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随着城市化进程愈演愈烈，在经济繁荣和人民生活水平提高的同时，人口过度集中，城市生活垃圾日益剧增。据统计，1982～1989年期间我国城市人均产垃圾量为0.5～0.6kg，1990年达到0.7kg，1992年为0.76kg，1999年己超过0.8kg。从年产量看，1990年全国城市生活垃圾产量为6.766×107t，并且每年以7%～9%以上的速度递增，1996年己达1.0825×108t，但无害化处理不到2%，到2000年无害率仍不到5%。因此对城市生活垃圾实施环境管理和处置，解决日益严重的固体废物污染问题己迫在眉睫。目前世界上广泛采用填埋处置。由于垃圾在卫生填埋处理中对环境产生的危害主要来源于渗滤液对地表水和地下水的污染。另外有研究表明，渗滤液是影响垃圾填体稳定性的主要因素之一，渗滤液污染的控制己成为填埋场运行的关键，而科学合理的防渗和水收集系统设计则是填埋场成功的前提。
1防渗系统设计
防渗系统阻止垃圾体内的渗滤液往下渗透或向四周扩散，使地下水免受污染。同时它也可防止地下水进入填埋场，是发挥填埋场封闭系统正常功能的关键组成部分。其可分为帷幕灌浆垂直防渗和铺设水平防渗衬层等。
1.1垂直防渗
帷幕灌浆实质就是在可能渗透区段上，施工一排或数排注浆钻孔，用一定压力，注入一定数量浆液，待浆液固化后，堵塞地下水径流通道，达到防渗目的。结合具体地质水文条件，垂直防渗采用如下三种工程措施的组合：（1）在地质条件较好的基岩上设置垃圾坝及帷幕灌浆垂直防渗措施以形成贮存垃圾的库区，防止库区内的渗滤液不能从垃圾坝坝基渗入污水处理系统，只能从设计的管涵中流入污水处理系统；（2）在地下水汇集出口处建筑防渗帷幕灌浆的截污坝，以使填埋场底部渗滤液和其下部受污染的地下水阻积于帷幕前水池中，不向下游及附近地区渗漏；（3）在上游建筑拦洪坝进行基底帷幕灌浆以截断地下水，使之不进入填埋场底部。
目前，国内外学者和工程人员通过研究和工程实践在垂直防渗方面取得了一定成果：（1）对于填埋场能否采用帷幕灌浆垂直防渗方案，取决于场址的实际水文地质情况，通过场址工程、水文地质勘察，在得到相应资料的基础上，进行防渗方案对比论证后，才能确定。垂直防渗投资将大大少于水平防渗。（2）胶态硅、聚硅氧烷、氢氧化铁、褐煤蜡等新材料正逐步取代硅酸钠和丙烯酞凝胶等材料，很大程度上提高了灌浆的防渗水平。加大和侧重对使用期限长、防渗效果好、价格低的化学材料是当前研究工作的重点。（3）国外填埋场普遍使用垂直隔离墙技术，所使用的材料包括土－膨润土、水泥－膨润土和预制混凝土等，土工布也广泛应用于垂直隔离墙技术中。
1.2水平防渗
1.2.1国外水平防渗技术
德国标准要求：矿物性防渗层厚度≥0.75m，渗透系数K≤5×10-10cm/s；高密度聚乙烯（PEHD）防渗膜厚度≤2.5mm；复合防渗层表面应形成横向坡度≥3%，纵向坡度≥1%的形状；导流层厚度≥0.3m、渗透系数K≥1×10-3cm/s；填埋场基地以下应有一个均匀的自然防渗层，厚度≥3m，K≤1×10-7cm/s，如若没有，则必须建立一个。以德国Gelsen填埋场为例，由于该场址地层透水性较强，故对场址底部设置了严密的阻挡层：首先对场址底部进行换土，将原土料挖出，开挖深度2.7m，换之以原土料加特殊粘土回填，回填过程中分层（0.25m）碾压；换土后上覆0.75m厚粘土层，分三层压实，再依次铺设合塑料分隔层、纤维网、细纱排水层、纤维网、橡胶隔水层以及砾石排水层和过滤砂。
