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1、第五节 填埋场衬层系统,防止填埋场气体和渗滤液对环境的污染是填埋场中最为重要的部分，对它们的周密考虑需要贯穿于填埋场从设计、施工、运行、直到封场和封场后管理的整个生命周期之中。 填埋场密封系统是防止填埋场气体和渗滤液污染环境并防止地下水和地表水进入填埋场中而建设的填埋场设施。填埋场密封技术基本上可分为基础密封、垂直密封和表面密封三种方法。,5.1 密封系统的作用 尽量封闭渗滤液于填埋场之中，使其进入渗滤液收集系统，防止其渗透流出填埋场之外，造成对土壤和地下水的污染； 控制填埋场气体的迁移，使填埋场气体得到有控释放和收集，防止其侧向或者向下迁移到填埋场之外； 控制地下水，防止其形成过高的上升压；
2、防止地下水进入填埋场中，因为地下水进入填埋场将使渗滤液的产生量增加；,5.2 填埋场衬层系统的构成 填埋场基础密封主要通过在填埋场的底部和周边建立衬层系统来达到密封的目的。填埋场衬层系统通常包括渗滤液收排系统、防渗系统（层）和保护层、过滤层等。如果渗滤液收排系统中没有渗滤液收集管道等设施而仅为一层排水层时，又称为排水层。防渗系统有时也称为防渗层。 防渗系统的功能是通过在填埋场中铺设低渗透性材料来阻隔渗滤液于填埋场中，防止其迁移到填埋场之外的环境中；防渗层还可以阻隔地表水和地下水进入填埋场中。防渗层的主要材料有天然粘土矿物如改性粘土、膨润土，人工合成材料如柔性膜，天然与有机复合材料如聚合物水泥混
3、凝土等。,5.3 填埋场衬层系统的选择 填埋场衬层系统的选择对于填埋场设计至关重要。选择填埋场衬层系统应考虑下面一些因素：环境标准和要求；场区地质、水文、工程地质条件；衬层系统材料来源；废物的性质及与衬层材料的兼容性；施工条件；经济可行性。 衬层系统的最初选择过程应包括环境风险评价。根据衬层系统的不同结构设计和填埋场场区条件如非饱和带岩性和地下水埋深等运用风险分析方法确定填埋场释放物环境影响，从中选择合理的衬层系统。,对于渗滤液而言，需要确定其可接受的产生量，应考虑接收水体的敏感性、非饱和带的深度、稀释能力、渗滤液可能的组成、产生速率及在接收水体中的稀释等因素。 对于填埋场气体而言，填埋场所在
4、地区的地质条件、水文地质条件、是否存在建筑物及建筑物的距离、填埋场设施、服务设施、植物、居民区等以及其它限制条件，都是确定填埋场气体释放和迁移时要考虑的因素。 如果填埋场场底低于地下水位，则衬层设计应考虑地下水渗入填埋场的可能性及对渗滤液产生量的影响；控制因地下水位上升而对衬层系统施加的上升压力以及地下水的长期影响。,衬层系统的选择还将受到衬层材料来源的影响。从减少填埋场建设费用的角度考虑，衬层系统应尽量使用在场址区合理距离内可得到的自然材料。例如：在场址区及附近如果有粘土，应使用粘土作为衬层系统的防渗层与保护层；如果没有质量高的粘土，但有粉质粘土，则衬层可采用质量较好的膨润土来改性粉质粘土，
5、使其达到防渗设计要求；如果没有足够的天然防渗材料，衬层可使用柔性膜或者天然与人工合成材料。 除了具备低渗透性，衬层系统还应具备坚固性、持久性、抗化学反应性、抗穿透和断裂性。这些性质通过衬层成份自身的内在强度、两种或更多成份的综合作用、物理硬度、保护层等来实现。,衬层系统的设计还要考虑施工方便。在铺设衬层时，衬层系统的每个单层不能危及其下一层。在填埋场作业过程中，废物入场和填埋方式都会造成衬层系统的损坏。填埋场施工条件有时也将影响衬层系统的设计。例如，某些山谷型填埋场，由于场区坡度较大，施工机械很难进入，给粘土衬层的压实带来困难。 衬层材料的选择应与填埋废物具有相容性，废物的某些理化性质不造成衬
6、层的损坏，这就要求衬层具有化学抗性和相应的持久性。选择衬层系统时要充分考虑衬层材料和废物、渗滤液、气体成份的关系，尽量实现完全兼容。,5.4 衬层系统结构 根据填埋场渗滤液收集系统、防渗系统和保护层、过滤层的不同组合，组合成不同的衬层系统结构，有单层衬层系统、复合衬层系统、双层衬层系统和多层衬层系统等。,(1)单层衬层系统有一个防渗层，其上是渗滤液收集系统和保护层。必要时其下有地下水收集系统和一个保护层。,（2）复合衬层系统 复合衬层系统的防渗层是复合防渗层。所谓复合防渗层意指由两种防渗材料相贴而形成的防渗层。它们紧密地排列，提供综合效力。比较典型复合结构是：上层为柔性膜，其下为渗透性低的粘土
