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1、土工合成材料在我国垃圾填埋场中的应用土工合成材料在我国垃圾填埋场中的应用随着我国经济的发展，城市化和工业化进程的加快，环境污染和资源短缺问题日益显 现，尤其是城市大量产生的固体废弃物已对人类生存环境造成了极大的危害。据世界银行 2005 年报告，中国最近已超过美国成为世界上最大的固体废弃物制造者，2004 年城市固体 生活垃圾已达到 1.9 亿吨，工业固体垃圾达 12 亿吨，并以每年 8.98%的速度增长，三分之 二城市已出现垃圾围城现象。预计到 2010 年，全国城市生活垃圾总产量为 3.2 亿吨/年， 日均 68.7 万吨。随着人类环保意识的增强，解决城市固体废弃物问题日趋重要，基本途径
2、是减量化，资源化和无害化。而兴建生活垃圾卫生填埋场是最有效的方式。现代生活垃圾 卫生填埋场包括复合衬垫系统、渗滤液收集和处理系统，气体收集系统和封盖系统等几大 部分组成。土工合成材料土工合成材料是发挥防渗系统功能的必须材料。一我国生活垃圾处理设施现状一我国生活垃圾处理设施现状目前最常用的处理方法为堆肥、焚烧和填埋。前两种方法在我国推广应用广泛，但是 不同程度的存在肥质差、成本高以及严重的二次污染，也有很多城镇采用填埋方法处理生 活垃圾，但是由于资金和技术手段的限制，大多数填埋场只是进行简单的填埋处理，不具 备必要的环境保护设施，因此对环境仍具有非常恶劣的影响。随着国家对环保的重视和加 大投入，
3、各地政府关注民生，垃圾处理投入不断加大，垃圾处理设施从无到有，从简单到 现代化，发生了可喜的变化。截至 2005 年底，全国共有垃圾处理设施 850 多座，日处理能 力仅有 20 多万吨。其中设计城市 535 座，填埋、堆肥、焚烧和其他分别占 76.1%、2.7%、12.4%和 8.8%。县城 315 座，填埋、堆肥、焚烧和其他分别占 93.6%、0.9%、2.31%和 3.21%。但处理能力远远不能满足固废的需要，80%以上的县城和城 市，还没有处理固废的要求设施。二今后垃圾处理设施规划、目标及任务二今后垃圾处理设施规划、目标及任务国家规划至“十一五”末期，全国城市生活垃圾无害化处理率应达到
4、 60%,其中：设计 城市生活垃圾无害化处理率达到 70%,县城生活垃圾无害化处理率达到 30%。国家“十一五”垃圾处理项目建设规划技术路线：1.不同处理技术的选择原则：（1）卫生填埋处理作为生活垃圾的最终处理方式是每个地区必须具备的保证手段，在 具备卫生填埋场地资源和自然条件适宜的城市，可以作为卫生填埋作为生活垃圾处理的基 本方案。（2）焚烧处理可最有效实现生活垃圾的减容、减量、资源化，在经济发达、土地资源 紧张，生活垃圾热值符合条件的城市，可优先发展焚烧处理技术。（3）在实行生活垃圾分类收集，堆肥产品有出路的城市，可发展适宜的生物处理技术， 但对未普及生产分类收集的城市，应谨慎发展以产出肥
5、料为目的堆肥处理技术。（4）鼓励采用对多种处理技术进行有效集成、合理配置的综合处理技术，在实现生活 垃圾无害化处理的同时，实现垃圾中资源的多效率回收利用。2.不同经济发展状况地区的技术选择：（1）东部地区，垃圾处理应以卫生填埋场为基础，在具备条件的城市，鼓励使用焚烧 或生化处理技术进行前处理。（2）西南地区，现阶段可以卫生填埋处理为主，随着经济的发展，逐步加大焚烧或生 化技术的使用比例。（3）西北地区，生活垃圾处理以卫生填埋技术为主。（4）中部地区和东北地区，生活垃圾处理现阶段应以卫生填埋场为主，适度发展其他 处理工艺。3.规划建设项目。“十一五”期间规划新增生活垃圾无害化处理能力 29.2
