专利名称：用潜埋式逆流池盛装沥滤液的系统和方法
技术领域：
本发明的目的是要可靠和经济地盛装和回收废物管理单元产生的沥滤液。此发明可用于任何一种产生沥滤液的新的废物管理单元(如填筑坑、废物池、废物堆、土壤堆、废物处理场)的建造和运行。以下将用名词“填筑坑”来表示这些废物管理单元而不再重复其它名词。
背景技术：
由于废物中存有的液体和渗入废物中的雨水，填筑坑会产生沥滤液。如对其不加以适当盛装，沥滤液就会污染填筑坑下面的地下水，而受污染的地下水流向远方，从而污染更大范围的地下区域。绝大多数早期的填筑坑不具备能适当盛装沥滤液的特性，从而对地下水造成污染。自二十世纪七十年代末期以来，联邦法规和州法规要求填筑坑具备底部衬垫以便将沥滤液的释放降至最低。底部衬垫是一种不渗透或低渗透性材料，它覆盖在填筑坑的整个底部面积上。为了适当地盛装沥滤液，应移去积聚在底部衬垫上的沥滤。因此，底部衬垫几乎总是具有沥滤液回收特性。随着时间的推移，法规变得更为严历，要求有多层衬垫和沥滤液回收特性。在
图1中所示的是现代填筑要求的典型底部衬垫系统，它包括置于废物层50下面的下述部分泥土层51-这是一缓冲层，用以在放置废物过程中防护下面的底部衬垫部件免受土工设备的破坏。
土工织物层52-土工织物是一种由合成聚合纤维制成用于建筑场合的织物。此处所用的土工织物层52将上面覆盖的泥土层与下面的砂层分开，同时允许液体流过。
第一砂/管道层53-此层用于移走积聚在第一柔性薄膜衬垫(FML)层54上的沥滤液。因此，此层称作LCRS(沥滤液收集和回收系统)，并由可渗透材料和排水管道构成。
第一FML层54-这是第一FML层。FML是一种聚合薄膜，且几乎是不渗透的，从而形成一层良好的液流阻挡层。应用FML层来盛装液体是非常普遍的。
第二砂/管道层55-此层用于移走通过第一FML层渗漏而积聚在第二FML层56上的沥滤液。此层称作LDRS(沥滤液探测和回收系统)，与LCRS十分相似。
第二FML层56-这是第二FML阻挡层，用于盛装通过第一FML层54渗漏的液体。
粘土层57-此层为第三阻挡层，用于减少通过第二FML层56渗漏的沥滤液，如图1所示，结合在一起的FML层和粘土层通常被称为复合衬垫。
完整的柔性薄膜衬垫(FMLs)具有良好的液体盛装性能。但是，使用中的FMLs会有一些在生产或现场安装过程中形成的缺陷(如洞、撕扯、裂缝、开口接缝等)。沥滤液能通过这些缺陷渗漏。在图1所示的系统中，第二FML层56和第二砂/管道层55(即LDRS)用于盛装通过第一FML层54渗漏的沥滤液。由于粘土具有低渗透性，第二FML层56下的粘土层57可减少通过第二FML层56中缺陷渗漏的沥滤液。图1的底部衬垫系统由双层衬垫和双层沥滤液回收层构成。根据要求的防护水平，底部衬垫系统可有单层衬垫和单层沥滤液回收层、三层衬垫和三层沥滤液回收层或其它方案。
如图2所示，传统的底部衬垫系统60安装在填筑坑废物50的底部，并远远高于地下水位以保护地下水。在此布置中，不论提供的防护水平如何，积聚在衬垫上的沥滤液都具有如沥滤液流动方向箭头62所示的向下流动的倾向。大部分沥滤液被抽取输送到沥滤液处理装置5中。
与此发明有关的其它现有技术包括下述阻挡壁-阻挡壁是任何一种低渗透性、竖直安装的壁，用以切断受污染地下水的水平流动。阻挡壁的类型有泥土-膨润土沟道壁、振动杆壁、板桩壁和薄膜壁。它们已被用于盛装来自旧废物场或泄漏场的受污染的地下水。阻挡壁常常与沟道排水或一组用于回收阻挡壁包围区域中的受污染的地下水的井一起使用。
