势而比较容易实现分区，从而使雨污分流比较容易实现。如青岛市小涧西垃圾综合处理场的卫生填埋区设计，该卫生填埋场分为九个区，每个区都有独立的渗滤液收集井，填埋覆盖材料采用HDPE薄膜，雨污分流比较容易实现。国内多数平原型填埋场雨污分流目前做的都比较好。
滩涂型填埋场主要位于海滩等滩地上，应用较少。
山谷型填埋场以其征地、库容量大等优势，已经成为生活垃圾卫生填埋场的主要形式。山谷型填埋场由于场地的高程所限每个分区的渗滤液收集排放很难做到独立，这就造成了山谷型垃圾填埋场的雨污分流设计难，运行管理难的现状。
2.山谷型填埋场雨污分流常用分流方式及特点
山谷型垃圾卫生填埋场特点就是依山围谷，利用天然沟壑、山谷而建。地形的基本形状就是三面环山，在山谷的下游出口处设置一道截污坝，将山谷围成盆地形状，大坝外侧设置污水调节池，内侧为填埋库区。建设过程基本为先平整场地，填埋库区一般分区建设，每个区的渗滤液收集相对独立。在每个区内，场底铺设导渗层。由于导渗层的存在，使水能够相通，落在场区内的降水 zui 后全都会进入导渗盲沟中 zui 后流入污水调节池中。山谷型填埋场开始使用，场内填入垃圾后，一旦有大气降水，就会发生经过垃圾层渗滤的被污染的水与未经过垃圾层的清水在渗滤液导排盲沟中混合，清水变为污水。雨污合流造成污水量大量增加，使后续污水处理构筑物及设备 设施的规模增大，增加污水处理的运行费用，给周边环境带来负面影响。
狭长形山谷型填埋场是山谷型填埋场的常见形式，通常分区较少，一般分两区，分区坝设在填埋库区中间，使坝两侧的填埋容积基本相等。有些填埋场分期建设时，也存在这种情况。在填下游靠近垃圾坝的那个区时，上游那个区在雨季接收的雨水通过HDPE圆管穿过正在填埋的那个区，流入下游垃圾坝外侧的雨污分流阀门井进行分流，阀门井中设有三通和阀门，在三通的另两个方向上分别设有雨水导排口阀门和渗滤液导排口阀门。当下游区填满后，开始填上游区的时候，阀门井中的排导雨水的阀门关闭，排导渗滤液的阀门开启，从而使渗滤液能够顺利排入污水调节池。
狭长形山谷型填埋场在雨污分流上的主要特点有两个。
个特点就是分区较少。很多已建的狭长山谷型填埋场分两个区，从而导致各分区面积过大，导致雨水与垃圾渗滤液混合的量大，从而雨污分流效果不理想。
第二个特点就是雨污分流主要靠管道重力流方式排出雨水和渗滤液。这种分流方式虽然节省了运行中的动力费用，但是增加了管道的投资费用，而且雨污分流较依赖地形地势，灵活性差。
3. 新式串联多分区雨污分流方式介绍
为使雨水和污水能够较好的分流，针对老式狭长形山谷型填埋场的雨污分流方式存在的问题，我们设计出了一种新式的串联多分区的方式，将雨水和污水分别采用不同的导排路径和方式排出。每个分区的面积尽量缩小，以保证在一定时限（多采用一个月）内填埋的垃圾量的作业面 zui 小为原则。正在填埋的区域内因降雨而产生的污水在本区域内的污水收集井中采用潜污泵将污水排入污水调节池中，在这个区下游设置阀门将污水封在本区内，不使其进入下游各为填埋区。正在填埋的区域已经填好的边坡可以采用HDPE薄膜覆盖，使降落在边坡上的雨水不受污染而进入下游各区内。下游各填埋区内的雨水则采用重力自流的方式通过导渗盲沟排出场外。
新式的串联多分区雨污分流技术主要特点有三个。
个特点是采用串联分区的方式。串联分区就是所分的各个区共用一道主盲沟，将来各区填平以后导渗都是在这条共用的主盲沟中进行。
第二个特点就是分区的数量较多。分区的数量需要根据技术经济比较来确定。尽量使每个分区的面积缩小，使进入填埋区内未受污染的降水和经过垃圾层产生的渗滤液分别收集，从而达到较好的雨污分流效果。
第三个特点就是分流方式采用重力自流与动力排水相结合的方式。这种雨污分流的方式具有较大的灵活性，可以不受地形地势的因素限制，一次性建设投资也不高，但是需要消耗电力，需要一定的运行费用。
4. 以工程实例介绍新的串联多分区雨污分流方式。