6、万吨/日，具体新建处理设施 项目为：东部建 95 座填埋场，8 座焚烧场；中部 106 座填埋场、6 个焚烧场；东北 58 座填 埋场，4 个焚烧场；西南：30 个填埋场，6 个焚烧场。填埋场总计建 316 座。三、垃圾填埋厂防渗系统必须的土工合成材料及要求三、垃圾填埋厂防渗系统必须的土工合成材料及要求建设部生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范规定：垃圾填埋场防渗系统工 程中应使用的土工合成材料：复合土工膜、土工布、复合土工膜、土工布、GCLGCL、土工复合排水网、土工复合排水网等。1.复合土工膜复合土工膜用于垃圾填埋场防渗系统工程的土工膜除应符合国家现行标准 GJ/T234 的有关规定外，
7、 还应符合下列要求：（1）厚度不应小于 1.5mm（2）膜的幅宽不宜小于 6.5m（3）外观符合下列要求：HDPE 膜外观要求项目要求切口无明显锯齿现象穿孔修复点不允许机械（加工）划痕无或不明显僵块每平方限于 10 个以内气泡和杂质不允许裂纹、分层、接头和断不允许糙面膜外观均匀，不应用结块、缺损等现象2. 土工布土工布垃圾填埋场防渗系统土工工程中使用的土工布应符合下列要求。（1）应结合防渗系统工程的特点，并应适应垃圾填埋场的使用环境。目前：以丙纶短 纤土工布、涤纶长丝土工布、涤纶短纤土工布为主。抗老化丙纶短纤针刺土工布具有耐酸 碱、耐冲刷、耐风吹，卷曲牢度强等特点，在北京、天津、河北、河南等地
8、广泛应用，效 果很好。解决了长丝纺粘土工布卷曲牢度小，抗风抗冲刷能力差，一层层脱落掉毛的缺点。（2）土工布用作 HDPE 膜保护材料时，规格不应小于 600g/m2.（3）土工布用于盲沟和渗沥液收集导排层的反滤材料时，规格不宜小于 150g/m2。（4）土工布应具有良好的抗老化和抗紫外线功能。3. 钠基膨润土防水毯钠基膨润土防水毯（GCL）垃圾填埋场防渗工程中钠基膨润土防水毯（GCL）的性能指标应符合国家现行标准要 求。并应符合下列要求：（1）GCL 应表面平整，厚度均匀，无破洞，破边现象。应无残留断针。（2）单位面积质量不应小于 4800g/m2，其中单位面积膨润土质量不应小于 4500g/
9、m2。（3）膨润土体积膨润度不应小于 24ml/2g.（4）抗剥强度不应小于 65N/10cm.（5）抗拉强度不应小于 800N/10cm.（6）渗透系数应小于 510-11m/S（7）抗静水压力 0.6mPa/1h 无渗漏。4. 土工复合排水网土工复合排水网用于防渗系统工程的土工复合排水网应符合下列要求：（1）土工复合排水网中土工网和土工布应预先粘合，且粘合强度大于 0.17KN/m。（2）土工复合排水网宜使用 HDPE 材质，纵向抗拉强度应大于 8N/m。横向抗拉强度 应大于 3KN/m。（3）土工复合排水网的土工布要求不宜小于 200g/m2。（4）土工复合排水网的导水率选取应考虑蠕变折
10、减因素、生物及化学淤堵折减因素。四土工合成材料在卫生填埋防渗系统中的应用四土工合成材料在卫生填埋防渗系统中的应用1.填埋场地基防渗系统填埋场必须进行防渗处理，防止对地下水和地表水的污染，同时还应防止地下水进入 填埋区。人工防渗系统应符合下列要求：（1）人工合成衬里的防渗系统应采用复合衬里防渗系统，位于地下水贫乏的地区的防 渗系统也可采用单层衬里防渗系统，在特殊地质和环境要求非常高的地区，库区底部采用 双层衬里防渗系统。（2）复合衬里应按下列结构铺设：a.库区底部复合衬里结构基础，地下水导流层，厚度应大于 30cm，膜下防渗保护层， 粘土厚度应大于或等于 100cm，渗透系数不应大于 1.010
11、-7cm/s ,HDPE 土工膜，膜下保 护层，渗沥液导流层，厚度应大于或等于 30cm,土工织物层。b.库区边坡复合衬里结构基础。地下水导流层，厚度应大于 30cm；膜下防渗保护层， 粘土厚度应大于 75mm；渗透系数不应大于 1.010-7cm/s，HDPE 土工膜，膜上保护层， 渗沥液导流与缓冲层。（3）单层衬里应按下列结构铺设。a.库区底部为层衬里结构。基础，地下水导流层，厚度大于 30cm，膜下保护层，粘土 厚度应大于 100cm，HDPE 土工膜，膜下保护层，渗沥液导流层，厚度应大于 30cm,土工 织物层。b.库区边坡单层衬里结构。基础，地下水层，厚度应大于 30cm,膜下保护层