暗沟-暗沟是放置于土质材料(如泥土、岩石、矿石堆、尾材)之下的可渗透材料及管道，用以回收流过土质材料的液体。假如暗沟安装在底部衬垫上，则它与底部衬垫系统中的砂土/管道层53相似。如果暗沟不与底部衬垫一起使用，则不能制止液体向下渗漏；而只能回收部分液体。
沟道排水-沟道排水通常用于降低水位或回收地下水。典型的结构包括在水位下延伸的一条狭窄沟道，一条安装在沟道底部的排水管道，填充沟道的砾石或其它可渗透材料，以及包围着砾石以将周围的泥土与堵塞砾石分开的土工织物。
发明内容
包括可渗透材料和排水管用于各种实施例的排水池潜埋在填筑坑下面的最高地质单元的水位以下。此潜埋式排水池作为填筑坑的关键部分以盛装和回收沥滤液。沥滤液可自由流入排水池，并与排水池中的地下水相混合。然后，此沥滤液和地下水的混合液通过排水池中的排水管流至收集池。收集池内的混合液被泵出以便进行处理。自然水文地质条件、人工阻挡物及各种水平的控制特性结合在一起引发一种向着排水池的逆流状态。逆流状态指周围区域的水流向排水池的流动，即沥滤液的流动方向与底部衬垫系统中的相反，在底部衬垫系统中流动方向是从填筑坑流向周围区域的。逆流状态通过自然或人工阻挡物引发以便将水流量降至最低。排水池的潜埋及逆流状态的引发，同时将废物放置在地下水以上，能可靠和经济地盛装沥滤液。
本发明的第一实施例是指一种废物处理场中盛装和回收沥滤液的方法和装置，此废物处理场基本是平的，且具有诸如滞水层(天然沉积物)、粘土层(建造的屏障)、或合成层(如FML层)的低渗透率材料的底部阻挡层。排水池被安全地包含在由一个底部阻挡层和伸入底部阻挡层的周边阻挡壁构成的盛装区域内。沥滤液和地下水可在排水池内混合。在由周围区域(即壁外侧的最高蓄水地质部分和排水池之下的区域)向着排水池的方向引发了一种流型。此流型是通过从排水池收集和移走混合液以便将排水池中沥滤液液面降低至低于壁外侧地下水水位和低于排水池下的水平压面而引发的。排水池用土质材料覆盖到地下水水位以上。废物被放置在土质材料的顶部，从而所有(或基本所有)废物位于地下水水位以上。这样，当填筑坑被封盖且废物被永久覆盖时，由废物和地下水接触产生的沥滤液被降至最少。
按照本发明的最佳实施例，废物处理场具有一层相当接近表面的最高滞水层。例如，废物处理场可具有一层最高滞水层，或一层以一层最高滞水层为底层的最高非滞水层。此实施例中，底部阻挡层选为最高滞水层，而周围阻挡壁则伸入最高滞水层并与之一起围住潜埋式排水池，并一起限定盛装区域。最高滞水层可较厚，并可有一含水底层。
按照本发明的另一实施例，本发明可用于废物处理场为一山谷的情况。按照此实施例的方法，沟道排水道网络安装成伸到山谷底的地下水水位以下以及山谷斜坡的较低部分。覆盖并连接到沟道排水道系统的覆盖层排水道伸至斜坡的上部。这些沟道排水道及覆盖层排水道共同形成一个排水池。盛装区域由地形脊背上的地下水脊、山谷底下向上的地下水流、以及横越填筑坑占据的山谷底的最低部分的阻挡壁所限定。沿着斜坡的最高部分安装了充水沟道用以引入干净水以将水的水平面保持在山脊上。这种高的水的水平面甚至在干旱季节也能保持山谷底之下的向上流型。地下水和沥滤液的混合流主要从覆盖层排水道得到回收，而其余的从沟道排水道回收。更具体地讲，沿着从周围区域向着山谷底上的排水池的方向的流型的引发是通过有选择地(a)从排水管中移走混合液以降低排水池中的沥滤液液面；(b)将水加入至山谷底部充水沟道以升高阻挡壁外侧邻近的地下水水位；和(c)将水加入至山脊充水沟道以增高山谷斜坡顶部处的地下水水位。实现这三个步骤使排水池中的沥滤液液面低于沿着盛装区域边界的地下水水位(或水平压面)，该盛装区域边界由阻挡壁、受向上流型影响的山谷底、及在地形脊背上的地下水脊构成。
