垃圾填埋場(chǎng)滲漏修復(fù)中柔性垂直防滲、帷幕灌漿的應(yīng)用研究

孫 蕾

（中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司，重慶 400037）

水環(huán)境污染是我國(guó)目前面臨的主要環(huán)境問題之一，地下水污染防治是水環(huán)境治理的重中之重。2019年5月，生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等五個(gè)部門聯(lián)合印發(fā)了《地下水污染防治實(shí)施方案》，將地下水污染防治目標(biāo)責(zé)任落實(shí)情況正式納入中央生態(tài)環(huán)境保護(hù)督察范疇，督察組對(duì)多地承擔(dān)地下水污染防治職責(zé)的部門進(jìn)行督察，并推進(jìn)完成地下水污染防治任務(wù)。截至2020年底，京、津、冀、粵、渝等多地已經(jīng)公布了一批嚴(yán)重影響公眾健康且環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)較大的地下水污染場(chǎng)地清單，并開展了部分修復(fù)試點(diǎn)。本文以柔性垂直防滲和帷幕灌漿技術(shù)在重慶市酉陽(yáng)縣生活垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液滲漏修復(fù)處理中的工程應(yīng)用為例，對(duì)我國(guó)城鎮(zhèn)垃圾填埋場(chǎng)滲漏修復(fù)處理進(jìn)行分析總結(jié)。

1 國(guó)內(nèi)垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液滲漏及修復(fù)現(xiàn)狀

我國(guó)固體廢物填埋場(chǎng)防滲層破損普遍，導(dǎo)致滲瀝液污染嚴(yán)重?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果顯示，大多數(shù)填埋場(chǎng)的滲濾液的推算值遠(yuǎn)小于實(shí)際排放量，且由于填埋場(chǎng)導(dǎo)排系統(tǒng)效率降低或徹底失效，導(dǎo)致填埋場(chǎng)內(nèi)積水嚴(yán)重。滲瀝液的水力壓頭遠(yuǎn)超過推算值，進(jìn)一步破壞了填埋場(chǎng)導(dǎo)排系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)垃圾填埋場(chǎng)的滲瀝液滲漏已成為地下水污染的重要源頭之一。

滲瀝液中富含的高濃度有機(jī)污染物進(jìn)入地下水體后，具有發(fā)現(xiàn)困難、污染效應(yīng)滯后、污染修復(fù)困難等污染特征。經(jīng)過粗略估算，修復(fù)目前已建填埋場(chǎng)造成的地下水污染，費(fèi)用高達(dá)1 000億元。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和試點(diǎn)調(diào)研，造成填埋場(chǎng)滲瀝液防滲層破損的關(guān)鍵是土工膜的破損。主要原因包括：（1）施工問題；（2）工藝問題；（3）監(jiān)管與驗(yàn)收；（4）建設(shè)與施工市場(chǎng)不規(guī)范等。目前，國(guó)內(nèi)填埋場(chǎng)滲瀝液滲漏修復(fù)工作較為滯后，隨著環(huán)保督察的力度不斷加大，部分填埋場(chǎng)陸續(xù)開展了滲瀝液滲漏修復(fù)工作。福建、湖北、新疆等省、自治區(qū)存在滲漏的部分填埋場(chǎng)已經(jīng)實(shí)施了修復(fù)，保證填埋場(chǎng)所在區(qū)域的地下水不被污染。

2 垂直防滲技術(shù)概述

垂直防滲系統(tǒng)是根據(jù)污染場(chǎng)地的工程、水文地質(zhì)特征，利用場(chǎng)地基礎(chǔ)下方存在的獨(dú)立水文地質(zhì)單元、不透水或弱透水層等，在其一邊或周圍設(shè)置垂直的防滲工程，將污染物封閉于污染場(chǎng)地中進(jìn)行有控制導(dǎo)出，防止污染物向周圍滲透污染地下水，同時(shí)也能夠阻止周圍地下水流入污染場(chǎng)地。

垂直防滲技術(shù)最早在土工建筑項(xiàng)目中用于防止地下水滲流進(jìn)入挖掘的溝壑，同時(shí)起到溝渠固壁作用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用范圍的拓寬，逐漸應(yīng)用于地下水環(huán)境污染的控制工程中。在化工廠、油庫(kù)和垃圾填埋場(chǎng)等地區(qū)，垂直防滲技術(shù)被廣泛應(yīng)用于阻止場(chǎng)區(qū)已被污染的水體通過地下滲流污染周邊環(huán)境。

垂直防滲技術(shù)可分為剛性垂直防滲技術(shù)、塑性垂直防滲技術(shù)、柔性垂直防滲技術(shù)。

2.1 剛性垂直防滲技術(shù)