12、，粘土厚度 应大于 75cm，渗透系数不应大于 1.010-5cm/s;HDPE 土工膜，膜上保护层，渗沥液导流 与缓冲层。（4）特殊情况下可采用钠基膨润土垫代替膜下防渗保护层。2.填埋场封场覆盖系统填埋场封场必须建立完整的封场覆盖系统。封场覆盖系统结构由垃圾填埋场平顶表面 顺序应为：排气层、防渗层、排水层、植被层。（1）排气层，应设置排气层，施加于防渗层的气体压强不应大于 0.75Kpa。排气层应 采用粒径为 25-50mm，倒排性能好，抗腐蚀的粗粒多孔材料。厚度不应小于 30cm，气体 导排层宜用与导排性能等效的土工复合排水网。（2）防渗层，可由于土工膜和压实黏土或 GCL 组成复合防渗层
13、。土工膜选择厚度不 应小于 1mm 的高密度聚乙烯（HDPE）或线性低密度聚乙烯土工膜（LLDPE） ，土工膜上 下表面应设置土工布。（3）排水层顶坡应采用粗粒或土工排水网，边坡应采用复合排水网复合排水网，材料应有足够的 导水性能。（4）植被层应由营养植被层和覆盖支持土层组成。 五、卫生填埋场防渗系统材料选用与设计五、卫生填埋场防渗系统材料选用与设计近年来，随着生产垃圾、生活垃圾、商业垃圾和旅游垃圾等大量固废的产生，卫生填 埋场成为城市垃圾最终处理的方式之一。卫生填埋场简言之就是在铺设良好防渗性能衬垫的场地上，将固体废弃物铺成一定厚度的薄层，加以机械压实，并分层加土覆盖消毒。其 中防渗系统的处
14、理及材料的选用是填埋场设计的主要核心所在。目前国内外采用的防渗衬 层效果比较好的主要有以下几种：1.高密度聚乙烯土工膜：高密度聚乙烯（HDPE）土工膜是卫生填埋场中最广泛的土工膜，这是高分子聚乙烯 通过吹塑或压延制成的具有很强耐久性的防渗材料。主要特征：化学性能稳定，垃圾渗滤 液不会对其构成威胁，低渗透性，确保地下水和雨水渗透液不会渗过衬垫，甲烷气体不会 溢出排放系统，抗紫外线性能稳定。HDPE 中的炭黑加强了抗紫外线能力。不含增塑剂， 解决了暴露在紫外线下北分解的问题。HDPE 膜分为光面和糙面两种，光面用于库底，糙面增加防滑功能，解决库坡挂不住 膜和导排层的问题。传统的糙面土工膜采用氮气发
15、泡技术，强力损失 50%,形成了力学指标 和防滑功能的矛盾，目前国外和国内大厂家发明了柱点防滑糙面土工膜，力学指标完全等 同于光面膜，又加强防滑功能，是理想的库坡防渗材料。封场覆盖 HDPE 膜后，形成有效遮盖，可减少恶臭排放，控制苍蝇滋生。这种 HDPE 膜为双面，其中一面墨绿色（环保色）外形美观，视觉效果好，也兼备了抗紫外线等功能。2.超低密度聚乙烯(VLDPE)超低密度聚乙烯（VLDPE）土工膜是由聚乙烯树脂压制而成的具有良好的柔韧特性的 衬垫材料，它使用于不平整的填埋场垃圾封场。其特性表现外：多轴拉伸性，它的高延伸 率能使之适用于不均匀沉降和不平整的地面。3.加糙土工膜加糙土工膜加糙土
16、工膜是在土工膜表面加一层粗糙的防渗材料。这种加糙土工膜目前正开始推广 使用。它的主要性能是：加强了与土，无纺布以及其它合成纤维的表面摩擦，加强了与土， 水泥等的亲和力，增强了防滑稳定性。加糙土工膜与粘土的最高摩擦系数：摩擦角 29时，凝聚力为 6.0kpa:与无纺土工织物 最高摩擦系数；摩擦角 32时，凝聚力为 2.2Kpa。加糙土工膜的厚度一般有 1.5mm 2.0mm 和 2.5mm 三种。4.膨润土防水毯（GCL）GCL 是膨润土夹在土工织物中间或连接在土工膜上复合制成的，它是目前国内外填埋 场应用最广泛的防渗材料之一，通常与土工膜配合使用。GCL 主要特征是：膨润土容水量 8%，单位面积质量4.5g/m2,渗透系数110-9cm/s。它的突出特点是利用高性能混土 水反应时体积膨胀 13-16 倍的特性对损伤部位及 3mm 体内裂纹进行自我修补，同时它具有 永久防水效果、高强度、高延伸率，耐腐蚀及耐冲击性。5.无纺土工织物无纺土工织物简称无纺布，是卫生填埋场防渗设计和施工必备材料。按材料类别分为 抗老化丙纶短纤针刺土工布、涤纶短纤土工布和长纤