7、矿物层。与单层衬层系统相似，复合防渗层的上方为渗滤液收集系统，下方为地下水收集系统。,复合衬层系统综合了物理、水力特点不同的两种材料的优点，因此具有很好的防渗效果。研究结果表明，用粘土和高密度聚乙烯（HDPE）材料做成的复合衬层和双衬层，其中复合衬层的防渗效果优于双衬层的防渗效果。双衬层系统（见下文）有上下两层防渗层，其间为排水层。HDPE的防渗能力很强，在不发生破损的情况下，渗滤液穿过HDPE防渗层的量非常小，因此即使使用了双衬层系统，穿过HDPE膜的微量渗滤液也将分散在下部粘土层中，HDPE膜和粘土层之间的排水系统收集不到渗滤液。,当HDPE膜发生局部破损渗漏时，对于双衬层系统而言，渗漏液
8、在下排水层中的流动，可使其在较大面积的粘土层上分布。根据达西定律，渗流量与过水面积成正比。渗漏液分布面积越大，其继续向下渗漏的量也就越大。比较而言，复合衬层系统膜出现局部破损渗漏时，由于膜与粘土表面紧密连接，具有一定的密封作用，渗漏液在粘土层上的分布面积很小，因此渗漏面积远小于双衬层的情况。继续渗漏量也自然要小的多。 复合衬层的关键是使柔性膜紧密接触粘土矿物层以保证柔性膜的缺陷都不会引起沿两者结合面的移动。,（3）双衬层系统 包含两层防渗层，两层之间是排水层，以控制和收集防渗层之间的液体或气体。同样地，衬层上方为渗滤液收集系统，下方可有地下水收集系统。,透过上部防渗层的渗滤液或者气体受到下部防
9、渗层的阻挡而在中间的排水层中得到控制和收集。在这一点上它优于单层衬层系统，但从施工和衬层的坚固性等方面上看，它一般不如复合衬层系统。,（4）多层衬层系统 多层衬层系统是以上的一个综合。其原理与双层衬层系统类似，在两个防渗层之间设排水层，用于控制和收集从填埋场中渗出的液体。不同点在于：上部的防渗层采用的是复合防渗层。防渗层之上为渗滤液收集系统，下方为地下水收集系统。,多层衬层系统综合了复合衬层系统和双层衬层系统优点，具有抗损坏能力强、坚固性好、防渗效果好等优点。但多层衬层系统往往造价也高。,填埋场基础衬层系统结构的两个典型示例,5.5 衬层系统设计 （1）设计步骤 确定填埋场类型。一般垃圾废弃物
10、采用自然衰减型填埋场，对某些特殊的废物及某些敏感的场区环境，需将填埋场封闭。 确定场区地下水功能和保护等级。对能提取使用的地下水，只需保护地下水含水层；而对地表水、岩石或土壤含水地质构造中的补给水，则包括含水粘土沉积物和上层滞水（不抽取）的保护。 确定衬层材料及衬层构造。衬层材料的渗透系数要求必须10-7cmsec，且须与废物中产生的渗滤液相容。根据粘土材料有防止渗滤液泄漏和不易破坏的特点，可使用粘土衬层结构及粘土和合成膜的复合衬层结构。,需在现场水文地质勘察的基础上，根据场址降雨量及场内渗滤液产生的情况，建立废弃物浸出液分配模型，以确定防渗层的有关设计参数。 考虑衬层的施工及其对衬层的质量的
11、影响。 （2）估计渗滤液渗漏量 达西定律是描绘流体在多孔介质中运动的基本定律，可以用于计算渗滤液通过防渗层系统的渗透流量。 式中，Q：渗滤液流量L3T-1；A：面积L2；K：防渗层的渗透系数LT-1；J：水力梯度；H：渗滤液深度L；D：防渗层的厚度L。达西定律表明，穿过防渗层的渗滤液流量与防渗层的渗透系数和渗滤液积水深度成正比，与防渗层的厚度成反比。因此，衬层的厚度和衬层材料的渗透系数是保证衬层防渗能力的主要设计指标。,（3）粘土衬层设计 （a）粘土衬层的厚度 粘土衬层的厚度越大，其防渗能力越强。但是，衬层厚度过大，不仅占据了大量有效填埋空间，而且将大幅度提高土建工程费用。因此，必须根据具体情