剛性垂直防滲是最傳統(tǒng)的垂直防滲技術(shù)，其最初應(yīng)用于水利行業(yè)，后來應(yīng)用于基坑、地鐵等行業(yè)的防滲，主要有槽（孔）式混凝土防滲墻、帷幕灌漿防滲墻、高壓旋噴樁防滲墻、深層攪拌樁防滲墻等，其中灌漿帷幕法適用地層較廣、施工方便，目前國(guó)內(nèi)灌漿帷幕深度已達(dá)150 m，是當(dāng)前主要的防滲帷幕施工方法。

2.2 塑性垂直防滲技術(shù)

塑性垂直防滲墻常用的材料有黏土、膨潤(rùn)土、混粉煤灰、水泥等。多種材料的組合應(yīng)用是塑性垂直防滲技術(shù)的特點(diǎn)之一，主要組合主要為黏土-膨潤(rùn)土、水泥-膨潤(rùn)土、黏土-水泥-膨潤(rùn)土等。

不同材料組合的防滲系統(tǒng)的相對(duì)滲透系數(shù)存在較大差別，例如水泥-膨潤(rùn)土、黏土-水泥-膨潤(rùn)土的相對(duì)滲透系數(shù)范圍為10-6～10-5cm/s，黏土-膨潤(rùn)土的相對(duì)滲透系數(shù)能夠滿足≤1.0×10-7m/s，可以根據(jù)污染場(chǎng)地的污染物性質(zhì)和腐蝕性選擇不同的材質(zhì)塑型垂直防滲墻。

2.3 柔性垂直防滲技術(shù)

HDPE（高密度聚乙烯）膜的研發(fā)應(yīng)用催生了柔性垂直防滲技術(shù)，即在防滲系統(tǒng)的相對(duì)不透水層中將HDPE膜垂向插入，并深入弱透水層以下1.0 m以上，在其底部灌充3 m高性能密封材料，同時(shí)土工膜側(cè)面配有獨(dú)特的鏈接鎖扣，內(nèi)部插入止水條，共同構(gòu)成垂直防滲屏障系統(tǒng)，將污染物控制在限制范圍內(nèi)。

柔性垂直防滲技術(shù)在澳洲布里斯班、美國(guó)賓夕法尼亞州的污染場(chǎng)地修復(fù)中具有較成功的應(yīng)用案例。在我國(guó)，柔性垂直防滲墻技術(shù)也已經(jīng)成功在新疆大浦溝垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液污染治理項(xiàng)目、江蘇靖江危廢治理項(xiàng)目、安徽淮南世行貸款垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)等項(xiàng)目中進(jìn)行應(yīng)用。

柔性垂直防滲技術(shù)被認(rèn)為是目前最安全有效的地下污染源阻隔技術(shù)。雖然柔性垂直防滲技術(shù)是在傳統(tǒng)的垂直阻隔技術(shù)理念基礎(chǔ)上發(fā)展形成，但因?yàn)镠DPE土工膜具有優(yōu)異的防滲性能（K≤1.0×10-12cm/s）、抗化學(xué)腐蝕性能和使用壽命長(zhǎng)（≥100年），且能夠與傳統(tǒng)礦物防滲材料的高吸附性能和自愈合性能結(jié)合，可以形成一種更牢固的垂直屏障，有效等封堵地下污染源。

3 工程應(yīng)用案例

酉陽(yáng)土家族苗族自治縣位于渝鄂湘黔四省市結(jié)合部，面積5 173 km2，是重慶市轄區(qū)面積最大的區(qū)縣，發(fā)展空間廣闊。酉陽(yáng)生活垃圾填埋場(chǎng)的設(shè)計(jì)規(guī)模為120 m3/d，庫(kù)容為107.10 萬m3，于2009年9月開始試運(yùn)行，2011年1月通過環(huán)保驗(yàn)收，目前已填庫(kù)容約為60 萬m3，設(shè)計(jì)服務(wù)年限15年。

根據(jù)對(duì)酉陽(yáng)生活垃圾填埋場(chǎng)勘察鉆孔、南側(cè)石板溪、石板溪上游的地下水及地表水取樣分析，并結(jié)合前期重慶市市政環(huán)衛(wèi)監(jiān)測(cè)中心的水樣檢測(cè)成果，對(duì)本場(chǎng)地滲瀝液滲漏問題進(jìn)行分析?？梢酝茢嘤详?yáng)縣生活垃圾處理場(chǎng)于2016年產(chǎn)生防滲膜破裂，導(dǎo)致垃圾滲瀝液穿過防滲膜進(jìn)入巖土層中，滲瀝液沿著土體孔隙、基巖裂隙向地勢(shì)較低處運(yùn)移，污染填埋場(chǎng)前部的地下水及地表水。

