第六章 填埋作业
6.1.1 填埋区规划、定线等各项技术资料和操作规程必须完备。
6.1.2 场区道路、运输、设备、备料、维修、填埋安全等应进行全面规划。
6.1.3 应按填埋工艺要求,对管理人员进行上岗培训。
6.1.4 应按工艺设计要求,配置装载、挖掘、运输、压实、推土等作业设备。
已选定的卫生填埋场实施工程项目,首先必须明确建设设计纲要,包括填埋、设备设施、防灾、场地再利用及经费概预算等。作业地形图宜用1∶500~20000图;场地图因场地大小、工程不同阶段而采用不同的比例图。
根据填埋层中空气存在状况,可分为“准好氧性填埋结构”与“厌氧性填埋结构”。由于厌氧性填埋方式在填埋的同时可以产生甲烷,可用其发电、制气。近年来由于甲烷破坏大气空间的臭氧层结构,引发了一些争议。“准好氧性填埋”方式多以鼓风为主。填埋作业方法很多,平面作业法外,还有斜坡作业法、坑填作业法、沟填作业法、滩涂作业法等。因作业方式不同,填埋场的配套工程也不相同,其应与主体工程相匹配。
配套设施应包括道路、电力、通讯、计量、给排水、防飞散、监测化验等。进场道路应与垃圾处理场的规模相一致,应保证运输车辆安全行驶;视其使用频率,应设置双车道、单车道及会车避让平台。采用船运方式的,应考虑按相关规范的要求配置水运专用设备。有条件的城市可以建立计算机模型,包括建立复土厚度、填埋层填埋厚度、工作平台大小、车辆转弯半径及封场等优化设计模型,选择最佳条件。
人员培训是完成卫生填埋场工作的基础保证。操作规程是卫生填埋场的指导性文件,按操作规程可以圆满地完成工作任务。人员培训的主要内容包括岗前技术培训、岗位技术培训、规章制度培训、基本素质培训、操作规程培训、填埋作业方法培训等。应制定培训计划,配备培训教材,配备组织人员,提出培训目标计划,以便工作人员更好地完成工作。
填埋场人员编制、车辆及其他附属设施、设备配置应按设计参照相关定额执行,可参照《城市生活垃圾处理工程项目建设标准》等标准或定额。
6.2.1 填埋场道路应能全天候通行,并应符合现行国家标准《厂矿道路设计规范》(GBJ 22)的规定。填埋作业区道路宜有防滑、防陷设施。
进场道路应符合《厂矿道路设计规范》(GBJ 22)的规定,例如某生活垃圾卫生填埋场:上山道路执行山区三级道路设计标准时,设计速度30km/h;最大纵坡:上坡8%、下坡10%;路面宽度7.5m,路肩宽度0.75m,极限曲率半径30m;回头曲线执行“公路二级技术标准”,设计时速20m;最大上坡纵坡3.5%,最小曲线半径20m;超高横向坡度6%;双车道路面加宽2.5m。路面结构可根据实际情况而定。
6.2.2 填埋作业应按地形、地质情况采用一种或两种以上的作业法,包括平面作业法、斜坡作业法、沟填法等。
6.2.3 填埋应实行单元、分层作业,每一单元及作业平台的大小应按设计及现场设备、垃圾量、运输等实际条件而定。填埋作业应定点倾卸、摊铺、压实。应以一日为一小单元或每班次为一小单元,宜每日一覆盖。
1.点倾卸。通过控制垃圾运输车辆在填埋工作面的倾倒位置,可以保障下面各步骤更有序进行。科学的作业方式是按照设计要求每天划出作业区,并在满足操作的前提下,作业区的面积要尽量小,为下面的各工步提供合理的工作空间,提高效率。