12、况合理设计填埋场粘土衬层的厚度，达到既能满足防渗要求，又能降低建设费用的目的。粘土衬层厚度设计推荐值见表6-2-19。,（b）粘土衬层的渗透性 度量粘土衬层渗透性的主要指标是渗透系数，用K表示。实际上渗透系数是度量流体在介质中渗透能力的参数，因此，它既与介质性质有关，还与流体的性质有关，可以表示为 式中，K：渗透系数LT-1；：流体的密度ML-3；g：重力加速度LT-2；：动力粘滞系数ML-1T-1；：运动粘滞系数L2T-1；k：介质渗透系数L2。 严格地说，不同成分的渗滤液在不同温度条件下在相同性质的粘土中的渗透能力是不同的。因此，渗滤液在粘土中的渗透系数要根据渗滤液实际成分，在填埋场可能的
13、温度范围内，运用设计的粘土材料性质和厚度进行试验，才能加以确定。,（c）含水率与密实度 土壤要有一定的含水率和密实度，以达到渗透性低和强度高的目的。实验研究表明，当土壤含水率略高于土的最佳含水率时，通常可以获得最佳渗透性。在具体工程设计前，应该进行密度、湿度和渗透性的实验，建立三者之间的关系曲线，从而确定最优值。下表给出了最优含水率和最大干密度的数值范围，可供设计和施工时参考。,（d）土块大小与级配 土块的大小将影响土的渗透性质和施工质量。通常，土块越小，其中水分分布越均匀，压实效果越好。尤其当土壤含水率小于拟定的压实最佳含水率时，土块的大小将更为重要。因此，在设计中一般推荐土块的最大尺寸为2
14、cm。如果现场土块尺寸太大，应首先进行机械破碎。 土壤颗粒的级配，同样影响着土壤的透水性。级配良好的土壤，其透率较小。土壤级配很重要，具有较低比例粘土成份但级配良好的材料仍可作衬层材料。一般而言，具有较高的粘土成份或较高的淤泥和粘土成份的材料具有低渗透性。具有高比例石块或过多大颗粒的材料一般不适于作衬层材料。为了确定粘土颗粒级配和粘土的性质，需要对粘土进行颗粒分析实验。,（e）塑性 粘土要形成有效的衬层或衬层组成部分，要具有一定的可塑性。但高度塑性的土壤容易收缩和干化断裂。一般液限指数（Wt）在2530%之间；塑限指数（Wp）在1015%之间。可以使用高塑性的土壤材料，但要避免其收缩。 （f）
15、强度 粘土材料应具有足够的强度，不应在施工和填埋作业负荷作用下发生变形。,（g）与容纳废弃物的化学相容性 不同的废弃物其渗滤液对粘土渗透性的影响不同，其作用机理包括： 渗滤液中的化学物质改变了带负电荷的粘土颗粒的阳离子分布，双电层厚度与阳离子价数成反比及与其浓度的平方根成反比。因此，高价阳离子其浓度对土壤透水率的影响更大； 强酸或强碱性渗滤液可以溶解土壤成分； 固态物质在土壤孔隙中沉淀或由于微生物的生长使土壤孔隙堵塞。 因此，在使用粘土作为防渗材料时，必须根据欲填废物的种类，进行化学相容性试验。化学不相容的废物不能在填埋场中填埋。,（h）粘土衬层的坡度设计与排水层设计 推荐粘土衬层的设计坡度为
16、24%； 推荐衬层衬层系统中的排水层厚度为30-120cm，集水管最小直径为15cm，管道间距为15-30m。 （4）人工改性防渗材料的工程设计 人工改性粘土衬层的工程设计与天然粘土衬层的情况类似，可以参照天然粘土情况设计。 使用膨润土作为添加剂时，膨润土中的可置换阳离子种类是一个重要的控制参数，直接影响混合后土的渗透性能。通常，膨胀性能越好的膨润土，其添加量越少。一般来讲，具有高膨胀性能的粘土矿物要比其它粘土矿物更易受化学物质的影响。,（5）粘土和人工改性土衬层的基础设计 填埋场地基基础的设计可参照执行建筑地基基础设计规范（GBJ7-89）中有关设计要求。设计中还应考虑并符合下述要求： （a
17、） 限制不均匀沉降 不均匀沉降是一种局部结构应力现象，有可能造成衬层的破坏。为了防止沉降的形成，在设计过程中根据土壤特性，进行基础沉降的模拟试验分析。如果需要，可将上层50100cm厚的土层挖出，适当压实后回填，保证其具有均匀性。一般来讲，只要地形平缓且场底土质不存在严重的不均匀性，基础不均匀沉降应该是很小的。,（b） 基础防渗要求 基础防渗在填埋场密封系统中也起着重要作用。如果基础中有大的裂隙、砂透镜体或砂缝等可为渗滤液的渗透提供通路，易于造成地下水污染。同时，这些通道也为地下水渗入提供了路径。因此，为达到最佳运转效果和可能成为备用衬层，还需进行基础防渗以控制渗漏。 （c）控制地下水 填埋场
