垃圾填埋场“可冲洗式”渗滤液排水层淤堵防治机理

针对城市生活垃圾填埋场渗滤液排水层渗透排水能力明显降低至失效的突出问题，将排水层淤堵动态评价及动态防治的思路引入填埋场衬垫研究，从渗滤液排水层淤堵静态（结构优化）与动态（冲洗）防治相结合的视角，探索新型渗滤液排水层构建的理论基础。综合应用工程地质学、水文地质学、生物化学、环境科学的基础理论，结合室内模拟实验与填埋场工程实践，重点研究渗滤液排水层阶段性淤堵及新型排水层的"冲（冲洗）"、"净（净化）"、"疏（疏排）"作用。揭示排水介质淤堵发生、发展的阶段性演化特征，划分淤堵阶段，查明各淤堵阶段的渗滤液水质参数表征关系。解剖和确立冲洗工艺、冲洗井布置等冲洗要素及其组合关系对不同淤堵阶段的化学、物理作用机制。阐明生活垃圾填埋场"可冲洗式"渗滤液排水层淤堵防治理论的科学内涵，建立填埋场"可冲洗式"排水层淤堵防治理论模式。为保障填埋场的安全运行提供科学依据，培育垃圾填埋环境工程地质学新方向。

以城市生活垃圾填埋场渗滤液排水层渗透排水能力动态评价和淤堵动态防治为着眼点，从渗滤液排水层淤堵静态（结构优化）与动态（冲洗）防治相结合的视角，重点研究了渗滤液排水层阶段性淤堵及新型排水层的“冲（冲洗）”、“净（净化）”、“疏（疏排）”作用，在自创实施的4个实验模型系统基础上，探索并建立了“可冲洗式”排水层淤堵防治理论。该理论包含5个内容：（1）在对比分析渗流经过排水层前后渗滤液水质的基础上，查明了CaCO3和MgCO3是堵塞排水介质孔隙、导致排水层渗透性降低的主要成份，测定了淤堵物的含量和分布，生物化学作用是生成淤堵物的主控因素；掌握了渗滤液渗流过程中，砂砾排水层、衬垫粘土层土工性质和微观结构的演变特征；探索了上覆压力等填埋条件对排水层渗透性的影响；（2）以渗透系数降低率为评价指标、以COD去除率为表征参数，将排水层淤堵划分为生淤阶段、淤堵发展阶段和堵塞阶段；（3）确立了包含：①排水层渗透系数、COD去除率、排水层结构参数间数学关系；②渗透系数和渗流时间及排水孔隙度和渗流时间之间数学关系的淤堵演化模型，定量阐明了淤堵发生、发展和演化过程；（4）确定HCl溶液为冲洗溶液，且浓度为0.1、0.3和0.5mol/L时分别用于冲洗生淤阶段、淤堵发展阶段、堵塞阶段排水层中的淤堵物，设计了冲洗井管的结构、布井方法和冲洗工艺；揭示了排水层淤堵生成、清淤机制；解剖了冲洗工艺、冲洗井布置等冲洗要素及其组合关系对不同淤堵阶段的化学、物理作用机理。（5）阐明了以有效粒径大于7.0mm的砂砾作为排水介质、排水层底部设置1/50的排水坡度、以多粒组结构为特征的排水层结构优化原则，以渗透系数达到初始渗透系数的80%作为冲洗评价指标。阐明了生活垃圾填埋场“可冲洗式”渗滤液排水层淤堵防治理论的科学内涵，建立了粘土层渗透系数、塑性指数和孔隙分维数间的定量关系及填埋场“可冲洗式”排水层淤堵防治模式。研究结论为保障填埋场的安全运行提供了科学依据。