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土工合成材料垃圾填满领域有着巨大前景
日期：2014-11-15|作者：admin |人气：
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，卫生填埋场逐渐成为城市垃圾的终处理方式之一。卫生填埋场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，这一过程中，将用到大量的土工合成材料。那么，在卫生填埋领域，土工合成材料面临着巨大发展空间。
HDPE膜担当用料主力军
清华大学环境工程学院教授白庆中表示，卫生填埋应根据填埋场污染控制的“多重屏障学说”进行设计。也就是要先对填埋的垃圾进行预处理，形成废弃物屏障，再按岩土设计的原理与方法进行设计，形成工程屏障，重要的是，在选址阶段时，要注意选择合适地段，形成天然的地质屏障。此外，合格的填埋场必须要有充分的填埋容量和较长的使用期，填埋容量必须达到设计量，使用期在六年以上，同时，不受洪水、滑坡等威胁，填埋工程处理垃圾成本低也是重要考虑因素。
白庆中指出，目前国内常用的技术方法有竖向截水板桩、竖向截水地质膜、旋喷注浆底部封堵技术、地下泥浆截面、物探技术应用于监测衰减规律等多种。而卫生填埋场中的周边围护，可利用土工膜、土工黏土垫、土工织物、土工网格、土工排水材料等进行防渗、隔水、隔离反滤、排水、加筋等方式加固，防止垃圾渗滤液渗出，引导渗滤液排走，回灌，防止垃圾滑动，垃圾覆盖。
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、填埋气体对填埋场的水体和土壤污染，减少渗滤液的产生量，并为以后对填埋气体有序、可控制地收集和利用创造空间。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。
目前国内外采用的防渗衬层效果比较好的主要包括高密度聚乙烯土工膜、膨润土防水毯（GCL）、非织造土工织物、复合排水网等几种材料。其中HDPE膜作为一种高分子合成材料，抗拉性好、抗腐蚀性强、抗老化性能高等优良的物性、化学性能，使用寿命50年以上，已经成为国内卫生填埋场的“用料主力军”。将HDPE膜和其他土工合成材料按照环境要求进行适当调配，推出合理的设计方案，已经成为市场公认的正确做法。
三高一低问题亟待解决
根据住建部统计的数据来看，国内卫生填埋处理市场处于稳定发展时期，“十三五”至“十四五”期间仍将处于上升增长期，对于土工合成材料的需求也会随之大幅提升。尽管如此，但国内卫生填埋场的发展依然存在不少值得关注的问题。
住建部环境卫生工程技术研究中心副总工程师刘畅表示，国家鼓励PPP形式，向资本市场开发，但填埋场资本市场进入程度一直比较低，而带来的危害则是导致卫生设计门槛和产品门槛降低，大量地方设计院和公司进入行业，在降低成本的同时也带来设计质量、土工合成材料质量、建设质量等问题。
此外，国内的卫生填埋场还面临着“三高一低”技术问题。所谓三高，是指渗滤液浓度高、渗沥液水位高、沉淀失效风险高，一低是指卫生填埋场稳定安全系数低，土工合成材料与卫生填埋场的应用存在设计与施工不匹配的现象。
基于此，刘畅表示，在未来的发展方面，要参考中国卫生填埋场的特点，对土工合成材料进行开发、利用，此外，填埋场衬垫漏损检测等相关监测和质量管控技术的开发应用，卫生填埋场标准和规范中针对土工合成材料的优化和规范，同样刻不容缓。
案例分析
通过对价格和防渗性能的综合分析，方案三为合理选择。
填埋技术哪种强？
高密度聚乙烯（HDPE）膜的防渗功能比好的压实粘土高107 倍（压实粘土的渗透系数级数为10-7 级，而HDPE防膜的渗透系数级数为10-14 级）；其断裂延伸率高达600%以上，完全满足垃圾填埋运行过程中由蠕变运动所产生的变形；并且有利于施工、填埋运行。
由清华大学地质勘测小组根据河北某地地质勘查情况，以达到既保证安全又经济可行的目的，做出以下三种防渗方案，并进行技术经济比较，以确定合适的防渗结构体系。
方案一
单层HDPE膜＋粘土复合衬垫
①排列结构：竖向结构
②工程造价：HDPE膜选用进口产品，土工网格、土工布选用国内产品，其余产品按当地市场价格，单位工程造价大约为142.5元/平方米。
技术经济对比
方案一是三个方案中较经济的一个方案。但是在填埋作业时，层所填垃圾若有尖锐物，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。故本方案对填埋作业是的技术要求较高，且发生膜刺穿时造成的危害较大。
方案二
双层HDPE膜复合防渗衬垫
①排列结构：竖向结构
②工程造价：HDPE膜选用进口产品，土工网格、土工布选用国内产品，其余按当地市场价格，单位工程造价大概为173.1元/平方米。
技术经济对比
方案二造价较贵，并且对监管水平要求比较高。从适用性方面来说，双层膜具有双保险的作用。若层被刺穿，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少，从而可大大减少通过防渗衬垫的渗漏量。
方案三
单层HDPE＋膨润土复合防渗衬垫
①排列结构：竖向结构
②工程造价：HDPE膜、含膨润土交织土工布选用进口产品，土工布选用国内产品，其余按当地市场价格，单位工程造价大概为166.1元/平方米。
技术经济对比
方案三造价在三个方案中属于相对经济型。在适用性方面，单层膜＋膨润土的复合防渗衬垫为经济实用。既可解决单层膜的穿刺问题，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，膨润土能够对局部渗漏点起到补漏的作用。
资料链接
国外垃圾填埋场材料应用情况
韩国
位于首尔郊区的号称世界上大垃圾填埋场之一的汉城垃圾填埋场，是在平地上往上填埋，边坡上堆放了大量的废旧轮胎，这主要是为了缓冲填埋机械对防渗系统的冲击起保护作用。底面上采用黑色的非织造布保护材料，下面是HDPE土工膜，整个垃圾填埋场采用的是一道防渗材料。
日本
位于日本东京青梅的日出垃圾填埋场代表了日本垃圾场建设的科技水平。其防渗系统采用了2层TPO土工膜，1层GCL，下面是1层50cm厚的掺有膨润土的复合土，严格意义上来说等于是3道抗渗。在上面一层TPO破损造成渗漏的情况下，中间层GCL中的膨润土遇到渗滤水立即膨胀止水，可以阻止渗滤液渗入地下水系统。
我国现行卫生填埋技术标准规范
《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》
《生活垃圾填埋场无害化评价标准》
《生活垃圾卫生填埋封场技术规范》
《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》
《生活垃圾卫生填埋场环境监测技术要求》
《生活垃圾卫生填埋场污染控制标准》
《生活垃圾卫生填埋场工程项目建设标准》
《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范（试行）》
《生活垃圾卫生填埋技术处理规范》
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