城市垃圾填埋场防渗技术及施工工艺

城市垃圾填埋场防渗技术及施工工艺

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摘要:目前为止填埋仍是垃圾处理的主要方式,而且大多数已建成垃圾填埋场不符合建设标准,这就对土壤、河流、地下水、大气等都造成了严重的影响和潜在的危害,由于垃圾体成分复杂,填埋体不稳定,渗滤液、填埋气污染严重,因而有必要对垃圾填埋场的防渗、填埋气导排、渗滤液处理等设计原理进行研究,并在此基础上提出合理的工程设计方法。

关键词:HDPE膜;防渗系统;施工工艺

20世纪80年代初,西方发达国家开始对城市生活垃圾卫生填埋技术进行研究和实践,并在90年代得到迅速发展,垃圾在填埋过程中,通过采取人工水平防渗技术和对填埋场释放物的处理等措施,有效地控制了垃圾填埋对周围环境的污染。而我国绝大部分城市一直采用露天堆放、自然沟填和坑填等传统方式处理城市生活垃圾,这种盲目性的非卫生填埋方式,对环境造成了严重影响,给人民的生活和健康造成了极大的危害。

1工程概况

随着改革开放和国民经济的持续健康发展,人们环保意识的提高,城市生活垃圾卫生填埋处理技术也逐步得到了发展:由最初的简易堆填,向具有防渗系统、导气系统和覆盖系统的卫生填埋方式发展。然而由于受经济水平的限制和认识的局限,我国垃圾处理处置技术起步晚、起点底,存在着规范不健全、效益不显著等问题,与发达国家相比有较大的差距。

90年代初,随着任丘城市人口的不断增加,垃圾产量迅速增长,为解决任丘市生活垃圾的最终出路,达到集中收集和无害化处理的目的,与雄安新区的窗口地位相适应,市政府决定参照经济国家卫生填埋技术标准和规范,建设一座生活垃圾填埋处理场,以适应任丘市经济发展水平,满足环境质量的要求。

任丘市美环第二生活垃圾处理厂PPP项目工程是参照国家卫生填埋技术标准和规范,自行设计、建设和运营管理的城市生活垃圾卫生填埋场,主要处理任丘市城市生活垃圾,场址选于市区北部,

2防渗技术与防渗层形式

防渗是卫生填埋处理技术的主要标志,它能防止垃圾在填埋过程中产生的渗滤液、填埋气体等对填埋场的水体和土壤污染,减少渗滤液的产生量,并为以后对填埋气体有序、可控制地收集和利用创造条件,防渗的技术关键是防渗层的构造,其结构形式直接决定了防渗效果和工程建设投资。

防渗层的构造形式,经历了最初的不加限制到早期的粘土单层设计,直至近期的柔性膜与粘土复合层的发展历程。

用于填埋场防渗层的天然材料主要有粘土、亚粘土、膨润土,人工合成材料主要有聚氯乙稀(PVC)、高密度聚乙烯(HDPE)、条状低密度聚乙烯}LLDPE)、超低密度聚乙烯(VLDPE),氯化聚乙烯(CPE)和氯磺化聚乙烯(CSPE)o

在我国防渗层的设计和施工相关标准和规范的条件下,任丘填埋工程根据国家的防渗层构造形式,通过对HDPE膜、无纺土工布与相邻材料界面特性试验、HDPE膜的防渗特性试验,反滤结构层的淤堵试验、土工防渗膜破坏机理的离心模型试验、固体废弃物的力学性能试验等的研究,和对无机材料和有机材料的比较,并结合现场实际情况,确定了以HDPE膜为核心的复合型防渗结构形式,采用的HDPE膜与低收缩性粘土组成的复合防渗结构层。复合型防渗层构造

3施工工艺

3.1特点和要求

(1)HDPE膜是高密度聚乙烯合成材料,具有较强的延展性和良好的防渗性能,但遇尖锐物易脆裂。因此,HDPE膜的垫层、铺衬、覆盖及其他相关作业等在施工过程中均应十分严格地加以保护,这是保证垃圾填埋场防渗系统质量的关键。

(2)由于垃圾填埋场汇水面积较大,加上任丘地区降水量大,地表径流和浅层地下水丰富,因此,垃圾填埋场须分别构建3个排水系统,即:地表径流排水系统、地下水排水系统和垃圾渗漏液排水系统,以构成完整的垃圾填埋场防渗系统。

(3)HDPE膜防渗复合层对施工工艺有很高的要求,特别是HDPE膜的焊接技术需采用专用设备并应有一定的施工经验,因此施工前应对有关人员进行专门培训,考核合格方能上岗作业。

