上海地区生活垃圾卫生填埋场防渗结构方案

上海地区生活垃圾卫生填埋场防渗结构方案上海地区生活垃圾卫生填埋场防渗结构方案综观国内外垃圾处理发展过程，由于垃圾填埋具有处理成本较低、操作管理方便，在大部分国家仍处于主导地位。建设垃圾填埋场主要包括：①场地防渗处理；②铺平、压实、覆盖填埋作业工艺及设备；③清污分流与渗沥液收集；④渗沥液治理；⑤填埋气控制与收集；⑥其它项目如灭蝇、除臭、防治鸟类等。其中，防渗工程是卫生填埋场建设的关键。上海地区陆地为冲积平原，地势低、水位高，为确保充分利用有限的土地资源、延长填埋场使用年限，通常采用开挖填坑与堆高填埋相结合工艺，地基土层大多处于高度积水状态。土层分布自上而下大致为：人工填土（或耕植土）、褐黄色黏性土、灰色淤泥质粉质黏土、灰色淤泥质黏土、灰色黏性土、暗绿或草黄色黏性土、草黄色砂质粉土、灰色粉细砂、灰色粉质黏土夹粉砂、灰色砂土、兰灰或绿灰色黏性土等。地区场底土壤的防渗系数达不到国家规定的天然黏土类衬里的防渗要求，需要采用完善的人工防渗措施，将地下水污染控制在最小程度。1总体方案我国CJJ17-2001城市生活垃圾卫生填埋技术规范规定：“黏土类衬里（自然防渗）的填埋场，天然黏土类衬里的渗透系数不应大于1.0×10-7cm/s，场底及四壁衬里厚度不应小于2m；改良土衬里的防渗性能应达到黏土类防渗性能。当填埋场不具备黏土类衬里或改良土衬里防渗要求时，宜采取自然和人工结合的防渗技术措施。”目前，国内已建成的填埋场中采用垂直防渗的较典型的填埋场有杭州天子岭填埋场、苏州七子山填埋场、上海浦东黎明应急填埋场等，目前均正常运行，但是由于垂直防渗墙体均采用水泥灌浆形式，其防渗系数均为10-6cm/s，并未达到国家标准中要求的10-7cm/s，因此或多或少地有渗沥液外渗量超标的情况发生。从我国卫生填埋技术规范看，在人工防渗中，仅对水平防渗系统作了要求。从国内其它地区已有的工程经验和新建的卫生填埋场实例来看，由于防渗墙的渗透系数不能满足卫生填埋技术标准的要求，新建的卫生填埋场基本上都采用水平防渗措施，因此，对四期工程新建填埋区，在现行标准下，从技术可靠性出发，推荐采用铺设人工防渗膜的方案。结合填埋区的场内取土以满足土方平衡的需要，采用在填埋区周围打防渗墙的措施作为辅助防渗手段。2水平防渗方案2.1概述水平防渗的衬层系统通常从垃圾底部向下可依次包括过滤层、排水层（包括渗沥液收集系统）、保护层和防渗层等。水平防渗的衬层系统可以分为单层衬层系统、复合衬层系统、双层衬层系统、多层衬层系统：单层衬层系统只有一个防渗层，防渗膜上面是保护层和排水层，有时也在下面设下垫层和地下水收集系统。复合衬层系统是用两种防渗材料贴在一起构成防渗层，常用的是柔性膜与黏土合在一起，其它层的设置与单层衬层系统相同。双层衬层系统包含两层防渗层，两层之间是排水层，以导排两层防渗层之间的液体和气体，此外，上层防渗膜上面是保护层和排水层，下层防渗膜的下面可以设置地下水收集系统。2.2构造方式选择对单层土工膜衬层防渗性能分析如下：按国家标准要求的2m厚、渗透系数为1×10-7cm/s的黏土，在假设水头为0.3m的条件下，底面标准渗透率用达西定律计算为9.94×10-5m3／（m2•d）。假设人工防渗采用单层土工膜衬垫，当土工膜材料和施工质量“一般”时，其破损情况参照有关资料可以用每4047m2有1个1cm2的小孔来衡量，则其渗透率用伯努利方程计算为3.11×10-4m3／（m2•d）。为保证土工膜达到较好的防渗效果，有以下3种方式供选择：方案一：采用单层土工膜衬垫，要求土工膜材料和施工质量都较好，破损情况更加小。其破损情况以达到每4047m2有1个0.1cm2的小孔计，则其渗透率为3.11×10-5m3／（m2•d）。方案二：采用双层防渗系统，少量通过主防渗层的渗沥液被次防渗层收集、导出，大大减少系统发生渗漏的可能性。方案三：采用复合防渗系统，土工膜下紧贴膨润土，由于破损处的渗沥液是点扩散而不是面扩散，同样质量的土工膜的渗透量大大降低。而且膜下膨润土的防渗系数达到10-11m/s，可进一步阻挡渗沥液的下渗。下垫膨润土按防渗系数5×10-11m/s计，考虑膨润土垫层的两侧有土工复合土工膜按结合情况较差计算，折合到4047m2为1.81×10-7m3／（m2•d），远小于国家规定的标准。随着工程技术的发展，用于生活垃圾卫生填埋场的衬层系统也在不断改进，从单层黏土衬层，到单层土工膜衬层、双层土工膜衬层、单层复合衬层、双层复合衬层，防渗性能越来越好。上述分析表明：方案一采用单层土工膜衬垫，要符合国家卫生填埋标准，需要采用较好的土工膜，当膜本身质量不是十分完美、或者施工及作业过程中出现差错，都会导致防渗系统失效。因此，上海地区生活垃圾填埋场宜采用更高等级的防渗系统。方案二的双层衬层系统和方案三的单层复合衬层系