2.摊铺、压实、覆盖。在一定的作业面范围内,垃圾经过摊铺、压实、覆盖程序,完成填埋作业任务。摊铺是垃圾用运输车辆运至填埋作业区,被卸到作业面上并用机械将其推平,为下一程序奠定基础条件。压实是摊铺的垃圾由压实机压实,完成垃圾填埋程序。覆盖是用土将压实好的垃圾层覆盖,目的是防止害虫孳生,解决地表径流、轻体物质随风飘扬等问题,实现卫生填埋。为使作业面不断延伸,应平整工作面,减少覆盖用土,减少飞扬,利于压实工步的操作,节约压实过程能源消耗。压实可以增大填埋场的利用率,延长填埋场使用年限;压实可减少垃圾间的空隙,因而减少了虫害和蚊蝇滋生和废物飞扬及填埋气体的迁移;坚实的作业面也可减少机器的损耗。覆盖分为每日覆盖、适时覆盖和最终覆盖。覆盖土的厚度也因填埋物含水量、含有腐烂物的多少而异。
6.2.4 作业单元应采用分层压实方法,垃圾压实密度应大于600kg/m3。
压实密度要求大于600kg/m3,该指标是经仔细研究后确定的。有的专家提出压实密度应为800kg/m3,才是真正的卫生填埋,才有利于填埋气体的收集及达到有效利用库容。鉴于国内的具体压实机械设备的实际情况,本规范只是给出了下限值。工程中压实密度尚取决于填埋气体的利用及渗沥液处理工艺的实际要求。
6.2.5 单元每层垃圾厚度依填埋作业设备的压实性能及垃圾的可压缩性确定,宜为2~3m,最厚不得超过6m。
本条规定了垃圾每层的厚度不超过6m,改变了原标准中9m的规定。该值与压实过程中碾压次数有关,压实次数取决于填埋物的性质和单元层的厚度,一般以2~4次为宜。
6.2.6 每层垃圾压实后,应采用粘土或人工进衬层材料进行覆盖,粘土覆盖层厚度应为20~30cm。
每日覆土是为了控制疾病发生、臭味扩散、渗沥液产生及防止发生火灾。在每天覆盖前将表面垃圾平整压实可节约覆土、覆料,喷塑覆盖厚度可以减少。封场覆盖应按设计和作业计划实施。
6.3.1 填埋区防渗层上应铺设渗沥液导流系统,并应对收集的渗沥液进行处理。
6.3.2 渗沥液导流系统及处理系统应包括集液盲沟、集液池、调节池、泵房和污水处理设施等。集液池宜设在场底外部,其集液进水管道宜采用单向封闭结构。集液池井口宜高出地面100cm。
6.3.3 集液盲沟宜采用砾石、卵石、碴石、PVC或HDPE花管等材料铺设,结构为碴石盲沟、碴石与PVC、HDPE管盲沟、石笼盲沟等。
6.3.4 集液池、调节池容积应与填埋工艺、渗沥液产生量相匹配。
6.3.5 渗沥液宜采用输送到污水处理厂统一处理、回喷或建设独立污水处理设施等方法处理。
渗沥液产生量是一个重要问题,关系到工程资金。渗透量与渗沥液产生量有直接关系,前西德渗沥液产生量平均为7.4m3/(ha·d),疏松表面为10m3/(ha·d),最高为30m3/(ha·d),一般压实为5m3/(ha·d),较低压实为10m3/(ha·d)。
前苏联由于降水少,大部分地区填埋场渗沥液为0~8.2m3/(ha·d)。上海地区降水较多,中间覆盖后有填埋区域年平均产生量为50m3/(ha·d),我国北方城市填埋场的渗沥液产生量较少。根据田中法或达西定律等,渗沥液量都与防渗工程、粘土土质、作业方式、工艺流程、垃圾性质、压实程度、排水工程、场外水利条件、运输道路、堤坝、垃圾坝、截洪沟的清污分流等因素有关。渗沥液的处理方法除了视其量的多少之外,还与有机物浓度、重金属含量、氨氮含量、营养元素比例等有关。处理工艺可采用生化处理、土地自净处理、物理化学处理法,以及多种方法复合处理;也可分为污水处理厂处理,填埋场场内处理。在蒸发量大于降水量的地区,渗沥液产生量少的地区多采取土地净化法中的回喷处理。选用处理方法时,在考虑处理的技术经济效益、性能与价格比的同时,还应考虑其他效益。渗沥液经处理后排放应符合现行国家标准《污水综合排放标准》(GB 8978)的要求。
6.4.1 填埋场必须控制填埋物产生的气体,严防填埋气体爆炸,并应符合下列规定:
