危险废物安全填埋场的研究与探讨
危险废物是指列入国家危险废物名录或根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物，具有毒性、易燃性、爆炸性、腐蚀性、化学反应性或传染性。由于危险废物的管理起步晚，目前我国危险废物管理法规、处理技术的研究、处理处置设施的建设等方面都处于低水平阶段。
安全填埋是危险废物集中处置必不可少的手段之一，国内在安全填埋场方面的研究较少。如今国家有关部门对危险废物的处理极度重视，未来几年将在全国兴建31个危险废物集中处置工程。因此，在这种背景下，加大安全填埋场设计工作总结和研究力度显得尤为重要。笔者结合在安全填埋场设计方面的工程实践，通过大量的资料收集分析和考察调研，就安全填埋场的场址选择、填埋分区、场底防渗和渗沥液收集导排系统进行了系统分析，希望能为我国危险废物安全填埋的研究和设计提供借鉴和参考。
1、安全填埋场的建设要点
1.1场址选择
危险废物填埋场场址的选择应满足安全、社会、环境和政治等要求，其目的在于使危险废物对人体健康的危害降低到最小，对环境的影响最小。同时还应满足处理技术和节省工程投资的要求。工程实践证明，做好安全填埋场场址的工程地质调查工作，可以起到事半功倍的作用。
场址选择工程地质方面应注意的间题：
（l）场址不宜选在地形高程低的地域和低洼汇水处。场地的可利用面积应满足使用年限内可预测的有害物质填埋量和其它预处理设施的占地，并为长远发展规划的需要留有余地。（2）场址选择应在渗透性弱的、具有一定厚度的粘土及砂质粘土地带，该底层的渗透系数应小于10-7cm／s，且对有害物质迁移、扩散有一定的阻滞能力。（3）场址应避开滑坡、崩塌、泥石流等不稳定地质带。场址的地基应保证稳定、安全，沉降量小，周围的边坡应保持稳定。（4）场址选择中，地形因素是最直观的影响因素，其中地形的坡度、起伏、沟谷的发育程度，直接关系到施工的难易和建筑投资的大小。另外分水岭的延伸及泄水面积，也直接关系到地表水及地下水冲蚀、运移、堆积的能力和范围，对固体废物填埋后，可否再扩散，污染周边地区都起重要作用。（5）水文主要指地表水系发育情况，如地表水发育则可能导致水土流失和洪水泛滥，造成场地破坏或淹没。此外，地表水的发育程度也直接关系到地下水的发育情况，如果地表水与地下水存在着水力联系，那么填埋场就可能存在污染和扩散问题，就应在场址选择时特别注意。
此外，安全填埋场场址如果拥有方便的外部交通，可靠的供电电源，充足的供水条件，不仅可以减少安全填埋场辅助工程的投资，加快填埋场的建设进程，让城市建设有限的资金发挥最大的社会效益，而且对于提高填埋场的环境效益和经济效益将十分有利。
1.2填埋分区
安全填埋场分区是指对不相容性废物分别设置不同填埋区，每区之间应设有隔离设施。对于面积过小、难以分区的填埋场，不相容性废物可分类用容器盛放后填埋，容器材料与所接触的物质相互不发生化学反应。
1.2.1不相容的废物应分区填埋
由于危险废物的种类较多，成分复杂；某些危险废物之间存在一定程度隐性不相容性，如果不相容的废物在同区填埋，容易发生化学反应，破坏防渗系统，甚至发生灾害性事故。危险废物进人填埋区之前，必须弄清危险废物的种类、形态、组分、物理化学特性、产生的有害物质浓度。化学性质不相容的危险废物禁止同区填埋。如沈阳工业危险废物填埋场为避免化学性质不相容的废物一同填埋，填埋坑内设置了3个填埋区，区与区之间为混凝土隔墙，分别填埋重金属、酸碱废物、金属及有机物。
1.2.2分区应使每个填埋区能在尽量短的时间内得到封闭
安全填埋分区封闭所需的时间短，一方面减少渗沥液产生量，有效实现清污分流，另一方面减少危险废物裸露环境的作业面，使危险废物对环境的影响降到最低。渗沥液产生量的减少，不仅可以减少渗沥液处理区的处理负荷，降低投资，同时可以降低渗沥液对周边环境尤其是对地下水的污染风险，提高填埋场的安全性。
1.2.3分区的顺序应有利于废物运输和填埋
安全填埋场的分区应进行科学论证和综合比较，分区的顺序、大小、位置都应与整个处理场整体布置协调一致。分区的顺序有利于废物的运输和调度；分区大小位置应结合场地的地质和地形、渗滤液导排系统的设计、雨污分流的设计、填埋作业等情况综合考虑，务必做到安全可靠。
1.3防渗系统
