安陽縣垃圾處理場對地下水環境影響分析

□郭雙喜（安陽水文水資源勘測局）

1 簡述

安陽縣生活垃圾處理場是安陽縣重點工程，場區位于本縣倫掌鎮當中崗村西，地理上位于地表分水嶺南側，西距水冶珍珠泉泉域8km左右，占地面積8.59hm2，總庫容為145萬m3，總投資4316萬元，服務年限15年。正常運行后日處理垃圾230t，年均8.40萬t，滲濾液日均處理量70t。該區域地貌簡單，局部地段被第四系粉土及粘性土覆蓋，陡坎、植被較發育。處理場按功能特點將劃分為4個區，即管理區、填埋區、滲瀝液處理區和堆土區。另外有場外道路、場內道路、作業道路、綠化工程等。項目投產運行后可能會影響該區域的地下水及珍珠泉水質。

2 地質概況

2.1 項目區域

經地質勘察在鉆探所達深度15m范圍內，查明場地地層主要為新近沉積的沖填土、第四系全新統（Q4）沖積物、上更新統（Q3）沖積物以及中奧陶系（O2）馬家溝組石灰巖、白云質灰巖。根據外鉆探鑒定、原位測試結果和室內試驗結果，地層按時代、成因及其巖性特征和物理力學性質的差異可劃分為沖填土、粉土、局部夾有粉土薄層粉質粘土、粉質粘土、石灰巖等5個工程地層。含水巖組由零星出露的石炭系（C）砂巖、砂質頁巖、炭質頁巖、二疊系（P）砂頁巖、砂巖和大面積出露的第三系（N）砂巖、頁巖、礫巖等組成。

2.2 珍珠泉區域

珍珠泉位于安陽縣水冶鎮西1km處，是水冶鎮居民生活及工農業用水主要水源地。東崗北—東傍佐地下水嶺為珍珠泉泉域的北界，與峰峰黑龍洞泉域相鄰，是可移邊界；仙巖—黃龍腦地下水嶺為泉域南界，與小南海泉域相鄰，也是可移邊界；南北兩邊在西部相交；銅冶—許家溝斷層束為泉域東界，是阻水邊界。泉域面積為299.2km2，石灰巖裸露面積263.2km2，第四系松散層覆蓋面積6km2，埋藏區面積30.0km2，主要接受大氣降水補給。補給區（水嶺區）的地下水，就近徑流帶匯集至排泄區。泉域內多為單斜巖層，傾向近東。地下水主要靠大氣降水補給，西部和北部山區為補給區，中部丘陵洼地為徑流區，珍珠泉附近洼地為排泄區。北部地下水流向近南，至西子針后轉向南東匯集于珍珠泉排泄。

3 垃圾處理工藝

3.1 垃圾滲瀝液的收集、導排及處理

3.1.1 滲瀝液的產生與性質

垃圾成分復雜，分析可知在處理場垃圾滲瀝液來自3個方面：垃圾自身所帶來的水分；垃圾中的有機物降解后產生的水；各種途徑進入垃圾處理場的大氣降水和地下水。前兩者與后者的量相比很小，因此處理場滲瀝液產生主要是從外界進入處理場的大氣降水量。

滲瀝液的性質與水量變化較為復雜，其影響因素有：垃圾組成與填埋方式，填埋分區與填埋年限、季節變化及覆蓋土狀況等。滲瀝液含有大量天然有機物及大量的細菌、病原菌和一些有毒、有害物質，是一種高濃度的黑色污水，其化學指標COD和BOD5含量為生活污水的數十倍乃至近百倍。本項目填埋區與未填埋區雨、污分流，填埋作業采取分區進行。

3.1.2 滲瀝液的收集導排系統

垃圾處理場能否正常運行，其根本保證就是滲瀝液的收集和排出系統。如果滲瀝液的收集和排出系統不能正常工作，將會使滲瀝液大量蓄積在垃圾處理場內，從而導致一是處理場底部的防滲層上的水壓增大，使滲瀝液更容易滲漏，導致地下水及下游水體和土地受到污染；二是使填埋的垃圾在水中浸泡，造成大量污染物浸出，導致滲瀝液污染物的濃度增加。

按照設計，項目收集導排系統主要組成部分是：①滲瀝液導流層，即底部水平防滲之上鋪設粒經為16～50mm，厚度300 mm的卵石，施工時，卵石從上至下粒經逐漸加大，確保排水通暢的同時攔截細小顆粒；②導流盲溝，布置在庫底，盲溝內鋪設直徑為315mm的HDPE花管，并填滿級配卵石；③豎向導氣石籠，其構成方法，在整個填埋庫區內按40m間距設置由直徑1200mm的鐵絲網，并以級配碎石填充，并在石籠內設置直徑200mm的HDPE穿孔花管；④滲瀝液收集井。

工作機理：各垃圾層的滲瀝液進入附近的石籠或流到坡面上，再經石籠或坡面流入導流層進入盲溝，最后經滲瀝液收集排入滲瀝液的收集井中。

3.1.3 滲瀝液調節池

鑒于垃圾滲瀝液的水質、水量的不穩定性及不可預見性，應有儲存和調節滲瀝液的設施。在場內建一座滲瀝液調節池，以保證滲瀝液處理的正常運行。

滲瀝液與降水有著一定的關系，由于受填埋場防滲和覆蓋的影響，填埋場滲瀝液的產生有一定的滯后性，根據多年逐月降雨量計算出每個月的滲瀝液產生量，減去當月的處理量，計算出最大累計余量即為滲瀝液調節池最低調節容量。