18、防渗层下的基础层底标高应在地下水水位以上，场址条件不能满足时，应做长期降水工程。基础层底标高距地下水水位的距离要求，国内外尚有不同认识。,（d）底部坡度设计 地基基础顶必须有大于2%纵横坡度，在最低部位修集液池，以便收集和排出填埋场场区。对于高密度聚乙烯卷材等柔性膜防渗层，其地基基础顶表层一般不得有大于1.5cm直径的颗粒物。为避免地基基础层内有植物生长，必要时需均匀施放化学除萎剂。 对于须做为特殊地基、基础类型设计的地段如岩基、软基等情况，尚应视不同情况考虑处理，或按不同防渗衬层要求设计，如聚合物水泥混凝土（PCC）防渗层。,（6） HDPE衬层设计 在基础防渗工程中，除特殊情况外，HDPE
19、防渗膜并不单独使用，因为它需要较好的基础铺垫，才能保证HDPE防渗膜稳定、安全而可靠地工作。 在衬层设计中，HDPE防渗膜通常用于复合衬层系统、双层衬层系统和多层衬层系统的防渗层设计。 （a）HDPE膜的性能要求 对HFDPE膜的性能要求包括原材料性能和成品膜性能两个方面，主要指标包括密度、熔流指数、炭黑含量、HDPE原料、膜厚度、抗穿能力、抗拉强度和渗透系数等。,密度 密度反映材料的分子结构和结晶度，与材料的物理性能和强度、变形等有关。用于安全填埋场的HDPE防渗膜的密度为0.9320.940g/cm3，最佳值为0.95 g/cm3。我国自行生产（如齐鲁石化公司）的HDPE膜其密度可达到这一
20、标准。 熔流指数 熔流指数反应材料的流变特性。熔流指数低，材料脆，但刚性增强。反之，则材料弹性增强，刚性减弱。熔流指数的最佳值为0.22g/10min。一般熔流指数在0.050.3g/10min范围可满足要求。,炭黑含量 炭黑含量反映了材料抗紫外线辐射的能力。般，炭黑添加量为23%。不含炭黑的HFDPE膜不能用在露天填埋场的设计和施工中。 原料要求 聚乙烯原材料必须是一级纯品，不含杂质。不能用废聚乙烯再生产品。 膜厚度 选择HDPE膜的厚度，一般不以其抗渗能力为依据，因为HDPE膜的抗渗能力是有保证的。例如，渗滤液穿透0.5mm厚的HDPE膜大约需要80年。,选择膜厚度应主要考虑：第一，膜的抗
21、紫外线辐射能力。虽然用于安全填埋场工程的HDPE膜是加炭黑的，但紫外辐射仍然对膜的强度有很大影响。如果填埋场衬层从施工到运行自始至终膜不暴露，则可选择较薄的膜，否则应考虑选择较大厚度的膜。美国环保局提出不暴露HDPE膜的最小厚度为0.75mm；如果暴露时间大于30天，则最小膜厚定为1.0mm。第二，膜的抗穿透能力。第三，抗不均匀沉降能力。当然，膜厚度大，对后二者有利。但是，膜厚度增加将使膜的价钱成比例增加，所以必须综合考虑。从我国的实际情况看，推荐的膜厚度为0.52.5mm。,膜抗穿能力 HDPE膜的抗穿能力与其厚度有关。不同膜厚度有不同要求，用FTMS 101-101 C方法，膜厚1.0mm
22、的HDPE膜不得低于200N，但是仍然不能防止一些针状物或者由于生物作用对膜的穿透。 膜抗拉强度 不同膜厚度对膜抗拉力强度有不同要求。用ASTMD 638 IV类方法，膜厚1.0mm时其抗拉强度不得小于20MPa。膜的抗拉强度是膜设计应用的基本条件之一。膜在填埋场条件下有时将处于受拉状态。造成这一状态的主要原因有：第一，边坡铺设和长时间运行过程中，上面的膜与下面的垫层可能产生滑动，当拉力超过设计安全系数时，膜可能破坏。,第二，底部局部不均匀沉降将对膜产生拉力。试验结果显示，HDPE膜的单向抗拉强度较大，可以在发生较大变形时不产生破裂。但其抗双轴向拉力的能力很低，因此，要尽量减少产生双轴拉力的可
23、能性。 渗透系数 HDPE膜的渗透系数要小于10-12cm/sec。质量合格的HDPE防渗膜的抗渗能力很强，渗透系数比优质粘土低45个数量级，防渗性能能够达到这一指标要求。 （b）HDPE防渗层铺设设计要求 防渗膜的铺设必须平坦、无皱折； 膜的搭接必须考虑使其焊缝尽量减少；,在斜坡上铺设防渗膜，其接缝应从上到下，不允许出现斜坡上有水平方向接缝，以避免斜坡上由于滑动力可能在焊缝处出现应力集中； 基础底部的防渗膜应尽量避免埋设垂直穿孔的管道或其他构筑物； 边坡必须锚固，推荐采用矩型槽覆土锚固法； 边坡与底面交界处不能设焊缝，焊缝不在跨过交界处之内。 （c）HDPE复合衬层下垫层的设计 HDPE防渗
