危险废物安全填埋场防渗工程技术研究

危险废物安全填埋场防渗工程技术研究刘西茹（深圳市危险废物处理站有限公司广东深圳518049）摘要：安全填埋场是目前用于危险废物和工业废弃物的安全处置，为防止产生二次污染，须有达标防渗层。

本文对填埋场防渗工程的材料、组成结构、施工技术进行了分析，总结了防渗工程的几点要素。

关键词：安全填埋场;防渗材料;组成结构;施工技术前言：国家环保总局、国家经贸委、国家科技部联合发布的《危险废物污染防治技术政策》规定，各种危险废物需妥善贮存和实施无害化处理。

安全填埋场是固体废物处理的重要方法之一，但其渗漏污染危害巨大，不仅使土壤盐碱化、毒化，也会污染地下水，并最终进入人类的食物链。

可靠安全的防渗工程是杜绝填埋场重复污染的有效屏障。

一、危险废物填埋场防渗工程及防渗材料的概述安全填埋场的防渗系统通常由基础层、四壁防渗衬层和表面密封系统构成，有的还需在周围建设垂直密封系统。

填埋场防渗层设置应考虑填埋场的安全性、土壤施工条件及成本等相关因素。

根据我国《危险废物安全填埋污染控制标准》（GB18598－2001）的要求，防渗层系统可分为天然材料衬层、复合防渗层（即粘土层上覆人工材料防渗层）、或双防渗层。

防渗层的防渗材料有粘土、防渗膜、钢筋混凝土、无纺布等多种，选择粘土、膨润土（GCL）和防渗膜（通常为高密度聚乙烯HDPE）作为防渗层是目前国际上较为通用的一种形式，它具有适用性好、防渗性能强和技术成熟等优点。

其中影响粘土层防渗性能的主要因素有：塑性指数、阿太堡限度、粒径大小、密实度、粘土矿物学和变细特性等，参照国外危险废物安全填埋的有关技术要求及我国有关行业标准，对粘土层透水系数的要求为不大于1X10-7cm/s[1],厚度大于0.5m.对人工材料的要求除具有渗透率小外，还应具有足够的强度和抗蚀性。

人工防渗材料的合成材料一般都由自然或高分子聚合物组成，主要包括：聚氯乙烯（PVC）、高密度聚乙烯（HDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、氯化聚乙烯（CPE）、氯化硫酸聚乙烯（CSPE）、合成橡胶、乙烯丙烯丁烯单体（EPDM）等，从综合性能上比较，高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜是最适合用于危险废物安全填埋场防渗层的材质，国外填埋场人工防渗材料大部分采用HDPE。

HDPE防渗膜对大部分化学品有良好的抵抗力，渗透系数小（10-13cm/s），强度高，易焊接，在低温下有良好的工作性能，不易老化，使用寿命长。

二、危险废物填埋场防渗工程结构介绍安全填埋场的防渗结构较成熟的工艺通常采用双防渗层系统，实践证明该系统安全可靠，防渗效果高于我国《危险废物安全填埋污染控制标准》（GB18598－2001）第6.5项的要求。

1、场底双层防渗系统的结构组成场底由上至下依次为：300g/m2无纺布；300mm碎石渗滤液收集层；700g/m2无纺布保护层；2mmHDPE防渗膜；300g/m2无纺布保护层；5.0mmHDPE土工网格排水层；300g/m2无纺布保护层；2mmHDPE防渗膜G；CL(6mm)膨润土土工复合物；500mm压实粘土。

2、填埋场边坡双层防渗系统的结构组成由上至下依次为：200mm袋装砂土层；700g/m2无纺布保护层；2mmHDPE防渗膜；300g/m2无纺布保护层；5.0mmHDPE土工网格排水层；300g/m2无纺布保护层；2mmHDPE防渗膜；GCL(6mm)膨润土土工复合物。