本文所举的工程实例为蓬莱市白家沟垃圾卫生填埋场的二期工程的雨污分流技术设计。工程简介：填埋场形状为宽度小长度大，整体瘦长形。填埋区内库区底部标高高于污水调节池下游的原自然排水沟的沟底标高，可以实现雨水重力自流排出。填埋库区的正投影面积57270平方米，填埋年限6年，库容量42万m3 。
4.1老式分区雨污分流方式介绍
老式分区方式一般采用面积等分法，多分为两个区。分区多采用串联式，即渗滤液导排盲沟将各个填埋区串联起来的方式。现在以蓬莱市白家沟垃圾卫生填埋场二期工程为例介绍老式分区雨污分流方式进行介绍:在填埋场中间位置设置一道分区坝，长度为107米，将两段面积分为面积为29135平方米的两个区，坝体采用压实粘土制成，两面放坡。坝体坝表面铺膜防渗，导渗管道从坝中间穿过，在分区坝外侧的填埋二区内的管道上设置阀门，防止二区雨水进入，在填埋一区，即靠近垃圾坝的位置开始填埋。正在填埋的区域内如果有大气降水，除一部分蒸发掉外，其余部分进入垃圾堆体， zui 终变为垃圾渗滤液污水。另一个区内的降水则通过本区内的雨水收集管道（与一区HDPE穿孔导渗花管同沟敷设，该管道不穿孔密封，将来二区填埋时可以用作渗滤液导排管）重力自流入下游阀门井中，通过阀门的切换开关完成雨水与污水的分流。参见下图。
4.2新式串联多分区雨污分流方式介绍
新式串联多分区雨污分流方式，即在填埋场中每隔一定距离设置一道分区坝，尽量使每个分区的面积接近，每个分区的面积以大约一个月的垃圾填埋量来确定。附图中为蓬莱市白家沟垃圾卫生填埋场二期工程采用串联串联多分区雨污分流技术设计的雨污分流系统平面布置图。图中填埋库区共设置分区坝十二道，总长度为1170米，这十二道分区坝将填埋库区分隔成串联的十三个区。分区数量远大于老式雨污分流方式的分区数量。每两个分区坝之间的距离大约为30米，每个分区的面积都在4000平方米左右。分区坝坝体采用碎石堆砌坝，坝表面铺HDPE膜防渗且与场底HDPE防渗膜焊接在一起形成整体的防渗帷幕，导渗管道从坝中间的预埋套管中穿过，在分区坝下游的填埋二区内的管道上设有阀门，防止填埋一区的雨水进入。在下游垃圾坝和污水调节池中间的平台上设有阀门井。阀门井的出水管有两段，一段是雨水出水管，另一段是进污水调节池的污水管。填埋期间通过雨水管排出雨水，当 zui 后一个区开始填埋的时候，将雨水管关闭，然后开启污水管。
在垃圾进行填埋的时候，从图中所示的填埋一区，即离垃圾坝 zui 远的那个分区开始填埋。当一区开始填埋时，如果产生大气降水，则降落在填埋一区的降水除一部分蒸发掉外，其余部分经过垃圾堆体， zui 终变为垃圾渗滤液污水。在正在填埋的填埋区的下游填埋区的渗滤液导排盲沟内的HDPE圆管上设置阀门，且阀门需要处于密封关闭状态，阀门和分区坝将污水拦截在填埋一区内。而降落在二区及下游其他分区内的没有经过垃圾层的清水，则通过串联起各区的渗滤液导排盲沟中的HDPE管道流入下游阀门井中，通过阀门井中的雨水出水管排出。填埋一区在填埋过程中，可以使用HDPE薄膜覆盖，减少降水进入垃圾堆体。
当开始填埋第二个区之前，填埋一区可以将一区垃圾填至比周边雨水沟高，然后堆体做向雨水沟方向的坡，然后覆盖薄膜，将填埋一区的雨水排至雨水沟中分流。填埋至第三区时，将一区和二区共同填高，然后做坡坡向雨水沟，减排雨水。填埋他区时，采用同样的方法以此类推，直至填至 zui 后一个区。
渗滤液污水的排除方式与雨水的排除方式不同，污水采用动力压力流方式排入污水调节池中。具体操作方式是在正在填埋的填埋区中设置一个渗滤液收集坑(井)，该收集坑壁需要用有一定强度的防腐蚀的格栅型材料制成，坑中收集的渗滤液污水使用防腐蚀的潜污泵连接移动软管输送至污水调节池中。潜污泵使用的时候须注意用电安全。潜污泵可以采用人工控制开关，也可以采用液位自动控制系统控制开关的开启与关闭。
参见下图，图中分区方式为各区采用同一个渗滤液导排盲沟串联分成十三个区。填埋库区周边环场路外设有一圈雨水沟，用于排除垃圾填埋至高过路面以后的雨水。
5. 串联多分区雨污分流技术的降低造价及节能减排分析
老式分区与新式串联多分区雨污分流方式节能减排效果分析一览表
