安阳县垃圾处理场对地下水环境影响分析

□郭双喜（安阳水文水资源勘测局）

1 简述

安阳县生活垃圾处理场是安阳县重点工程，场区位于本县伦掌镇当中岗村西，地理上位于地表分水岭南侧，西距水冶珍珠泉泉域8km左右，占地面积8.59hm2，总库容为145万m3，总投资4316万元，服务年限15年。正常运行后日处理垃圾230t，年均8.40万t，渗滤液日均处理量70t。该区域地貌简单，局部地段被第四系粉土及粘性土覆盖，陡坎、植被较发育。处理场按功能特点将划分为4个区，即管理区、填埋区、渗沥液处理区和堆土区。另外有场外道路、场内道路、作业道路、绿化工程等。项目投产运行后可能会影响该区域的地下水及珍珠泉水质。

2 地质概况

2.1 项目区域

经地质勘察在钻探所达深度15m范围内，查明场地地层主要为新近沉积的冲填土、第四系全新统（Q4）冲积物、上更新统（Q3）冲积物以及中奥陶系（O2）马家沟组石灰岩、白云质灰岩。根据外钻探鉴定、原位测试结果和室内试验结果，地层按时代、成因及其岩性特征和物理力学性质的差异可划分为冲填土、粉土、局部夹有粉土薄层粉质粘土、粉质粘土、石灰岩等5个工程地层。含水岩组由零星出露的石炭系（C）砂岩、砂质页岩、炭质页岩、二叠系（P）砂页岩、砂岩和大面积出露的第三系（N）砂岩、页岩、砾岩等组成。

2.2 珍珠泉区域

珍珠泉位于安阳县水冶镇西1km处，是水冶镇居民生活及工农业用水主要水源地。东岗北—东傍佐地下水岭为珍珠泉泉域的北界，与峰峰黑龙洞泉域相邻，是可移边界；仙岩—黄龙脑地下水岭为泉域南界，与小南海泉域相邻，也是可移边界；南北两边在西部相交；铜冶—许家沟断层束为泉域东界，是阻水边界。泉域面积为299.2km2，石灰岩裸露面积263.2km2，第四系松散层覆盖面积6km2，埋藏区面积30.0km2，主要接受大气降水补给。补给区（水岭区）的地下水，就近径流带汇集至排泄区。泉域内多为单斜岩层，倾向近东。地下水主要靠大气降水补给，西部和北部山区为补给区，中部丘陵洼地为径流区，珍珠泉附近洼地为排泄区。北部地下水流向近南，至西子针后转向南东汇集于珍珠泉排泄。

3 垃圾处理工艺

3.1 垃圾渗沥液的收集、导排及处理

3.1.1 渗沥液的产生与性质

垃圾成分复杂，分析可知在处理场垃圾渗沥液来自3个方面：垃圾自身所带来的水分；垃圾中的有机物降解后产生的水；各种途径进入垃圾处理场的大气降水和地下水。前两者与后者的量相比很小，因此处理场渗沥液产生主要是从外界进入处理场的大气降水量。

渗沥液的性质与水量变化较为复杂，其影响因素有：垃圾组成与填埋方式，填埋分区与填埋年限、季节变化及覆盖土状况等。渗沥液含有大量天然有机物及大量的细菌、病原菌和一些有毒、有害物质，是一种高浓度的黑色污水，其化学指标COD和BOD5含量为生活污水的数十倍乃至近百倍。本项目填埋区与未填埋区雨、污分流，填埋作业采取分区进行。

3.1.2 渗沥液的收集导排系统

垃圾处理场能否正常运行，其根本保证就是渗沥液的收集和排出系统。如果渗沥液的收集和排出系统不能正常工作，将会使渗沥液大量蓄积在垃圾处理场内，从而导致一是处理场底部的防渗层上的水压增大，使渗沥液更容易渗漏，导致地下水及下游水体和土地受到污染；二是使填埋的垃圾在水中浸泡，造成大量污染物浸出，导致渗沥液污染物的浓度增加。

按照设计，项目收集导排系统主要组成部分是：①渗沥液导流层，即底部水平防渗之上铺设粒经为16～50mm，厚度300 mm的卵石，施工时，卵石从上至下粒经逐渐加大，确保排水通畅的同时拦截细小颗粒；②导流盲沟，布置在库底，盲沟内铺设直径为315mm的HDPE花管，并填满级配卵石；③竖向导气石笼，其构成方法，在整个填埋库区内按40m间距设置由直径1200mm的铁丝网，并以级配碎石填充，并在石笼内设置直径200mm的HDPE穿孔花管；④渗沥液收集井。

工作机理：各垃圾层的渗沥液进入附近的石笼或流到坡面上，再经石笼或坡面流入导流层进入盲沟，最后经渗沥液收集排入渗沥液的收集井中。

3.1.3 渗沥液调节池

鉴于垃圾渗沥液的水质、水量的不稳定性及不可预见性，应有储存和调节渗沥液的设施。在场内建一座渗沥液调节池，以保证渗沥液处理的正常运行。

渗沥液与降水有着一定的关系，由于受填埋场防渗和覆盖的影响，填埋场渗沥液的产生有一定的滞后性，根据多年逐月降雨量计算出每个月的渗沥液产生量，减去当月的处理量，计算出最大累计余量即为渗沥液调节池最低调节容量。