3.2 垃圾處理場的防滲設計

3.2.1 滲透性分析及防滲方式的選擇

垃圾填埋場的防滲處理分為“人工防滲”和“自然防滲”。根據《生活垃圾衛生填埋技術規范》（CJJ17—2004），“自然防滲”的填埋場要求天然粘土類襯里及改性粘土襯里的滲透系數不應>1.0×10-7cm/s，且場底及周圍四壁襯里厚度不應<2m。本項目所在地的表層巖土滲透系數參數都遠>1.0×10-7cm/s，不具備自然防滲的技術條件，因此，必須采取人工防滲技術措施。

3.2.2 防滲材料的選取

3.2.2.1 高密度聚乙烯（HDPE）

聚乙烯（PE）屬聚烯烴類，是典型的碳氫高聚物，PE-HD高結晶度導致了它的高密度，抗張力強度。在所有各類聚乙烯中，HDPE模量最高，滲透性最小，同時具有良好的拉伸強度、耐腐蝕性和穩定性。聚乙烯對化學品通常具有較高的穩定性，甚至在高溫下，也具有良好的耐水溶特性。通過國內外文獻調研，聚乙烯在十分特定的條件下才會緩慢地被氧化劑侵蝕。

高密度聚乙烯在無氧條件下抗紫外光和熱的作用非常穩定。垃圾處理場的防滲材料主要是采用1.5～2.0mm厚的高密度聚乙烯膜（HDPE），滲透系數可達1.0×10-12～1.0×10-13cm/s。其特征和優點主要包括：①具有相對優良的化學穩定性，不會輕易被垃圾滲瀝液及其它物質腐蝕破壞；②可靠的防滲效果，雨水不會透過封場的覆蓋層，場地周圍生態環境和地下水資源不易被垃圾滲瀝液污染；③HDPE膜中的碳黑加強了抗紫外線、抗臭氧的能力，從而具有良好的抗老化特性。④HDPE膜強度較高，它可以在較長時間暴露在陽光下；⑤HDPE膜生產工藝已經成熟化，有了完善、配套的焊接方法，能很方便地保存及運輸，通過控制土工膜焊接與鋪設施工質量，有效控制滲漏污水的量。

3.2.2.2 高密度聚乙烯（HDPE）/GCL鈉基膨潤土墊

GCL鈉基膨潤土墊是由HDPE土工膜和土工合成膨潤土襯墊（GCL）組成，GCL鈉基膨潤土墊是一種以鈉基膨潤土為原料，經進一步深加工制成的防水板材料，優點：①水合后可作為所有液體的防滲層，具有很強的適應性；②滲透系數<10-9cm/s，其防滲能力等同于近1m厚的粘土層；③具有安裝便捷的特點；如有了小孔洞可自我修復；④對上面的HDPE膜有很好的保護作用，提供了整體防滲效果；⑤間接增大了填埋場的容積（1cm厚的GCL鈉基膨潤土墊可替代1m厚的粘土層）；⑥在干燥情況下不會有破裂的可能性；⑦可適應同區域不同地形的沉降，特別適合于山谷填埋場，與HDPE膜結合在一起可滿足較陡坡度等復雜地形下的使用要求。

3.2.3 防滲系統的設計

防滲層結構一般分為：單層襯里防滲結構，復合襯里防滲結構，雙層襯里防滲結構。根據本場地質情況，采用GCL鈉基膨潤土墊替代膜下防滲保護層，即HDPE/GCL鈉基膨潤土墊防滲結構。

3.2.3.1 場底水平防滲結構

場區底部依地勢修整形成2%的坡降。水平防滲結構由下至上依次為：地基、4500g/m2的GCL鈉基膨潤土墊、2mm厚HDPE防滲膜、600g/m2的土工布、300mm厚的滲瀝液導流層（場底滿鋪）、150g/m2的土工布、填埋垃圾層。

3.2.3.2 邊坡防滲結構

邊坡防滲重要性不亞于處理場底部的防滲，處理場的邊坡防滲結構組成，由下至上依次為：邊坡基礎、GCL鈉基膨潤土墊（4500g/m2）、2mm厚HDPE防滲膜、600g/m2的土工布、編織土袋保護層、填埋垃圾層。

在填埋作業中先在邊坡保護層上鋪設沙袋，沙袋將隨垃圾填埋高度的增加而增加，該方法具有施工簡單，造價低廉的優點。

4 結論與建議

珍珠泉主要補給區為西部和北部山區，銅冶—許家溝斷層束是泉域東部的阻水邊界。項目工程所在地位于珍珠泉泉域東邊界以東8km左右，可見對珍珠泉無影響。

根據項目區域的水文地質條件，地下水埋深較大，為弱富水區，為了避免垃圾滲瀝液對地下水的影響，該項目設計建造正確的防滲處理措施，防滲處理嚴格按照設計進行施工，在此情況下，項目建成投產后，垃圾滲瀝液對當地的地下水基本無影響。

考慮到垃圾場將來封存后，將要長期存放，為了確保區域地下水環境不被破壞，建議在項目工程所在地的下游，設立地表水及地下水水質監測井以監測水質的變化情況。并且要進行長期監測，以便及時發現地表及地下水水質是否有異?，F象，如果發現水質有較大的變化，要及時查明原因，果斷處理。