西北地区垃圾填埋场防渗处理方法初探

维普资讯 http://www.cqvip.com 建筇技戎　ＡＲＣＨＩＴＥｃＴＵＲＡＬ　ＤＥｓ｜ＧＮ　ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ　西北地区垃圾填埋场防渗处理方法初探　张黎　（－－ｚ－￣１ｔ市城市建设设计院；甘肃兰州　７３ｏｏ３０）　【摘要】为防止对地下水和地表水的污染，垃圾填埋场必须进行防渗处理。西北地区干旱少雨且地下水位低，蒸　发量远大于降雨量。针对此特点，结合实际工程设计，考虑渗滤液的影响因素，提出了适合本地区的防　渗处理方法。　【关键词】西北地区；渗滤液；防渗处理；方法　【中圈分类号】ＴＵ９９　【文献标识码】Ｃ　【文章编号】１６７３—１０９３（２００５）０２—００４６一Ｏ３　随着中国经济的高速发展，城市化水平和人　有关，在西北干旱地区，由顶部蒸发转移的水份是　民生活水平的不断提高，城市生活垃圾量与日俱　主要的。　增，由此带来的环境污染问题日益严重，城市生活　影响渗滤液数量的因素有以下几个：　垃圾处理已成为影响环境保护、城市建设、人民生　１．１降水量　活和可持续发展的重要因素。　降水持续时间、降水强度和降水频率直接影　国家和各级政府部门都非常重视城市生活垃　响渗滤液的产生量。　圾处理问题，建设部发布标准《生活垃圾卫生填埋　１．２地下水的侵入　技术规范＞自２００４年６月１日起实施。第６．０．１　地下水的流向、流速、位置，填埋场工程地质　条规定垃圾填埋场必须进行防渗处理，防止对地　情况、填埋场底部防渗系统。　下水和地表水的污染，同时还应防止地下水进入　１．３地表径流和蒸发　填埋区（该条文为强制性条文）。垃圾填埋产生的　渗滤液的数量在填埋场封场和最终覆盖后将　渗沥液是一种成分极为复杂，具有严重污染性，有　显著减少，有两个主要原因：①生长于封场表面土　毒有害的高浓度有机废水，且随着填埋场地、填埋　壤上的植被由于蒸发作用显著地减少可浸入水份　时间、垃圾组分性质和气候的不同而具有非常大的　以及低渗透性粘土削弱了渗透作用。②一个合理　特异性。西北地区具有气候四季变化明显，干旱少　的填埋场封场设计将大大减少渗滤液的产生量。　雨，蒸发量大于降水量，地下水位低等特征，因此，　１．４垃圾成分　在西北地区设计垃圾填埋场防渗工程时，有必要考　渗滤液中ＣＯＤｅｒ、ＢＯＤ５主要由垃圾中的厨余　虑渗滤液影响因素和结合当地特点进行防渗工程　产生，其影响因素与垃圾初始水分含量、单元层的　处理方法探讨，为此类地区工程设计提供参考。　高度、均一性及压实度等有关。　１影响渗滤液产生的主要因素　２渗滤液防渗处理方法　渗滤液产量主要与当地地质地貌、气候、降　２．１填埋场选址　水、水文条件、季节变化，垃圾组分和含水率等因　填埋场的投资与工程量巨大，因此，选择一个　素有关，影响渗滤液产生的因素十分复杂。主要有　适宜的场址就显得尤为重要。合理地选择填埋场　降水、地表水侵入、垃圾成分、填埋场顶部的地表　场址，要求集雨面积较小，库容大、地下水位较低　径流和水分蒸发等。　的区域，还要考虑垃圾运距，周围环境、交通、覆土　垃圾填埋场一般不会建造在承压地下水有可　来源等因素。　能侵入的地方，因此，“地下水的侵入”是指地表的　２．２截洪沟的设１　潜水，这部分潜水的量与降水密切相关，除夏季的　西北地区垃圾填埋场大多数利用天然沟谷地　西瓜等富含水份的垃圾外，一般没有大量的富含　带，对于山沟式填埋场，需要设置截洪沟和暗埋式　水份垃圾，所以降水是渗滤液的主要来源。垃圾填　排洪管涵，以截留填埋区两侧和上游山区由于降　埋场顶部的地表径流量的大小与垃圾的密实度、　雨产生的洪水径流。　覆土材料、覆土厚度、表面的植被和封场排水条件　２．３填埋场防渗处理　维普资讯 http://www.cqvip.com ＡＲｃＨｌＴＥＣＴＵＲＡＬ　ＤＥＳＩＧＮ　ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ　根据垃圾填埋场工程地质和水文地质情况对　填埋场进行防渗处理，防止对地下水和地表水的污　染，同时还应防止地下水进入填埋区。