美国广泛使用带有主次两层渗滤液收集系统的双层复合衬垫系统。双层复合衬垫从底到顶的组成：至少3m厚的天然粘土基底或90m厚次层（第二层）压实粘土衬垫；第二层柔性薄膜衬垫（或合成材料衬垫）；次层渗滤液收集系统；90m厚土层（第一层）压实粘土衬垫；第一层柔性薄膜衬垫（或合成材料衬垫）；顶部是60cm厚的砂质保护层。基底和压实粘土衬垫的渗透系数须小于或等于1×10-7cm/s。
由以上分析可以看出：①在水平衬垫形式方面，国外的趋势是使用复合衬垫。②在材料方面，国外广泛使用土工合成材料，包括土工膜；土工合成材料，其中粘土衬垫正逐步取代传统的压实粘土衬垫；土工合成复合材料用作排水层土工织物和土工网复合材料；土工格栅和高强度土工织物用于有加固要求的填埋结构，还可用于填埋场水平向和竖向的扩大，支撑扩大部分的土工膜以抵抗下面废物产生的不均匀沉降。
1.2.2适合我国国情的衬垫系统设计
适合我国国情的衬垫系统应具有以下特点：（1）材料种类少、价格便宜、结构简单、施工方便；（2）以天然土层为主，土层的截污能力强，容许部分渗滤液越过土层而又不污染地下水源；（3）让排出场地进行处理的渗滤液尽可能少。
基于上述适合我国国情的衬垫系统特点，国内众多学者进行了研究。刘长礼等基于土层－衬垫材料（粘性土、砂土、膨润土、风化煤、褐煤、泥炭层等）对垃圾污染质具有截污作用的理论基础，归纳了粘性土层衬垫系统、砂质土－土工膜、风化煤，褐煤－土层衬垫系统、泥炭层衬垫系统等几类适合我国国情的衬垫系统。钱学德等从压实粘土衬垫土料、含水量和干密度关系、土块对粘土压实影响、压实功能、压实层界面处理等方面研究了粘土衬垫的设计和施工；黄婉荣等从土料本身性质，实验方法和条件以及其他因素三个环节总结了国内外在压实粘土衬垫渗透系数影响因素方面的研究成果；何俊宝等对粉煤灰和粉质粘土构成的复合土进行研究，发现当复合土容重为1.8g/cm-3，粉煤灰在复合土中最佳配比为25%，含水量控制范围在15%～25%时，复合土渗透系数达到10-7cm/s数量级，基本符合部衬垫系统标准；张波等伊利土和粉煤灰复合土进行研究，结果表明复合土在1.5g/cm-3的压实密度，粉煤灰在复合土中最佳配比为20%～30%时，可获得5.4×10-8cm/s的低渗透系数；亢宇等分别对膨润土、活化海淀石、沸石、硅藻土、坡缕石、高岭石、伊利石、粉煤灰、珍珠岩、蛭石以及炉渣等在衬垫中的应用进行了研究，结果表明将非金属矿物及废渣应用于衬垫中具有广阔的前景。
对于一个具体的填埋场而言，防渗系统的设计在垂直防渗还是水平防渗为主要防渗手段的问题上，应从要达到的防渗效果和投资经济性考虑，力争得到较好的性价比，设计出适合我国国情的防渗系统。
2清污分流系统设计
2.1清污分流系统意义
影响填埋场渗滤液产生的因素主要有以下几方面：区域降水和气候状况、垃圾性质与成分、填埋场水文地质条件、填埋场作业区大小，垃圾覆盖层状况等，其中渗滤液的主要来源及引起大幅度波动的因素是区域降水和气候状况。因此，实现雨水与垃圾渗滤液的分流是控制地表径流水进入垃圾体，减少渗滤液总量所需解决的主要问题。清污分流系统就是解决这一问题的关键，把进入填埋场未污染或轻微污染的地表水或地下水与垃圾渗滤液分别导出场外，进行不同程度处理，从而减少污水量，降低处理费用。
2.2清污分流系统设计
