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卫生填埋是世界上最常用的垃圾处理技术，截至2008年底，国内城市生活垃圾无害化处理场为579座，其中填埋场456座，填埋处理的垃圾量占总量的70%以上[1]。防渗是卫生填埋处理技术的主要标志，它能防止垃圾在填埋过程中产生的渗滤液对水体污染。填埋场防渗材料主要有两类，一类是天然防渗材料，即粘土防渗层或粘土与膨润土混合的防渗层，另一类是人工合成材料防渗层，如各种土工膜所构成的防渗层等。由于粘土获取比较困难，需要粘土取土场，取土后会造成植被破坏、水土流失严重，必须采取一定的环境保护措施进行施工后的植被保护和防止水土流失，把产生的生态破坏降低到最低要求，甚至有些地区已禁止开采粘土，目前采用粘土作为防渗材料的已比较少。近几年钠基膨润土防水毯在卫生填埋场中得到快速发展，现已部分或全部取代粘土防渗层。
1垃圾填埋场防渗
防渗的技术关键是防渗层的构造，其结构形式直接决定了防渗效果和工程建设投资。《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》（CJJ113－2007）对防渗结构类型和防渗工程材料均有详细要求。
1.1防渗材料
目前在我国填埋场的建设中，除粘土外已经推广采用了多种土工合成材料。如高密度聚乙烯（HDPE）膜、钠基膨润土防水毯（GCL）、土工布、土工复合排水网等。各类材料性能如下：
1.1.1粘土
土的质地分类是根据土中的砂粒、粉粒和粘粒的百分含量来确定的，见图1。由于要求粘土在压实后其渗透系数应小于1×10－9m/s，如何判别这类土料满足1×10－9m/s的要求，可利用下列特征来鉴别粘土料场能否提供低渗透的土料：液限为20%～30%，塑限为10%～20%，细粒土（d＜0.075mm）含量大于50%，粘粒（d＜0.002mm）含量大于25%[2]。
图1土的质地分类
1.1.2高密度聚乙烯土工膜（HDPE）
HDPE防渗膜抗渗能力很强，其渗透系数可以低于1.0×10－14m/s，即每年渗透距离小于0.0003mm，比优质粘土的渗透系数低于4～5个数量级。填埋场衬层的HDPE材料不能含有杂质和用再生材料，以保证耐老化性能。HDPE原材料的控制指标主要有密度、熔体流动速率和炭黑比例。一般密度在0.932～0.940g/cm3，熔体流动速率范围在0.05～0.30g/10min之间，炭黑添加量为2%～3%。HDPE膜的机械强度指标主要有最小厚度、耐穿能力和耐拉伸强度。由于HDPE膜耐化学腐蚀能力强、制造工艺成熟、易于现场焊接，并积累了比较成熟的工程经验，因此成为最广泛地应用于填埋场的防渗衬层材料[3]。
1.1.3钠基膨润土防水毯（GCL）
钠基膨润土防水毯是将膨润土夹在土工织物中间或连接在土工膜上混合制成的，单位面积总质量不应小于4800g/m2，其中单位面积膨润土质量不应小于4500g/m2，渗透系数应小于5×10－11m/s[4]。且能利用轻型设备安装，这可以尽量减少对下面防渗层的损害，同时也容易铺设在边坡上。而且GCL不象压实粘土层在压载下不产生固结排水，而当粘土层因固结排出的水流入垫层中的排水层中，经常会被误认为是防渗层被破坏了。
1.2复合防渗
所谓复合衬层就是由两种防渗材料上下相贴而形成的防渗层。复合防渗可以克服单层土工膜防渗层偶然存在破洞、接缝等缺陷。根据研究表明，用粘土或钠基膨润土防水毯与HDPE膜组成的复合衬层的防渗效果明显优于同样组成的双衬层。由图2可见，对于双衬层，当上层膜出现局部损坏而渗漏时，其渗漏液会均匀地分布于粘土层上，粘土层的渗透总面积A值仍然很大。而当复合衬层的上层膜出现局部损坏而渗漏时，由于膜与粘土层表面紧贴在一起，渗漏液不会在整个粘土表面扩散开来，因此粘土层的渗透面积A值远小于双衬层的A值。根据达西定律，复合衬层的渗透流量q要远小于双衬层[3]。