与卫生填埋场一样，安全填埋场也会产生大量渗沥液，且渗沥液中含有多种有毒有害物质。因此，为了避免渗沥液污染土壤和地下水，填埋场必须设计安全的防渗系统。根据防渗材料及其结构不同，填埋场的防渗系统又有单衬层系统、复合衬层系统、双衬层系统和多衬层系统。现代的危险废物安全填埋场通常都有基础及四壁衬层排水系统和表面密封系统，必要时还需要在填埋场的周边建造垂直密封系统，衬层材料多使用豁土和柔性膜（通常为高密度聚乙烯膜HDPE)，此种方案称之为柔性防渗方案。对于某些特殊情况下的填埋场，也有使用钢筋混凝土盒子的情况，此种方案称之为刚性方案。
防渗方案选择主要取决于场地的工程地质条件和当地的实际情况，例如上海危险废物安全填埋场场址选在朱家桥镇雨化村，场址的地层条件埋深6m以下有3～4m 厚的淤泥层，水文地质条件地下水位埋深仅为0.4～1.5m，上海的土地资源紧张，地价昂贵，选址困难，经对各方案论证后，最终采用刚柔结合防渗方案。目前国内外安全填埋场防渗方案采用较多的是柔性方案，一方面柔性方案的工程造价低，技术成熟；另一方面其工艺技术组合灵活，对场址的地形、地址及水文条件适应性强。柔性方案采用的结构形式主要有单层衬里和双层衬里防渗结构形式，其断面形式见图1和图2。
采用单层衬里防渗还是双层衬里防渗一直是国内外专家学者争论的焦点，采用单层衬里防渗，施工方便、简单，工程造价低，但对场地的工程地质和水文地质条件要求严格，场地的地下水丰水位线与防渗层间应相距2m以上，且防渗层下的粘土层厚度不小于1m，渗透系数小于10-7cm/s；采用双层衬里防渗系统，施工复杂，工程造价高，预防污染能力强。国内目前实施的几个安全填埋场采用较多的是双层衬里防渗系统。不同的填埋分区所填埋的危险废物的种类相异，所产生的渗滤液组分相差较大。从严格意义上讲，防渗系统的基本作用是防止渗滤液对土壤和地下水的污染，因此，防渗系统结构的设计还与填埋分区有关，不同组分的渗滤液对防渗结构和防渗材料要求不同。
 图1 单人工衬层示意 |
 图2 双人工衬层示意 |
任何工程有其共性和个性，关于单层或双层衬里防渗问题要视具体问题而定，主要是根据渗沥液的产生量和所含污染物成分与浓度确定，并非必选双层结构，在条件允许的情况下也可以采用单层防渗系统。选择衬里系统结构和材料主要是应以材料的防渗、防污染能力为准，还有造价的经济学影响因素，即技术上实用可行，投资上经济合理。
1.4渗沥液收集导排系统
为了使填埋场尽快稳定和降低渗沥液对防渗系统的破坏，填埋场底部应设置渗沥液导排系统，以便于场内产生的渗沥液尽快导出填埋库区。根据防渗层的结构形式不同，渗沥液导排和收集系统设计不同，单层衬里防渗系统采用与卫生填埋场相同原理的渗滤液收集导排系统。双层防渗系统一般设置两级收集导排系统，其根据所处衬层系统中的位置不同可分为初级收集系统、次级收集系统。图3为沧州市危险废物集中处置场填埋区两级渗滤液收集导排系统结构断面图。渗滤液初级收集导排系统是安全填埋场的主收集导排系统，初级收集系统位于上衬层表面和填埋废物之间，由碎石过滤导排层和HDPE穿孔集水管组成，用于收集和导排初级防渗衬层上的渗沥液。初级收集系统的排水层厚度是根据废物中的渗滤液量Q和排水间距L来计算，排水层的渗透系数为K，渗滤液导排管的水位h，则排水层最大的集液深度hm=（QL2／4KA＋h12），初级系统导排管的管径与渗滤液流量、场底坡度、管壁摩擦系数等有关；渗滤液流量按月最大降雨量的日平均降雨量来校核计算，并考虑20%的安全系数。
次级收集系统位于上衬层和下衬层之间，用于检测初级衬层的防渗情况，并能排出渗漏的渗沥液。渗滤液的水头每增加1％，会增加相应的渗透量，如不及时导出，对地下水的潜在危害较大。次级收集系统的排水层设计厚度与第一防渗层渗滤液渗漏量、场底坡度和所选的排水材料有关。如沧州市危险废物填埋区经过严密计算，第一防渗层渗滤液的渗漏量 q＝0.1L/(m2•d)场底渗滤液水头为1mm，场底的坡度为2%，次级排水层选用6.3mm厚的排水网格，能及时导出渗漏的渗滤液，提高了填埋场的安全性。
 图3 渗滤液惧导排系统结构断面 |
2、结论
设计是工程建设的龙头，设计得好坏直接影响到工程质量的优劣。场址选择、填埋分区、防渗系统和渗沥液的收集导排系统是评价安全填埋场设计质量的主要因素，此外，安全填埋场工程还包括地下水导排系统、填埋气体导排系统、填埋工艺、封场系统。因此，安全填埋场在设计中需认真分析、周密考虑，既要满足结构的安全，又要满足环境的安全，进行科学合理的设计。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
