世界各國垃圾填埋場防滲構(gòu)造介紹

　　生活垃圾填埋過程中，由于雨水等流入垃圾中形成的滲濾水含有多種有害物質(zhì)，比如鉛，鋅，砷和鉻，以及滲濾水總有機碳濃度很高，一般都要超過1000mg/L，因此如果不經(jīng)處理直接排入地下水或河流中，將嚴(yán)重污染環(huán)境。世界各國對于垃圾填埋場的防滲系統(tǒng)都有不同的要求，但一般都是以橡膠，樹脂等高分子材料做成的土工膜為主，輔以其它防滲材料。圖1 是垃圾填埋場防滲系統(tǒng)的一個典型構(gòu)造。隨著科技的發(fā)展和新材料的不斷出現(xiàn)，歐美等國家采用單一防滲構(gòu)造的已經(jīng)很少，都把防滲層作為一個復(fù)雜系統(tǒng)來慮，土工膜與GCL土工毯，復(fù)合土等作為復(fù)合防滲層一起使用。本文將介紹世界各國垃圾填埋防滲復(fù)合層的做法和材料的主要性能要求。

2 歐美各國防滲系統(tǒng)構(gòu)造

　　表1中顯示的是歐美各國垃圾填埋場防滲系統(tǒng)的構(gòu)造以及材料性能。從表中可以看出，歐美國家普遍是土工膜和摻有膨潤土的復(fù)合土而成的2層防滲層。由橡膠和樹脂類制成的高分子土工膜本身的防滲性能特別好，透水系數(shù)一般小于10_11cm/s.。但是土工膜的缺點是抗穿刺性差（關(guān)于土工膜穿刺性能的實驗及其理論計算將在其它論文中敘述），特別是發(fā)展中國家生活垃圾很少分類，甚至不分類，里面含有鐵、玻璃、陶瓷等尖銳的東西，在填埋過程中由于機械的碾壓很容易使土工膜破損，造成滲濾液的外泄。與土工膜相比復(fù)合土的特性就是不怕金屬等堅硬物，在土工膜被穿刺的情況下，能夠起到抗?jié)B的作用。歐美各國設(shè)置在土工膜下面的復(fù)合土厚度至少50cm以上，單獨的復(fù)合土層能夠保持多年不滲漏。比如，在土工膜破損的情況下，假設(shè)積聚在復(fù)合土上面的水位有30cm高，那么滲濾水透過復(fù)合土層需要的時間如下計算。

　　水頭差：i=（L+H）／L

　　垂直方向的流速：v=ki=k(L+H)/L

　　那么滲濾水穿透復(fù)合土層需要的時間：T=L/v=L2/K(L+H)

　　比如表中所列美國的防滲構(gòu)造，滲濾液穿透復(fù)合土層需要時間是TUS=12.7 年；法國的防滲構(gòu)造，穿透需要時間是 TFA=1.0 年左右。也就是說在上面防滲層都損壞的情況下單靠最下面的復(fù)合t土也能保證12.7年和1.0年不滲漏。

3 亞洲各國的做法

　　亞洲除了日本、韓國等國家有比較完備的防滲系統(tǒng)之外，中國、泰國在這方面發(fā)展也很快。位于日本東京青梅的日出垃圾填埋場表了日本垃圾場建設(shè)的科技水平，防滲系統(tǒng)采用了2層TPO土工膜，一層GCL，最下面是一層50cm厚的摻有膨潤土的復(fù)合土，嚴(yán)格意義上來說等于是4道抗?jié)B。最上面一層TPO破損造成滲漏的情況下，中間層GCL中的膨潤土遇到滲濾水立即膨脹止水，阻止?jié)B濾液滲入地下水系統(tǒng)。GCL這種產(chǎn)品由于是2層無紡布中間夾了干燥的膨潤土，在施工過程中特別是在邊坡上鋪設(shè)，很容易造成膨潤土的分布不均勻影響到防滲效果，所以在GCL的下面又設(shè)置了一層TPO和摻膨潤土的復(fù)合土，真正做到了萬無一失。相對于日本的做法，韓國垃圾場防滲層的做法要簡單的多。位于漢城（首爾）郊區(qū)的號稱世界上

垃圾填埋場之一的漢城垃圾填埋場，是在平地上往上填埋，邊坡上堆放了大量的廢舊輪胎，這主要是為了緩沖填埋機械對防滲系統(tǒng)的的沖擊起保護(hù)作用。底面上采用黑色的無紡布保護(hù)材料，下面是HDPE土工膜，整個垃圾填埋場采用的是一道防滲材料。

