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防渗材料在日本垃圾填埋场的应用 ＊ 许四法 杨 杨 浙江工业大学建筑工程学院, 杭州 310014 摘要 介绍了日本垃圾填埋场防渗系统的构造和防渗材料的分类, 以及近年日本各种防渗材料的使用情况。 同时作 者也结合中国的实际情况提出了适合我国国情的垃圾填埋场防渗系统构造。 关键词 垃圾填埋场 防渗系统 防渗材料 0 前言 生活垃圾填埋过程中 ,由于雨水等流入垃圾中形 成的渗滤水中含有多种有害物质, 如果不经处理直接 排入地下水或河流中 ,将严重污染环境 。世界各国对 于垃圾填埋场的防渗系统都有不同的要求,但一般都 是以橡胶、树脂等高分子材料做成的土工膜为主, 并 辅以其它防渗材料 。随着科技的发展和新材料的不 断出现 ,发达国家采用单一防渗构造的已经很少, 都 把防渗层作为一个复杂系统来考虑, 如 土工膜与 GCL 土工毯 、 复合土等作为复合防渗层一起使用。 我国在这方面还处于起步阶段 ,直到最近才规定 新建垃圾填埋场中必须设置水平和垂直防渗系统。 而且从以前设置有防渗系统的垃圾填埋场来看,普遍 缺乏对材料、 构造的认识, 防渗效果很差 。中国环境 科学研究院赵章元研究员在去年指出, 中国垃圾填埋 场普遍存在渗漏问题 ,没有一个垃圾填埋场能达到国 家污染控制标准。从上世纪 90 年代开始, 有关部门 对全国100 多个城市的垃圾填埋场进行了调查,结果 发现当时中国所有的垃圾填埋场都存在不同程度的 渗漏问题, 通过严格的监测手段, 选取多个点监测后 发现 ,我国城市地下水已普遍受到不同程度的污染, 按照地下水污染物浓度的不同来划分,受到较重污染 的城市占 64, 受轻污染的城市占 33。 2004 年11 月, 经调查浙江省 、 上海市以及辽宁省 的多个垃圾填埋场中防渗系统的设置情况 。结果显 示,除了正在建设中的杭州某垃圾填埋场按照新的规 范设置了垂直和水平防渗系统之外 ,其它垃圾填埋场 都没有设置防渗系统 。即使设置了水平防渗系统 ,其 构造也存在很多问题 。 因此, 有必要了解国外垃圾填埋场防渗系统的构 造以及材料使用情况, 从中借鉴可取之处 ,以设计出 符合我国情况的垃圾填埋场防渗系统构造,减小渗滤 液对环境的污染 。 1 日本垃圾填埋场防渗系统的构造 根据日本厚生省 1997 年关于垃圾填埋场设计的 有关文件 , 除非垃圾填埋场底部有 5 m 以上透水系 数 110 -5 cm s的难透水层外 , 否则都要设置水平 和垂直防渗系统 。一般采用图 1 所示 3 种构造 [ 1-3] 。 图 1 日本垃圾防渗系统构造 ＊浙江省科技厅 垃圾填埋场新型防渗材料的应 用研究项目 2006C31025 1. 1 土工膜和混合土构造 土工膜和混合土构造 图 1 a 中要求混合土的 透水系数50 cm 。为了防 止土工 膜被穿刺 , 规 定土工膜的 厚度不能 薄于 1. 5 mm 。 68 环 境 工 程 2006年 12 月第 24卷第 6 期 1. 2 土工膜和沥青混凝土构造 土工膜和沥青混凝土构造 图 1 b 要求铺设在 沥青混凝土上面的土工膜的厚度 1. 5 mm 以上。沥青 混凝土的厚度≮5 cm ,透水系数低于 110 -7 cm s。 1. 3 二层土工膜构造 二层土工膜结构 图 1 c 中土工膜的厚度均在 1. 5 mm 以上, 并且在 2 层土工膜中间使用隔离层。 2 日本垃圾填埋场防渗材料的使用情况 2. 1 材料的分类以及主要土工膜的特性 日本垃圾填埋场中使用的防渗材料如图 2 所示。 防渗材料主要分为 3 大类, 即合成橡胶树脂类 ,沥青 卷材类以及膨润土类等 [ 4-6] 。几种常用的土工膜的实 测特性如表 1 所示。 表 1 材料的特性 性能材料 中弹性类 TPO PETPO PPTPULDPE 高弹性类 HDPE 厚度 mm1. 561. 581. 611. 541. 56 透水系数 cm s- 11. 2 10- 125. 010- 122. 110- 121. 010- 121. 010- 12 拉伸强度 Ncm- 1513231795524514 1割线弹性模量 MPa601061464314 线膨胀系数 10- 4℃- 12. 22. 01. 82. 51. 9 图 2 防渗材料的分类 2. 2 日本防渗材料的使用情况 由于合成橡胶或树脂有很好的防渗性,一般透水 系数都 10 - 12 cm s,以及有良好的延伸率及强度、耐 化学性,所以在垃圾填埋场防渗系统中使用的防渗材 料主要还是合成橡胶和树脂类。根据日本通产省和 土工膜技术委员会在 1992、 1999 及 2003 年的调查 ,近 10 年来土工膜的使用量基本上处于稳定阶段, 具体 的使用量见表 2。从表中可以看出 ,日本近几年防渗 材料和无纺布的使用量基本上处于稳定阶段 ,大概在 1 100～ 2 000万m 2 和5 000～ 7 000万 m 2 之间 。 表 2 防渗材料及其无纺布的使用量万m2 种类1991 年 1993 年 1995 年 1997 年 1999 年 2001 年 2003 年 无纺布6 1006 0005 1605 2566 7415 8215 169 土工膜1 1101 6501 9601 5831 3641 2141 364 从土工膜材料的分布来看 ,随着新材料的不断出 现,材质也发生明显变化 ,柔软性的土工膜更受欢迎, 其中聚乙烯、 聚丙烯和高密度聚乙烯类防渗材料占总 使用量的 60 多 ,具体见表 3。 表 3 近几年日本土工膜的使用情况 土工膜种类 1983～ 1992年1994～ 1999 年 工程数百分比 工程数百分比 氯化聚乙烯类41360. 313211. 2 橡胶类23734. 620217. 1 聚乙、丙烯类 高密度聚乙烯101. 536030. 5 聚氨基甲酸酯类 纤维增强类231. 9 沥青类81. 2443. 7 膨润土类60. 8201. 7 其它172. 460. 6 总计6851001 181100 3 对我国垃圾填埋场防渗系统的一点看法 日本垃圾填埋场防渗系统的设计理念是以人为 本,或者说以垃圾场周围居民的认知度为标准设计防 渗层的构造 ,所以一般情况下都设计得非常保守, 在 满足技术要求的情况下, 往往要再附加 1 层防渗材 料,以给垃圾场所在地居民一种安全感。所以他们的 防渗系统构造一般都有 3～ 4 层的防渗层。 高分子土工膜的最大优点就是透水系数极小 、 强 度高、延伸率大和耐久性好, 一般透水系数都在 10 -12 cm s,正常情况下能够保持几十年不渗漏。