於林中

(福州轨道交通设计院有限公司，福建 福州 350009)

1 概述

现状垃圾堆场位于安徽省中部某市。根据调查结果，该垃圾堆场形成于2004～2009年间，主要作为主城区日常生活垃圾的堆置场地，估计日堆置量约200t。目前，垃圾堆场周围及库底未设置任何防渗层及渗滤液收集处理措施，也未设置任何地下水导排系统，垃圾表面直接裸露，其存在对周边水体和土壤环境造成了严重污染[1-3]。

图1 垃圾堆场规划区位图

根据实地调研及地质勘探结果，现状垃圾堆场区域原是低洼的采煤沉陷区，并由人工取土烧砖形成大片坑塘，经数年垃圾填埋，形成现状不规则垃圾堆场。根据地质勘察资料揭示，目前垃圾堆场占地面积约10×104m2，垃圾堆置深度1.7～7.2m，平均堆置深度4.05m，现场垃圾堆放量约40.5×104m3。

2 方案论证

2.1 边界条件分析

2.1.1 地质塌陷分析

根据实际考察，垃圾堆场所在区域地下为煤矿采掘区，由于煤炭开采，区域地质一直处于下沉状态。根据相关单位提供资料，区域地质塌陷时序预测见图2所示。由图2可以看出，在未来，垃圾堆场所在区域地层将会继续下沉3.0～4.0m。区域的地质塌陷群主要集中在两片深蓝色区域，现状垃圾堆场正好位于地质塌陷区域范围内，并且靠近其中一处塌陷群沉降中心位置。

图2 区域地质塌陷时序预测图

2.1.2 区域规划分析

根据城市总体规划，远期城市发展将以现状采煤沉陷区为纽带，形成贯穿城市南北的主要泄洪通道，采煤沉陷区位于城市泄洪通道上游，其周边已形成若干居住区和商业中心。现状垃圾堆场所处位置远期规划用地性质虽然为绿地和水域，但距离城市规划用地区很近，且位于城市生活饮用水水源地上游，因此垃圾堆场的存在严重影响城市远期发展。

2.2 方案比选

垃圾堆场所在区域地质条件的不稳定性，使得该垃圾堆场的治理技术难度增加；垃圾堆场所处地理位置敏感，使得在论证垃圾堆场治理方案过程中，必须结合城市总体规划，从全局把握才能做到彻底消除垃圾污染隐患。因此，现状地质的复杂性和地理位置的特殊性，导致了该垃圾堆场治理工作的敏感性强，治理难度大。经过分析，文章提出了“外运+填埋处理”“就地筛分+分类处理”“就地卫生填埋+封场绿化”等3种治理方案[4-5]，进行比选论证。

2.2.1 方案一：外运+填埋处理

该方案即用运输车将现场垃圾清运至其他垃圾填埋场代为处理的方式。该方案中，垃圾环境治理成本包括垃圾开挖、清运费用和填埋场代处理费用两部分。对方案进行成本核算：垃圾清运费约1.5～2.0元/t·km，若按清运距离30km计，则全部垃圾清运费用约2000万元；垃圾填埋的处理成本价约65～100元/t，则需向现状填埋场支付的处理费用约3440万元。方案一的总治理成本价约5640万元，单位处理成本139.3元/t。

2.2.2 方案二：就地筛分+分类处理

垃圾填埋场筛分是近几年兴起的关于垃圾终端处置的新技术。在上世纪90年代初期大量建造的生活垃圾卫生填埋场，经过近30年的填埋作业后，其库容已基本告罄，填埋场垃圾筛分技术应运而生。其原理是：垃圾填埋场内的填埋垃圾经过6年以上的稳定降解期后，其中易降解物质基本降解完成，垃圾填埋气、渗滤液已经经过了一个高峰释放的时期，垃圾性质基本稳定，此时的垃圾被称为矿化垃圾。矿化垃圾经过开采后，一方面可以增加新的填埋场库容；同时，矿化垃圾开采还可以回收垃圾中的有用组分，实现了资源回收利用。

考虑现状区域堆场垃圾已有5～9年稳定时间，该堆场垃圾已基本达到稳定状态，可采用筛分工艺的处理方式，该方案的处理流程如图3所示。

图3 筛分工艺流程及物料平衡图

该方案的主要操作流程介绍如下：首先，采用挖掘机对堆场垃圾进行开采。开采出来的垃圾在专门设计的晾晒场内风干晾晒15天后，采用滚筒筛进行筛分处理。筛分后物料的筛上物为粗料，其主要成分为塑料、织物、金属、玻璃、大石块等。其中塑料、织物、金属和玻璃经人工分拣后，可出售给相应的回收公司或企业进行重新利用，大石块可就地回填。筛分后的筛下物为细料，细料的主要成分为无机矿物及一定含量的有机物，其外观性状类似于土壤，没有感官上的不适感，长期毒性释放也大大降低。由于细料中含有一定的有机物质，其在尾矿区摊铺后，通过在其上种植植被，还能起到尾矿区环境修复的功能。