应理解到前述一般说明及下述详细说明都只是举例性的，而不是对本发明的限制。
附图概述通过下述结合附图的详细说明，可很好地了解本发明。需强调的是，按惯例，图中的各种特征都不是按比例的。相反，为清楚起，各种特征的尺寸都是任意扩大或缩小的。附图中图1是已知的盛装沥滤液的底部衬垫系统的横截面图；图2是表示图1所示已知底部衬垫系统位置的侧视图；图3是本发明提出的沥滤液盛装系统的顶视图；图4是图3所示系统的侧视图；图5是使用本发明的覆盖层排水系统的横截面图；图6A是使用本发明的沟道排水系统的横截面图；图6B是图6A所示沟道排水道中两条沟道排水道的放大视图；图7是使用本发明的组合式覆盖层排水和沟道排水系统的横截面图；图8是图5所示系统中的排水管及图6A和图7所示沟道排水道的典型布置的顶视图；图9是本发明提出的在一含水层/滞水层设置中的系统的横截面图；图10是本发明提出的在一滞水层/含水层设置中的系统的横截面图；图11A是一个山谷的透视图，在山谷中可应用本发明第二实施例提出的系统；图11B是一个山谷及本发明第二实施例提出的沟道排水道系统的透视图；图12是本发明第二实施例提出的系统的横截面图；图13是图12所示实施例相对图12转动90度并位于山谷底填筑坑工地的最低边缘处的横截面图；图14是本发明一个最佳实施例的横截面图；图15是本发明另一最佳实施例的横截面图；图16是本发明又另一最佳实施例的横截面图；图17是本发明又另一最佳实施例的顶视图。
发明的详细说明典型实施例现请参看附图，其中相同的标号在全部附图中始终表示相同的部分。图3表示此发明的一种典型布置，而图4表示一个典型的剖面。阻挡壁1包围其上放置着废物50的填筑坑。潜埋式排水池2安装在填筑坑的整个面积之下。来自填筑坑的沥滤液流至排水池2，然后流至收集池3。沥滤液从收集池3通过沥滤液管线4被泵抽至沥滤液处理装置5。
本发明的实施例与当地水文地质条件有关。图4表示了一个填筑坑典型实施剖面，它以一个蓄水地质单元6，一层滞水层10和一层含水层11为基础。此处应用的名词“蓄水地质单元”、“滞水层”和“含水层”与它们通常应用的意义相符。具体讲，含水层定义成能经济地产生大量井水的地表下区域，其渗透率通常为1×10-4cm/sec的量级或更高。另一方面，滞水层则是通常不能提供充足供水的地表下区域，其渗透率通常为1×10-5cm/sec的量级或更低。当然，本技术领域的技术人员能认识到，这些名词都是相对的，其渗透率的具体值与当地的地质条件有关。应用本发明的废物处理场具有的地下水水位位于最高的蓄水地质单元中，它可以是一层最高滞水层或一层最高非滞水层(即任另一种层)。当最高蓄水地质单元是一层非滞水层时，则此非滞水单元最好应由一层最高滞水层作为基础，且最好在其下相距不太远。不然，要将阻挡壁伸展至最高滞水层深度就需花费很大。当在一个合理的深度内不存在滞水层时，可采用低渗透性泥土构造一层阻挡层以代替滞水层，作为底部阻挡层，周边阻挡壁则伸入其中。这种情况下底部阻挡层的厚度最好在0.5到1米之间。
