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垃圾卫生填埋场中的土工布防水应用与处理

随着我国城市化进程的加快和居民生活水平的提高,城市生活垃圾量不断增加,垃圾的无害化处置成为了一项非常紧迫的任务。在我国,目前主要方法是建造垃圾填埋场。卫生填埋技术是目前被广泛应用于城市生活垃圾处理的经济、有效的方法。为贯彻《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》,防止生活垃圾填埋处置造成二次污染,国家环境保护局特制定了《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-1997),于1998年1月1日起实施。标准要求,生活垃圾填埋场工程环境保护设计必须包含对场区垃圾渗滤液的防水处理工程。本文将重点阐述垃圾卫生填埋场防水处理工程设计的基本原则和思路,并通过介绍部分城市垃圾填埋场防水工程的实例,说明防水技术防水材料在此类工程中的应用前景。

垃圾填埋场的防水
渗滤液的控制

在生活垃圾填埋污染控制标准中规定:生活垃圾填埋场环境保护工程设计应包含防水工程,垃圾填埋场环境保护工程设计应包含防水工程,垃圾渗滤液输导、收集和处理系统。垃圾填埋场的防水中一个主要方面就是对渗滤液渗漏的控制,也是垃圾填埋场设计和管理的一项主要内容。 渗滤液扩散对水源的污染是垃圾填埋场对环境污染 的一个主要方面,因此对渗滤液污染控制的研究是垃圾填埋场环境污染控制的一重要内容,同时也是确定垃圾填埋场、防渗工程规模的重要依据。渗滤液污染控制主要依据对垃圾填埋进行防渗处理。

垃圾填埋场防水处理的目的一方面在于防止渗滤液渗入地下,从根本上控制垃圾渗滤液对周围地下水环境的影响;另一方面是防止其他形式的水流侵入填埋场。因为大气降水会在场区内顺沟谷形成地表水流,在径流过程中会侵入填埋区,并对地下水进行补给,从而造成渗滤液液位大幅度上升,引渗滤液外溢而污染环境。因此,垃圾填埋场的防水工程建设必须根据场址的工程地质和水文地质情况,采用相应的防渗技术和防水材料,对填埋场进行防水处理。

防水技术

生活垃圾填埋场防水系统的建设目前在工程上多采用填埋场区底部水平防水,以及截洪沟、填埋区下游垃圾坝、截污坝、截渗墙、防渗帷幕等设施为主的垂直防水系统相结合的防水工艺。通常场区底部的水平防水可以利用天然不透水层,如较完整的不透水岩层或粘土、淤泥层(要求防水层渗透系数K≤10-7cm/s)。在地质条件不理想的地区,水平防水主要通过铺设由高密度聚乙烯等材料制成的透水土工膜、高分子防水卷材或其他防水材料(如经过加工的粘土)等建成人工不透水层来实现;或者两者相结合,封闭整个场区底部及边坡。

对于垃圾填埋场防水体系中的另一重要环节——垂直防水,其防水工艺则需要根据场区工程地质条件来选择。对于山沟式填埋场,为截留填埋区上游山区地表径流和部分潜水,需要设置截洪沟。由于截洪沟的深度有限,部分来自填埋场上游的地下潜水将进入填埋场,可能会形成大量的渗滤液。对此,可以采取引流措施减少进入填埋场的潜水量;在渗滤液下游采用建造混凝土截污坝、粘土心墙垃圾坝、截渗墙和灌浆帷幕相结合等方法建立垂直防水系统。此外,在地势平坦的平原地区,主要通过修建粘土心墙垃圾坝与铺设不透水土工膜、土工布相结合的防水工艺来建立防水系统。

防水材料

在垃圾填埋场防水系统工程中所采用的防水材料,其接触对象主要是垃圾渗滤液,因此,对防水材料主要性能的要求,特别要考虑到材料受渗滤液水质的影响情况。研究表明,填埋渗滤液水质受垃圾成分的影响很大,化学成分复杂,且与垃圾成分、填埋场的土壤组分和填埋场使用年限有关。有资料表明,国内填埋场垃圾渗滤液中COD、BOD一般在103~104mg/L之间变化,主要污染物是有机污染物、氨氮、碳、重金属等,pH值一般在6.5~7.8之间。由此可见,垃圾渗滤液是一种具有较强腐蚀性、高污染性的水体。通常垃圾填埋场的设计使用寿命为数十年。尤其是近年来我国对环境保护的要求越来越高,因此,在垃圾填埋场防水工程中使用的防水材料,必须具有很高的抗渗性能(渗透系数K≤10-7cm/s)、良好的抗化学侵蚀能力和耐久性能,才能满足此类工程防水的需要。

此外,根据所采用的防水处理工艺,在垃圾填埋场防水系统工程中可选择使用不同类型的防水材料。在人工水平防水中,目前国内外常用的防水材料有高密度聚乙烯土工膜等合成高分子防水卷材。此类防水材料经实践证明具有良好的不透水性能、抗化学侵蚀能力和耐久性。国外还有一类膨润土防水材料,如美国CETCO公司生产的一种加筋的土工织物膨润土毯(GCL),它使用专利方法将不可分解的高强拉力有纺及无纺聚丙烯土工布通过针织、中间填充膨润土防水粉而成,防水层渗透系数K<5×10-9 cm/s。该类防水材料同时具有易施工等特点,随着其性能的进一步提高和成本的降低,它将成为垃圾填埋场防水处理主体工程采用的主流防水材料之一。

另外,在垃圾填埋场防水系统垂直防渗工程中较多采用的一类防水处理技术是帷幕灌浆。灌浆材料主要使用细水泥和化学灌浆材料。试验表明这些灌浆材料具有良好的化学稳定性,材料在垃圾渗滤液中长期浸泡不易受垃圾渗滤液的侵蚀,稳定性能良好,同时固体抗渗性能好(渗透系数K=10-7~10-8 cm/s)。


城市生活垃圾卫生填埋场中的防水控制要求比普通水工Ⅰ级坝防水要求高100倍,这对当前常用防水处理技术和防水材料在垃圾填埋场工程建设中的应用提出了较高要求。从以上工程实例可见,采用铺设人工防水层、建立防水帷幕以及与自然防水层相结合等防水处理工艺,完全可以满足工程的环境保护设计要求。随着防水防渗处埋技术的成熟和防水材料性能的进一步提高,在防水体系中起重要作用的防水层,其所使用的不透水土工膜等高分子防水材料及水泥类和化学类灌浆材料,今后必将在城市垃圾填埋场等环境保护工程建设中发挥更大的作用。

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