防渗方法有　多种，一般可以分为自然防渗和人工防渗，人工防　建筇技市　资源非常贫乏的西北是非常困难的。其施工方法　有：帷幕灌浆，防渗板等垂直防渗技术，但这几种　方式造价较高，在西部经济欠发达的地区不适宜　大规模推广。选用方案二：将库区边坡平整清除所　有植被和坡积物，并使山坡形成相对一致的坡度，　渗又包括垂直防渗和水平防渗。自然防渗｛要求粘　土类衬里的渗透系数不应大于１．０　Ｘ　１０。ｃｍ／ｓ）。　人工防渗即场底及四壁均用防渗材料作防渗处　理，人工防渗应采用复合衬里防渗，位于地下水贫　乏地区的防渗系统可采用单层衬里防渗系统。垃　将边坡分为二层，低洼处采用原土回填夯实，夯实　密度大于０．９ｔ／ｍ，。这样使整平后的边坡角度一　层在４５。左右，二层在６０。左右（见图３—１）。然后　设置二布一膜也就是一层土工布中间ＨＤＰＥ膜　圾填埋场防渗包括库区底部防渗（水平防渗）和库　区边坡防渗（垂直防渗）具体采用何种防渗措施主　要取决于填埋场的工程地质、水文地质及当地经　济条件等因素。　２．４填埋作业技术　（１．５ｍｍ厚）再一层土工布。土工布要求长纤不易　破损，高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）膜，具有优良的机械　强度、耐热性、耐化学腐蚀性、抗环境应力开裂和　良好的弹性，是理想的防渗材料，它能有效阻止渗　滤液的渗漏，缺点是ＨＤＰＥ膜某处破损可能会发　生渗漏。合理的边坡角度设计有利于渗滤液的导　排和防止对地下水的污染。　城市生活垃圾由垃圾运输车辆运至填埋场经　计量后由场区道路和场内临时道路进入填埋区作　业面，对于大型的卫生填埋场，水平填埋单元按　１～２天的垃圾量划ｙ）－，布置成矩形网格，每单元　在工程设计中面对边坡角度大于４５。且沟深　在２０ｍ左右的山谷，如何将ＨＤＰＥ膜固定也是一　个难题。在工程中我们采用边坡设置锚固槽的方　法（见图３—２）。从库区边坡底部开始每隔７ｍ设　置长宽１ｍ的锚固槽，槽内灌注水泥浆，固定　ＨＤＰＥ膜，防止土工膜被拔出。　３．３库区水平防渗设计　堆高２ｍ～３ｍ由推土机摊铺压实后覆土，覆盖土　层厚０．２ｍ～０．３ｍ，以保障垃圾体稳定并有利于　渗沥液导排。　３工程实例　３．１自然防渗和人工防渗相结合　青海省循化县生活垃圾填埋场设于一“ｖ”型　《生活垃圾卫生填埋技术规范》ＣＪＪ１７—２００４　沟谷内，针对填埋场的形状和地质情况，　设计中采取了适合本地区的防渗处理方　法，有效地降低了垃圾渗滤液的产生。　在防渗处理上，由地质勘察报告揭露　其中风化岩渗透系数Ｋ＜１．０　Ｘ　１０～ｃｍ／ｓ，　故采取自然防渗和人工防渗相结合，以自　然防渗为主的防渗方式。由于在风化岩上　有很厚的砂砾层，属强透水层，为保证渗　滤液的收集及坝区的稳定性，减少清运土　方量，本次设计场底采用人工防渗，同时，　在坝前３０ｍ以内，内边坡３ｍ以下，沟两侧　３ｍ以下进行人工防渗处理，防渗材料选用　１．５ｍｍＨＤＰＥ膜及土工布（２００ｇ／ｃｍ。）。　３．２库区垂直防渗设计　图３一ｌ边坡角度示意图　图３—２边坡设置锚固槽示意图　第６．０．４条规定：位于地下水贫乏地区的防渗系　统也可采用单层衬里防渗系统，单层衬里结构为：　基础；地下水导流层：厚度应大于３０ｃｍ，膜下保护　西北地区山高沟深，垃圾填埋场大多选在边　层；粘土厚度大于１００ｃｍ等等，而在具体的工程中　导流层一般选用卵石，其主要作用在于防止地下　坡坡度大于６０。的“ｖ”型沟谷中，对于边坡粘土层　的施工和防渗层的敷设都十分困难。青海、甘肃等　水进入垃圾填埋区减少渗滤液产生量。但在西北　地区垃圾填埋场中地下水导流层如何设置，还需　进一步优化。近几年来我们设计的垃圾填埋场工　程从地质资料中看青海贵德、互助，甘肃榆中、白　多数垃圾填埋场边坡角度７０％都大于４５￣，如何　因地制宜确定边坡防渗设计是一个棘手的问题。　方案一：将边坡削至４５。，这样将大量填挖土　方且沟谷上部要占用大量农田及林地，这在土地　银等地地下水的埋深均大于３０ｍ。