清污分流系统主要包括两个部分，一是控制地表径流，二是防止地下水侵入。其中后者可通过防渗系统和地下水导排系统处理，关键是对地表径流的控制。地表径流控制可从三个方面着手：场外径流与场内雨水分流系统、作业区域与非作业区域雨水分流系统，以及填埋场封场后雨水径流排出系统。场外径流与场内雨水分流系统主要是环场截洪沟系统。填埋场应在场内道路两边，填埋场四周设置环场截洪沟，或在不同高程建筑数条截洪沟，分别拦截个截洪沟外围汇水区域内的降雨。当填埋区扩展到某高程截洪沟时，就将该截洪沟排放场外的通道截断，而将其与场内渗滤液导排系统相连，变截洪沟为导渗沟，其中沟顶面高程等于最终覆盖面的截洪沟可改为最终覆盖面表面排水沟加以利用。作业区域和非作业区域的雨水分流系统基本原则是只在作业区域修建渗滤液导排系统，非作业区则仍按原自然排洪途径排除雨水，必要时建筑少量分流设施即可，实现清污分流。封场后，由于最终封顶的坡度在任何地点原则上不能小于4％，则在垃圾坝上修筑雨水渠以汇集封场后的场顶径流水并排出即可。
3渗滤液收集系统设计
3.1渗滤液水量计算
填埋场渗滤液水量计算是科学、合理的设计渗滤液收集系统的前提。水量平衡法是目前国内外计算渗滤液的主要方法之一。该法综合考虑各种产生渗滤液的影响因素，然后得到某个时段渗滤液产生量。水量平衡法操作简明，数据获得容易，计算结果比较合理，但因其忽略了垃圾层持水能力、自身分解产生的水量，以及渗滤液在填埋体内的运移，导致结果偏高，具有很大的局限性。
较合理的方法是目前广泛应用于填埋场水文评价的垃圾填埋场渗滤液产量评价（HELP）模型。该法在水量平衡法的基础上，充分考虑了水分的运移，并且认为地表垂直渗入量符合垂直下渗的运动规律，潜水面以下的渗滤液在静水压力作用下，发生水平方向的渗流。模型考虑了典型的降雨量、地表径流量、蒸发量，通过求解达西渗透定律和连续方程，得到水分在填埋场内的运动规律。
3.2渗滤液收集系统设计
渗滤液收集系统是用来将填埋场内产生的渗滤液收集起来，并通过污水管或积水池送至污水处理站进行处理。按照填埋场内地形和填埋工艺，渗滤液收集系统大致可分成低层水平收集系统和垂直收集系统。底层水平收集系统收集底部导流层的渗滤液，同时还要承接垂直收集系统的渗滤液。美国使用的双层复合衬垫系统都具有首次与二次两层渗滤液排水层，首层收集产生的渗滤液，次层主要是监测首次排水层的运作状况。国外目前作为排水层的材料，己由过去几十厘米厚的砂代之以很薄的土工网和土工织物等土工合成材料，美国在填埋场单元平坦的部分，采用以60cm厚砂铺设首次渗滤液排水层，以土工网和土工织物作二次渗滤液排水层材料；而在边坡上则采取以两层无纺土工织物中间加一层HDPE土工网组成的土工复合材料做二次排水层，一方面保障了排水层的正常运作，另一方面节省了填埋库容，延长了填埋年限。
排水层中设置渗滤液收集管网，采用管壁包裹专用土工布，外填砾石构成的防淤堵技术措施。有关渗滤液收集管设计包括管尺寸确定、管距计算，以及管路变形和稳定性分析。在铺设集排水管网时，应注意：
（1）集排水管垂直方向坡度不应小于2%，以促进排水并防止衬垫积水，在截取水流方向上，铺设坡度不应小于1％；（2）由于渗滤液造成的影响，诸如填埋体滑坡，防碍填埋气渗出等主要是潜水面以下的渗滤液造成的，另外鉴于潜水面下渗滤液易于收集，故渗滤液收集管网应铺设在潜水面以下，并顺着场址内坡度与垃圾成垂直方向布置。
布置垂直渗滤液收集系统是由于垃圾分层填埋，各层压实后要覆盖一定厚度粘土层，造成上部垃圾渗滤液不能顺畅流到底部排水层。在填埋场内按一定间距设置贯穿垃圾体的垂直立管，底部与水平收集系统相连，兼做导气设施。
4小结
城市生活垃圾卫生填埋是当今世界上使用最广的垃圾处理方式。良好的填埋场设计施工是保证其正常运转的先决条件，其中关键是防渗和水收集系统的设计和施工。国外填埋技术的运用和研究起步较早，在各方面理论和实践己经相当成熟。我国进行垃圾填埋处置应在立足本国国情和实际情况的基础上，积极学习和引进国外成果，建立起自己的一整套规范，设计出经济、合理的防渗和水收集系统，以达到经济、社会、环境效益的统一。
参考文献略
