2．填埋方式

(1)山谷型填埋场

通常是在山谷出口处设一封口坝，在填埋场上方设一挡水坝，场的四周开挖排洪沟，以防地表排水进入填埋场。填埋场的防渗可采用两种方法，一是垂直密封技术，在填埋场周边设置垂直防渗帷幕；二是在填埋场底部和边坡铺设防渗衬层。

(2)地上式填埋

通常用于地下水位较高或地形不适合挖掘的地方，要求坐落在较厚黏土层之上，渗透系数＜10^-7cm/s，否则需要设置人工密封层。地上式填埋场最好处置有机成分少的废物，以防异味和溢流渗滤液。它应采用边作业边封顶的方式，废物的堆存应从一侧开始，当达到堆存高度后，要及时采取表面密封措施。要远离居民区，避免对景观的不良影响。

(3)地下式填埋

它适合于场地有丰富的覆盖层物质可供开挖而地下水位较深的地方，废物放入挖掘坑中，挖掘的土用于覆盖层。以人造薄膜或低渗透性黏土或两者结合作为材料铺设衬层，以防渗滤液和填埋场气体从底边溢出。开挖的单元通常为方形，边长一般为60～300 m，深度为3～9 m，宽为5～15 m。地下式填埋场要求天然密封性良好的地质条件，密封层的渗透系数应＜10^-7cm/s，且厚度应＞5 m，否则应附加人工密封层。地下水至少应在填埋场基础以下3 m。

地下填埋场的边坡坡度应为1：2.3～1：3，以便在边坡部分铺设密封层。密封层的下部应铺设排水层和管道，并建有一定数量的排水竖井，在排水管与竖井的连接处应达到密封要求，否则在使用过程中易发生水患。

3.填埋场的设计与参数控制示例

在场址选定后，可按照一定步骤和内容进行填埋场的规划和设计(聂永丰2000)，包括确定固体废弃物数量及特性，收集现有和新建填埋场资料，选址和各种设施设计。在设计过程中，对渗滤液的产生及控制、填埋气体的产生与控制、填埋场衬层系统、填埋场表面密封以及环境监测与评价等应给予全面的关注，对危险废物的处理要有更严格的控制和管理措施。

(1)渗滤液产生量的估算

有关垃圾渗滤液产量的估算方法在相关工程手册中均有介绍，亦有文献进行了总结与讨论(耿广晋2009)，主要有水量平衡法、经验公式法、经验统计法和模型法等，这里主要介绍水量平衡法和经验公式法。

1)水量平衡法填埋场渗滤液包括：垃圾分解产生的渗滤液量，地下水转化的渗滤液量，垃圾填埋场表面降雨转化的渗滤液量，防渗层渗漏出去的水量以及填埋场表面蒸发损失的水量。通常填埋场水量平衡关系可用下式表示：

L＝(P+W+S₁+S₂)-(E_l+E₂+S₃+G+△H)      (11-45)

式中，L为某时段渗滤液产生量，m₃；P为某时段填埋场内降水量，m₃；W为垃圾降解产生的水量，m₃；S₁为外部渗入的水量，m₃；S₂为从外部地表流入的水量，m₃；E₁ 为填埋场地表蒸发水量，m₃；E₂为填埋场植物叶面蒸发水量(蒸腾量)，m₃；S₃为从填埋场地表流失的水量，m₃；G为由填埋气体带走的水分，m₃；AH为填埋场内含水量的变化值，m₃。

亦可用简单水量衡算法。在运行中的填埋场，用于计算渗滤液年产量的水量平衡式为：

Lo＝T-E-aW            (11-46)

式中，L_o为填埋场渗滤液年产生量，m³/a；T为进入场内的总水量(降雨量十地表水流入量＋地下水流入量)，m³/a；E为蒸发和蒸腾总量，m³/a；a为单位质量填埋废物压实后产生沥滤水量m³/t；W为废物量，t/a。

填埋场封场后，可让场内地表径流(R)流出，并可认为所填废物贮水能力不变，故平衡式为：

LT=T-R-E      (11-47)

式中，LT为封场后填埋场的渗滤液年产生量，m³/a。

将产生的渗滤液返回喷洒到新填的废物上或已填埋完的场地上，是一种很常用的方法，但这部分的渗滤液已在填埋操作的水平衡计算中考虑进去了，因此不应计入进入场地的总水量。若将渗滤液喷洒到另一个新的场地，则应纳入进水量中。

水量平衡法是根据水量平衡关系推导出的计算模式，但该法没有考虑填埋场内水分的运动过程，且部分参数的取值难以准确确定，因而其估算值与实际情况可能有一定的出入。

2)经验公式法可采用下列公式估算渗滤液的产生量：

L＝(k₁A₁+k₂A₂)(I×10^-3)+q            (11-48)

式中，L为填埋场渗滤液产生量，m³/d；A₁为正在填埋区面积，m²；A₂为已填埋区面积，m²；k₁为正在填埋区降水量转为渗滤液的比率；k₂为已填埋区降水量转为渗滤液的比率；I为最大年或月降水量的日换算值，mm/d；q为垃圾自身产生的渗滤液量(自身含水量与有机物质分解产生的渗滤液)，m³/d；k值与填埋场覆土性质、覆土坡度、填埋垃圾种类、填埋阶段、降水和蒸发量等因素有关，运行中的填埋场k值一般为0.2～0.8，封场的填埋场则为0.3～0.4居多。根据具体情况，k₁的数值对不直接排水的填埋作业区通常为0.4～0.8标准值为0.5)，k2的数值与覆盖材料及坡度有密切关系，对直接排水的完成区取值范围通常为0.2～0.4(标准值为0.3)。

