生活垃圾卫生填埋场防渗系统方案比选论文

生活垃圾卫生填埋场防渗系统方案的比选根据下坪场续建工程勘察资料，场地附近为第四系地层所覆盖，基岩出露较少，据区域地质资料，勘察场地有一走向约300°的断裂构造通过，但全新世以来未见其活动，因此，场地整体稳定，设置防渗措施后可作为垃圾填埋场。场地处于沟谷上游，地下水补给来源主要是大气降水，基岩裂隙水埋藏较深，场地内地下水贫泛，岩土体渗透性较弱，水文地质条件简单。地表水不发育，仅见顺沟底分布的小溪流。

下坪场续建工程场区的工程地质条件满足不了《生活垃圾卫生填埋技术规范》（cjj 17－2004）对天然防渗层的要求，续建工程必须采取人工防渗措施。

１．防渗系统的作用及防渗标准

1.1防渗系统的作用

防渗系统就是在填埋库区底部及库区边坡采取工程措施建立一种水力屏障，其主要作用是将填埋库区内的垃圾体与外界隔离，防止渗沥液污染地下水、地表水及周围土壤，同时阻止场外地表水、地下水进入垃圾体内，有效地减少渗沥液产生量，有利于渗沥液收集与导出，也阻止了填埋气体（沼气）的横向迁移，有利于填埋气体的收集与利用。建有水平防渗系统是现代卫生填埋场区别于传统填埋场的重要标志，是现代卫生填埋场设计的一个极其关键和重要的组成部分。

1.2防渗标准

我国《生活垃圾卫生填埋技术规范》（cjj17—2004）规定，“填埋场必须进行防渗处理，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”。规范要求天然或人工防渗材料的渗透系数不应大于1.0×10-7cm/s。

1.3国内外填埋场防渗技术应用现状

1990年美国epa进行的填埋场衬层监测结果表明，即使是在最完善的全面的严格的施工质量控制下，土工膜的可能的渗漏率为200升/公顷·天。这个渗漏率是由于材料制造时留下的针孔和施工或填埋运行过程中时造成的破坏孔洞导致的，且这种破坏因素在填埋场运行的整个期限内都存在。

为建设安全可靠的填埋场，国外发达国家制定了非常严格的防渗技术标准与规范。如美国的《城市固体废物填埋场标准》明确要求采用由复合衬层系统，hdpe 膜厚度至少为1.5mm，粘土衬层的厚度不得小于60cm，渗透系数应小于1.0×10-7cm/s。而实际上美国各州执行的规范标准要严格的多，如密歇根州填埋法规要求采用双层防渗结构，从底部到顶部由以下部分组成：底土为厚度不小于3m 的天然粘土和0.9m 厚的第二层压实粘土衬层；然后依次向上为第二层人工膜衬层、次级渗滤液收集系统、0.9m 厚的第一层压实粘土衬层、第一层人工膜衬层、主渗滤液收集系统；顶部是0.6m 厚的砂土保护层。渗滤液收集系统由一层土工网和土工织物组成。人工膜衬层（通常为hdpe 膜）厚度应大于1.5mm，底土和压实粘土衬层的渗透系数应不大于1.0×10-7cm/s。

欧盟各国也制定了严格的防渗规范。如德国《城市固体废弃物技术条例》对生活垃圾填埋场的防渗标准要求采用由人工膜衬层和粘土衬层组成的复合防渗结构。其中人工膜衬层如果是hdpe膜要求最小厚度为2.5mm；粘土防渗层厚度不得小于0.75m且至少3层，渗透系数k≤1.0×10-8cm/s。

目前，国内的大型填埋场也逐步提高了防渗等级。建设部07年全国生活垃圾填埋场无害化处理水平检查评定中前三名的防渗情

况分别为：广州市兴丰生活垃圾卫生填埋场采用“三布两膜双层防渗:1.5mmhdpe土工膜+复合土工网+1.5mmhdpe土工膜”，上海市老港生活垃圾卫生填埋场采用“四布两膜防渗:1.5mmhdpe土工膜+gc l+1.5mmhdpe土工膜”，深圳下坪一期库底主盲沟以上部分采用了”两层粘土两布两膜复合”。国内最新建成的填埋场也采用了更为稳固安全的复合防渗结构，如2007年建成的宁波市鄞州区生活垃圾卫生填埋场工程采用了“2.0mmhdpe膜+1.0mmhdpe膜+gcl膨润土垫”的复合防渗结构，07年底建成的杭州市第二垃圾卫生填埋场采用了“2.0mmhdpe +gcl+1.0mm土工膜”。