酉陽(yáng)縣生活垃圾填埋場(chǎng)下游有一條河流，污染后的地下水直接排入河流中，嚴(yán)重影響河流水質(zhì)，并對(duì)下游水環(huán)境質(zhì)量造成破壞。因此，針對(duì)滲瀝液滲漏問題，本項(xiàng)目的實(shí)施將改善區(qū)域內(nèi)水系水環(huán)境質(zhì)量。

3.1 修復(fù)方案確定

灌漿帷幕法適用地層較廣、施工方便，但防滲性能較差，難以滿足污染物防治對(duì)防滲體滲透系數(shù)的要求。柔性垂直防滲技術(shù)具備卓越的防滲性能，對(duì)污染源的滲漏形成一種垂直屏障，對(duì)地下污染源實(shí)現(xiàn)有效封堵，且柔性垂直防滲技術(shù)可以與其他阻隔技術(shù)配合使用，以達(dá)到更好的阻隔效果。

根據(jù)酉陽(yáng)生活垃圾填埋場(chǎng)的實(shí)際情況、直防滲技術(shù)特及成本核算，本次修復(fù)采用柔性垂直防滲（HDPE土工膜）和剛性垂直防滲（帷幕灌漿）相結(jié)合的治理方案。本方案在填埋庫(kù)區(qū)上游（東、西側(cè)）設(shè)置剛性垂直防滲（帷幕灌漿），然后在調(diào)節(jié)池后設(shè)置柔性垂直防滲（HDPE膜）系統(tǒng)。將滲瀝液及地下水?dāng)r截于調(diào)節(jié)池后，對(duì)這部分水量全部進(jìn)行匯聚、收集并排入滲瀝液處理設(shè)施，處理達(dá)標(biāo)后進(jìn)行排放。該方案能最大限度保證垂直防滲的處理效果，滲瀝液及地下水導(dǎo)排設(shè)施的布置及施工也較為方便，占地面積較小，能達(dá)到防止污染的工程目的。

3.2 修復(fù)原理

垂直防滲屏障系統(tǒng)設(shè)置于垃圾填埋場(chǎng)四周或一側(cè)，結(jié)合填埋場(chǎng)下方的不透水層或弱透水層，形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立封閉的系統(tǒng)，將垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生的滲瀝液封閉于填埋場(chǎng)中。

根據(jù)地勘資料，場(chǎng)區(qū)處于獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，可采取垂直防滲屏障系統(tǒng)。利用防滲屏障主材料和密封材枓構(gòu)建污染隔離屏障，將污染物控制在一定空間范圍內(nèi)，防止其進(jìn)一步擴(kuò)散。

考慮污染物、地下水遷移特征，垂直防滲屏障需進(jìn)入地下不透水層或弱透水層。為防止染物進(jìn)一步擴(kuò)散，根據(jù)《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）的要求，不透水層或弱透水層的滲透系數(shù)K應(yīng)小于1.0×10-7cm/s。

4 結(jié)語(yǔ)

垃圾填埋場(chǎng)滲漏修復(fù)是重要的環(huán)境保護(hù)措施，在工藝處理過程中，應(yīng)避免不再造成二次污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，以確保當(dāng)?shù)厮w不受污染，改善生態(tài)環(huán)境。柔性垂直防滲系統(tǒng)作為一種新型高效垂直防滲屏障系統(tǒng)，能夠?qū)⒗侠盥駡?chǎng)已經(jīng)或可能產(chǎn)生的污染物控制在屏障范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)污染源的隔離與控制，以達(dá)到生態(tài)環(huán)境修復(fù)的目的。采用柔性垂直防滲和帷幕灌漿相結(jié)合的治理方案對(duì)填埋庫(kù)區(qū)干擾較小，施工期間填埋場(chǎng)可繼續(xù)運(yùn)營(yíng)；防滲性能、耐化學(xué)性能較好，能長(zhǎng)期達(dá)到防滲效果；能夠控制滲瀝液滲漏擴(kuò)散，保證下游溪流不受到滲瀝液污染；適合山地環(huán)境的施工操作。通過對(duì)垃圾填埋場(chǎng)滲漏修復(fù)使用垂直防滲技術(shù)的數(shù)值模型、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用、跟蹤監(jiān)測(cè)全過程的分析，能夠形成較成熟的防滲技術(shù)應(yīng)用體系，同時(shí)也可以將該技術(shù)推廣到污染土壤、污染工業(yè)場(chǎng)地及其他污染場(chǎng)地的地下水修復(fù)工程。