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垂直防渗帷幕在平原型卫生填埋场中的运用 姚有朝 上海市政工程设计研究总院, 上海 200092 鲍忠伟 张家港市环境卫生管理处, 江苏 张家港 215600 摘要 通过具体的工程实例论述垂直防渗帷幕在平原型卫生填埋场中的功能与作用, 以及对 3 种常用的垂直防渗型 式作了比较, 对在填埋场工程中垂直防渗型式的选择提出了建议。 关键词 垂直防渗帷幕 水平防渗 渗透系数 地下水 0 引言 卫生填埋场的衬垫系统有水平防渗与垂直防渗 2 种 。水平防渗是指在填埋场底部和侧壁铺设防渗 衬垫 ,阻断渗漏 ; 垂直防渗是指在渗沥液渗漏路径上 进行垂直帷幕灌浆, 以减少渗漏量 ,达到防渗的目的。 垂直防渗帷幕在山谷型填埋场中应用较多,这主要由 于山谷型填埋场大多具有独立的水文地质单元条件; 但垂直防渗是借鉴水利工程中堤坝防渗的经验,它是 通过延长渗径来延缓渗漏, 而不能避免渗漏 ,且目前 的垂直防渗的各种施工方法所能达到的渗透系数一 般 k 110 - 7 cm s, 这与生活垃圾卫生填埋场技术 规范 CJJ17 -2004 对防渗系统渗透系数 k 30 cm ,以此来控制库区地下水的水位, 防止地下 水位过高造成填埋初期防渗膜的浮起。目前 ,有部分 设计人员认为, 地下水导流层在库底填埋了一定厚度 的垃圾之后 ,在垃圾的压重之下防渗膜不会浮起, 可 以不再对地下水进行导排 。因此,可不设置地下水导 流层 。 其实, 地下水导流层在填埋场整个填埋运营期中 都是不可缺少的 。一方面 ,地下水的上升压力会对库 底防渗衬垫产生向上的顶托作用,当地下水水头过高 时,会对防渗系统造成破坏 ,必须对其进行及时的导 排; 另一方面,防渗衬垫系统中膜出现局部渗漏时 ,下 渗的渗沥液会通过地下水导流层抽排出库底 ,避免对 地下水造成进一步的污染 ,同时也为尽早发现渗漏提 供了途径。根据国内外有关资料,为防止库底地下水 位过高 ,对防渗衬垫系统造成破坏, 建议库区基层底 标高距地下水位的距离 ≥2 m, 美国等国家标准中已 将此条要求列入填埋场设计规范中 。由此可见,地下 水的有效控制对库区水平防渗系统的安全至关重要。 29 环 境 工 程 2008年 6 月第26 卷第3 期 在我国 ,对于水平防渗系统中 HDPE 膜的下垫层若不 采用压实黏土层 厚度 1. 0 m 作为防渗保护层时, 在我国东部和东南沿海的发达地区水网密布 ,地下水 位较高,上述要求将很难达到 这也是新规范中未增 加此项规定的原因 。尽管如此, 对库区地下水位的 控制 ,应当加以重视 。 垂直防渗帷幕与地下水导流层是紧密联系的 ,在 水平防渗系统的铺设施工及填埋场填埋初期 ,库区周 边垂直防渗结构的形成, 可显著降低库区基底的地下 水的入渗量, 从而有效降低地下水导流层的抽排负 荷,减少了施工及运营费用。把库区的地下水位控制 在施工允许的范围之内, 为库底基础层压实 、 防渗膜 的铺设创造了条件。 1. 3 填埋运营期 在整个填埋场的运营过程中, 垂直防渗帷幕除具 有减少库区地下水的入渗量 , 降低地下水抽排费用 外,垂直防渗作为库区防止渗沥液渗漏的第二道防线 与水平防渗共同构成了填埋场的防渗衬垫系统。在 填埋场十几年甚至几十年的使用寿命当中,垂直防渗 帷幕不仅阻挡库区外地下水向库区渗透 ,同时也延缓 了库区内被污染的地下水向库区外渗漏 ,它与水平防 渗系统相辅相成 、 互为补充,形成了一个复合的、 立体 的、 高标准的防渗系统 , 把库区渗沥液渗漏的可能降 到最低。 有人提出, 为降低工程总投资是否考虑减少库底 挖深, 使其位于地下水位以上, 从而取消垂直防渗帷 幕与地下水碎石导流层 这两项工程费用可达几百万 元甚至上千万元 。根据工程地质与水文地质条件, 本研究对最近设计的一个平原型填埋场作过方案比 较。具体方案比较如下 该工程填埋库区总占地面积约 25 10 4 m 2 ,库区 周边长度约2 000 m ,库区地下水位位于现状地面以 下约 1. 5 m。库底不同挖深方案比较见表 1。 由表 1 方案对比可知 ,方案一 ,通过加大库区挖 深,修建围堤,可明显增加库容, 整体土方基本平衡; 但土方工程量较大 ,地下水影响明显, 需设置垂直防 渗结构及地下水收集系统减少地下水量 ,施工难度相 对较高。方案二 ,土方工程量较小 ,地下水影响小 ,施 工难度相对较低 ; 但库容较小, 且土方不平衡空缺较 大。在总投资方面 ,方案二相对于方案一 ,外借土方 70 万m 3 将增加投资约 700 万元 ; 取消垂直防渗结构 与地下水收集系统 , 将节约投资约 800 万元; 在防渗 系统方面, 方案二要达到方案一的安全度标准, 必须 要增加防渗结构层 如增加一层 HDPE 膜或一层 GCL 衬垫或一层约 1. 0 m 厚的压实黏土层 , 这样将增加 投资约 700 万元 ; 这样在投资方面, 方案二总投资高 于方案一约 600 万元 , 而库容却比方案一减小 75 10 4 m 3 。综上所述 , 方案一单位库容投资较低 , 总库 容较大,填埋场使用年限较长 。因此, 设计推荐方案 一为建设方案。 表 1 库底不同挖深方案比较 编号项目方案一方案二 1平均挖深 m3 . 50. 5 2最大挖深 m4 . 81. 5 3库区基底地下水位以下, 粉 质黏土 5 . 0 m 土层 地下水位以上, 粉质黏土 2 . 