24、膜必须铺设在平整、稳定的支撑层上，即在HDPE膜之下，必须提供一个科学的下垫层基础设计，一般是以天然防渗材料为主的人工防渗层设计。,基础最低层距地下水位的距离 填埋场基底距地下水高水位的距离设计推荐值如下表所示。我国东部和东南沿海的发达地区水网密布，地下水位较高。所以在这些地区选址，地下水位可允许距填埋基础m以上。 下垫粘土层厚度 下垫粘土层的厚度直接影响工程土方量，从而影响工程造价。根据深圳安全填埋场工程建设经验，填埋场的土建工程（包括基础防渗工程）中，土方工程费用约占土建工程费用的2/3。粘土层厚度直接与土方工程关。,基础承重设计要求 为了使基础能够均匀承重，下垫层的压实相对密度不得低于9
25、0%，粘土下垫层的设计要求与粘土衬层的设计要求相同。 对下垫层的特殊要求 下垫层不能含有颗粒大于0.5cm直径的颗粒物；粘土层不能出现脱水、裂开； 为了杜绝下垫层植物生长，需均匀地施放化学除萎剂； 如有予埋的管、渠、孔洞等，要严格按着粘土衬层要求施工，并使HDPE与下垫层衔接好。,（d）HDPE复合衬层的结构设计 边坡压实粘土层厚度：边坡的防渗要比底层防渗更困难，因为边坡的施工压实难度更大大；边坡下垫层与其上的HDPE膜之间易产生滑动，使下层或上层膜受到破坏。所以，边坡土层厚度通常大于底层的厚度，一般大10%； 底层压实粘土层厚度：一般取0.6-1.0m； 排水层厚度：与排水层材料有关。如果使
26、用砂或者砾石，其厚度通常30cm； 排水层渗透系数值：为了提高排水层的排水效率，要提高排水材料的渗透率，降低毛细管张力。推荐使用清洁砾石，其透水系数可达1100cm/sec，而毛细上升高度较小。,边坡坡度：边坡坡度的设计应考虑地形条件、土层条件、填埋场容量、施工难易程度、工程造价等因素。边坡越陡，工程量越小，但施工越难，而且下垫层与上层HDPE膜的摩擦张力越大，容易产生上下层之间的破损。边坡坡度推荐值为1：3。我国深圳安全填埋场边坡设计坡度为1：2.5。 底部坡度：底部坡度的设计要满足集水排水需要，同时也要考虑场地条件和施工难易条件。例如，当填埋单元较大时，底部坡度大将造成两短高差增大，开挖深
27、度增加，低点距地下水面距离减小，堆填废物易滑动等问题；坡度太小又不利于渗滤液的集排。一般土建工程，2%排水坡度就可以满足集水要求的。在特殊情况，也可以采用3%4%的坡度。,（7）穿管和竖井的防渗设计 填埋场HDPE膜防渗系统内，常有竖管、横管或斜管穿出或穿入。在此情况下，穿管与HDPE膜的接口必须防止渗漏。穿管与边界连接有刚性防渗连接和弹性防渗连接两种。在设计中应注意： （a）穿管与废物接触，可将管外用HDPE膜包裹，这样可以便于与防渗层接处的密封连接；同时也减小管边界与废物的摩擦，减少穿管的受力； （b）穿管与边界的刚性连接采用混凝土锚固块做为连接基座，但混凝土锚固应建在连接管后，管及膜固定
28、在混凝土中。 （c）穿管与防渗膜边界的弹性连接，必须注意管子不能直接焊在HDPE防渗膜上，以防膜的损坏。,为了防止渗漏，填埋场中的有些竖井需要穿过排水层座于HDPE防渗膜之上，如渗滤液提升竖井、检修竖井等。由于竖井直接座落在HDPE防渗膜之上，容易造成膜的破坏，因此，在井底和HDPE膜之间必须设计有衬垫层。通常，竖井的底部专门设计一个被HDPE膜包裹的钢板衬垫，混凝土支座位于钢板衬垫上，其目的是既保护HDPE防渗膜，又增强了基础的弹性，使接触压强变得平缓，基础不易损坏。我国深圳安全填埋场就是这样设计和施工的。,5.6 城市垃圾卫生填埋场结构形式 以下例举美国城市生活垃圾填埋场几种典型衬层结构设
29、计。,图（a）的设计从下而上包括：(1)压实粘土层，60cm；(2) 4080mm厚的柔性膜，如HDPE等；(3) 砂砾石层，30cm，其中安装渗滤液搜集管道系统，用于搜集渗滤液；(4) 土工布，用于防止上伏土进入砂砾石层；(5) 防护土层，60cm，起防护和屏障作用；(6) 固体废物。,图b所示的结构从下而上包括：(1) 压实粘土层，60cm；(1) 40mm厚柔性膜；(3)土工网格；(4) 土工布；(5) 防护土层，60cm；(6) 固体废物。,上述(3)和(4)共同作为排水层将渗滤液排向渗滤液搜集系统；由于土工网格排水层有堵塞的危险，因此设计中更倾向于使用砂砾石。土工网格的优点在于占用填
