防渗工程的目的就是采用天然粘土层和人工防渗材料将库底包裹起来形成的防渗层,避免渗滤液外泄污染环境,并阻止地下水渗入垃圾堆体增加渗滤液量。防渗工程是填埋场设计成败的关键。
(1) 防渗标准
填埋场防渗标准按照《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)和《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》(CJJ113-2007)中的相关规定执行。
(2) 防渗工艺简介
应根据场址的工程地质及水文地质条件,在天然粘土层、单层人工合成材料防渗和双层人工合成材料防渗中选择适合的防渗工艺。
(3)防渗方式选择
目前,从国外的实践应用来看,用于垃圾卫生填埋场的主要有三种土工合成材料,分别为土工膜、土工网垫和土工织物。土工膜是一种相对较薄的柔性热塑或热固聚合材料,一般用在填埋场的土工膜主要功能是作为水、气的隔离层。土工网垫适用于粘土来源困难的地区。土工织物则是多用于土工膜下保护层。目前,在垃圾卫生填埋场的应用最广泛最成功的是高密度聚乙烯(HDPE)土工膜。近年来,随着技术的日新月异,一种被称为天然钠基膨润土防水垫(GCL)的新型防渗材料在垃圾填埋场的建设中也得到越来越多的应用,其主要适用于库区边坡较陡的区域。
根据本工程场地边坡较陡,并结合场地四周周围环境的要求,为了确保下游地区环境免受污染,本填埋场采用HDPE膜与钠基膨润土(GCL)膜相结合的方式作为主要防渗。防渗材料特点介绍如下: (1) 高密度聚乙烯(HDPE)膜
高密度聚乙烯(HDPE)膜是一种高性能防渗材料,能随一定的拉力伸力变形,适应地基不均匀沉降,具有较好的抗微生物侵蚀和抗化学腐蚀性能,对外界环境中的温度,湿度及紫外线的影响适应性强,使用寿命可达50年以上。国外从80年代就开始在垃圾填埋场防渗处理中使用HDPE膜作为衬层材料,逐步发展成为一项成熟的技术并得到越来越多的应用,国内多数垃圾处理场均采用这种土工膜作防渗层。采用的高密度聚乙烯(HDPE)膜,通常厚度1~2mm,渗透系数可达10-12~10-13cm/s量级。目前,高密度聚乙烯(HDPE)膜已形成了系列产品,厚度有1.0mm,1.25mm,1.5mm,2.0mm,2.5mm等几种,并且制定了相应的设计和施工标准。
~ 31 ~
采用高密度聚乙烯(HDPE)膜作防渗材料,具有以下优点:
A. 防渗效果可靠:HDPE膜的渗透系数很低,远远低于规范所要求的标准,可以确保
其垃圾渗滤液不会渗透,从而保护地下水资源和周围生态环境不受污染; B. 化学稳定性强:HDPE膜相对于其他土工膜来讲,它相对具有优良的化学稳定性,
一般填埋库区所产生的垃圾渗滤液及其它物质不会对其构成腐蚀性破坏; C. 紫外线稳定性强:HDPE膜具有良好的抗紫外线老化特性。HDPE膜中的炭黑加强
了其抗紫外线、抗臭氧的能力。由于没有采用增塑剂,HDPE膜的生产过程中,可以长时间暴露在阳光下,可以在较高温度环境下维持其原有的性能,其中的有机物质不会被分解;
D. 物理性能稳定:其拉伸强度、断裂伸长率、抗刺穿能力等材料性能均优于其他防
渗材料;
E. 技术成熟:目前,HDPE膜生产工艺已经成熟化,并且已经有了完善配套的焊接方
法,技术成熟,便于施工,很多成功的案例可以说明HDPE膜是卫生填埋场可以成功使用的防渗层主体材料。
F. 施工便利:保存及运输都很方便,施工铺设比较容易实施,适合本场址的山谷冲
~ 32 ~
蚀地形;
G. 经济性能强:HDPE膜的性能价格能够适应我国国情以及该县的经济水平。 (2)天然钠基膨润土防水垫(GCL)
天然钠基膨润土防水垫(GCL)是一种介于CCL(现场厚压实粘土防渗衬垫)和高分子材料——土工膜之间的一种防渗衬垫,是由高膨胀性的钠基膨润土填充在特制的复合土工布和无纺布之间,由上层的非织造布纤维通过专门的针刺方法将膨润土锁定在下层的复合机织物上而制成的毯状织物。
钠基膨润土膨胀时,约为自身体积的15倍左右,能吸收6倍于自身重量的水,这样膨胀的膨润土所形成的高密度胶体具有排斥水的性能。利用这个性能,可用钠基膨润土来做防水材料。为方便施工和运输,将膨润土锁在两层土工合成材料中间,起保护和加固的作用,使GCL具有一定的整体抗剪强度。用针刺法制成的膨润土防渗垫可形成许多小的纤维空间,使膨润土颗粒不能向一个方向流动,遇水时在垫内形成均匀高密度的胶状防水层,有效的防止水的泄露。
采用天然钠基膨润土防水垫(GCL)作防渗材料,具有下列优点:
A. 密实性:钠基膨润土在水压状体下形成高密度横膈膜,厚度约为3mm时,相当于
100倍的30cm厚度粘土的密实度,具有很强的自保水性能;
B. 永久的防水性能:钠基膨润土系天然无机材料,即使经过很长时间或周围环境发
生变化,也不会发生老化或腐蚀现象,因此防水性能持久;
C. 施工简便,工期短:和其他防水材料相比,施工相对比较简单,不需要加热和黏