0 m土层 4可增加库容 1 04m39015 5土方平衡基本平衡需外借土方约 70 万m3 6垂直防渗塑性混凝土防渗墙 深度 18 m, 穿过细 砂 2 . 0 m透水砂层 无垂直防渗 7水平防渗2 mm HDPE 膜2 mm HDPE 膜5 mm GCL 或1 m厚压实黏土层 8地下水导流层300 mm 厚碎石层无碎石导流层 9施工难度较高较低 10单位库容投资较低较高 以上方案比较中 ,垂直防渗结构深度为 18 m, 如 果深度在 10 m 左右,方案一的优势将更加明显 。 2 垂直防渗设计 2. 1 垂直防渗结构方案设计原则 1垂直防渗结构 k ≤1 10 - 7 cm s; 2垂 直 防 渗 结 构 深 入 相 对 不 透 水 层 深 度≥ 2 m ; 3垂直防渗结构应稳定、可靠 、经济及施工 方便 ; 4垂直防渗帷幕的平面布置同库区发展规划 相一致,应同步实施 。 2. 2 垂直防渗帷幕方案比较和选择的原则 1安全可靠,确实达到工艺要求的效果 ; 2施工方便,国内施工单位可以保证质量; 3经济合理,在满足工艺要求和以上两条的前 提下 ,尽可能考虑经济性 。 垂直防渗帷幕的设计与其施工工艺水平是紧密 相关的,应根据工程的水文地质条件选择与之相适应 30 环 境 工 程 2008年 6 月第26 卷第3 期 的垂直防渗型式 。目前, 运用于填埋场的垂直防渗主 要有 3 种结构形式 1 多头小直径深层搅拌桩连续墙。该结构利用 水泥作为固化剂 ,通过特制的多头小直径深层搅拌截 渗桩机,在地基深处就地将天然原土和固化剂强制拌 和,利用固化剂和软土之间产生的一系列物理化学反 应,使被加固土体原形硬结成水泥土桩 , 多桩相割搭 接形成连续密实的水泥土防渗墙。 2 置换法垂直开槽塑性混凝土连续墙。置换法 连续墙多采用专用的液压挖掘机进行开挖,最大特点 是墙体连续性可靠度高, 可以保证达到要求的防渗性 能,由于墙体材料保持长期的塑性状态 , 在承载变形 后不会产生裂缝 。其中, 价格相对较低的工艺是射水 法成墙工艺和锯槽成墙工艺。 3 垂直开槽埋设防渗膜。这种工艺在国外采用 的案例较多 ,其工艺过程是先用专用设备挖好沟槽, 达到预定深度, 并用泥浆护壁 。然后将HDPE 膜垂直 插入沟槽, HDPE 膜段之间采用锁扣插接 , 形成连续 的防渗结构 ,然后HDPE 膜两边的沟槽空隙用土或水 泥回填。这种工艺明显的好处是防渗效果好 ,施工效 果可靠。由于其挖槽和材料的价格较高 ,国内还没有 施工实例和工程经验 。 垂直开槽埋设 PE 膜在国内水利工程运用较多, 但由于搭接或焊接可靠性较难保证, 有一定技术风 险。在填埋场工程中还没有施工案例。 3 种垂直防渗墙的技术性能指标对比见表 2。 表 2 3 种垂直防渗墙的技术性能指标对比 防渗墙形式 防渗标准 渗透系数 k cms- 1 适宜的施工 深度 m 对防渗墙穿透 土层的要求 单位造价 元m- 2 地下水水 质的影响 实际运 用情况 多头小直径深 层 搅 拌 桩 连 续墙 10- 6量级10～ 15 土层 承载 力标准 值≤ 250 kPa ,粒 径≤ 50 mm的各类 土层 150～ 180 地下水有侵蚀 性时, 宜通过 试验确定 在长江大堤、黄河干堤 水利堤坝加固工程中有 成功案例, 在填埋场工 程中的运用正不断推广 置换法垂直开 槽塑性混凝土 连续墙 10- 7量级 15～ 20 穿过较厚的砂层对 施工 质量 有一定 影响 200～ 300 地下水有侵蚀 性时, 宜通过 试验确定 在水利工程与填埋场工 程中都有 成功运用的 案例 垂直开槽埋设 防渗膜 HDPE 膜或PE 膜 10- 10量级 10～ 16 PE 8～ 12 HDPE 施工深度 18 m 以 上, 防渗膜的搭接 可靠性较难保证 120～ 150 PE 300～ 500 HDPE 无影响 我国垂直铺设 PE 膜在 水利工程 中有成功运 用, 还没有 HDPE 膜的 施工实例 表 2 比较可知 ,3 种防渗墙在防渗标准上均能满 足填埋场设计要求 ; 在实际运用上, 多头小直径深层 搅拌桩连续墙由于其单位造价相对较低 ,工程案例较 多; 但当垂直防渗墙的深度≥18 m 时 ,置换法垂直开 槽塑性混凝土连续墙将是唯一的选择; 垂直开槽埋设 防渗膜法中 HDPE 膜法由于其单位价格较高, 国内还 没有施工实例和工程经验 ,垂直开槽埋设 PE 膜法在 填埋场工程中运用也较少 。因此 , 从设计角度 ,一般 推荐采用置换法垂直开槽塑性混凝土连续墙 。 以下是上述工程建造垂直防渗墙后地下水渗入 量的计算结果 采用二维有限元渗流软件 seep v5. 18 Q 4. 510 - 6 m 3 sm ,大约是未建造垂直防渗墙 的地下水渗入量的 1 8。 3 结语 目前, 在我国随着人们对环境保护重视程度的日 益增强,卫生填埋场的防渗等级也在不断地改进与提 升,双层防渗衬垫系统 、双层复合防渗衬垫系统正在 国内的卫生填埋场工程中得到运用与推广 。现在越 来越多的平原型卫生填埋场采用了水平防渗与垂直 防渗相结合的防渗系统 如上海老港四期 、 泰州罡杨、 唐山中心区等垃圾填埋场 。 但国内卫生填埋场工程中垂直防渗墙的施工工 艺还不够成熟、施工水平参差不齐, 具有填埋场垂直 防渗墙施工经验的单位则少之又少 。 因此, 从设计角度 ,应从场区的相对不透水层深 度、 地下水水位及水质、 垂直防渗施工工艺、 填埋场防 31 环 境 工 程 2008年 6 月第26 卷第3 期 渗标准的要求以及整个工程投资情况等多方面综合 考虑选择可靠、经济的垂直防渗形式 。