卫生填埋场结构的一般形式,如图9.9所示,它由如下几部分组成:
图9.9 垃圾填埋场断面结构示意
(1)衬垫系统。
(2)顶盖系统。
(3)渗滤液的收集和排出系统。
(4)废气的收集与导气系统。
(5)周边的防渗系统。
(6)其他辅助系统,如渗滤液的回灌系统,废液处理设备,废气发电设备等。
现择要简介如下。
(1)衬垫系统。衬垫系统是指填埋场底部和侧面布置的防渗层,目的是避免填埋场内产生的渗滤液渗漏污染地下水和土壤,并控制填埋气体向外的横向迁移。这是控制填埋场污染的关键性结构。由于填埋场的滤液具有污染性和极强腐蚀性,因此,常常需要几种防渗材料配合使用,而不可能单一地使用黏土防渗层或者单一的土工膜来达到完全防渗漏的目的,也就是说,底部和侧面的防渗应注重结构防渗,而不只是材料防渗(陈云敏等,2002)。同时,除防渗功能外,还应注意底部的排水功能,及时排除积聚于填埋场底部的渗滤液,以防止形成过高的水头压力。
目前用于底部衬垫系统的是复合衬垫,它常用土工膜、压实黏土、黏土衬垫(GCL)或天然黏土层等组合而成。而排水材料则有碎石粗砂、土工网、土工织物和土工管等。在1982年前,一般填埋场常使用单层压实黏土层(厚达0.6~1.0m)防渗漏。由于效果不佳,因此在1982年以后采用土工膜、双层土工膜和单层复合衬垫(1984年)。从1987年起,广泛使用带有两层滤液收集系统的双层复合衬垫系统,且要求防渗层和下卧含水层之间有一定厚度的黏土层,以进一步降低渗漏的污染物的浓度。单层复合衬垫与双层复合衬垫结构示意如图9.10所示。
图9.10 复合衬垫系统示意
(a)单层衬垫系统(EPA,1993);(b)双层衬垫系统(EPA,1993)
(2)顶盖系统。填埋场达到设计标高后,需要进行终场覆盖,这就是顶盖系统。其作用有四:①减少降水或地表水的渗入;②控制填埋体内产生的气体;③隔离有害垃圾以防污染;④在其上覆盖植被美化环境。(www.xing528.com)
一个完整的顶盖系统应包含:①终场覆盖和生态恢复系统;②雨水导排与防渗系统;③气体控制与回收利用系统等。由于垃圾填埋场在封场后一般至少需要20~30年才能完全稳定和无害化,因此,它的设计就十分重要,而且有一定的难度。
一般说来,顶部覆盖层通常由植被层、营养层、排水层、阻隔层、集气层和基础层等各部分组成,图9.11为一典型例子(刘志彬等,2002)。
图9.11 典型的垃圾填埋场覆盖系统结构
用作覆盖层的材料除黏土、砂砾料等之外还有土工合成材料[包括高密度聚乙烯(HDPE)、黏土衬垫(GCL)、土工织物、土工膜等]。此外,还有粉煤灰和有利于植物根系生长的沙性土等。
(3)集液系统和导排系统。渗滤液应由集液层收集,并定期排除,以保证衬垫上的滤液壅高水头不超过30cm。同时设置检漏层装置,如设置测渗计和竖管。检测系统设在垃圾体的最低处。集液层中集液管应有清洗系统,清洗管间距约在15m左右。为从集液层排出液体,一般要设竖管,如图9.12(a)所示。该管穿过封盖达于地面,也可设置沿坡面的斜管来实现排液,如图9.12(b)所示。
垃圾体中产生的甲烷,应及时收集和处理。空气中过量的甲烷会引起爆炸或大火,甚至使人窒息。美国环保机关认为,空气中甲烷含量(以体积计)在5%(下限)~15%(上限)时会引起爆炸,故排气设施应能测出甲烷含量。
排气的装置有被动排气和主动排气。前者是利用气体的浓度和压力梯度驱动气体流动,通过沟槽、排气井或带孔管(周围填以粗粒料)向上引到封盖之上排出,排气孔的间距约30~40m[图9.13(a)]。也可以采用周边排气的方式[图9.13(b)],其一般间距为15m。对于被动排气装置,应防止通气管中积垢,堵塞通道。
图9.12 集液管设置示意
(a)集液层排液用竖管;(b)集液层排液用斜管
图9.13 排气袋设置示意
(a)被动排气装置(排入大气);(b)周边被动排气装置
主动排气是在排气管的出口端接上真空泵或鼓风机,用于不易实现被动排气的场合。
(4)渗滤液回灌系统。回灌系统主要有布水系统、预处理和回灌调蓄池组成。从垃圾填埋场收集的渗滤液先泵送至调蓄水池,调蓄水池不仅具有调蓄水量、均化水质的作用,还具有沉降、厌氧酸化分解等作用,使渗滤液中COD、BOD5、TN的去除率可达50%左右。此外,它还可以去除渗滤液中的有机质。静置数日后的渗滤液从调蓄池送至预处理设施(污物拦截和沉砂),以减少渗液中的悬浮物。(天子岭填埋场的悬浮物可达660mg/L,大大高于一般要求的小于200mg/L的要求)。然后,将渗滤液通过布水系统回灌到填埋场。
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