柔性垂直防渗技术在简易垃圾填埋场封场治理中的应用

1、柔性垂直防渗技术在简易垃圾填埋场封场治理中的应用佚 名【摘 要】介绍了何谓柔性垂直防渗技术,以安徽省淮南市大通区生活垃圾填埋场为例,通过柔性垂直防渗技术结合封场技术在该垃圾填埋厂的成功应用,有效阻止污染物通过地下水往外渗漏,阻止地下径流进入填埋场,可以快速、有效地实现污染物的阻隔.【期刊名称】环境卫生工程【年(卷),期】2018(026)006【总页数】4 页(P90-92,96)【关键词】填埋场;柔性垂直防渗;不透水层;完整性检测;独立水文单元【正文语种】中 文【中图分类】X32;X799.3在 20 世纪八九十年代，我国一些城市开始建立垃圾集中处置的准卫生填埋场，由于这些填埋场设计施工时，

2、普遍采用简易填埋方式和传统填埋作业工艺，对周边环境存在不同程度的污染，难以满足现代卫生填埋场技术标准要求1。目前第 1批填埋场大多运行了 10 多 a，已逐渐接近封场状态，面临着老旧简易垃圾填埋场封场及渗沥液阻隔控制的难题2，亟待在原有垃圾场的基础上利用柔性垂直防渗技术，结合封场，解决渗沥液渗入地下，填埋气外泄，并向四周扩散，污染周边环境的问题。柔性垂直防渗技术柔性垂直防渗技术介绍柔性垂直防渗技术是一种采用高密度聚乙烯（HDPE）膜作为防渗材料，基于将简易垃圾填埋场已经产生或可能产生的污染物控制在限制范围内的新型高效垂直防渗屏障系统，其最终目标是实现污染源的隔离与控制，实现生态环境的修复。柔性

3、垂直防渗技术是在传统的垂直阻隔技术基础上发展形成，利用 HDPE 土工膜卓越的防渗性能（k1.010-12cm/s）、抗化学腐蚀性能和使用寿命长等特点， 与传统矿物防渗材料的高吸附性能和自愈合性能结合，形成一种很好的垂直屏障， 从而对地下污染源实现有效地封堵，柔性垂直防渗系统结构示意如图 1 所示。图 1 柔性垂直防渗系统结构示意柔性垂直防渗技术设计思路地下水迁移分析简易垃圾填埋场渗沥液的影响主要表现在：过高的渗沥液水位会对填埋场底部产 生较大的浮托作用，影响垃圾边坡的稳定和填埋垃圾自身的稳定，不利于填埋作业；渗沥液和地下水相互作用，一旦垃圾渗沥液进入地下水域，将对地下水环境造成不可逆转的二次

4、污染，这在现代卫生填埋场中是严厉禁止的1。渗沥液产生量受地表降水、地下水以及垃圾自身降解特性的影响，地表水对渗沥液产生量的影响可以通过雨污分流措施加以控制，而地下水的影响则可以通过防渗衬垫系统加以隔离，但在没有防渗处理措施的填埋场中，地下水和渗沥液的影响是相互作用的。对简易垃圾场的渗沥液迁移问题，必须首先掌握场区地下水渗流场分布情况，其次分析渗沥液的扩散路径与范围，最终确定柔性垂直防渗墙的合理阻隔位置3。场地地质分析与污染调查柔性垂直防渗技术充分利用了原有场区地下相对不透水层地质，在垂直防渗技术应用过程中，涉及到开槽挖土作业，需掌握场地详细地层条件与物理力学参数，查明场地相对不透水层地层的深度

5、、厚度及特性，依据相对不透水层得出柔性垂直防渗设计深度，依据地层条件与物理力学参数指导柔性垂直防渗技术的实施。场地污染调查，通过利用网格布点、钻孔，进一步细化场地污染边界和深度，精确柔性垂直防渗阻隔边界的阻隔范围4。完整性检测LDS-3-垂直防渗工程 HDPE 膜完整性检测系统根据现场垂直防渗施工的具体情况可分 2 部分：垂直防渗施工过程中 HDPE 膜完整性检测；垂直防渗施工结束后的完整性检测。1）柔性垂直防渗施工过程 HDPE 膜完整性检测包括连接锁连接效果检测以及HDPE 膜完整性检测。根据垂直防渗的施工工艺可分为干式下膜检测和泥浆护壁检测。干式下膜检测。首先进行垂直膜铺设，待部分垂直膜

6、铺设完成，将多路分布式检测电缆放入预埋塑料管，将供电电极置于 HDPE 膜的两侧，如图 2 所示。通过数据采集装置，直接绘出该垂直膜铺设单元的整体电势分布图。根据采集的电势分布均匀性和电势变化异常点，判断 HDPE 膜的破损点和 HDPE 膜连接锁未有效闭合时的具体位置。图 2 垂直防渗工程连接锁连及 HDPE 膜完整性检测示意泥浆护壁检测。根据现场条件，HDPE 膜完整性检查装置做到自主升降，待HDPE 膜垂直铺设过程（34 个铺设单元）结束后，利用自行设计支架固定，通过机械装置将检测设备下放至开挖好的沟槽内，对已经铺设好 HDPE 防渗膜的连接锁连接效果以及 HDPE 膜完整性进行检测。泥