建设单位, 应 选择具有施工资质 乙级以上 、业绩优良 、 并且具有 类似工程经验的施工单位来承建填埋场的垂直防渗 墙工程。 参考文献 [ 1] CJJ17-2004 生活垃圾卫生填埋技术规范 [ 2] 钱学德, 郭志平.现代卫生填埋场的设计与施工. 北京 中国建 筑工业出版社, 2001 [ 3] 陈云敏, 柯瀚. 城市固体废弃物的工程特性及填埋技术 包承 纲, 陈云敏, 王大根. 第一届全国环境岩土工程与土工合成材料 技术研讨会议论文集. 杭州 浙江大学出版社, 2002 [ 4] 赵由才, 龙燕, 张华. 生活垃圾卫生填埋技术. 北京 化学工业出 版社, 2004 作者通信处 姚有朝 200092 上海市中山北二路 901 号 上海市政 工程设计研究总院 电话 021 51298333 E -mail yao-yc. gp3smedi. com 2007- 10-29 收稿 EGSB反应器快速培养厌氧颗粒污泥 刘永峰 周兴求 伍健东 华南理工大学环境科学与工程学院, 广东 广州 510006 摘要 在 EGSB 反应器中接种取自 UASB 反应器的絮状污泥 占总接种污泥量的 4 5 和少量厌氧颗粒污泥 粒径 0. 8 mm, 占总接种污泥量的 1 5 , 对用该反应器快速培养厌氧颗粒污泥进行了试验研究, 结果显示 经过 35 d 运行, 反 应器中的污泥出现明显的颗粒化现象, 平均粒径达 1. 4 mm, 且粒径分布均匀, 中间粒径 1～ 2 mm 的质量分数达 61. 84。 当进水 COD 浓度为7 500 mg L, 容积负荷为 52 kg m3d, 水力停留时间约 3. 2 h, 回流比为 12, 上升流速为 3. 4 m h时, 反应器仍可稳定运行, COD 去除率达 95. 4, 且在此运行条件下, 通过排泥维持反应器内的 MLSS 为 45 g L 时, 污泥的增长最为迅速, 经过 4～ 5 d, MLSS 可达 65 g L。 关键词 EGSB 颗粒污泥 MLSS 0 引言 厌氧颗粒污泥以其较高的微生物浓度,较好的沉 降性能和抗冲击负荷能力 ,被认为是高效厌氧反应器 稳定运行的关键 [ 1 -6] 。水力负荷是影响颗粒污泥形成 的重要因素之一 ,流动水的剪切作用对于颗粒污泥的 形状 、 质量传递 、 多聚糖产量、新陈代谢等多方面有重 要的影响 [ 7] 。由于 EGSB 反应器内部可以保持较高 的液体上升流速和较大的流体剪切力而被认为是可 以快速培养出厌氧颗粒污泥的高效厌氧反应器 [ 8- 9] 。 1 试验 1. 1 试验装置 试验工艺流程见图 1, 反应器为圆柱形, 由有机 玻璃制成 ,反应区内径 70 mm ,有效容积 3. 5 L; 沉淀 区内径 200 mm ,有效容积 8 L。反应器的反应区至底 部60 mm 处开始以400 mm 等距共设 3 个取样口 。试 验过程中 ,反应器放置在恒温箱中 ,温度控制在 35 1 ℃。 1蓄水箱; 2计量泵; 3转子流量计; 4EGSB 反应器; 5水封瓶; 6集气瓶; 7量筒; 8出水箱。 图 1 试验工艺流程 1. 2 接种污泥 接种污泥由 2 部分组成 ,分别取自 UASB 反应器 的絮状污泥和少量厌氧颗粒污泥 粒径0. 8 mm 。其 中絮状污泥占总接种污泥量的 4 5,颗粒污泥占接种污 泥量的1 5,接种前污泥在室温下密闭放置 2月。接种 污泥的性质为 MLSS 24. 63g L,MLVSS 13. 05 g L。 1. 3 试验用水 试验采用人工合成废水 , 以葡萄糖作为有机碳 源,按 C∶ N∶ P 200∶ 5∶ 1 配成试验用水 , 同时投加 32 环 境 工 程 2008年 6 月第26 卷第3 期 TREATMENT OF PHARMACEUTICAL WASTEWATER BY UASB -FACULTATIVE AEROBE- CONTACT OXIDATION -AIRFLOAT PROCESSZhang Shuhai Zhu Xuemei Li Yinghui 22 Abstract The process of UASB -facultative aerobe -contact oxidation-airfloat was used to treat a pharmaceutical wastewater of high concentration. When BOD5, COD and SS of the influentwere 15 000, 8 800 and2 500mg L, those of the effluent would be 164, 20. 