　　國內(nèi)的某垃圾填埋場設(shè)計中采用了相當(dāng)于3層防滲層的防滲系統(tǒng)，HKPE土工膜，GCL以及復(fù)合土層，在國內(nèi)這個做法應(yīng)該說是相當(dāng)超前了。目前菲律賓對垃圾場防滲系統(tǒng)還沒有具體要求，有的垃圾場還沒有慮這個問題。位于馬尼拉市的垃圾填埋場，主要填埋沒有經(jīng)過焚燒的生活垃圾，由于沒有設(shè)計防滲系統(tǒng)，垃圾場中產(chǎn)生的滲濾液直接排入附近的河流，污染了地下水。據(jù)檢測，滲濾液的TOC含量高達(dá)900mg/L，含有重金屬的鹽化物的含量高達(dá)15000~17000mg/L，嚴(yán)重污染了周圍的環(huán)境。

4 對國內(nèi)垃圾填埋場防滲系統(tǒng)設(shè)計的一點看法

　　各國的情況不一樣，所以對于垃圾填埋場防滲系統(tǒng)的設(shè)計理念也不一樣。歐美各國是以技術(shù)為本，即從技術(shù)性能出發(fā)來設(shè)計；而日本是以人為本，或者說以垃圾周圍居民的認(rèn)知度為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計防滲層的構(gòu)造，所以一般情況下都設(shè)計得非常保守，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過技術(shù)本身的性能要求，普通都有3-4層的防滲層，以給垃圾場所在地的居民一種安全感。

　　從材料本身來看，高分子土工膜的防滲性能特別好，一般都在10_11cm/s和 10_1310cm/s 之間，1.5mm厚的材料能夠保持幾十年不滲漏，它的特點就是強度高，拉伸率可以達(dá)到300%以上，但是由于薄很容易被尖銳物刺穿。而摻有膨潤土的復(fù)合土透水性能同樣很小，一般摻有10%膨潤土的復(fù)合土的透水系數(shù)小于10_7cm/s ，而且作為防滲層的復(fù)合土厚度要求50cm以上，金屬等很難穿透這層復(fù)合土。但是它的不足之處就是追隨基礎(chǔ)變形的能力很小，也就是說當(dāng)?shù)鼗艿郊羟凶冃萎a(chǎn)生裂縫的時候，復(fù)合土同樣產(chǎn)生裂縫而且還有很多問題沒有搞清楚，特別是當(dāng)在邊坡上使用的時候存在穩(wěn)定性問題，不少國家還沒有承認(rèn)GCL是一道防滲材料。因此結(jié)合防滲系統(tǒng)的技術(shù)要求以及我國目前的經(jīng)濟發(fā)展水平，從滿足要求來設(shè)計這個系統(tǒng)，厚度1.5mm以上的土工膜和摻有膨潤土的復(fù)合土組成垃圾場的防滲系統(tǒng)既能滿足性能要求，即正常情況下保持50年不滲漏，同時也是的做法。

　　在這里還要指出國內(nèi)垃圾填埋場設(shè)計中的一個誤區(qū)，即在基礎(chǔ)上直接鋪設(shè)GCL。這種做法是不科學(xué)的，而且起不到自修復(fù)功能。GCL的作用是當(dāng)上層土工膜破損的情況下，干燥的膨潤土遇到滲濾水迅速膨脹，堵塞顆粒之間的空隙和內(nèi)部毛細(xì)孔，起到抗?jié)B作用。但如果GCL直接與基礎(chǔ)接觸，當(dāng)?shù)叵滤簧仙龅紾CL中的膨潤土?xí)r，沒等上層土工膜破損臌潤土已經(jīng)膨脹，失去了自修復(fù)功能。

表產(chǎn)品主要性能表

型號規(guī)格

指標(biāo)

項目 WCS—1 WCS—2 WCS—3 WCD—1 WCD—2

一布一膜復(fù)合土工膜 二布一膜復(fù)合土工膜

220、 500、 600 、300 、500

單位面積質(zhì)量偏

差度(%)≤ 一等品 6.5 5.0 5.0 6.5 5.0

合格品 9.0 8.0 7.0 8.5 8.0

厚度(mm≥) 一等品 0.30 1.40 2.50 0.40 1.75

合格品 0.25 1.30 2.40 0.35 1.65

縱橫向狹條抗拉

強度(N/om) ≥ 一等品 70、 300 、450 、110 、400

合格品

圓球頂破強度

(N) ≥ 一等品 200 、500 、 900 、 200 、900

合格品

抗?jié)B強度(Mpa) 一等品 0.4Mpa水壓

不滲水 0.7 Mpa水壓

不滲水 0.7 Mpa水壓

不滲水 0.4Mpa水壓

不滲水 0.7 Mpa水壓

不滲水

合格品

外觀 一等品 布面平整、無破洞、布面與膜粘合緊密、無分層現(xiàn)象

合格品

根據(jù)表5.5.1.3的產(chǎn)品主要性能，結(jié)合周頭水庫的