(2)渗滤液通过底部衬层运移速度和穿透时间

式中，h为渗滤液在衬层上的积水高度，cm；d为衬层的厚度cm; Ks为衬层的渗透系数，cm/s；A为填埋场底部衬层面积，cm²；η_e为衬层的有效空隙率。为使透过衬层的渗漏速率降低，提高收排效率，可结合实际条件采取一些措施，即增大排水层的横向饱和导水系数；降低衬层的饱和导水系数；适当增加衬层的坡度tg a；减少衬层水平排水距离L；或适当增大衬层的厚度d。在这些措施中，当增大排水层的横向饱和导水系数时，可选择更粗大颗粒的排水材料，选择这一措施可能是较为合适的，因为相比之下，通过压实衬层来降低其饱和导水系数的作用有限，而通过改换衬层材料，则可能会显著增大费用投资。对于衬层坡度及衬层水平排水距离通常都有一定的设计要求，很少改变。增大衬层厚度只能在一定范围内降低渗漏速度，且衬层厚度增大，会相应增加运行成本。

(3)填埋场气体(LFG)产生量的估算

由于填埋场气体产生过程复杂，影响因素较多，因而很难精确计算出填埋气体的产生量。但垃圾的理论产气量，是确定填埋场气体实际产生量的重要依据之一。填埋场气体的产生量可采用经验估算法、化学计算法和化学需氧量以及模型方法来预测(施达彬2009,魏宁等2009)。经验估算法是依靠经验和参考其他类似填埋场的数据，并结合给定填埋场的场地尺寸、填埋平均深度、垃圾组成、降解速度、垃圾填埋量和场地的最大容量等有关数据来进行填埋场气体产气量估算的一种方法。经验估算法的优点是简单、快速，但需要设计者具有良好的经验和比较可靠的类似填埋场的历史数据。化学计算法是按照填埋气体产生的原理，将垃圾中可生物降解的有机组分的组成和该组分被降解的程度来估算填埋气体的产生量。按照生物降解速率的快慢，可将城市生活垃圾中的有机组分分为三类：快速降解的有机物(食品垃圾、污泥等)；轻度降解的有机物(庭院、公园废弃物、除食品以外的有机易腐物等)；缓慢降解的有机物(纸张、纺织品、木材、秸秆等)；此外，尚有不可生物降解的有机物(塑料等)。根据不同组分获得的气体量进行累积便可获得总的填埋场气体产生量。化学需氧量法是假设填埋场可释放气体的产生过程中无能量损失，有机物全部分解成CH₄和CO₂ ,则根据能量守恒定理，有机物所含能量均转化为CH₄所含的能量。

魏宁等(2009)根据IPCC(2006)的报告，介绍了一阶衰减模型计算法，该模型考虑填埋垃圾的产甲烷速率与填埋时间相关，垃圾在填埋一段时间后产气速率最大，继而随时间的增加而衰减。模型参数可以根据填埋场的管理方式和垃圾的类型来选择适合的推荐值或实际测量值，模型的数学表达式为：

式中，EcH₄gen为填埋气中的甲烷产生量；k为垃圾降解速率常数，取值参见表11-10；MSW_i为第f时间进入固体废弃物处置场地的固体废弃物质量;DOC为批量废弃物中可降解有机碳的含量；DOC_f为无氧条件下降解的可降解有机碳比例；MCF为甲烷修正因子，对不同条件下的缺省值为：厌氧管理固体废弃物处置场所1.0；半有氧管理固体废弃物处置场所0.5；未管理固体废弃物处置场所(其深度大于或等于5m，或地下水位接近地面，或两者兼而有之)0.8；未管理浅固体废弃物处置场所(其深度不足5m) 0.4 ;未归类固体废弃物处置场所0.6；16/12=CH₄/C分子质量比率(比率);F为产生的垃圾填埋气体中的CH₄比例(体积比例)，缺省值为0.5；t为垃圾的填埋龄(年)；△为垃圾填埋后到开始产生甲烷的时间间隔，IPCC推荐为6个月，±2月误差；n为填埋场的运行年限(年)；i以月为单位递增，j以月为单位递增；对于垃圾填埋气的计算，需要计算垃圾中不同成分的产气速率，按照垃圾每年的比重进行累加，公式(11-53)就变为垃圾中不同成分的甲烷产生量，累加后获取总甲烷量。再根据甲烷的产生量来估算填埋场产气量。甲烷排放量可由下式估算：

ECH₄＝E_CH4gen×(1-R)×(1-OX)         (11-54)

式中，ECH₄为垃圾填埋气中的甲烷排放量；E_CH4gen为填埋气中的甲烷产生量；R为甲烷回收量；OX为氧化因子，反映了源自被氧化的固体废弃物填埋场所产生的甲烷量，氧化因子的缺省值是0(未覆盖)或0.1(覆盖有土壤、堆肥等可使甲烷氧化的材料)。

表11-10 不同气候带垃圾降解速率常数范围值(k值)

城市垃圾填埋场可产生大量的气体，应该加以控制与利用，否则将会产生安全和环境问题。填埋气体的被动控制可用于释放填埋场内的压力或阻断所产气体的地表运移，适用于填埋量不大、填埋浅和产气量低的小型城市垃圾填埋场(<40000 m³)。将压力释放孔/燃烧器安装在填埋场最终覆盖层上便可构成排气孔(图11-9)，有时这些隔离通气口是用一根埋在底层中的穿孔管道连接起来的(图11-10)，系统由一系列隔离通气口组成，每7500m³废物设立一个通气口可能就够了。如果在排出的气体中有足够高的甲烷浓度，则可以将管道连接起来，并安装燃气系统而加以利用。

图11-9 典型隔离气体排气口图

图11-10 典型有穿孔管联结起来的被动排气系统图

相关链接：固体废弃物的土地填埋（一）