3 and 38mg L respectively after treating the wastewater through four steps using the said process. This process features stable system, lesssludge and production of mathane etc, which is worth popularizing. Keywords treatment of pharmaceuticalwastewater process of UASB -facultative aerobe -contact oxidation-airfloat APPLICATION OF AIR FLOATATION -HYDROLYSIS ACIDIFICATION -MBR TECHNIQUE IN TREATING WASTEWATER FROM STEAMING WOOD Qin Weijie Zhang Xingwen Yu Pengfei et al 24 Abstract The process of air floatation -hydrolysis acidification -MBRwas used for mixed treatment of domestic sewage and waste water from cooking wood mixing rate was 1∶ 1 . The waste water featureshigh content of lignin andpoor biodegradation and so on. Under the stable condition of day treating capacity of 80 m3, the effluent water reaches the discharging standards of domestic water GJ T48 -1999 and can be directly used in cooking process and part of it used in greening around the plant and ing toilet. Keywords boiling wastewater air flotation hydrolysis acidification MBR TREATMENT OF PRINTING AND DYEING WASTEWATER BY PROCESS OF COAGULATION DEPOSITION -DELAYED AERATION -SLAG ADSORPTIONLiangYixin 27 Abstract Aiming at the characteristics of printing and dyeing wastewater, the process of coagulation deposition-delayed aeration-slag adsorption is used to treat this wastewater. The operation of project practice shows that the removal rates of BOD5and COD are up to 94 and 97 respectively with a decoloring capacity of 72 after treatment of the wastewater by the said process, whose effluent can meet the discharge standard. Keywords printing dyeing wastewater coagulation deposition delayed aeration biochemical treatment APPLICATION OF VERTICAL CUT-OFF CURTAIN TO SANITARY LANDFILL SITE IN PLAIN AREASYao Youchao Bao Zhongwei 29 Abstract The function and action of vertical cut-off curtain for sanitary landfill were discussed through engineering cases. The comparison of three kinds of typical cut -off curtains wasmade with cases application, and the choice of cut -off curtain type was suggested. Keywords vertical cut-off wall horizontal liner system permeability coeffient groundwater THE EXPERIMENTAL STUDY ON FAST CULTIVATING OF GRANULAR SLUDGE WITH EXPANDED GRANULAR SLUDGE BEDLiu Yongfeng Zhou Xingqiu Wu Jiandong 32 Abstract The fast cultivating of granular sludge with expanded granular sludge bed EGSBwas studied. The anaerobic reactor inoculated sludge from UASB reactor, with floc sludge 80 and anaerobic granular sludge 20whose diameter was less than 0. 