30、埋场空间较小。,图c为双层衬层系统，包含第一衬层系统和第二衬层系统。其中第一衬层系统用于搜集渗滤液；第二衬层系统起到渗漏保护作用。,从下而上包括：(1) 压实粘土层，1m；(2) 柔性膜；(3) 土工网格；(4) 土工布；(5) 压实粘土层，1.560cm；(6) 柔性膜；(7) 土工网格；(8) 土工布；(9) 防护土层，60cm；(10) 固体废物。,图d所示的衬层结构与图c类似，只是图d中，砂砾石代替了图c中的土工网格用作排水层来收集渗滤液。在双衬层系统中，渗漏监测系统安装在两个衬层系统之间。,图e所示的设计亦为双衬层系统，从下而上包括：(1) 压实粘土层，30cm；(2) 砂层，15c
31、m；(3) 压实粘土层，60cm；(4) 柔性膜；(5) 砂层，60cm，渗滤液收集管道直接安装在柔性膜之上；(6) 固体废物。,图f所示的双衬层系统，从下而上包括：(1) 压实粘土层，60120cm；(2) 柔性膜；(3) 砂层，30cm；(4) 柔性膜；(5) 砂砾层，30cm，用于渗滤液搜集，可以安装渗滤液搜集管道；(6) 土工布；(7) 压实粘土层，60cm；(8) 固体废物。,重庆长生桥垃圾填埋场,深圳下坪垃圾填埋场,开挖前,开挖后,渗滤液收集管,铺设防渗膜,北京市垃圾填埋场-六里屯,第六节 填埋场的表面密封,6.1 概述 填埋场表面密封指的是废物填埋作业完成之后、在它的顶部铺设的覆
32、盖层。表面密封系统也称为最终覆盖层系统或者简称为盖层系统。固体废物填埋场的最终覆盖是填埋场运行的最后阶段，同时也是最关键的阶段。通过表面密封系统以减少雨水等地表水入渗进入废物层中是减少或防止渗滤液产生量的关键。而且，表面密封系统还有导气、绿化、填埋场土地利用等方面的功能。,表面密封系统的功能可以概括为以下几点： 减少雨水和溶化雪水等渗入填埋场； 控制填埋场气体从填埋场上部的释放； 抑制病原菌的繁殖； 避免地表径流水的污染，避免危险废物的扩散； 避免危险废物与人和动物的直接接触； 提供一个可以进行景观美化的表面； 便于填埋土地的再利用。,6.2 表面密封系统结构设计 （1）基本结构 现代化填埋场
33、的表面密封系统由多层组成，主要分为两部分，第一部分是土地恢复层，即为表层；第二部分是密封工程系统，由保护层、排水层（可选）、防渗层（包括底土层）和排气层组成，如图所示。,（2）表面密封系统设计考虑事项 填埋场表面密封系统的设计应考虑： 能够经受气候的极端变化，如冷-热，湿-干，冻结-解冻等； 能够经受天然风化力如水和风等的侵蚀； 所需材料的可行性； 车辆进出道路和人行道路的建设； 在填埋场作业中，可能要使用完工后的填埋单元，如堆放覆盖土或通过运输车辆等，如果需要如此，盖层的设计要使其具有这种能力；,地表水排水系统 系统的寿命； 安装气体抽排井和收集管道系统； 安装渗滤液收排系统井孔和管道； 地
34、形设计需要； 低渗透性，尽量减少填埋场气体的释放和降雨、地表水等的入渗； 分期建设和封场后土地利用规划的关系； 可能需要渗滤液循环；,有抵抗由于填埋场气体释放和废物压缩等原因造成的填埋场不均匀沉降的能力； 有稳定性，具有抗塌陷，抗断裂和边坡失稳，抗滑动，抗蠕动的能力； 土地恢复坡度的稳定性； 抵抗由于地震而引起变形的能力； 必须经得起由于填埋场气体作用而造成的对盖层物质的改变； 地表植被根系以及挖洞动物、蚯蚓、昆虫等的破坏。,填埋场表面密封系统可能要经受的生物、物理和化学作用如下表所示。,（3）表面密封系统结构设计 表面密封系统的表层是土地恢复层，主要使用可生长植物的腐植土以及其它土壤。表层的
35、设计取决于填埋场封场后的土地利用规划，通常要能生长植物。表层土壤层的厚度要保证植物根系不造成下部密封工程系统的破坏，此外，在结冻区，表层土壤层的厚度必须保证防渗层位于霜冻带之下一层的最小厚度不应小于50cm。在设计时，表层土壤层应具有一定的倾斜度，一般为35%。在表层之上可能还要有地表排水工程设施等。,在干旱区可以使用鹅卵石替代植被层，鹅卵石层的厚度为1030cm。 盖层系统中的表层具有土地恢复功能，因此，填埋场盖层设计应与建筑师和土地利用专家共同协商，保证地形规划和填埋场需要相协调。 保护层的功能是防止上部植物根系以及挖洞动物对下层的破坏，保护防渗层不受干燥收缩、冻结解冻等的破坏，防止排水层
