垃圾填埋场的设计与防渗处理技术研究

郭志恒

摘要：卫生填埋法是城市处理生活垃圾最常用的方法，我国建造与运用垃圾填埋场已经有很多年，虽然我们已经积累了一些经验，但仍有很多亟待解决的技术性问题。多数垃圾填埋场还存有二次污染环境的问题。本文主要论述了垃圾填埋场存有的问题和防渗技术的研究现状、垃圾填埋场设计方法、渗滤液的相关处理技术、钻孔桩施工。

关键词：垃圾填埋场 防渗处理技术 钻孔桩施工

1 概述

随着经济的发展和人们生活水平的提升，我国城市所产生的垃圾量不断增加，城市垃圾已达上亿吨，一些城市垃圾遍地，阻碍着城市的发展和城市市容市貌。

2 垃圾填埋场存有的问题和防渗技术的研究现状

我国城市垃圾处理水平还较低，多数城市都运用自然填沟或露天堆放等简单方式处理城市垃圾，一些河流的沿岸地区也成了垃圾堆放场。这些处理方法给河流、土壤、大气、地下室都带来严重影响及危害，目前，很多城市缺乏无害化处理垃圾的设施设备，虽然一些城市有无害化处理设备设施，但运营管理方面还不够完善，尤其是填埋场渗滤液未进行必要的净化处理与收集处理，已致使部分地区地下水源受到污染。运用简易填埋方式或集中堆放城市垃圾，因为没有较好压缩机械，部分填埋场没达到使用年限就开始填满封场。填埋场存有的问题可以列为几点：卫生填埋场设计存有缺陷，环保措施和渗滤液的处理设备不到位，实际处理效果较差，缺少收集处理沼气的设施设备；一些城市运用自然塌陷区或自然沟壑处理生活垃圾，简易填埋场没有设置防渗层，也没有收集渗滤液，将渗滤液排出的系统，严重污染周围环境；早期建设的卫生填埋场因为资金投入不足，防渗措施简单、设备简陋，导致二次污染。针对填埋垃圾过程中产生的较多具有污染危害的渗滤液，尽管我国已发展了厌氧处理法、好氧生物处理法等，但填埋和收集渗滤液时依然有渗漏问题出现，渗滤液防渗是避免地下水被污染的重要一步。由于渗滤液的浓度较高，渗漏会持续较长时间，逐渐会成为地下水的重要污染源，地下水如果受污染将难以恢复。处理固体废弃物一定要合理选择处理地址，再科学地设计防渗系统，按照场地水文地址与工程地址情况，防渗处理填埋场。常见的防渗处理是在填埋场四周和场地构建防渗系统，同时，利用水平或垂直防渗设施。现阶段，我国常用的方法是铺设水平防渗层与帷幕灌浆方法。运用帷幕灌浆法建筑垂直的防渗帷幕过程中，选择合适浆材非常重要。

