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国内外垃圾填埋场土工膜防渗系统的比较与探讨

随着经济的发展,生活垃圾的产量也与日俱增,处理生活垃圾的方法主要有焚烧,堆肥以及填埋处理,其中填埋作为一种最终的处理方式在各国得到了广泛的应用。然而在垃圾填埋过程中产生的大量渗沥液会对环境造成巨大的危害,美国1997年的调查结果表明,在已投产使用的18500座垃圾填埋场中,有近一半的填埋场对地下水体造成不同程度的污染。1997年,英国4000个填埋场中对水体环境造成污染的比例已达到3.3%。有学者对北京几个大型垃圾填埋场的渗漏检测证实,这些垃圾填埋场均已发生了明显的渗漏。某些垃圾填埋场渗漏污染已造成周围十几平方公里范围内的地下水不能饮用。因此各国对垃圾填埋场建设中的防渗系统进行了严格的规定。


我国的垃圾填埋事业起步较晚,经过几年的发展,国家2008年颁布了GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》,对填埋场的建设进行了统一的规范。相比其他国家来说,我国的防渗系统建设相对滞后,虽然有了统一的规范但实际实施的年限较短,在实际工程中人们对防渗系统的理解还不够全面,在防渗材料的选用上还值得商榷,因此本文通过对美国,日本,德国,欧盟以及中国对填埋场防渗系统的规范进行对比和分析,借鉴国外多年来实际运行中的经验,结合中国的实际情况对中国的填埋场防渗系统构造以及材料的选用提供一些意见和建议。


各国填埋场防渗系统及防渗材料的应用

日本的填埋场防渗系统及防渗材料的应用

根据日本1998年颁布的垃圾填埋场标准:当填埋场底层具有渗透系数小于1×10-5cm/s的黏土层5m以上,可以不设置人工防渗衬垫,如果满足不了以上条件,必须设置以下衬垫结构:

1)黏土+土工膜:黏土层厚度不低于50cm,且渗透系数须小于1×10- 6cm/s;土工膜厚度不小于1.5mm;保护垫和保护覆土须铺设在土工膜之上,且厚度须大于50cm(见图1)。

2)沥青混凝+土工膜:沥青混凝土层厚度不小于5cm,且渗透系数须小于1×10-7cm/s;土工膜厚度不小于1.5 mm;保护垫和保护覆土须铺设在土工膜之上,且厚度须大于50cm(见图1)。

3)双层土工膜:土工膜厚度不小于1.5mm;中间须设置保护垫;保护垫和保护覆土须铺设在土工膜之上,且厚度须大于50cm;土工膜下面也应设置保护垫(见图1)。



1-保护覆土; 2-保护垫; 3-土工膜; 4-黏土或沥青混凝土; 5-地基

图1日本垃圾填埋场防渗结构


美国的填埋场防渗系统及防渗材料的应用

美国《城市固体废物填埋场标准》中规定的防渗结构如下:

1)采用由一个复合衬层系统和一个渗沥液收集系统组成的防渗系统,渗沥液收集系统的设计,必须保持衬层上的渗沥液深度不超过30cm。

2)复合衬层系统由合成人工膜和压实黏土层构成的下层衬层,上层的人工膜厚度不得小于0.75mm,如果人工膜为HDPE,则厚度至少为1.5 mm。下层黏土的衬层厚度不得小于60 cm,渗透系数应小于1×10-7cm/s。

美国各个州的规定过于联邦的要求不尽相同,但均不低于国家标准,俄勒岗州的标准和国家的一致,而密歇根州要求的防渗结构是底土为厚度不小于3m的天然黏土和0.9m厚的第2层压实黏土层;然后依次是第2层人工膜,次级渗沥液收集系统, 0.9m厚的第1层压实黏土,第1层人工膜,主渗沥液收集系统,顶部是0.6m厚的沙土保护层,渗沥液收集系统由一层土工网和土工织物组成。人工膜厚度1.5mm,压实黏土为1×10-7cm/s。美国垃圾填埋场典型防渗结构见图2。



1-固体废物; 2-砂砾排水和保护层; 3-人工膜衬层; 4-压实黏土衬层;

5-底土; 6-土工织物反渗层; 7-土工网排水层

图2美国垃圾填埋场典型防渗结构示意图


德国的填埋场防渗系统及防渗材料的应用

德国《生活垃圾技术条例》中分为一级和二级填埋场,二级市生活来及填埋场,防渗要求如下:

要求采用个人工膜和黏土衬层组成的复合防渗结构,在人工膜衬层以上铺设排水层和保护层,总厚度不得小于30 cm,其中人工膜衬层如果是HDPE要求最小厚度是2.5 mm;黏土层厚度不得小于0.75m(至少三层)渗透系数小于1×10-8cm/s。德国卫生填埋场防渗结构见图3。



1-固体废物; 2-排水层; 3-保护层; 4-人工膜衬层;

5-第1层压实黏土衬层; 6-第2层压实黏土衬层;

7-第3层压实黏土衬层; 8-地基

图3德国卫生填埋场防渗结构示意图


中国的填埋场防渗系统及防渗材料的应用

国家2008年颁布了GB16889- 2008对防渗系统做了如下的规定。

1)如果天然基础层饱和渗透系数小于1.0×10-7cm/s,且厚度不小于2 m,可采用天然黏土防渗衬层。

2)如果天然基础层饱和渗透系数小于1.0×10-5cm/ s,且厚度不小于2 m,可采用单层人工合成材料防渗衬层。人工合成材料衬层下应具有厚度不小于0.75 m,且其被压实后的饱和渗透系数小于1.0×10-7cm/s的天然黏土防渗衬层,或具有同等以上隔水效力的其他材料防渗衬层。人工合成材料防渗衬层应采用满足CJ/T 234中规定技术要求的高密度聚乙烯或者其他具有同等效力的人工合成材料。

3)如果天然基础层饱和渗透系数不小于1.0×10-5cm/s,或者天然基础层厚度小于2m,应采用双层人工合成材料防渗衬层。下层人工合成材料防衬层下应具有厚度不小于0.75 m,且其被压实后的饱和渗透系数小于1.0×10-7cm/s的天然黏土衬层,或具有同等以上隔水效力的其他材料衬层;两层人工合成材料衬层之间应布设导水层及渗漏检测层。

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