因 此对于垃圾分类后被焚烧的垃圾灰 ,如果灰渣中不含 有金属 、陶器和玻璃等尖锐物, 那么可以考虑如 图3 a 所示只设置一层土工膜 , 但是土工膜上下必 69 环 境 工 程 2006年 12 月第 24卷第 6 期 须设置无纺布和保护材料 。 虽然土工膜的破坏强度很高 , 而且拉伸率也很 大,可以达到 300以上, 但是由于薄很容易被尖锐 物刺穿。所以在垃圾不分类地区, 不适宜使用单层土 工膜, 而应该与混合土复合使用 图 3 a 。一般掺 有10 膨润土的混合土的透水系数 10 -7 cm s, 而且 作为防渗层的复合土厚度要求 50 cm 以上, 金属等很 难穿透这层混合土 。这样 , 当上层土工膜遭到破损 时,膨润土遇到渗滤液后膨胀阻止渗漏。 图 3 我国垃圾填埋场防渗系统构造 对于重要地区, 特别为了北京奥运等建设的垃圾 填埋场 , 必须设置高标准的防渗系统 , 可以考虑如 图3 c 所示的构造 , 二层土工膜之间设置 GCL 土工 毯,等同于 3 道防渗材料。在这里还要指出国内垃圾 填埋场设计中的一个误区, 即在基础上直接铺设 GCL 。这种做法是不科学的 , 而且起不到自修复功 能。GCL 的作用是当上层土工膜破损的情况下,干燥 的膨润土遇到渗滤液迅速膨胀 ,堵塞颗粒之间的空隙 和内部毛细孔 , 起到抗渗作用 。但如果 GCL 直接与 基础接触, 当地下水位上升遇到GCL 中的膨润土时, 没等上层土工膜破损膨润土已经膨胀, 失去了自修复 功能。因此 ,正确的做法应该是 GCL 土工毯的上下 面必须被土工膜包夹 ,如三明治一样的构造。 参考文献 [ 1] Bouazza A, Vanlmpe W F and Van D B M. 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IGS 日本支部, ジオシンセテイツクス技术情报, 1999 7-12. 作者通讯处 许四法 310014 杭州市朝晖六区 浙江工业大学建 筑工程学院 电话 0571 88320460 E -mail xy20038hotmail. com 2006- 02-16 收稿 简讯我国近岸海域污染十分严重 据介绍, 我国近岸和近海海域的主要污染物80以上来自陆源排污。 每年上百亿吨的工业和生活污水将大量的有害物质携 带排放入海, 造成近岸海域水质恶化。 2005年, 全国陆源入海排污口监测结果显示, 84的入海排污口超标排放污染物, 全年陆源排海污水总量达 317 亿 t, 主要入 海污染物约1 463 万 t。 2000年至 2004 年, 我国海域海水受污染面积在 14. 2 万 km2至 20. 6 万 km2之间, 主要污染物是无机氮、磷酸盐、部分重金属 铅、汞 和石油类, 污染海域主要分布在近岸、河口、海湾和人口密集、工业发达的大中城市邻近海域以及排污口附近海域。 含有高浓度营养物质的大量污水排放入海, 导致我国近岸和近海海域赤潮频繁发生, 给海洋生态造成巨大破坏。 据统计, 上 个世纪 70年代, 我国仅发现 9次赤潮, 80 年代增至 75 次, 90年代猛增到 262 次, 而 2001 年至 2004年就已发生赤潮371 次, 总面积 超过 6. 6万 km2。 摘自“ 人民网” 70 环 境 工 程 2006年 12 月第 24卷第 6 期 EXPERIMENTALTION ON DISTENSIBILITY OF STEEL SLAG Xu Hongjiang Fu Guiqin Zhu Miaoyong 62 Abstract Steel slag has high alkalinity. Over 2 of alkalinity, parts of CaO are free CaO in BOF slag. Free CaO is the main component affecting its distensibility of BOF slag. The distensibility of BF and BOF slags was measured using steam test and the effects of size and ageing time on the distensibility were investigated. This gives evidence for application of BF and BOF slags. Keywords steel slag, free CaO, steam test and distensibility APPLICATION OF CLOSED DOMESTIC REFUSE LANDFILLS Li Xiong Xu Dimin ZhaoYoucai et al 64 Abstract By application of closed landfill compartment in Shanghai Refuse Landfill, there are lots of ways to use each closed landfill compartment in different time. Planting is one of the best ways for applications of closed landfill sites. Which will have excellent environmental, economic and social benefits. Keywords refuse landfill, planting and environemnt USE OF IMPERMEABLE MATERIALS FOR REFUSE LANDFILLS IN JAPAN Xu Sifa Yang Yang 68 Abstract It is introducedthat the structure of impermeable system and classification of impermeable materials for landfillsin Japan, aswell as the use of all sorts of impermeable materials in Japan recently . The structure of impermeable system of landfill that is suitable for China is also proposed according to the actual conditions in