该方案中，堆场垃圾环境治理的成本包括筛分成本和细料的外运成本两部分。其中，筛分工作可由专门的环保公司进行，成本约100元/t，筛分的垃圾总量为40.5×104m3，则筛分的总成本费为4050万元；细料外运量为20.0×104m3，细料外运的总费用约1000万元。该方案总治理成本约5050万元，单位处理成本为124.7元/t。

2.2.3 方案三：就地卫生填埋+封场绿化

该方案是在现状堆场周边区域就近选择一块面积约4.0万m2的地质稳沉地块，新建一座生活垃圾卫生填埋场；同时，对现状垃圾堆场进行开采，将现状垃圾运至新建垃圾卫生填埋场内进行填埋处理。

垃圾在卫生填埋场内逐层堆填，最终形成高约20m的小山丘。垃圾堆填完成后，立即进行封场绿化，在封场土地上种植植被，以尽快完成填埋场的生态修复，为周边区域地块开发和建设创造有利条件。该方案的治理成本包括垃圾开采费和新建垃圾卫生填埋场、封场绿化费用。垃圾开采费按15元/t估算，则开采费为607.5万元。新建垃圾卫生填埋场及封场绿化费按85元/m3估算，建设库容规模按45万m3，则新建垃圾卫生填埋场及封场绿化费为3780万元。该方案总治理费用为4387.5万元，单位处理成本为108.3元/t。

该方案实施过程中，拟建卫生填埋场填埋库区投影面积约4.0×104m2。拟选址区域可考虑在现状堆场北侧。拟选址区域地形较平坦，现状标高32.00～36.00m。库区垃圾堆填高度可考虑采用20m高，四周设1∶3边坡坡度，以保持垃圾堆体稳定性。经计算，该方案可用的总库容量为45.5×104m3，满足现状垃圾的填埋处理需求。

卫生填埋场建设根据国家标准要求，底部横、纵方向均考虑1%的坡度坡向最低点，以利于收集渗滤液，同时设置渗滤液导排和收集系统。库区范围每隔50m左右设置导气石笼1座，以收集垃圾填埋过程中产生的沼气。同时根据需要设置必要的地下水导排系统。

库底区域防渗系统组成结构从上至下依次为：

①200g/m2聚丙烯抗老化有纺土工布隔离层；

②300mm厚碎石渗沥液导流层；

③600g/m2长纤无纺土工布膜上保护层；

④1.5mm厚光面HDPE土工膜防渗层；

⑤600g/m2长纤无纺土工布膜上保护层；

⑥600mm厚中粗砂，地下水导排层。

2.3 方案确定

根据上述分析，三种处理方案均能较好地解决现状垃圾的污染问题。现从工程投资、区域总体考虑、实施周期等方面进行比较，结果如表1所示。

表1 方案比选对照

由表1可知，方案一结合了城市总体规划和垃圾处理现状，将沉陷区垃圾运至区域外填埋场处理的方式。可以解决区域范围的垃圾堆场的污染问题，为远期城市建设创造条件，但该方案的主要缺点为工程建设期较长，需协调外运填埋处理厂接受清运垃圾，并且，处理成本较高[6]。

方案二采用筛分方式，实现了资源的回收利用，充分利用了现状垃圾所具有的稳定性，采用“分类处理、各个击破”的原则，既实现了部分资源回收利用，还节约治理成本，并且工程周期相对较短，在一定程度上能满足区域塌陷区生态治理工程的时间进度要求[7]。

方案三的特点是项目投资最小，建设周期较相对较长，同时解决了填埋场选址难等问题，对治理项目的进度影响较小[8-10]。但该方案最大的缺点为库区范围下部地层不稳定，即使对垃圾堆场周边及顶部进行了防渗隔离处理，但后期因地层变化导致防渗隔离措施失效的可能性大，对周边环境污染潜在风险大；同时，垃圾所处地理位置比较敏感，对后期城市建设发展极为不利。

综上所述，考虑当地区域的经济条件和现场实际情况，推荐采用方案一作为本次塌陷区垃圾堆场环境治理工程的实施方案。

3 结论

塌陷区垃圾堆场未采取任何环境保护隔离措施，已经对周边水、土壤、大气环境造成了严重污染；垃圾堆场区域位置位于城市采煤沉陷区，地质条件复杂；垃圾堆场位于远期城市规划发展区，处理不善将严重制约城市发展。现状条件决定本工程垃圾治理需要综合考虑多方面因素，与多部门协调解决其污染问题。采用外运填埋的处理方案，既避免了现状垃圾进一步污染周边地下水和土壤环境，同时彻底解决了垃圾堆场存在对远期城市发展的不利影响，为城市建设发展腾挪出了时间和空间。工程建设方案经济合理，契合区域实际需要。