城市生活垃圾填埋场底防渗系统设计方案

城市生活垃圾填埋场底防渗系统设计方案

填埋场主要是通过填埋场底部和周边的衬托层系统来达到防渗的目的。填埋场衬托层通常从上到下可依次分为过滤层、排水层、保护层和防渗层等。

填埋场防渗系统要防止渗滤液渗出污染地下水，还要防止降雨量造成的雨水大量渗入。防渗层的材料有天然黏土矿物如改性粘土、膨润土，人工合成材料如柔性膜，天然与有机复合材料如聚合物水泥（PCC）等。

（1）保护层的作用

保护层是对防渗层提供合适的保护。防止防渗层受到外界的干扰而被破坏，如石料或垃圾堆其表面的刺穿，应力集中造成膜破损，黏土等矿物质受侵蚀等。

（2）排水层的作用

排水层的作用是及时将阻隔的渗滤液排除，减轻对防渗层的压力，减少渗滤液外派的可能性。

（3）过滤层的作用

过滤层的作用保护排水层，过滤掉渗滤液中的悬浮物及其他固态半固态物质，否则这些物质在排水层中积累，造成排水系统堵塞，使排水系统降低效率或完全失效。

（4）防渗层的作用

在于防止渗滤液（由于渗滤液常常含有有毒有害物质，包括重金属离子、腐殖质、溶解性有毒气体如H2S）等渗入

地下而引起地下水的污染。防渗层层主要由防渗材料构成，从国内外工程实例来看，该层的结构千差万别，有两层土工膜中间夹一层膨润土的，也有一层土工膜上铺一层膨润土的，还有土工膜与压实粘土组成复合衬垫的以及重复使用单层土工膜防渗层组成双层复合衬垫的。总的来讲，该层至少应设一层土工膜，防渗层层数越多，安全性能越强，但造价也相应提高。库区（包括盲沟、泵站、预处理池）水平和垂直方向均采用人工防渗技术，防渗材料为HDPE黑膜，膜厚1.5毫米。对于防渗层的渗透系数K f必须小于规定标准，我国要求K f小于10-9m/s。

1.1场底防渗系统分类

根据填埋场底防渗设施（或材料）铺设方向的不同，可将场底防渗分为水平防渗及垂直防渗。

场底的防渗材料有多种类型，但根据材料的来源不同可将防渗材料分为自然防渗和人工防渗。

垂直防渗

场底防渗系统天然防渗

水平防渗单层防渗层

人工防渗单层符合衬托层

双层衬垫系统

双层合衬垫系统根据填埋场防渗设施(或材料) 铺设方向的不同，可将填

埋场防渗分为垂直防渗和水平防渗，根据所用防渗材料的来源不同又可将水平防渗进一步分为自然防渗和人工防渗两种如上图所示。

1.2场底防渗系统的选择

根据地质勘查情况，本设计通过三种防渗方案进行技术比较，以便确定最合适的防渗结构体系，其目的为达到既经济又保证安全。黏土衬层渗透性的主要指标是渗透系数，根据《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》，天然黏土衬里要2米厚的粘土，其渗透系数不应大于10-7cm/s。本次设计采用采用单复合衬层防渗系统，采由于地质条件所限，决定采用垂直于水平防渗相结合的工程措施。

1.3渗滤液收集系统

垃圾渗滤液是指超过垃圾所覆盖土层饱和蓄水量和表面蒸发潜力的雨水进入填埋场地后，沥经垃圾层和所覆盖土层而产生的污水。圾渗滤液的主要污染成分有：有机物、氨氮和重金属等，垃圾渗滤液中含有大量的有机物、病菌等。它的水质成分复杂，而且其水量及污染物的有毒有害的物质，并且渗滤液是一种处理难度较大的废水，它随着填埋方式、以及不同的季节和气候而有明显的变化。

渗滤液收集系统及处理系统包括：导流层、收集支管及干管、收集沟、盲沟、调节池、和污水处理设施等。填埋库区

防渗系统应该铺设有渗滤液收集系统、疏通系统。库区底部渗滤液收集和导流采用碎石排水层和HDPE导盲管盲沟，渗滤液收集管沟由HDPE 花管和卵石沟组成，为梯形结构，收集干管和支管呈树枝状分布。

1.3.1垃圾渗滤液来源

城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。主要来源有：

（1）日常雨水、降雪，它是渗滤液产生的主要来源；

（2）渗滤液数量与地下水的流量和性质变化而变化；

（3）表径流和地表灌溉所产生的外部地表水的渗入；

（4）垃圾在降解过程中在填埋场内分解时会产生水分；

（5）当渗滤液水位低于地下水水位，防渗系统受损时，地下水就可渗入填埋场内；

（6）垃圾本身含有的水分，这包括垃圾本身从大气和雨水中的吸附量；

（7）覆盖材料中的水分，与覆盖材料的类型、来源以及季节有关；

图1.3.1 水平衡示意图

1.3.2导流层

渗滤液导流层（即主滤液收集层和次滤液收集层）。防渗层上铺设渗滤液导流层，导流层选用16～32mm直径的卵石.

1.渗滤液主收集层：

在无纺土工布保护层上铺设600mm的碎石层，粒径要求20～40，上粗下细进行铺设，防止填埋的垃圾堵塞砾石缝从而影响渗滤液导流效果。

2.渗滤液导渗盲沟：

渗滤液导渗盲沟负责渗滤液的最终排放，将其从场区内排往渗滤液沉淀池和调节池进行处理。为了便于渗滤液的收集排放，在各区分别设置纵向盲沟，其中主收集层铺设直径为DN250mm的穿孔花管，并用150g/m2织质土工布包裹。次盲沟由透水和受垃圾沉降影响小的透水软管组成。

3.渗滤液次收集层：

直接安装于主防渗层之下，目的是监测主防渗层是否渗漏，若有渗漏，则可在次盲沟中发现并收集起来。

1.3.3收集支管和干管

收集渗滤液的支管可以使用卵石堆置形成，卵石尽可能均匀，尤其泥土含量不能过高(最高不应超过5%)，以便有足够的空隙用来导排渗滤液。对于支管，可使用高密度聚乙烯

花管，周围堆卵石并包裹土工布保护以防堵塞。卵石材质要求碳酸钙含量低于10%。卵石周围应用土工布包裹以防堵塞。渗滤液的收集干管和支管呈树枝状分布。

填埋场的工艺设计必须考虑对填埋库区底部可能存在的地下水进行导排。地下水导排沟位于渗滤液主导排沟下约2m处。先在沟内铺设反滤150g/m2土工布，然后再铺设DN200的HDPE穿孔花管，最后回填级配碎石到地下水导排沟沟顶。

1.3.4集水池及提升系统

本次设计采用平原型填埋场，其渗滤液无法依靠重力从填埋场自动流出去，因此采用导排提升系统，提升系统包括提升多孔管和提升泵，提升管可分为竖管和斜管。斜管采用高密度聚乙烯(HDPE）管，半圆开孔以利于将潜水泵从管道中放入集水池，在维修泵时可以将泵拉上来。以下是典型的提升系统：

图 1.3.4 协管提升断面