在图4所示的典型设置中，含水层11中的水平压面略高于或接近最高蓄水区6中的水位(即地下水水位)。阻挡壁1包围整个填筑场，并楔入滞水层10，以便将排水池2与周围环境隔开，限定盛装区域。排水池2紧挨填筑坑的整个底部之下而安装，并位于最高地质单元6中的水位24以下。废物层50区域内产生的沥滤液由于重力向下流向排水池，如流动分量7所示，并与排水池中的地下水混合。沥滤液和地下水的混合液流至收集池3。将沥滤液和地下水的混合液泵出收集池3，使排水池中的沥滤液液面降低至低于阻挡壁外侧的水位和含水层11中的水平压面。结果，所有周围区域的水流向排水池，产生了逆流状态。阻挡壁外侧的地下水通过阻挡壁1流向排水池，如流动分量8所示。含水层11中的地下水则通过滞水层10向上流向排水池，如流动分量9所示。低渗透性的阻挡壁1和滞水层10可减少要求处理的流量，并在电源或泵暂时失效时，阻止沥滤液释放进入周围区域。
排水池结构排水池可根据最高地质单元的渗透率应用三种最佳实施例之一的方法加以建造对高渗透性单元应用覆盖层排水方法，对中等渗透性单元应用沟道排水方法，而对低渗透性单元应用组合式方法。对所有这三种方法，排水池按下述步骤建造在池的底部设置穿孔排水管以收集地下水/沥滤液混合液；将各排水管连接至收集总管；将混合液通过排水管和收集总管从池中泵出。
图5展示了覆盖层排水道方法。覆盖层排水道是一层覆盖紧贴填筑坑下表面的整个区域的渗透性材料(干净的粗砂或砾石)层。当最高地质单元包含一层渗透性十分好的材料(水平渗透率在10-2cm/sec的量级或更高)时，可应用此方法。地层材料用作覆盖层排水道12。覆盖层排水道的厚度最好为0.6米或更厚。若干穿孔的排水管道13埋入在覆盖层排水道12中，并通过收集总管15与收集池3相连接。优选的管道间隔，对粗砂为50米，而对干净砾石为100米。覆盖层排水道应用一层土工织物层14覆盖以阻止被细小颗粒所阻塞。
图6A表示沟道排水方法。当最高地质单元为中等可渗透(带有一些细颗粒泥土的砂子或砾石，其水平渗透率为10-3～10-4cm/sec的量级)时，可应用此方法。在将现场挖掘至要求水平16后，安装若干沟道排水道17。如图6B详细地所示，一条沟道排水道由沟道19、砾石填料20、包裹砾石的土工织物14、以及放置在沟道底部附近的穿孔排水管13构成。典型的沟道深度为0.6至1.2米，而典型的沟道宽度为0.6米。根据地层地质材料渗透率的不同，沟道排水道的隔域通常为30至60米以防止建立于相邻沟道之间的沥滤液液面21高于含水层11中的水平压面。对渗透率较低的材料，可采用较小的间隔。沟道排水道中的排水管13通过收集总管15与收集池3相连接。沟道排水道可用所挖掘的材料18覆盖。
图7表示组合式方法，它由若干用覆盖层排水道12覆盖的沟道排水道17构成。当最高地质单元的渗透性不够时(水平渗透率为10-5cm/sec或更低)，可应用此方法。覆盖层排水道用移入的诸如粗砂或砾石的可渗透材料建成。为节省移入材料的成本，此覆盖层排水道当其与每一沟道排水道结合时，可建成带状以形成一个T形。沟道排水道中的排水管道通过收集总管15与收集池3相连。
沟道排水道或覆盖层排水道中的穿孔排水管应至少在最高地质单元6的季节性低水位和诸如较低的含水层11的低于排水池的地质层的水平压面的1米以下。此浸没深度可根据当地水文地质条件加以调节。排水管的直径应大于10cm以使水得以自由流过。排水管材料应为HDPE(高密度聚乙烯)或能抗沥滤液降解的相似材料。此外，排水管还应有足够的厚度。某些管道应具有大至30cm的较大直径，并装备有为使用清洁工具而设置的清理口。
