垃圾填埋场屏障概念模型的研究综述

摘要 针对目前环保意识薄弱和对垃圾填埋场屏障墙在垃圾污染质渗透运移过程中的控制作用认识不足甚至错误的现状，文章对垃圾卫生填埋场的屏障概念进行了阐述，就屏障结构，屏障材料近年来的研究成果和实际应用背景进行了较详细地论述;对垃圾场屏障在污染质运移过程中的控制作用的认识和理解进行了讨论。指出增强屏障材料，开发屏障结构为生物反应器的新概念，是集贮留垃圾，隔断污染，生物降解和资源恢复等多个功能于一体的垃圾卫生填埋场的发展方向。

关键词 垃圾填埋场 屏障材料 屏障结构 污染

Summary of research on the barrier wall in landfill Huang Wei。College of Architecture & Civil Engineering，Wenzhou University，Wenzhou Zhejang 325035
Abstract：The conception of barrier wall in landfill has been stated， which has especially emphasized on the recent research development of the barrier material and also the barrier structures。 The point is that enhanced barrier material and the bio-reactive content are the direction of barrier wall research on landfill， which should have multi-functions like garbage storage， pollution isolation， bio-decomposition and resource restoring。
Keywords：Landfill Barrier material Barrier structure Pollution

SARS疫情为人们敲响了警钟，隔离有毒有害物质，保护环境，杜绝污染是人们必须不懈追求的目标。在今后相当长的时间内，无论对垃圾和废物采取何种循环再利用技术和避免措施，仍然会有一定量的固体废物，需要在填埋场里得到最终处理。如垃圾焚烧厂的残渣，污水处理厂残留的污泥，废物再利用后出现的剩余物等等，属于不能再利用的二次废物，都必须进入填埋场填埋。在处理方案上，填埋场是一个不可放弃的废物安全存放的场所，除此之外，还没有出现另一种形式的最终处置废物的地方。据资料报道[1]，目前我国对垃圾的无害化处理率不到5%，大多数城市的生活垃圾处于自然堆放，自然净化，自然吸纳的状态。在长期填埋过程中，垃圾填埋场内会发生一系列的物理，化学和生物反应，垃圾填埋场成了名副其实的反应器，不断有污染质释放出来。渗滤液和填埋气体是生活垃圾填埋场的两种主要输出污染。垃圾渗滤液是一种高浓度的有机废水(COD，BOD的浓度最大值可达几万mg/L)，有机污染质种类繁多。从垃圾渗滤液中检查出的有机污染质就有77种[2，3]，已被确认的可疑致癌物1种，其相对含量位于77种有机污染质之首;促癌物，辅致癌物5种，被列入我国环境优先污染质"黑名单"的5种，渗滤液还含有还原态的金属和非金属离子。填埋气体的主要成分二氧化碳和甲烷是温室气体，其中甲烷是一种比二氧化碳危害更大的温室气体，有人估计全球每年向大气排放的甲烷大部分来自填埋气体。甲烷还是一种易燃易爆气体，不仅会在自身压力和垃圾堆场的双重压力作用下发生爆炸，若甲烷从垃圾场中泄露出来，与空气接触，遇到明火时也会发生爆炸，非常危险。渗滤液和其他污染质的无控释放，会污染地下水，造成长时期都很难修复的恶性循环。随着城市化进程的加快，城市的扩大使城郊堆放的垃圾离人们越来越近，垃圾造成的环境污染已开始威胁人们的生活和生存质量，影响工农业经济的可持续发展。各省市政府在大力提倡并投资对垃圾减量化，无害化，资源化研究的同时，也在加强建立健全对垃圾场周边环境的监测和改造。

1 关于垃圾填埋场屏障墙的研究

天然黏土可以是垃圾堆放场阻止污染传播的一种天然屏障。对黏土特性的研究非常复杂，由于土壤介质内部能量的不平衡，会经常出现收缩，膨胀，开裂现象。黏土失去水分时会发生收缩，当水分补充进来时，土壤体积增大会发生膨胀。收缩和膨胀不是一个可逆过程，膨胀不等于收缩，收缩是在热能场进行的，膨胀则是处于多种能量场的过程。膨胀收缩导致了土壤开裂，开裂的机制十分复杂，既与垃圾场的酸性化学侵蚀有关，也与土壤的物理特性有关。土壤的收缩膨胀是经常的行为，由此造成的开裂为垃圾污染的迁移创造了有利条件，因此垃圾场不仅对周边环境污染严重，更严重的是垃圾污染质向地下渗透，向地下水渗透，使地下水遭到污染。我国大部分城市的垃圾填埋场和部分工业固体废物填埋场都采用当地天然黏土或人工改性土作为防渗衬层[4～6]，其最大的优点就是渗透率低，经济成本低。但几乎所有的黏土衬层都不可避免地被一部分垃圾渗滤液经过一段时间的腐蚀而穿透，由此造成地下水和环境的污染。尤其是城市垃圾在进入填埋场之前，绝大部分都没经过早期脱水处理，加上填埋场封顶防渗措施缺乏或排水不畅，更是导致天然防渗衬层的填埋场对地下水造成污染的直接原因，严格地说，黏土型防渗层只能延缓渗滤液的渗漏，并不能绝对安全地阻止污染的迁移。

我国建设部批准颁发的《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17-2001)对垃圾填埋场的防渗材料及相应性能进行了规定。天然黏土类防渗衬层，其场底及四壁衬里厚度要大于2 m，渗透系数小于cm/s;对经过人工改性的改良土衬层，其防渗性能要达到黏土类防渗性能指标。所谓改良土就是在性能不达标的亚黏土，亚沙土等天然黏土中添加适量的石灰，水泥，提高吸附能力，酸碱缓冲能力和抗渗能力的一种人工改性黏土衬层，改良后的黏土再掺和添加剂，经压实，使其空隙明显减小，渗透系数可达cm/s。黏土-膨润土改良型衬层，就是在天然黏土中添加适量膨润土生成的。膨润土具有吸水膨胀和巨大的阳离子交换容量的特点，将其添加在黏土中，不仅可以减少黏土的孔隙，降低渗透率，增强衬层吸附污染质的能力，而且还能提高衬层的强度。防渗衬层属于一种水平屏障，是切断污染向地下水传播的重要一环。与垃圾填埋场水平屏障起同样重要作用的垂直屏障，也是隔离固废物对环境污染的一个组成部分。为确保场地周围水域不受污染，对防渗衬层水平屏障和垂直屏障的材料，及垃圾填埋场结构的研究显得十分必要。