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【求助】城市固体废物（MSW）填埋场中单元覆盖层防渗研究进展

太白金星

2009/10/22

噪声/辐射等检测

1MSW填埋、存在问题及单元覆盖层的作用
填埋（landfill）作为城市固体废物（MSW）处置的一种主要方式，诞生于20世纪30年代，成型于60年代。经过70余年的发展，已经形成一套比较完整的填埋工艺，美国、英国及德国采用填埋技术处理的MSW总量已分别占到本国城市MSW总产量的95%、90%和75%。1997年，我国MSW累计堆存量为60×106t；2001年MSW的年产量达到1.3×108t，占世界总量的1/4以上，并以每年8%的速度增加；我国现行的MSW处理方式包括填埋、焚烧及回收利用等，但最主要的还是填埋。根据世界各国的MSW处理经验，特别是现阶段的科学技术发展水平，在未来相当长的时期内，MSW处理仍将以“填埋为主、资源化和焚烧为辅”。
尽管不同国家或国际组织制定的填埋规范有一定差异，但现代MSW填埋结构一般都具有以下4个基本部分：底部防渗材料系统（bottom liner）、底部渗滤液排导系统（leachate collection system）、MSW单元与单元覆盖层互层系统（cell and daily cover material）及最终覆盖系统（cover）。其中MSW与单元覆盖层互层系统为结构主体，一般由2.5～3.0m厚的MSW与20～30cm厚的填土交互堆积组成。应该说，在上述MSW填埋结构中，凝聚着不同学者的大量科研成果。Hollingshead（1988）、Peyton等（1990）、Schroeder（1990）、Oweis（1990）、陈岳（1993）、Akgün（199）、Bouazza等（1998）、张澄博、孔德坊（1998）、Dörhöfer等（1998）及Dorn等（2001）曾经在场址选择、衬料与最终覆盖层设计、填埋结构水文地质学及单元覆盖层对MSW污染物的吸附、净化等领域进行过深入研究［1～4］。
现代MSW填埋场设计的终极目标是切断废物和周围环境，特别是地下水之间的水力联系，但是，许多研究成果及世界各国大量填埋场的运行情况表明，要完全实现这一目标是困难的。
1977年，美国环保局（EPA）委托某水文咨询公司对全美填埋场的安全状况进行了一次大规模调查。调查工作涉及15个州的122个场地，最后在11个州中选择50个具有广泛代表性的场地进行了详细评价。结果表明，50个填埋场中有43个（86%）已经污染边界以外的地下水。EPA资助1987年完成的某项研究揭示，用压缩粘土底衬料，渗滤液的渗漏量可达到3.4l/m2•d；假设底部衬料表面有7.62cm的水柱，穿过91.44cm厚的底部压实粘土衬料，需要15a的时间。但是，衬料一旦被穿透，3.4l/m2•d的渗漏将连续进行。目前，最容易得到的最好塑料衬料是高密度聚氯乙烯（HDPE）。研究表明，即使用最复杂、最昂贵的质量控制程序进行安装，它的渗漏率也将达到2001/hm2•a；渗漏通道包括制造时形成的针孔及安装接缝焊接时形成的缝隙等。1991年，来自University of Wisconsin的一份报告表明，某些常规易溶物质的稀溶液，如，二甲苯、甲苯、三氯乙烯及甲基氯化物等，在1～3d内就能穿透HDPE。即使最昂贵的填埋场使用的厚度最大的2.54mm的HDPE，这些物质穿过所用时间也不超过两周。经过长期研究后EPA得出了“即使采用最好的衬料，所有的填埋场也都会渗漏”的结论。
20世纪80年代后期，加拿大对全境1200个正在运行和已关闭的MSW填埋场的位置、规模、设计及地质环境进行了系统调查，同时对以安大略湖为引用水源的多伦多地区的污染源进行了重点研究。
多伦多地区700km2的范围内分布着82个填埋场，占地99hm2，存放着4.6×107tMSW，其中130多万t的化学物质（约占填埋MSW的2.9%）将最终进入渗滤液。由于有1/2的填埋场地下水运移到主要的城市河流及安大略湖的时间小于10a。这些填埋场释放的化学物质对地表水质及居民引用水安全构成了巨大的威胁［5］。
此外，澳大利亚、马来西亚、意大利及尼日利亚等许多国家也都出现了MSW渗滤液污染地下水或地表水的问题［6～8］。
20世纪70年代以前，我国的MSW大多数属于露天堆放或简易填埋（dump），不能做到及时覆盖；不具备完善的渗滤液收集、排导和处理设施；没有完善的填埋气体排导和处理设施，因而不是真正意义上的填埋。尽管我国尚未开展全国性的MSW填埋场安全性调查工作，但个别省市的调查结果足以说明问题的严重性。辽宁省曾发生过数次MSW渗滤液污染地下水的事故；对简易填埋3～35a的填埋场进行的调查研究表明，由于MSW渗滤液渗入地下水，使地下水中的硝酸盐、三氮、细菌总数、大肠菌值等项目均超标，个别项目超标数百倍（据王明杰，2001）。20世纪90年代以来，广州、杭州、鞍山、昆明、成都、宜昌、青岛及重庆等城市相继建成或正在建设标准化的大型MSW填埋场。由于我国MSW标准化填埋起步较晚，可以预见，在未来的相当长时期内，填埋场数量还会继续增加。

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