2.防渗系统的选择

人工防渗有单衬层系统、双层衬层系统、复合衬层系统等防渗系统。单衬层系统由一层hdpe防渗膜及土工布组成，防渗层上部为渗沥液收集系统，下部为基地及地下水收集系统。双层衬层系统上方为渗沥液收集系统，下方为地下水收集系统。意外情况下透过上部的防渗层的渗沥液可以被下部防渗层阻挡并通过两者之间的

检测层检测到，但是一旦上部的防渗层破损则整个第一层防渗层可能就失去防渗能力，且损坏第一层的破坏力极有可能接连损坏第二层，出现这种情况时则渗沥液将渗入地下水，整个防渗系统将失效。复合防渗衬层系统由一层或双层hdpe膜防渗层与一层膨润土或优质粘土组成，系统上部为渗沥液收集区，下部为基底和地下水收集系统，意外情况下透过防渗层的渗沥液使膨润土遇水膨胀，堵塞住破损处，从而达到补漏防渗的效果。三种防渗系统的优缺点见下表1。

结合一期工程防渗系统的建设实际和深圳特区对环境保护的高要求，续建工程人工防渗系统采用复合衬层系统较为合适。提供两种可行方案，具体见表2，3。

表1 防渗系统方法比较

3.复合衬层防渗方案比选

根据上述防渗系统比选，确定采用复合衬层防渗系统。下表2

和表3给出了两种可行的、满足现行规范要求的两种防渗层结构方案。

表2 防渗层结构方案一

表3 防渗层结构方案二

方案ⅰ：采用100cm的压实粘土作为复合膜下防渗保护层，根据《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》cjj113-2007要求其渗透系数要求不应大于1.0×10-5cm/s，且厚度不小于75cm。本方案设计膜下防渗保护层为场底100cm，边坡85cm厚度的粘土层，

要求采用渗透系数k≤1.0×10-5cm/s的优质粘土，但库区及其附近难以找到符合此标准的优质粘土（根据深圳市地质勘察开发公司的调查，场区5km范围未发现有符合要求的优质粘土；从深圳市地质局的资料看，在深圳市范围内也未发现有符合要求的的粘土源）。因此，膜下采用100cm粘土层，实际上难以操作。

此外，在坡度为1:1.5~1:2.0的边坡上铺设30cm的渗沥液碎石导流层和35cm厚度的地下水碎石导流层施工难度大，且不经济。

方案ⅱ：场底采用钠基膨润土垫gcl做复合防渗（由一层性能持久的天然钠基膨润土夹在上下两层土工布之间组合而成的工业

成品材料），其渗透系数 k≤ 5.0×10-9cm/s，不但满足规范要求，且施工方便；当上层的hdpe膜被洞穿时，钠基膨润土垫因为具有的高膨胀性能，可自动修补漏洞；钠基膨润土垫还具有永久不老化的性能，既是hdpe的膜下保护层，自身又是优良的防渗材料。

此外，方案ⅱ采用来源有保证、施工方便、防渗性能优越的钠基膨润土垫取代方案ⅰ中的粘土层（厚度100cm或75cm），尽管gcl 的单价较贵（单价在35元/m2左右），但其防渗能力强，且gcl的总厚度仅为1.0cm左右，与采用粘土层相比较，可节约粘土层所占库容约1.0m3/ m2，可多获得46.1万m3的填埋容积（按单位库容投资26元/ m3计，相当于节约投资约1198.6万元）。

此外，对比在gcl下加上和不加上1.0mmhdpe土工膜做次防渗层的两种情况下进行渗漏量估算，结果表明：①如果仅使用

“2.0mmhdpe土工膜+gcl”作为防渗，则渗沥液日渗透量仍将达到