通过以上数据分析可知，采用新的串联多分区雨污分流技术在设计填埋年限内总共可节约运行费用和建设费用共计250.6万元。每年减少排放污水7182m3。填埋年限6年内减少排放污水43092m3 。
由此可见采用本文介绍的串联多分区雨污分流技术在节能减排方面的可观效果。
6.问题与对策
采用新式串联多分区技术应注意以下几个问题：
（1）阀门的问题：阀门作用为阻隔正在填埋区域内的垃圾渗滤液污水进入为填埋区。阀门为关键部位，密封不好，或在使用期内坏掉都会对雨污分流的效果产生不良的影响。因此阀门的选择非常重要，既要考虑安全性又要考虑经济性。阀门可选用内衬塑铸铁防腐闸阀，或者其他的耐腐蚀闸阀。有条件的填埋场可以每个区都设置一个阀门，等填埋区填埋完毕，阀门打开后可以废弃在里面，不用取出。如果考虑经济实用性，阀门可以采用两个阀门来回倒换使用的方式。当上游区域填满垃圾后开始进行下一个区的填埋作业时，阀门可以取出，安装在下游的下游填埋区内。如此轮番倒换使用可以降低投入。
（2）填埋区内污水收集排放的问题：正在填埋的区内因为垃圾的填埋，污水不太容易收集，所以需要设置能使污水透过但垃圾不能透过的类似网状的有一定强度的设施在靠近分区坝的位置围成一个有一定容积的集水坑，集水坑容积需保证一台潜污泵5分钟的出水量。为保证水泵能连续工作，启闭不是很频繁，保证水泵的使用寿命，可以使用液位自动控制系统，到达设计水位才开始启动水泵，低于 zui 低设计水位关闭水泵。
（3）进场道路的问题：由于进场道路比较占库容， 个区的进场道路可以采用钢筋混凝土滑道的方式，将垃圾沿滑道滑入填埋场内。等垃圾达到一定的高度后，再进入填埋机械进行压实整平。下一个区的填埋作业从上一个区向内过渡。
（4）串联多分区雨污分流技术适用条件：本文介绍的串联多分区雨污分流技术适用狭长形山谷型填埋场。对于形状为狭长形，谷顶和谷底高差较大的高程上能够进行分区的填埋场，可以采用竖向分区与串联多分区两种分区方式相结合的形式进行雨污分流。
7.结论
按照新的串联多分区雨污分流方式施工的卫生填埋场不仅可解决垃圾场运行方面雨水大量变为渗滤液污水的问题，还可以起到缩小渗滤液处理设备设施规模，减少渗滤液处理站运行处理费用的重要作用。通过实践检验和经济分析，新的串联多分区雨污分流对于减轻后续污水处理设备设施的压力、提高污水处理效果具有显著的作用。因为我国的卫生填埋场普遍采用山谷建设垃圾卫生填埋场，如能采用本文技术对即将开始建设的垃圾卫生填埋场进行设计建设，将很好的解决填埋场雨污分流的问题，同时，还可以节省渗滤液污水处理费用，减小渗滤液污水处理规模，是一项在节能减排上有突出贡献的技术。
垃圾卫生填埋场雨污分流技术是从实践中不断改进而产生的一种实用技术，有效地解决了狭长山谷型垃圾卫生填埋场雨污分流难的问题，通过技术经济比较理论分析以及在几个垃圾填埋场的实际工程应用，说明了该技术的可行性和设计的合理性以及经济性，同时，通过对新的分区效果的理论分析，确定了新的分区雨污分流技术具有雨污分流能力、减少污水产生的能力以及大大降低建设费用和运行费用的重要作用。，其主要优点总结如下：
◆ 我国垃圾卫生填埋场很多为狭长形山谷型填埋场，雨污分流难和污水产生量大的问题普遍存在，采用本技术能够较好的解决这个问题；
◆ 新的串联多分区雨污分流技术的应用，能够使填埋场污水处理站和污水调节池缩小规模，节省建设投资；
◆ 新的串联多分区雨污分流技术的应用，能够使填埋场污水产生量大大减少，从而大量减少污水处理运行费用；
◆ 新的串联多分区雨污分流技术的应用，能够使填埋场污水产生量大大减少，从而起到了节能减排的重要环保作用。
我国垃圾卫生填埋场起步相对较晚，在垃圾填埋场雨污分流设计方面的经验还在积累和不断完善中，目前关于垃圾填埋场雨污分流的设计和建设还没有明确的规范以及设计手册等较系统较科学的较完备的资料，所以在垃圾填埋场的设计和建设中还必须充分考虑实际情况，相信今后随着实践经验的不断积累和研究的深入，专家学者会提出更多经济、科学、合理的雨污分流设计方案。
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