1 填埋场应设气体导排设施。
2 气体导排应按地形分别设竖向、横向或横竖相联的排气道。各填埋层间可用穿孔管或石笼集气,可用卵石等粒状物及土工布掩护,应保证其透气性。在填埋深度较大时宜设置多层导流排气系统。应考虑消化过程中的体积变化对气体导排系统的影响。
3 采取自然排气法应在地平面的水平方向上设置间距不大于50m的垂直导气管,管口应高出场地表面100cm以上。采用火炬法点燃时,应高空处理。
填埋气体(LFG)的泄露和散发,严重威胁着环境及人们生命的安全。20世纪70年代,美国一些垃圾场由于气体外泄引起爆炸事故;1986年4月英国哈格夫垃圾处理公司经营的洛斯口垃圾处理场发生爆炸摧毁一栋平房,伤2人;1991年3月21日晨,丹麦王国木西席兰德地区一填埋场发生爆炸;1993年4月26日上午10点半时,土耳其首都伊斯坦布尔的一个垃圾场发生爆炸等等。另外,在2000年,菲律宾首都马尼拉附近一座填埋场堆体失稳发生了坍塌,至使百余人伤亡。我国国内也有类似事件偶有发生,应严加注意。
有机类垃圾受微生物的分解作用产生的气体种类有甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氨、硫化物等。填埋层处于好氧状态时产生二氧化碳;在厌氧状态下产生一氧化碳,同时产生甲烷,当其大于5%~15%时则有可能爆炸。甲烷是一种资源,又是一种危害。国内已有利用其发电、制气等先例。本规范以采取自然排气法为主。渗透方式排气,诸如穿孔管、石笼、卵石构成的排气孔隙,可起到烟囱的作用,使其在安全状态下得到排放处理。如拟利用甲烷,则应采取非渗透方式,四周封闭使其受控定向流动,达到收集气体的目的。渗透方式排气除地下工程之外,还应在地平面的水平方向上设置间距不大于50m的垂直导气管,管口露出场顶表面高度根据专家提议并参照《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB 16889)第4.7条规定,从原标准的50cm增加至100cm。
在台湾省的一般废弃物卫生掩埋场设置规范中,要求采用燃烧装置,其应高出覆土表面3~5m。
4 有条件回收利用填埋气体的填埋场,应设置填埋气体集中收集设施,并监测填埋气体成分及量的变化。
强制性条文6.4.2 填埋场的填埋作业区应为生产的火灾危险性分类中戊类防火区,易燃易爆部位为丙类防火区。在填埋区应设消防贮水池和消防给水系统等灭火设施。
6.4.3 填埋区应设防火隔离带,其宽度宜为8m。
本规范首次提出了防火的具体要求。火灾产生原因大体上是置于填埋场的垃圾最初为好氧化,同时产生二氧化碳、水和热,大约为60~71℃。一旦氧气耗尽则生物降解转为厌氧性,其产出甲烷、二氧化碳和一些微量元素及热量。温度的上升使垃圾热解成为黑色碳化物,如再有氧气就会使碳化物变成赤热状态,这一过程的加深,产生了火灾的隐患,遇到明火则会着火、爆炸。此时应控制地下火源。按照《火灾分类》(GB 4968)为C级。本规范主要参考了《建筑设计防火规范》(GBJ 16)第三章“厂房”第一节中的生产的火灾危险性分类,也参考了附录三、四生产的火灾分类及储存物品的火灾分类举例。易燃、可燃材料的露天、半露天堆场的布置和防火间距参考了该规范表4.7.2,并首次提出防火隔离带,其宽度宜为8m。此外,场区应设消防给水系统,如泵、贮水池等设施。考虑到北方地区冬季严寒,给水系统易冻的实际情况,填埋场宜配置消防车辆。
强制性条文6.4.4 填埋场区中,甲烷气体的含量不得超过5%;建(构)筑物内,甲烷气体含量不得超过1.25%。