3.2HDPE膜复合防渗系统

垃圾填埋场一般按照自然地形进行修建,形成坡面、沟谷及场底3种形态,并采取不同的防渗结构设计。

(1)坡面又可分为土质坡面和石质坡面,根据设计规定,坡面放坡系数不得大于1:1.25。土质坡面经机械开挖后,用人工整平夯实,彻底清除树根、砾石等尖锐杂物,然后铺垫一层土工布(400g/m2)、铺衬HDPE膜,再在膜上铺垫一层土工布;石质坡面应与周围土质坡面坡度一致,经修凿的石质坡面上用水泥砂浆抹平,然后铺衬HDPE膜,上覆一层土工布。

(2)沟谷一般由数条支沟和1条主干沟组成。支沟上设渗漏液收集沟(下设地下水收集盲沟)和鱼刺状渗漏液收集支沟;主干沟上设汇集渗漏液收集沟的渗漏液主盲沟(下设地下水主干沟)。

(3)场底为垃圾堆填区,场底基础为土方分层填筑,机械碾压平整。场底表层土层(30cm厚)应由人工彻底清除树根、石块等杂物,然后铺筑40cm粗砂层。粗砂层中不得含有粒径>2.Scm的角砾或其他尖锐物。在粗砂层表面铺垫一层土工布,然后铺衬HDPE膜,上覆50cm过筛的优质粘土保护层,再铺筑40cm粗砂过滤层,才能用于垃圾堆填。

3.3HDPE膜的锚固和焊接

(1)在坡面进行HDPE膜铺衬时,坡面上端应进行锚固,以防止HDPE膜下滑,HDPE膜与下层土工布同时进行锚固,锚固采用锚固沟法,即在坡面上端距坡口100cm处开挖宽、深各100cm的矩形沟槽,将HDPE膜和下层土工布沿沟槽底部及边缘铺设,然后用粘土分层回填夯实。但是,对于我国西北地区而言,天然黏土资源很匮乏而黄土却分布的非常广泛。如何对黄土进行改性使其符合垃圾填埋场防渗性能的要求,做到因地制宜,降低工程造价,是诸多学者目前研究的方向。采用常规渗透试验测试防渗衬垫层的渗透系数时,密封效果差,试样与侧壁不能紧密贴合从而侧壁漏水影响试验结果的缺点。

(2)HDPE膜的拼接接口采用专用机械熔焊,局部破损也可采用焊接法修补,由于HDPE膜是进口产品,铺衬和焊接施工时应有专业现场指导

(3)水平接缝与坡脚和存有高压力地方的距离须大于1.5米;接缝均采用双轨热熔焊机焊接,局部修补可采取其他方式。焊前必须进行试焊,并进行剥离剪切试验,测试焊缝的撕裂强度和抗剪强度;每条焊缝应逐条检验。焊缝不得出现虚焊、漏焊或超量焊;焊接设备及工序:土工膜的施工焊接主要有两种方法:双轨热熔焊接和单轨挤出焊接。本工程土工膜的焊接以双轨热熔焊接为主,单轨焊接辅助;双轨焊机焊接工序分为:调节加热、定速恒温、搭接检查、启动焊接四道工序;相邻两层防渗膜搭接边经过电热楔加热后经过焊接压轮,在传动压轮的压力作用下,两层防渗膜紧紧粘接在一起;双轨焊机焊接工序分为:调节加热、定速恒温、搭接检查、启动焊接四道工序,手提焊枪(单轨焊机)焊接一般也按四道工序进行:搭接检查、热粘、打毛,焊接

3.4场外排水系统

场外排水系统是指沿垃圾填埋场工作平台外侧开挖的截水沟、急流槽等,将流域内地表径流集中排出场外,戴水沟,急流槽采用混凝土浇筑,其排水断面须满足该流域汇水面积内强降雨天气的最大流量要求,以保证填埋场防渗系统的安全。

4结束语

处理城市生活垃圾的新型公益性环保工程,该工程卫生填埋技术的同时,在控制垃圾填埋对环境的污染、修复场区生态环境方面取得了重要的进展,环境效益、经济效益显著,为后期垃圾卫生填埋场的设计、建设和运行管理积累了科学的依据和丰富的经验。

参考文献:

[1]刘大超.A垃圾填埋场防渗系统项目质量管理研究[D].东华大学,2014.

[2]李东铭.伊春市朗乡镇生活垃圾填埋场设计研究[D].东北林业大学,2014.

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