8 mm. The experimental results showed that the apparent granular phenomenon appeared in the anaerobic reactor after 35 days operation, and the average diameter of the granular sludge was up to 1. 4 mm, the distribution of the diameter was even and the medium diameter 1～ 2 mmaccounted for 61. 84 by weight. When the influent COD was 7 500 mg L, the volume loading rate 52 g m3d, the hydraulic retention time 3. 2 h, the recycled ratio 12, the upflow velocity 3. 4 m h, the reactor could run stably and the removal rate of COD was up to 95. 4. And under the above condition, the granular sludge increased quickly when the MLSS of the reactor stabled at 45 g L or so through discharge proper sludge, and the MLSS could be up to 65 g L after 4-5 days. Keywords expanded granular sludge bed granular sludge MLSS EXPERIMENTAL STUDY ON PHYSICO CHEMICAL AND BIOCHEMICAL TREATMENT OF HIGH CONCENTRATION NITROBENZENE INDUSTRY WASTE WATER Zhu Yiping Zhang Haiping Zhang Jian 35 Abstract By using Fenton reagent-micro electrolysis-anaerobic sequencing batch reactor ASBR -sequencing batch reactor SBRprocess, high concentration nitrobenzene industry wastewater treatment is studied.When influent nitrobenzene concentration is 1 300 mg L, COD is 12 480 mg L and pH is 2. 80, operating parametersfor Fentonoxidation process are H2O2adding amount 3. 3 g L, Fe2being 560mg L and the reaction time is 90 min. The effluent is then sent to micro -electrolysis treatment for 60 min and pH is adjusted to 8. 0. After sedimentation, the effluent is again sent to ASBR and SBR sequentially. It is shown that the overall nitrobenzene and COD removal efficiency can reach 99. 4and 94. 4 respectively. Keywords nitrobenzene aniline Fenton micro -electrolysis anaerobic aerobic PILOT SCALE TEST OF TREATMENT OF LANDFILL LEACHATE BY UBF-AOMBR Liu Haitao Li Tanzeng Wang Chengli et al 39 Abstract UBF -AOMBR was used to treat landfill leachate and the feasibility of process is sludied in order to apply it to engineering use of the field.The experimental results show that when the COD andNH3-N influent were 10 000 mg L, 2 000 mg L and the COD and NH3-N of the effluent were 1 000 mg L and 50～ 100mg L respectively. The overall removal rate of COD and NH3-N of the combine system achieves90and 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 3, June ,2008