3 垃圾填埋场设计方法

正常情况下，垃圾填埋场由覆盖系统、衬垫系统、渗滤液收集系统、气体收集和处理系统、渗滤液排放系统组成。要充分发挥填埋场处理垃圾作用，有效控制气液体污染，一定要合理设计填埋场各个组成系统。覆盖系统就是在填埋场填满后，对填埋场进行的覆盖封顶，给填埋场封底就是为了使填埋场封闭，减少地面降水与地表径流渗入到填埋场中，进而把填埋场场内可能受到的渗漏污染降到最低。建立最终的覆盖系统是发挥填埋场“防”功能的重要举措。站在生态环境保护方面考虑，设计覆盖系统时需要全面考虑所覆盖的土厚度给周围植物生长带来的影响。封顶系统需要布置排除垃圾分解气与集气层收集器的出口，全面考虑覆盖位置、覆盖的土材料、边坡最高覆盖高度、改善系统性能程度及覆盖后的管理工作；衬垫系统就是在填埋场四壁及底部设置防渗衬垫，设计防渗衬垫首先要选取合适的排水材料与防渗材料，然后进行相关结构的优化布置。实际工程中，填埋场底部防渗材料主要有压实粘土、天然粘土层、粘土垫及土工膜，这些材料都具有低渗透性的特性。防渗层就是将各种防渗材料有效组合到一起。我国填埋场底部防渗主要有水平防渗与垂直防渗两种，水平防渗指在填埋场的侧壁及底部设置防渗垫层，垂直防渗是在渗滤液的渗漏路径上做阻止，具体是在渗漏路径上做垂直帷幕的灌注浆液，进而实现减少渗漏量的目的。因为我国现阶段的填埋场的底部防渗工程多运用水平防渗与垂直防渗结合的工艺；填埋场设计气体收集和排放系统是为有效地控制疏导填埋的气体，防止填埋气体在填埋场场内发生淤积或在场外发生迁移，进而避免沼气爆炸，与此同时，可以运用回收沼气发电，让填埋气体得到充分利用，能够在防止空气增加有害成分的同时，提升填埋场经济效益；填埋场内渗滤液是经过填埋场对固体废弃物挤压及场内降水渗流而产生的，渗滤液是有污染危害的液体，如果渗滤液没有经过处理排入地下水里，会使地下水受到严重污染，对渗滤液数量产生影响的因素有地下水侵入、降水量、封顶系统设计、固体废弃物数量。设计渗滤液的收集与排放系统是为了把填埋场里的渗滤液有效收集到一起，并运用储蓄池或污水管把其送到污水处理站。渗滤液收集系统主要有集水槽、集水坑、多孔集水管、排水层、提升管、调蓄池及潜水泵组成，当渗滤液可以直接排进污水管时，可以不设置调蓄池，这些收集系统组成部分都需要根据填埋场的使用初期具有大量渗滤液产生来设计，进而确保系统投入使用后能够长时间保持良好流通能力。为降低地下水受污染概率，收集与排放系统要确保复合衬垫上的渗滤液较薄，通常低于30cm。

4 渗滤液的相关处理技术

设计填埋场的防渗工程前必须先分析计算填埋场垃圾的渗滤液渗漏量，计算渗漏量对评价防渗衬垫及防渗方案有效性具有重要作用。设计填埋场过程中，必须按照防渗层初始设计方案考察防渗衬垫渗滤液的渗漏情况，进而修正设计方案，提出防渗层的施工建议。现阶段，我国估算人工防渗层渗漏方法还不够科学，设计垃圾堆埋场前常常未进行相关渗漏分析，进而不能真实反映渗滤液实际渗漏情况。下面主要介绍利用土工膜、压实黏土及粘土垫作为防渗材料的渗漏情况，进而运用估算渗漏量的方法，提出防渗层的优化方案及减小渗漏量的方法。计算经过防渗衬垫渗漏量时，要先估算渗滤液渗透值，如果运用土工膜作为防渗材料，土工膜上层材料渗透系数确定，就能够得知土工膜渗滤液水头和供水速率的关系。运用压实黏土作为防渗衬垫材料时，其渗漏量可以运用达西定律计算而获得，渗滤液经过压实的粘土层时，粘土和污染物的例子及分子会发生离子交换、化学物理作用，污染物会沿着粘土层的深度方向渐渐衰减，大大降低渗漏液的污染物含量。所以，压实黏土可以净化渗滤液，建立实际防渗系统时要把压实粘土和土工膜材料充分组合在一起，构成符合的防渗衬垫，进而提升控制污染物渗漏的效果。

5 钻孔桩施工

钻孔灌注桩是一种钢筋混凝土结构，桩的耐久性受混凝土受到的侵蚀作用影响，钻孔桩穿过垃圾涂层，使垃圾渗滤液和膨润土泥浆间交换例子，进而形成大量有害泥浆，这些有害泥浆利用钻孔向其他土体渗漏。地下水中的污染物含量和钻桩数量、泥浆参数、单柱泥浆的损失量及钻孔渗滤液高度有紧密联系，要想减少渗漏液给地下水带来的污染，必须减少泥浆和渗滤液间的离子交换量，缩短渗滤时间，降低泥浆液渗透损失量。进行钻孔桩施工过程时，可以运用全钢护筒进行支护，防止浆液流失，降低浆液对环境的污染。

6 结束语

我国对城市垃圾填埋场的研究工作还远远不够，还处于起步阶段，很多研究成果还需要工程实践来检验，环境工作者和工程技术人员还需要通力合作，因地制宜地对垃圾填埋场工程进行研究与试验，进而在国家政策与环境保护法规的支撑下，优化垃圾填埋场设计方案，进而给城市营造良好生活环境。

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