36、的堵塞等。一般使用天然土壤或者砾石等材料作为保护层。保护层和表层有时可以合并使用一种材料，取决于封场后的土地利用规划。,排水层的功能是排泄通过保护层入渗进来的地表水等，降低入渗水对下部防渗层的水压力。密封系统中排水层并不是必须有的层，在有些情况下可以不设排水层。例如，当通过保护层入渗的水量（来自雨水、融化雪水、地表水、渗滤液回灌等）很小，对防渗层的渗透压力很小等。 （4）稳定与沉降 填埋场表面密封系统的稳定致关重要。对于坡度较陡的盖层，还要注意降雨造成的较大地表径流对盖层的侵蚀破坏，封场后尽快种植保护性植物如草坪等或者铺设盖层排水管道系统。,填埋场由于压实和生物降解的原因通常都存在沉降问题。均
37、匀沉降问题还不大，主要是不均匀沉降将产生一系列问题，例如由不均匀沉降造成的盖层断裂就可能在废物相变边界、填埋单元边缘和填埋场边界处出现。因此，填埋场设计者要根据填埋场地设计、废物填埋情况等条件事先确定可能发生不均匀沉降的位置，在盖层设计中就提出相应的防范措施。,第七节 环境监测与评价,7.1监测目的与监测项目 （1）监测目的 对填埋场进行监测的基本目的是：检查填埋场是否按设计要求正常运行；确保填埋场符合所有管理标准。 （2）监测项目 包括：填埋场内渗滤液水位、排水系统内的水位、填埋场渗滤液通过底部衬层或基础的渗漏情况、场址周围地下水水质、填埋场及其周围土壤和大气中的气体浓度、渗滤液收集池中的渗
38、滤液水位和水质、以及最终覆盖的稳定性。,7.2 填埋场监测 （1）渗滤液水位监测 封闭型填埋场内渗滤液的水位在靠近衬层顶角的地方最高，邻近收集管沟处最低，且水位的高低随时间变化。因此应该经常对填埋场内渗滤液水头进行监测，以便确定填埋场是否按设计要求运行。对于自然衰减型填埋场，其渗滤液水位则不一定要进行监测。,用于监测渗滤液水位的监测井有两种类型：水平式和垂直式，其典型设计分别见图6-2-55和图6-2-56。,垂直式水位井可在废物处置前、中或后期建造，如在废物处置前或处置中建造，则必须定期予以加高，且在填埋过程中损坏的几率很高，很难不受废物移动或沉降的影响。水平式水位井可在废物处置前一次建造，
39、损坏的几率小，废物移动和沉降对其也无影响。 通常在运转的前三、四年内，每周对渗滤液水位进行一次监测，以后则可每月监测一次。,（2）地下水排水系统中水位监测 一般使用水平监测井来监测地下排水系统中的水位变化。这些监测井的设计与水平式渗滤液水位监测井相似。 （3）渗漏液的监测 填埋场渗滤液是否发生渗漏，一般通过在衬层与含水层间的下包气带内设置数台测渗器来进行监测。早期渗漏警报有利于及时发现问题，以便及时采取补救措施，减少补救行动的费用。因此，设置渗漏监测仪被视为填埋场设计的一个组成部分。,测渗器的安装位置及其数量取决于填埋场的设计。一般来说，测渗器应设置在填埋场的边缘附近，以使传输管道长度最短。在
40、自然衰减型填埋场中，测渗器能安装在几乎任何位置。但对封闭型的填埋场，一定要在可能产生最大和最小渗漏处放置测渗器。在填埋场底部衬层顶角处，渗滤液水位最高，预计将产生最大渗漏；而在渗滤液收集管沟底处，预计产生最小渗漏。,（4）渗滤液贮水池的监测 包括监测渗滤液贮水池水位和水质。应该逐日、逐周、逐月监测贮水池的水位和提取液体积以确保贮水池不溢流。渗滤液水质在填埋场运行期和封场后25年内，至少应监测一次。渗滤液的特性监测对分析地下水是否被污染和调整地下水监测项目是必需的，对处理厂运行也很有帮助。有时，在将渗滤液排入到处理厂进水点之前，每天对渗滤液的BOD和体积进行监测。,想要更多此类施工现场资料必看：
41、 就是这些，你如果免费想要的话： 把以下红色内容发送到任何2个1000人的市政考试群： 十一月，一级市政培训的案例技巧的希望； 十一月，一级市政培训界的良心； 十一月，2013年一级市政培训市面最高的通过率超过32%。 发个广告，给个五毛，广告虽易，购买不宜。 且看且点击，且考且珍惜。发一个群退一个群。祝大家好运！ 2、然后加入qq群：369072669。把刚刚发的截图给群主。群主把百度网盘下载链接发给你。 不用加好友，不用着急，每天晚上7点左右会上线统一发送，肯定会给你。,7.3 地下水监测 通常采用设置地下水监测井，直接监测填埋场地下水是否受到污染。在监测网的设计、按装和取样时应该考虑问题