7、浆护壁检测首先将供电电极和多路分布式检测电极分别固定在检测支架上，其次待部分垂直膜铺设完成，检测装置随利用固定支架的滑轮缓慢落入槽坑底部，然后利用滑轮将检测装置缓缓升起。此时连接供电电极的供电信号源触发启动，开始检测。最后根据采集的电信号分布均匀性和电信号变化异常点，判断 HDPE 膜的破损点和 HDPE 膜连接锁未有效闭合时的具体位置。2）垂直防渗工程项目结束后，可利用不极化检测电极进行回填土后垂直防渗墙的完整性检测，其检测原理如图 3 所示。图 3 垂直膜完整性验收检测原理（回填土后）在回填之前，将供电电极的保护套管预埋在垂直膜内侧，间隔 50 m 设置 1 根。以HDPE 膜为检测单元，

8、将接收电极放入垂直膜外侧预埋的电极保护套管内，另一侧通过渗漏检测仪控制选取供电电极，分别供给不同位置的供电电极电压，利用 32 路不极化检测电缆采集检测区域的电势，得到垂直膜附近不同的电势分布图。在现场检测完成后，进行数据汇总，并且通过模型计算，评估垂直防渗墙整体的防渗效果5。柔性垂直防渗技术在工程中的应用工程概况及治理需求安徽省淮南市大通区生活垃圾填埋场启用于 1984 年，于 2009 年 6 月停止使用， 总占地面积 110 000 m2，堆体顶部最大标高为 50.5 m，填埋最大深度 18.1 m， 垃圾堆体约 8.0105m3，其天然密度为 1.3 g/cm3。由于原有垃圾填埋场未做

9、防 渗，渗沥液导排设施导排不畅，而且填埋场一直未进行雨污分流，垃圾含水量很高， 渗沥液向场地四周扩散，污染周边农田及地下水。为解决填埋场内渗沥液的四处扩散，需对垃圾堆体四周进行垂直阻隔，从而阻断渗沥液与地下水的直接联系，然而，渗沥液具有腐蚀性，传统刚性垂直防渗墙极易受到腐蚀，在效果上很难达到 10-7cm/s 的水平6。治理方案依据工程和水文地质条件，拟建场区地处淮河右岸，江淮丘陵北缘，属丘陵地貌，总体地形南高北低。场区主要位于采煤塌陷区内的垃圾填埋堆及其周边，受人工活动影响，地势高低不平，其中场地内的垃圾堆长度约 600 m，宽 50150 m，呈不规则长条形，垃圾堆高度 1020 m，顶高

10、 4048 m，垃圾堆四周地势较为平坦，多为麦田，总体地势略由西南向东北倾斜，地面高程 3438m。填埋场区构造单元属于中朝准地台的淮河台坳淮南陷褶断带，位于舜耕山倒转单斜北部。外围主要分布有东西向的利辛断裂、洞山逆掩断层。场区地基土主要由人工填筑土（包括杂填土、素填土和耕土）、第四系覆盖层（包括黏性土和粉土） 以及下覆基岩组成，其中粉质黏土 3.0710-6cm/s，属于微透水层，满足柔性垂直防渗技术的实施条件，通过采取垂直阻隔污染物扩散，结合水平封场防渗，可以将垃圾堆体形成 1 个封闭独立的水文单元。依据上述分析，对垃圾堆体四周采取柔性垂直防渗封闭，阻隔平面长度约 1 499 m，然后利用

11、封场技术对垃圾堆体顶部进行封场处理，将污染源整体三维封闭，实现垃圾堆体水文地质的独立，其三维阻隔平面如图 4 所示。为控制与收集垃圾堆体内部降解产生的渗沥液与填埋气，在独立的垃圾堆体单元内部设置导气集液井，将垃圾堆体内部的渗沥液与填埋气收集，并统一进行处置7，最终消除垃圾堆体对周围环境的污染隐患。图 4 污染源的三维阻隔平面治理效果从总体技术方案来讲，垃圾堆体对周边环境的污染主要依靠地下水的迁移来扩散， 因此柔性垂直防渗的效果直接决定治理成败。在施工过程中，对每幅 HDPE 膜都进行了过程性检测，不放过每一个漏点，柔性垂直防渗完成以后，对整圈的柔性阻隔系统进行完整性检测，保证其完整性、连续性，

12、为垃圾堆体的有效封堵提供了可靠保证。在柔性垂直防渗技术实施完成后，对调节池内渗沥液和监测孔内地下水进行取样检测，检测结果表明柔性垂直阻隔系统对污染物的阻隔作用明显。检测结果见图 5。图 5 污染物浓度检测效果对比利用柔性垂直防渗技术与水平封场技术的融合，将污染源进行全方位的阻隔，使其形成 1 个独立污染单元，更好地对污染源进行控制，实现污染物的零扩散。结论1） 柔性垂直防渗技术的防渗主材为 HDPE 膜，其卓越的防渗性能（k1.010-12cm/s）、抗化学腐蚀性能和使用寿命长等特点，确保柔性垂直防渗系统满足填埋场防渗要求。 2）在简易垃圾填埋场封场治理中，采用柔性垂直防渗技术，一方面阻止污染物通过地下水往外渗漏，另一方面阻止了地下径流进入填埋场，防止产生更多的渗沥液。3）在场区地质条件适宜的条件下，采用柔性垂直防渗系统，可以快速、有效地实现污染物的阻隔，结合封场技术，可将垃圾进行三维立体阻隔，形成 1 个独立的地质单元，确保消除简易填埋场对周边环境的污染。参考文献：【相关文献】1 刘淑蓉，熊如意，李向辉，等.我国城市垃圾填埋存在的问题与热点J.资源节约与环保， 2013（12）：113-114.2 张乾飞，王艳明，徐永福，等.老填埋场改扩建中的关键环境岩土技术问题 J