填埋无法做到垃圾的减量化，但却是垃圾无害化处理的最终手段，方法简便易行，投资较低，能消纳的垃圾量大，比较适应于目前大部分的城市和乡村的经济承受能力，对于山区小集镇来说是较为合适的选择。发挥填埋场封闭系统正常功能的关键部位是单层或多层的防渗衬垫。目前普遍采用的防渗结构体系有三种。
1.3.1单层HDPE膜+粘土复合衬垫
单从粘土工程造价来看，粘土单价最低，每立方约15元左右。但从目前垃圾填埋场建设来看，粘土费用受取土场运距和临时征地以及生态恢复等因素影响较大，特别是在粘土资源缺乏地区，粘土价格逐年地增长，价格甚至超过土工膜。从防渗效果来看，若在填埋作业时，第一层所填垃圾若有尖锐物体或在填埋过程中压实机械操作不当，使单层膜被刺穿，则防渗系统基本失效，造成水体污染。为了避免渗滤液对地下水的污染，一般采取增加粘土层厚度的方法。由于粘土层厚度的增加相应减少了垃圾场库容，增加粘土用量，相应地增加了工程投资，所以此方法适用于粘土资源比较丰富的地区。
1.3.2双层HDPE膜复合防渗衬垫
此方法的工程造价较贵，国产2.0mm厚每平方米35～50元，并要求较高的施工监管水平。双层膜具有双保险的作用，若第一层被刺穿，还有下层膜及土工布可阻挡渗滤液进一步向下渗透，因此可将经过上层膜孔洞的渗漏量减至最少，从而可大大地减少通过防渗衬垫的渗漏量。但双层膜之间的粘结力不如其他两种，渗滤液在两层之间容易扩散，对第二层膜的施工质量要求也就高了，目前采用此方法的比较少。
1.3.3单层HDPE+钠基膨润土防水毯（GCL）复合防渗衬垫
此方法的造价相对经济，每平方米30～45元，也最实用。既可解决单层摸的穿刺问题，又可减少造价，不仅防渗效果良好，可靠性、耐久性也好，且施工方便，对铺设场地条件的要求比土工膜低，膨润土遇水易膨胀，膨胀后厚度可增大到原来的4～5倍，比土工膜具有较好的界面摩擦特性[5]，能够增加和上层土工膜之间的粘结力，能够对局部渗漏点起到补漏的作用。同时可以减少或取消粘土取土场，避免取土后造成植被破坏、水土流失等生态影响。目前内蒙古地区的很多垃圾填埋场都采用单层膜+膨润土的复合防渗衬垫结构，如包头城市垃圾填埋场等，既保证填埋场安全，又达到了经济可行的目的。
2优先采用钠基膨润土防水毯（GCL）的优越性
钠基膨润土防水毯（GCL）与压实粘土衬垫的对比其优越性见表1。
表1钠基膨润土防水毯与压实粘土衬垫的优越性对比分析
从以上分析来看，钠基膨润土防水毯（GCL）复合防渗衬垫结构形式在施工质量、进度、施工难易程度、防渗等级、工程投资及填埋场库容等方面均明显优于压实粘土衬垫结构形式，特别是在生态环境影响方面更具有明显优势。采用压实粘土衬垫结构必须设置粘土取土场，而钠基膨润土防水毯则不需要设置取土场或设置小型取土场。取土场要进行临时征地，取土后会造成植被破坏、水土流失等现象发生，而且粘土用量比较多，需要大量的运输车辆运输粘土，给运输沿线的生态也会造成很大影响。另外，施工过程中没有及时采取必要的生态保护措施，易引起与当地农民发生纠纷，甚至发生围堵施工单位，不许施工的事件发生。对于临时占地和临时便道等破坏区，项目建设结束后要按照国务院《土地复垦规定》进行土地复垦和植被重建工作，凡受到施工车辆、机械破坏的地方均要进行土地平整、耕翻疏松，恢复原土地功能；取土场必须采取一定的环境保护措施进行施工后的植被保护和防止水土流失，把产生的生态破坏降低到最低要求。
3结语
通过钠基膨润土防水毯和压实粘土衬垫的对比来看，在施工质量、防渗等级以及对生态环境影响等方面，钠基膨润土防水毯具有明显优势，完全可以替代压实粘土衬垫结构。
参考文献
[1]王敏.生活垃圾的可持续填埋〔J〕.天津：环境卫生工程，2010（5）：20.
[2]钱学德，郭志平，施建勇等.现代卫生填埋场的设计与施工〔M〕.北京：中国建筑工业出版社，2001.5.
[3]城市固体废物管理与处理处置技术/国家环境保护总局污染控制司〔M〕.北京：中国石化出版社，1999.
[4]CJJ113－2007生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范.
[5]栾智慧、王树国.垃圾卫生填埋实用技术〔M〕.北京：化学工业出版设，2003.11.