42、包括：(a) 取样点；(b) 所需最小取样点数目；(c) 监测井设计和按装；(d) 填埋前地下水质状况；(e) 取样频率；(f) 样品的收集与保存。 （1）取样点的坐标和数目 影响监测井位置的主要因素有三：处置废物特性，填埋场结构设计特性，和场址的水文地质特征。,下图是一个建在互层型蓄水层上的自然衰减型市政垃圾填埋场地下水监测网，在所有三个含水层中均采集背景水样，监测点也很好地分散在每一含水层中。对封闭式的填埋场而言，污染带外形将有所不同，因而其监测网也应作相应的调整。如果渗滤液存在较轻的不可混溶的化合物，则应在上层蓄水层的中水位附近多设置一些监测点。,（2）井的设计与取样频率 通常设置上游水
43、井监测本底水质。为判断填埋场下游方向地下水水质的变化，需要有规则的监测频率。由于本底水水质是变化的，而且可能受填埋场上游方向存在的污染源的影响。通常使用一个长滤网井监测本底数据(图6-2-61a)。更好的方法是采用多层监测，以便测出污染物浓度分布。,7.4 气体监测,需要对填埋场内及周围土壤中的气体浓度，以及填埋场上和填埋场周围的大气进行监测，以检验是否会有对填埋场工作人员和填埋场周围居民健康有害的有毒气体污染物存在。对于封闭型填埋场虽然气体通过土壤移动的可能性较低，但也应该进行常规的监测。 （1）地下气体监测 （a）采样点 监测地下气体的探测器管通常安装在填埋场周围，设置在垃圾边缘与距填埋场
44、300m内的筑之间，可单独也可跨深度，以便采集各个深度样品。,（b）采样器：有两种采样器： 土壤气体探针：由一个易于钻入地下的镀锌管而组成，采集土壤中的挥发性有机化合物(VOC)样品。,气体采样管：图6-2-63所示的短滤网或长滤网采样管都可用于监测气体。,（c）监测参数 主要监测甲烷浓度、气压和静止压力。这是由于大气压会影响取样器测量，大气压在下午最低并会直接导致甲烷浓度和静止压力最高值。有时还需测量氧气浓度，其它有害的大气污染物也可以列入监测目录中。 便携式测试仪器，如手提式气相色谱分析仪或甲烷测试仪可在用于现场分析，或将收气体样品收集在容器中或用碳吸附后送实验室进行检测。,（2）地表排放
45、监测 气体采样装置可分为定时式、主动式等两种类型。真空瓶、气体注射器或由合成材料制成的空气收集袋常用来收集定时采集的样品。 监测填埋场气体地表排放的方法包括：瞬时监测、整体地表取样、和自由流通空气24h取样。 瞬时监测： 使用便携式FID或有机蒸汽(OVA)，在mg/L基准上测量总有机化台物（象测量甲烷一样）。通常情况下，嵌入取样管道提取垃圾表面以上8cm处通风口的样品取样器或容器内部的气体输送线，气体在容器内部通过氢燃烧被电离。垃圾的地表裂缝、气体输送线缝隙和钻井/废物内表面界面通常是过度排放发生的地方。,整体地表取样： 在垃圾表面上大约8cm处放置取样器并将样品放入10L的取样容器以收集整
46、体地表取样。样品是从4.6km2的预定模型中收集来的。收集之后，样品被送往实验室并在72h内进行分析。 自由空气流通取样： 使用设备齐全的便携式取样单元，对自由流通空气样品进行24h的收集。收集之后，样品被送往实验室并在72h内进行分析。 7.5 最终覆盖层的稳定性监测 如果填埋场最终覆盖层坡度较大，则应对最终覆盖层的稳定性进行监测。过度的沉降，可能导致合成膜的剪切断裂。,（1）人工合成材料覆盖层的监测 将沉降套安装在合成覆盖层上，格点间隔30m，一个季节或半年监测一次，观察其沉降性。对很不稳定的填埋废物，如污泥，格点间距应小一些。 （2）粘土覆盖层的监测 通常用沉降标记石桩来监测粘土覆盖层的沉降。标记石桩放在侧面斜坡上，格点间距为30m或更小一些，一个季度或半年监测一次。由于斜坡的沉降通常是沿着一条圆弧线而发生的，故在监测侧面斜坡沉降时，至少要沿坡线建立三个标记石桩，通过监测这些标记石桩的水平运动和垂直运动，以判断覆盖层的稳定性。,