以上方案在辅助防渗层HDPE防渗膜下加膨润土工复合物层。

膨润土工复合物层抗渗系数可为10-9cm/s[2]，比抗渗系数为10-7cm/s的粘土抗渗能力高两个数量级。

另外膨润土工复合物层的遇水膨胀，膨胀功能至少达15倍，可有效阻止辅助防渗层由于可能穿孔而产生渗漏。

这样，辅助防渗层由单层变成双层，形成辅助防渗层的复合功能，增加了安全性。

在膨润土工复合物层下，再设一层500mm压实粘土层，其最大渗透系数为1x10-7cm/s。

压实粘土层的优点是不易在施工中穿孔受损；即使有微渗，因压实粘土层的防渗效果，微渗通过的时间也就长得多。

压实粘土层的下面还应另行设有地下水排水系统。

该系统能降低地下水水位，有效防止地下水位上涨而出现破坏防渗结构基础等现象。

3、填埋场封场系统的结构组成根据我国《危险废物安全填埋污染控制标准》（GB18598－2001）第9项的要求，并参照目前国内外危险废物安全填埋场的封场设计经验，封场层的结构由上向下可依次为：300mm植被层（使用耕植土）；700mm 植被保护层；300g/m2土工无纺布；300mm碎石疏水层；700g/m2土工无纺布；1mmHDPE防渗膜；GCL(6mm)膨润土土工复合物。

填埋场封场后，通过地表水的排水系统合理的将地表水导出场外，并应尽快恢复地表植被。

4、渗滤液收集和导出系统填埋场场底的渗滤液收集系统由疏水层加导水管组成。

场底疏水层采用300mm厚的碎石，以大于2％的坡度排出填埋场。

根据我国《危险废物安全填埋污染控制标准》（GB18598－2001）第6.9项的要求，疏水层的透水系数应不小于0.1cm/s。

为了提高渗滤液的收集效率，在场底还应铺设DN250mmHDPE有孔管作为渗滤液导水主管，坡度大于2％，主管两侧每隔一定距离再布设渗滤液导水支管，填埋场边坡上的疏水层由袋装砂土组成。

渗滤液的导出系统可在边坡上斜靠两根DN400mmHDPE提升管，从渗滤液收集池伸至边坡顶部，管内放置没顶式水泵，设自控装置，边坡顶部设渗滤液收集罐。

填埋场的渗滤液通过疏水层进入导水管，从导水管流入填埋场底部的渗滤液收集池，经提升管抽入渗滤液收集罐内。

三、危险废物填埋场防渗工程施工技术要求和要点1.基础土层施工就近获取性能及含水率符合要求的粘土，分层铺土、分层碾压，每层铺土压实后的厚度不得大于25cm，场底压实度≥94%，边坡压实度≥90%。

每层提供压实度检查报告。

后一层粘土回填(下转第52页)(上接第50页)时应先把上一层压实土的表层挖松3-5cm再回填压实，确保填土层的整体密实度；复杂坡面则应采用水泥喷浆处理，厚度为30mm且均匀；边坡的坡脚与坡顶均应做成圆角，确保边坡稳定，坡度依土质而确定，必要时应设置支盲沟实施排水处理。

