垃圾填埋场主要由底部衬垫系统、顶部封盖系统和排液排气设施组成。图 1,典型的垃圾填埋场结构。
1、衬垫系统
衬垫是设在垃圾场底部和周边的隔渗层。根据垃圾成份的危害程度,一般有单层衬垫系统与双层衬垫系统之分,后者常用于危害性大的垃圾场。双层系统由两个部分组成,主防渗层以上为渗滤液收集层,作用是收集和隔离来自垃圾的渗滤液,不让它们往下渗漏。以下至基土构成渗漏检测层。设置此层的目的,是万一防渗层发生渗漏,渗滤液将进入此层,则可通过预设的管道从此层中汲取液样,检验是否出现了渗漏,是否要采取对策,以保证全系统的安全运作。 若为单层衬垫系统,其结构实际即为双层系统上部的渗滤液防渗和收集系统,而省去其下的渗漏检测系统。
2、封盖系统
无论是危险性垃圾或城市固体垃圾,封盖系统的结构基本相同。从地面向下各分层的材料与功能如下:①为耕植土层,厚60cm,生长植被,表面坡度最终应达3~5%,以利排水;②为滤层,一般为无纺土工织物,用于防止其上的土粒侵入下卧的排水层而使之实效; ③为排水层,要求其渗透系数不小于0.01cm/s,也可以是渗透性等效的其它排水材料,如土工网,通过它排除从上面的来水量;④为防渗层,一般可用土工膜,尽量防止水分入渗; ⑤与④构成复合防渗层,可以是厚60cm的渗透系数不大于1×10的负7次方的压实性粘土,或其它低渗透性材料;⑥为填埋的垃圾。
3、 排液和排气的设施
(1)排液、检测系统
汇集于收集层的渗滤也需定时排出,检漏层的渗液需定时检查,为此要设置必要的设施。
一般要求为:
1)检测系统必须设在垃圾堆积区的最低高程处,要装置测渗计和竖管;
2)为防止收集层中收集管被铁质、碳酸盐或结垢物质所堵塞,最好设置清洗管,采用高压水冲,有时加入一些弱盐酸;
3)收集管等的尺寸应根据水量平衡计算确定;
4)防渗衬垫上的渗滤液最高水头不得大于 30cm;
5)收集管材料要耐化学和生物破坏,管外包以反滤材料,如土工织物。
从收集层排出渗滤液一般要设置竖管,从集液层向上延伸穿过封盖达于地面。在设置竖管或竖井时要注意一个问题,由于垃圾压缩沉降量大,对管或井表面产生向下的负摩擦力。为大幅度消除该附加荷载,可在井、管外包以低摩擦材料,也可以铺设斜管来解决这一问题。
从双层衬垫间的检漏层排出和检测渗滤液也是需要的。通常用的是直径为 100~150mm 的斜管,位于两层土工膜之间并延伸到小渗滤液收集坑中。靠置于管内的小泵提取渗滤液。图 4为典型的渗滤液收集管结构图。
测量渗滤液积液深度有很多种方法,例如直接测渗滤液收集坑内液体深度,或竖管、斜管内的液体高程。所取渗滤液样需要进行必要的化学分析,既可判别主土工膜有无渗漏,又可了解渗滤液的成分。
(2)排气设施
由垃圾产生的甲烷如不正确处置,会引起爆炸和其他事故。一般而言,当空气中的甲烷含量(按体积计)在 5~15%时会引起爆炸,前者为爆炸下限(LEL),后者为爆炸上限(UEL)。当其含量超过 15%,虽然不会起爆,但会引起火灾和令人窒息。故排气设施应能测定甲烷含量是否超过了起爆下限,此外,排出的CH4可作为能源加以利用,用于发电、照明、燃烧,锅炉等。
排气系统可分为被动排气和主动排气。参见图 5。
被动排气装置是利用垃圾坑中产生气体的浓度和梯度驱动气体流动。它利用沟槽、排气井或带孔管,周围填以粗粒料,将产生的气体引到封盖之上。
排气孔的典型间距为30~45m。如果地质条件不妨碍气体的横向移动,则可以采用周边排气。其典型间距可为 15 m。被动装置易遇到的问题,是通气管中易于积垢,堵塞通道,也会有生物破坏。
主动排气装置用于被动装置不很奏效的场合。它依靠机械设备产出正压或负压,迫使气体运动,可以是竖向的或是横向的。机械设备的真空泵或鼓风机连接于排气管的出口端。