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國内外垃圾填埋場土工膜防滲系統的比較與探讨

随着经濟的發展,生活垃圾的産量也與日俱增,處理生活垃圾的方法主要有焚燒,堆肥以及填埋處理,其中填埋作为一種最終的處理方式在各國得到了廣泛的應用。然而在垃圾填埋過程中産生的大量滲瀝液會對環境造成巨大的危害,美國1997年的調查結果表明,在已投産使用的18500座垃圾填埋場中,有近一半的填埋場對地下水體造成不同程度的污染。1997年,英國4000個填埋場中對水體環境造成污染的比例已达到3.3%。有学者對北京幾個大型垃圾填埋場的滲漏檢測證實,这些垃圾填埋場均已發生了明顯的滲漏。某些垃圾填埋場滲漏污染已造成周圍十幾平方公里範圍内的地下水不能飲用。因此各國對垃圾填埋場建設中的防滲系統進行了嚴格的規定。


我國的垃圾填埋事业起步較晚,经過幾年的發展,國家2008年頒布了GB16889-2008《生活垃圾填埋場污染控制标準》,對填埋場的建設進行了統一的規範。相比其他國家来說,我國的防滲系統建設相對滞後,雖然有了統一的規範但實際實施的年限較短,在實際工程中人們對防滲系統的理解還不夠全面,在防滲材料的選用上還值得商榷,因此本文通過對美國,日本,德國,歐盟以及中國對填埋場防滲系統的規範進行對比和分析,借鑒國外多年来實際運行中的经验,結合中國的實際情況對中國的填埋場防滲系統構造以及材料的選用提供一些意見和建議。


各國填埋場防滲系統及防滲材料的應用

日本的填埋場防滲系統及防滲材料的應用

根據日本1998年頒布的垃圾填埋場标準:當填埋場底層具有滲透系數小于1×10-5cm/s的黏土層5m以上,可以不設置人工防滲襯墊,如果滿足不了以上條件,必須設置以下襯墊結構:

1)黏土+土工膜:黏土層厚度不低于50cm,且滲透系數須小于1×10- 6cm/s;土工膜厚度不小于1.5mm;保護墊和保護覆土須鋪設在土工膜之上,且厚度須大于50cm(見圖1)。

2)瀝青混凝+土工膜:瀝青混凝土層厚度不小于5cm,且滲透系數須小于1×10-7cm/s;土工膜厚度不小于1.5 mm;保護墊和保護覆土須鋪設在土工膜之上,且厚度須大于50cm(見圖1)。

3)雙層土工膜:土工膜厚度不小于1.5mm;中間須設置保護墊;保護墊和保護覆土須鋪設在土工膜之上,且厚度須大于50cm;土工膜下面也應設置保護墊(見圖1)。



1-保護覆土; 2-保護墊; 3-土工膜; 4-黏土或瀝青混凝土; 5-地基

圖1日本垃圾填埋場防滲結構


美國的填埋場防滲系統及防滲材料的應用

美國《城市固體廢物填埋場标準》中規定的防滲結構如下:

1)采用由一個複合襯層系統和一個滲瀝液收集系統組成的防滲系統,滲瀝液收集系統的設計,必須保持襯層上的滲瀝液深度不超過30cm。

2)複合襯層系統由合成人工膜和壓實黏土層構成的下層襯層,上層的人工膜厚度不得小于0.75mm,如果人工膜为HDPE,則厚度至少为1.5 mm。下層黏土的襯層厚度不得小于60 cm,滲透系數應小于1×10-7cm/s。

美國各個州的規定過于聯邦的要求不盡相同,但均不低于國家标準,俄勒崗州的标準和國家的一致,而密歇根州要求的防滲結構是底土为厚度不小于3m的天然黏土和0.9m厚的第2層壓實黏土層;然後依次是第2層人工膜,次級滲瀝液收集系統, 0.9m厚的第1層壓實黏土,第1層人工膜,主滲瀝液收集系統,頂部是0.6m厚的沙土保護層,滲瀝液收集系統由一層土工网和土工織物組成。人工膜厚度1.5mm,壓實黏土为1×10-7cm/s。美國垃圾填埋場典型防滲結構見圖2。



1-固體廢物; 2-砂礫排水和保護層; 3-人工膜襯層; 4-壓實黏土襯層;

5-底土; 6-土工織物反滲層; 7-土工网排水層

圖2美國垃圾填埋場典型防滲結構示意圖


德國的填埋場防滲系統及防滲材料的應用

德國《生活垃圾技術條例》中分为一級和二級填埋場,二級市生活来及填埋場,防滲要求如下:

要求采用個人工膜和黏土襯層組成的複合防滲結構,在人工膜襯層以上鋪設排水層和保護層,總厚度不得小于30 cm,其中人工膜襯層如果是HDPE要求最小厚度是2.5 mm;黏土層厚度不得小于0.75m(至少三層)滲透系數小于1×10-8cm/s。德國衛生填埋場防滲結構見圖3。



1-固體廢物; 2-排水層; 3-保護層; 4-人工膜襯層;

5-第1層壓實黏土襯層; 6-第2層壓實黏土襯層;

7-第3層壓實黏土襯層; 8-地基

圖3德國衛生填埋場防滲結構示意圖


中國的填埋場防滲系統及防滲材料的應用

國家2008年頒布了GB16889- 2008對防滲系統做了如下的規定。

1)如果天然基礎層飽和滲透系數小于1.0×10-7cm/s,且厚度不小于2 m,可采用天然黏土防滲襯層。

2)如果天然基礎層飽和滲透系數小于1.0×10-5cm/ s,且厚度不小于2 m,可采用單層人工合成材料防滲襯層。人工合成材料襯層下應具有厚度不小于0.75 m,且其被壓實後的飽和滲透系數小于1.0×10-7cm/s的天然黏土防滲襯層,或具有同等以上隔水效力的其他材料防滲襯層。人工合成材料防滲襯層應采用滿足CJ/T 234中規定技術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)如果天然基礎層飽和滲透系數不小于1.0×10-5cm/s,或者天然基礎層厚度小于2m,應采用雙層人工合成材料防滲襯層。下層人工合成材料防襯層下應具有厚度不小于0.75 m,且其被壓實後的飽和滲透系數小于1.0×10-7cm/s的天然黏土襯層,或具有同等以上隔水效力的其他材料襯層;兩層人工合成材料襯層之間應布設導水層及滲漏檢測層。

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