2.人工防渗材料施工技术要求(1)人工防渗材料铺设技术要求防渗材料正式铺设前，对地基基础表面平整度，压实密度等进行全面确认。

并应对防渗材料的质量（各项技术指标，表面是否有皱纹、气泡、破损等问题）进行检验。

每卷防渗材料应编号按序实施铺设。

当出现温度过高、过低、降雨、积水或大风天气时应停止铺设工作。

现场存放防渗材料应注意不得淋水、暴晒，并应具有良好的通风。

在铺设防渗材料卷时，应注意自然展开，保证不出现由于拉伸而造成材料变形，出现皱纹与破坏材料性能等现象。

应对铺设完的材料及时进行接缝焊接，对铺设好的防渗材料应及时压放对材料无损坏的重物如袋装砂土、废轮胎等以防被风刮起。

(2)人工防渗材料焊接技术要求a.焊接方式：HDPE土工膜采用热熔焊接，搭接宽度不得少于100±20mm。

挤压焊接仅用于修复(如修补、覆盖）及由于熔焊设备达不到的地方。

b.焊接强度：应在12MPa以上，作强度试验时其断裂点不得在两片HDPE膜重叠处断裂。

c、焊接的布置及焊接技术要求:在焊接前必须将防渗材料表面油脂、湿气、灰尖、污物碎片等清理干净。

定向接缝应平行于最大坡度线，即由上至下铺设，不应与斜坡相交,应将转角处的接缝，不规则几何形状减至最少。

焊接工作应在测得防渗材料上方（但不接触）环境温度在5℃-40℃之间焊接。

场地内遇有管线须穿越HDPE膜时，应先确定管径大小及数量，用HDPE膜预制若干套管与HDPE膜先行焊接，以免渗漏。

对所有焊缝的严密性除目测外，尚应对已完成焊缝全面作气压检验至全部合格为止，同时采样送检测机构检验：就已完成的焊缝进行随机采样，每1000m焊缝采35cm×35cm的样本，送检测机构进行检测。

若焊缝强度合格，则检验资料应予存档备查。

整个防渗层（含碎石疏水层）铺设完成后，应委托专业渗漏探测单位进行整个库区防渗渗漏探测，对所有发现防渗系统渗漏部分，防渗系统承包单位应进行修补。

结语危险废物对环境的污染日趋严重，《危险废物污染防治技术政策》规定：到2015年，全国城市的危险废物要基本实现无害化处置，填埋场设计水平和施工工艺的改进及防渗技术材料的研究具有重要的现实意义，需要广大环保工作者不懈的努力。

参考文献：[1]马志飞、安达、姜永海等：某危险废物填埋场地下水污染预测及控制模拟【J】.环境科学2012(01),15.[2]李庆凯、董路销毁日本遗弃在华化学武器危险废物填埋场的安全选址【J】.安全与环境工程2012(01).30.[3]孙晓东，王丹,曲世才等.危险废物填埋场的设计与施工技术【J】.探矿工程（岩土钻掘工程）,2008,8：64-66.刘西茹（１９７５－）女，本科，深圳市危险废物处理站有限公司工程师，研究方向：环境结构工程紧密配套设计。

三、计算实例本文采用南京安元科技“可燃液体池火灾事故模拟分析系统”软件，输入所需的基础数据参数，可以计算出不同人员暴露时间情况下的死亡半径、重伤半径、轻伤半径、财产损失半径。

乌鲁木齐石化分公司新建的100×104t/a对二甲苯芳烃联合装置新增4个5000m3内浮顶苯储罐，罐区内储罐同时发生事故概率很小[4]，按照单个储罐事故最严重情况，即当单个罐内苯全部泄漏时，将产生最严重的后果。

当防火堤面积为4189m2的情况下，计算人员暴露火焰时间为10s、15s、20s、30s、60s、90s、120s 时对应的死亡半径、重伤半径、轻伤半径，计算结果如图1所示。

本文还计算了在人员暴露火焰时间一定的情况下（取10s），不同防火堤面积分别对应的死亡半径、重伤半径、轻伤半径，计算结果如图2所示。

四、危害后果分析若乌鲁木齐石化分公司100×104t/a对二甲苯芳烃联合装置的苯储罐破裂泄漏发生池火灾，储罐防火堤面积为4189m2时，人员的伤害半径（死亡半径、重伤半径、轻伤半径）随人员暴露火焰时间的延长而显著增大，因此，在发生池火灾事故时，要抓紧事故初期的时间积极组织人员疏散。

事故发生时，人员极易在30～60s的时间内撤离[5]，在人员暴露火焰30s时死亡半径、重伤半径、轻伤半径分别是54.3m、70.7m、120.9m；在人员暴露火焰60s时死亡半径、重伤半径、轻伤半径分别是76.1m、99.1m、173.5m。

通过计算结果发现，若苯储罐破裂发生池火灾时，人员的伤害半径（死亡半径、重伤半径、轻伤半径）随防火堤面积的增大而变大，因此，罐区建立防火堤来限制可燃液体的进一步扩展是相当必要的，在满足罐间距和防火堤容积的规范要求的情况下，对罐区进行合理设计和布局，可有效减少事故伤害。