China. Keywords refuse landfill, impermeable system and impermeable materials DETECTION OF NICKEL USING LOW -PRESSURE ION CHROMATOGRAPHY AND CHEMICAL LUMINESCENCELuoYu Huang Meixiu 71 Abstract It was attempted under certain conditions to detect transition metal ions and conduct a study on determination of trace nickel by low-pressure ion chromatography of mobile phase and chemical luminescence. Keywords low -pressure ion chromatography, inorganic mobile phase, chemical luminescence, combined technology and nickel ion ON -LINE MONITORING SUBSYSTEM OF SULFUR DIOXIDE MASS CONCENTRATION Wang Shilong Wang Lina Wang Zhicheng 74 Abstract The on -line monitoring system of sulfur dioxidein smoke consists of two subsystems. One is subsystem to monitor the mass concentration of sulfur dioxide, the other isused to monitor the velocity and rate of flow of sulfur dioxide. The author introduces principles and plan of monitoring in the system and discusses fully the subsystems to on-line monitor the mass concentration of sulfur dioxide sufficiently . Keywords boiler smoke, sulfur dioxide, on -line monitoring and mass concentration DISCUSSION ONPROBLEMS OF DETERMINING TRACE HEAVY METALS BY FLAME ATOMIC ABSORPTIONSun Cuiling Xin Honglin Feng Xueyang 76 Abstract It was explored through experimentation that the optimal conditionsof determining trace heavy metals by flame atomic absorption, as well as the s of eliminating interference liquid, which provides excellent experience for measuring accurately the content of trace heavy metals. Keywords flame atomic absorption, trace heavy metal, experiment and interference APPLICATION OF FUZZY SYNTHETIC UATING MODEL FOR ASSESSING WATER QUALITY OF LEAN RIVERWan Jinbao Hou Deyin Wan Xing et al 77 Abstract Based on the principle of fuzzy mathematics, the fuzzy synthetic uating model for assessing surface water quality was established. The model could not only ernbody systemic and synthetic characters but also simplify the calculation. At last, the modelwas applied to assess water quality of Le an River, which supplied scientific evidence for controling pollution. Keywords fuzzy , synthetic uation, model, water quality and Le an River APPLICATION OFMATTERELEMENTMODELBASEDONENTROPYWEIGHTTO UATION OF EUTROPHICATION OF LAKESRao Qinghua Zhang Jiangshan 80 Abstract Entropy weight is used to calculate the weight of uating indicators, then a matter element model is also adopted to uate the eutrophication of lakes. The results are comparedwith those of attribute identifying model and the fuzzy administering function, the results indicate that the matter element model is feasible for uating the eutrophication of lakes. Keywords matter element, entropy weight, weight, relationship and uation 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24, No. 6, Dec . , 2006