在设计中我们　维普资讯 http://www.cqvip.com 建筇技了ｌ￡　ＡＲＣＨ｜ＴＥｃＴＵＲＡＬ　ＤＥＳＩＧＮ　ＭＡＮＡＧＥＭＥ　ｌＴ　式中Ｑ——渗滤液平均日产出量（ｍ　／ｄ）　Ｉ——年平均日降雨量（ｍｍ／ｄ）　ｃ——浸出系数，即填埋场中降雨量中　成为渗滤液的分数　认为在地下水贫乏且地下水位较低的地区可以取　消３Ｏｃｍ地下水导流层。在防渗技术上采用粘土和　高密度聚乙烯膜。防渗性能好的粘土是填埋场防　渗衬层的理想材料，但从严格意义上讲，粘土只能　延缓渗滤液的渗漏，不能达到防渗技术标准的要　求，故在粘土层上需再铺设ＨＤＰＥ膜。高密度聚乙　Ａ——填埋面积（ｍ　）　如青海循化县城年平均降水量２５７．０ｍｍ，渗出　系数ｃ值取为０．４，经计算降雨平均日产出的渗滤　烯（ＨＤＰＥ）膜是人工合成材料中最常用和较理想　的防渗材料，它能有效阻止渗滤液的渗漏。粘土层　加ＨＤＰＥ膜可确保垃圾填埋场达到卫生填埋技术　液量为３５ｍ，／ｄ，参考国内外已有垃圾填埋场的运　行经验，确定垃圾分解产生的渗滤液为１０Ｌ／ｔ。可以　看出垃圾降解水的产生量相对于影响渗滤液产生　量的其他因素来说，影响相对稳定且较小，一般忽　略不计。　标准规定的防渗要求。　３．４渗滤液处理技术　渗滤液的组分比较复杂，与垃圾成分，填埋场　的土壤组分和填埋场使用年龄有关，主要污染物　因此在设计过程中对渗滤液处理采用回喷　是有机污染物，ＣＯＤｅｒ、ＢＯＤ５很高，含有氨、氮、　磷、重金属、微生物等。　大气降水是产生渗滤液的直接来源。降水持　续时间，降水强度和降水频率直接影响渗滤液的　产生量。大气降水到达地面后，一部分通过蒸发和　法，即将渗滤液收集在渗滤液池中。利用蒸发量大　的特点，设计将收集池表面积加大，采用较浅的池　深，利用西北地区强烈的蒸发量蒸发掉大部分水　量；将剩余的滤液用污水泵回喷至垃圾填埋库　区。由于回灌的渗滤液为垃圾层带来大量微生物，　使填埋场成为一个以垃圾层为填料的厌氧生物反　应器，加速填埋场内垃圾中有机物的降解。在已运　行的青海湟中县垃圾填埋场中，效果较好。实践证　明，渗滤液回喷技术在蒸发量远大于降雨量的西　北地区是非常适宜的。　“２１世纪议程”提出“到２０１０年，我国所有城　植物的蒸腾作用重新回到大气圈中参与循环，剩　下的则渗入填埋场中，因此水分蒸发，蒸腾量以及　降水量决定了填埋场水分的入渗量，影响水分蒸　发和植物蒸腾量的主要因素是温度、湿度、太阳辐　射和大气流动，这些因素间接地影响了渗滤液的　产生量。　结合垃圾填埋场工程设计，我们进行了大量的　调查及研讨，总结国内外各种城市垃圾填埋场渗滤　市都要建立符合环境要求的生活垃圾填埋场或焚　烧厂，使全部生活垃圾得到处置”。要实现上述目　标，尽管卫生填埋场有着永久性占地及污染环境　的潜在危险的缺点，但结合我国西北地区的经济　水平，考虑到西北地区有大量闲置的荒山谷地，因　液处理经验，数据统计显示青海、甘肃大部分地区　干旱少雨且蒸发量远远大于降雨量，表３—２为西　北地区部分城市年平均降水量与蒸发量的统计。　对垃圾产生的渗滤液产生量进行确切的计算　通常是比较困难的，一般采用经验公式来计算，计　算渗滤液产生量的经验公式有很多，比较简单常　用的是按年平均降水量法的经验公式估算，计算　公式为　此，大力推广卫生填埋技术是惟一能够迅速提高　我国西北地区垃圾无害化处理率的有效办法。鉴　于我国南北地区经济差异及地理、水文和人文环　境条件的不同，要选择适合本地区卫生填埋防渗　处理的方法对于降低卫生填埋场的处理成本具有　现实意义。　Ｑ＝ｌＯ００—１・ＣＩＡ　部分城市年平均降水量与蒸发量情况地区　年平均降水量（ｎｌｎ１）　表３—２　参考文献　【１】建设部科技发展促进中心，《城市生活垃圾卫生填　埋处理技术》，中国建筑工业出版社，２００４年，　【２】钱学德、郭志平等编著，《现代卫生填埋场的设　计与施工》，中国建筑工业出版社，２００１年，　年平均蒸发量（ｍｍ）　青海循化　青海互助　青海民河　甘肃榆中　甘肃天祝　甘肃金昌　甘肃白银　２５７．０　３５０．０　３５０．０　４１２．３　６２３，０　２８２．０　２ｏ４＿３　２ｌ３６．８　ｌ２３５．６　ｌ７３９．９　１４０６．８　ｌ７０ｏ．０　２Ｏ９４，２　２ｏ（Ｈ．１　【作者简介】张黎（１９５５一），女，陕西临潼人，兰州市　城市建设设计院设备设计所所长。