3.2 垃圾处理场的防渗设计

3.2.1 渗透性分析及防渗方式的选择

垃圾填埋场的防渗处理分为“人工防渗”和“自然防渗”。根据《生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17—2004），“自然防渗”的填埋场要求天然粘土类衬里及改性粘土衬里的渗透系数不应>1.0×10-7cm/s，且场底及周围四壁衬里厚度不应<2m。本项目所在地的表层岩土渗透系数参数都远>1.0×10-7cm/s，不具备自然防渗的技术条件，因此，必须采取人工防渗技术措施。

3.2.2 防渗材料的选取

3.2.2.1 高密度聚乙烯（HDPE）

聚乙烯（PE）属聚烯烃类，是典型的碳氢高聚物，PE-HD高结晶度导致了它的高密度，抗张力强度。在所有各类聚乙烯中，HDPE模量最高，渗透性最小，同时具有良好的拉伸强度、耐腐蚀性和稳定性。聚乙烯对化学品通常具有较高的稳定性，甚至在高温下，也具有良好的耐水溶特性。通过国内外文献调研，聚乙烯在十分特定的条件下才会缓慢地被氧化剂侵蚀。

高密度聚乙烯在无氧条件下抗紫外光和热的作用非常稳定。垃圾处理场的防渗材料主要是采用1.5～2.0mm厚的高密度聚乙烯膜（HDPE），渗透系数可达1.0×10-12～1.0×10-13cm/s。其特征和优点主要包括：①具有相对优良的化学稳定性，不会轻易被垃圾渗沥液及其它物质腐蚀破坏；②可靠的防渗效果，雨水不会透过封场的覆盖层，场地周围生态环境和地下水资源不易被垃圾渗沥液污染；③HDPE膜中的碳黑加强了抗紫外线、抗臭氧的能力，从而具有良好的抗老化特性。④HDPE膜强度较高，它可以在较长时间暴露在阳光下；⑤HDPE膜生产工艺已经成熟化，有了完善、配套的焊接方法，能很方便地保存及运输，通过控制土工膜焊接与铺设施工质量，有效控制渗漏污水的量。

3.2.2.2 高密度聚乙烯（HDPE）/GCL钠基膨润土垫

GCL钠基膨润土垫是由HDPE土工膜和土工合成膨润土衬垫（GCL）组成，GCL钠基膨润土垫是一种以钠基膨润土为原料，经进一步深加工制成的防水板材料，优点：①水合后可作为所有液体的防渗层，具有很强的适应性；②渗透系数<10-9cm/s，其防渗能力等同于近1m厚的粘土层；③具有安装便捷的特点；如有了小孔洞可自我修复；④对上面的HDPE膜有很好的保护作用，提供了整体防渗效果；⑤间接增大了填埋场的容积（1cm厚的GCL钠基膨润土垫可替代1m厚的粘土层）；⑥在干燥情况下不会有破裂的可能性；⑦可适应同区域不同地形的沉降，特别适合于山谷填埋场，与HDPE膜结合在一起可满足较陡坡度等复杂地形下的使用要求。

3.2.3 防渗系统的设计

防渗层结构一般分为：单层衬里防渗结构，复合衬里防渗结构，双层衬里防渗结构。根据本场地质情况，采用GCL钠基膨润土垫替代膜下防渗保护层，即HDPE/GCL钠基膨润土垫防渗结构。

3.2.3.1 场底水平防渗结构

场区底部依地势修整形成2%的坡降。水平防渗结构由下至上依次为：地基、4500g/m2的GCL钠基膨润土垫、2mm厚HDPE防渗膜、600g/m2的土工布、300mm厚的渗沥液导流层（场底满铺）、150g/m2的土工布、填埋垃圾层。

3.2.3.2 边坡防渗结构

边坡防渗重要性不亚于处理场底部的防渗，处理场的边坡防渗结构组成，由下至上依次为：边坡基础、GCL钠基膨润土垫（4500g/m2）、2mm厚HDPE防渗膜、600g/m2的土工布、编织土袋保护层、填埋垃圾层。

在填埋作业中先在边坡保护层上铺设沙袋，沙袋将随垃圾填埋高度的增加而增加，该方法具有施工简单，造价低廉的优点。

4 结论与建议

珍珠泉主要补给区为西部和北部山区，铜冶—许家沟断层束是泉域东部的阻水边界。项目工程所在地位于珍珠泉泉域东边界以东8km左右，可见对珍珠泉无影响。

根据项目区域的水文地质条件，地下水埋深较大，为弱富水区，为了避免垃圾渗沥液对地下水的影响，该项目设计建造正确的防渗处理措施，防渗处理严格按照设计进行施工，在此情况下，项目建成投产后，垃圾渗沥液对当地的地下水基本无影响。

考虑到垃圾场将来封存后，将要长期存放，为了确保区域地下水环境不被破坏，建议在项目工程所在地的下游，设立地表水及地下水水质监测井以监测水质的变化情况。并且要进行长期监测，以便及时发现地表及地下水水质是否有异常现象，如果发现水质有较大的变化，要及时查明原因，果断处理。