填埋区中甲烷气体含量不得超过5%,建构物内不得超过1.25%,后者为首次提出。这一指标主要考虑了填埋场LFG中除甲烷气体外,还有其他易燃易爆气体,限定一种气体产生的同时,也应控制其他有害或易燃气体的产生,从而达到减轻对大气污染的目的。
6.5.1 垃圾入场填埋前必须对其进行检测,应符合本规范第3.0.1条、第3.0.2条的规定,未经检测的垃圾严禁入场填埋。
垃圾通过一级、二级或三级运输甚至经过转运才运至生活垃圾卫生填埋场,因此填埋物进场前必须经过检测,严禁有毒有害废弃物混入生活垃圾中,同时也应进行计量。
6.5.2 场区周围应设安全防护措施,填埋作业现场宜有防飘散物围栏。填埋场周围宜设10~20m宽度的绿化防护带与周围环境相隔离。
场区周围应采取安全防护措施,如围墙、护栏及绿色屏障;填埋作业现场宜有防飘散物围栏。本规范首次提出填埋场周围宜设10~20m宽度的绿化防护带与周围环境相隔离。
6.5.3 填埋场应设有管理、生活、设备维修、地衡、分析化验、给排水、车辆冲洗、电源、通讯、监控等设施。
对附属建筑,与填埋工程配套的工程和设施及生活管理区、建设用地等应有所考虑。填埋场应设有管理、生活、设备维修、水电控制、地衡、分析化验用房,有条件的填埋场应配置自动监控系统、渗沥液自动检漏检测系统、土工膜损坏监测系统。
6.5.4 填埋场应修建地下水本底监测井、污染扩散监测井、污染监测井。填埋场地在填埋前、后应进行水、气、土及噪声的本底监测及作业期监测,填埋后应在不稳定期限前后进行跟踪监测。监测项目及监测方法必须按国家现行标准《生活垃圾填埋场环境监测技术规范》(GJ/T 3037)执行,环境污染控制指标必须符合国家现行标准《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB 16889)的要求。应考虑生活垃圾应急堆放场地的设置,并应控制其对环境的污染。
规范要求修建环境保护的土建设施,地下水本底监测、污染控制监测的配置应参照《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB 16889)的要求。在特殊情况下,如暴雨、道路维护等时,本规范首次提出应考虑生活垃圾应急堆放场地。
6.5.5 场区应设道路行车指示、安全标志、防火防爆及环境卫生设施设置标志。
为安全生产必须设置行车安全标志、禁火禁烟标志、环境卫生标志,其必须符合相关标准的要求,如《环境卫生设施与设备图形符号》(CJ 28.1~3—91)、《生产过程安全卫生要求总则》(GB 12801)、《关于生产性建设工程项目职业安全监察的暂行规定》等。
6.5.6 填埋场应有灭蝇、灭虫、灭鼠、除臭措施,使用杀虫灭鼠药剂,应避免二次污染。
本规范原则上要求填埋场的覆盖工步每日覆盖、适时覆盖,这样可以阻断蝇蚊的孽生原始条件,及时覆盖又可以使臭味得到一定程度的控制。但有时实现不了工艺要求,故消杀是不可少的工步。应加以强调的是,要使用对人体毒理危害尽可能小的化学药品,最好是生物制品,用物理法捕获较好。本规范增加了除臭措施,但要避免二次污染。
6.5.7 填埋场应考虑填埋作业面及场外地表水径流,应按当地降雨量、汇水面积、径流量进行设计和建设。截洪沟、溢洪道、排水沟、导流渠、导流坝、垃圾坝等工程应做到清污分流。
本规范中的水利工程设施是为了场地稳定,减少污水处理量而实施的工程项目,其建设的好坏直接影响填埋工程,也是环境保护的重要保证之一。为了防止垃圾渗沥液向周围环境迁移,垃圾填埋场的底部要设置渗沥液防渗和导排系统并应防止阻塞,要选用适宜材料。