贴,只需用膨润土粉末和钉子、垫圈等进行连接和固定。施工后不需要特别的检查,如果发现防水缺陷也容易维修。GCL是现有防水材料中施工工期最短的; D. 防水材料和对象一体化:钠基膨润土和水反应时,具有13~16倍的膨胀能力,即
使混凝土结构发生震动和沉降,GCL内的膨润土也能修补2mm以内的混凝土表面裂纹;
E. 不受气温影响:在寒冷气候条件下夜不会脆断。
F. 绿色环保:膨润土为天然无机材料,对人体无害无毒,对环境没有特别的影响,
具有良好的环保性能。 4.4渗滤液收集及调节池的计算 4.4.1渗滤液收集系统
~ 33 ~
渗滤液收集系统主要由库底防渗层、渗滤液收集盲沟和竖向石笼组成,其工作原理是:渗滤液由各垃圾层上设置的支盲沟汇入附近的石笼,经石笼进入渗滤液收集盲沟或沿边坡进入收集盲沟,最后通过收集盲沟流入调节池。
导渗层:在库底防渗层上铺设的级配砾石层。为防止垃圾中的杂志、颗粒进入导渗层并造成阻塞,导渗层内砾石的粒径应从上至下逐渐增大,形成反滤层。导渗层横向坡度不宜小于2‰。
渗滤液收集盲沟:盲沟内设置高密度聚乙烯(HDPE)穿孔管,管外填充级配砾石过滤层。过滤层内砾石的粒径从管周至沟边逐渐减小。
竖向石笼:有直径1000mm的铁丝网填以级配砾石形成。石笼内设置DN200高密度聚乙烯(HDPE)穿孔管。 4.4.2渗滤液产生量的计算
渗滤液主要由垃圾填埋场范围的降水渗透、地下水侵入以及垃圾本身所含的水分形成。影响渗滤液产生量的因素十分复杂,主要有降水、地下水侵入、垃圾成分、垃圾场顶部的地表径流和水分蒸发等。渗滤液产生量的合理式模型为利用降雨量与地表径流量的关系推算出填埋场渗滤液产生量,渗滤液量为:
Q=0.001*C*I*A 式中:Q——渗滤液,m3/d I——降雨量, mm/d C——浸出系数,0.5~0.8 A——填埋面积,m2
本工程的年平均降雨量为754.17mm,日平均降雨量为2.07mm/d,垃圾渗滤液量为: Q=0.001*C*I*A=0.001*0.6*2.07*18350=22.79m/d 年平均垃圾渗滤液产生量为:22.79*365=8318.35 m3 渗滤液处理规模确定为25 m3/d 2.调节池水量平衡计算表
复合汇水面
降雨量
月份
1
mm 20.23
积 10m
1.84
43
3
渗滤液产生量 m
3
渗滤液处理量 m
3
调节池蓄水量 m
3
223.34 710.00 0
~ 34 ~
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计
32.54 45.31 68.58 75.64 90.65 129.65 95.64 80.29 58.67 36.18 20.79 754.17
1.84 1.84 1.84 1.84 1.84 1.84 1.84 1.84 1.84 1.84 1.84
359.24 500.22 757.12 835.07 1000.78 1431.34 1055.87 886.40 647.72 399.43 229.52 8326.04
660.00 710.00 700.00 710.00 700.00
0 0 57.12 182.19 482.96
710.00 1204.30 710.00 1550.16 700.00 1736.56 710.00 1674.28 700.00 1373.71 710.00 8430.0
893.23
4.5渗滤液处理工艺比较及方案确定
4.5.1渗滤液处理工艺简介 ①物化法
物理化学方法主要有活性炭吸附、化学沉淀、化学氧化与还原、离子交换、膜分离及湿式氧化法等多种方法。与生物处理相比,物化法处理不受水质水量变化的影响,出水水质比较稳定,尤其对BOD/CODcr比值较低难以生物处理的垃圾渗滤液,有较好的处理效果。但物化法处理成本高,不适于单独采用,通常与生化法相结合用于渗滤液处理。通常的物化法处理工艺主要有以下几种:
吸附法 吸附法主要是利用多孔性固体物质,使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法。常用的吸附剂有活性炭、沸石、焦炭等,其中应用较广泛的是颗粒状和粉末状的活性炭。活性炭吸附法处理程度高,可吸附水中的绝大多数的有机物,可适应水量和有机物负荷的变化,颗粒状活性炭可再生后重复使用,设备紧凑,管理方便。但是活性炭吸附处理成本较高,且处理效果易受pH值、水温及接触时间等因素的影响。
化学沉淀 化学沉淀中的一种主要方法是混凝沉淀。常用的混凝剂有硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁等,对年轻的填埋场产生的渗滤液COD和总炭的去除率一般为10%~25%,而对老的填埋场渗滤液,由于BOD5与COD的比值很小,COD和总炭的去除率可
5
~ 35 ~