6.5.8 填埋场建设的有关文件,必须按国家档案管理条例进行整理与保管,保证完整无缺。在日常运行中积累的技术资料应整理,统一保管,包括场址选择、勘察、征地、拨款、设计、施工直至验收等全过程所形成的一切文件资料。填埋作业管理宜采用计算机网络管理。
填埋场管理包括生产运行管理、设备管理、技术管理、入场垃圾管理、填埋作业管理、环境污染监测管理、封场管理等。明确指出了资料管理应符合档案管理法。本条只原则上建议采用计算机网络管理填埋作业,事实上IT业发展至今,计算机已遍及各个领域,在环境卫生行业也大大普及了。
6.6.1 垃圾填埋场应按建设、运行、关闭、封场、跟踪监测、场地再利用等程序进行管理。
强制性条文6.6.2 填埋场封场后的土地使用必须符合下列规定:
1.填埋场填埋达到设计封场条件要求时,确需关闭的,必须经所在地县级以上地方人民政府环境保护、环境卫生行政主管部门核准、鉴定。
2.填埋场土地达到安全期后方能使用,在使用前必须做出场地鉴定和使用规划。
3.未经地质、建筑、环境专业技术鉴定之前,填埋场地严禁做永久性建(构)筑物用地。
6.6.3 封场工作应按设计进行施工,并应在专业人员现场监督指导下进行。
6.6.4 填埋场最后封场应在填埋物上覆盖粘土或人工合成材料。粘土的渗透系数应小于1.0×10-7cm/s,厚度为20~30cm;其上再覆盖20~30cm的自然土,并均匀压实。
6.6.5 填埋场封场后应覆盖植被。根据种植植物的根系深浅而确定。覆盖营养土层厚度,不应小于20cm,总覆土应在80cm以上。
6.6.6 填埋场封场应充分考虑堆体的稳定性和可操作性。封场坡度宜为5%。
6.6.7 封场应考虑地表水径流、排水防渗、覆盖层渗透性和填埋气体对覆盖层的顶托力等因素,使最终覆盖层安全长效。
《中华人民共和国固体废物污染环境污染防治法》中第四十条指出:“禁止擅自关闭、闲置或者拆除城市生活垃圾处置设施、场所;确有必要关闭、闲置或者拆除的,必须经所在地县级以上地方人民政府环境卫生行政主管部门和环境保护行政主管部门核准,并采取措施,防止污染环境。”
本规范规定了填埋场必须达到安全期后,并经过鉴定及做使用规划后才可使用。在美国的相关标准中,要求使用者在封场跟踪监测30年,当满足指标要求后才可使用,而且多作为绿地。本规范也明确说明封场后,作永久性建筑的要求。为了安全必须经过技术鉴定。
本规范规定了填埋场封场工作应按工程设计来施工,应有工程技术人员指导工作。封场后应覆盖渗透系数k小于1.0×10-7cm/s、厚20~30cm的粘土或复合材料及覆盖自然土并均匀压实。应有导水层、阻水层,各层应由不同材料铺成,其层厚应适用于当地实际情况。规范规定了营养土层厚度不应小于20cm,总覆土达80cm以上的要求,其制定是参考了各类植物根系深度:一般草小于30cm,牧草大于100cm,小灌木30~45cm,大灌木45~60cm的实际而定。参照德国标准,在表面密封系统受力平衡、形状稳定以后,防止风和雨水侵蚀,避免植物根系对密封系统可能造成的损害,必须有一个不小于5%的坡度。
垃圾堆体的稳定性可分外部与内部两种。外部稳定性包括边坡失稳、水平向伸展引起的应力及场地的总体稳定性不佳地基失稳;内部稳定性指堆放垃圾应在不影响上述外部稳定性的区域内。在这个区域内,置放低强度的垃圾,但应考虑操作时的稳定性,且应距边坡有一定安全距离,避免沉降引起内部应力。此外,尚应考虑填埋气体(LFG)对覆盖层的顶托力。这些与防洪、防火防爆等构成了防灾体系,可杜绝填埋场因基础失稳而发生的人员伤亡事故。