图8为沟道排水道或覆盖层排水道中排水管的典型布置。平行排水道22A按相等的间距铺设。除收集总管15外，这些平行管道应由横向排水道22B于每100至200米处加以连接。当部分平行排水道万一由于堵塞、挤压或接头分开等失效时，这些横向道提供旁通流通路径。
安置好池之后，应用足够厚的土质材料覆盖池，以便使大部分，最好是全部废物能至少放置在最高地质单元中的初始水位的1米以上。这一隔层是为了在封闭的填筑坑不再产生沥滤液时，终止将排水池中的水抽走并处理。覆盖材料不应阻塞沥滤液至排水池的自由流动。在图5和6中，最高地质单元有足够的渗透性，因而能用于覆盖池。在图7中，最高地质单元没有充分的渗透性，因而要求有覆盖层排水道以便使沥滤液得以自由流至沟道排水道中的排水管。
所有安装在排水池内的排水管均与收集池相连，使沥滤液/地下水混合液得以从排水池流到收集池。沥滤液/地下水混合液从收集池中泵出以进行处理。抽走收集池中的混合液会降低其液面，引起自排水池向收集池的流动，降低排水池中的沥滤液液面，并继而引发从周围区域向排水区域的流动。排水池中的这种运行也阻止了沥滤液在填筑坑下面筑堤，如图6B中的下降的水位21所示。由于池中的排水管是潜埋的，因而不要求它们具有正斜度以使水能自由流动。
产生逆流状态的典型方法逆流状态是利用现场水文地质条件通过控制水位或水流方向而产生的。因此，此发明的优选实施例与现场水文地质条件有关。
含水层/滞水层设置-图9表示了本发明一个工地的优选实施例，此工地以蓄水地质单元6(此时为一层含水层11A)、滞水层10和另一含水层11B为基础。在此设置中，含水层11B中的水平压面一般略高于或接近最高蓄水区6中的水位24。阻挡壁1包围整个填筑坑，并楔入滞水层10，限定了盛装区域。排水池2安装在最高地质单元6的水位24及含水层11B的水平压面25以下。流动分量7表示沥滤液从废物(未示出，但类似于图4中所示的废物50)流向排水池。沥滤液和地下水混合液被引向收集池3。将沥滤液和地下水混合液从收集池3中泵走，使排水池中的沥滤液液面降低至由23表示的水平。由此引起阻挡壁外侧的地下水通过阻挡壁1流至排水池(流动分量8)，而含水层11B中的地下水则向上通过滞水层10流至排水池(流动分量9)。结果，所有周围区域的地下水流向排水池。低渗透率的阻挡壁1和滞水层10减少需经处理的水量，维持逆流状态，并在泵发生故障或地下水位24显著下降的情况下阻止沥滤液向盛装区外释放。此实施例的施工步骤包括场地表面准备；安置阻挡壁以包围填筑坑；将排水池区域挖掘至水位以下；用覆盖层排水方法或沟道排水方法安装排水池；安装收集池/泵和管线；并将最高地质单元6回填至季节性高水位以上。在运行中，废物(未示出)被放置在回填区域的顶部，这样，所有废物都处于季节性高水位之上。
滞水层/含水层设置-图10表示了本发明一个工地的优选实施例，在此工地中的最高蓄水地质单元6为一层滞水层10，紧跟此滞水层10之下的为一层含水层11。在此设置中，含水层11的水平压面25常常略低于或接近最高蓄水单元6的水位24。最好将阻挡壁伸展至滞水层10内排水池2底部至少2米以下。排水池2则安置在最高地质单元6内的水位24及含水层11的水平压面25之下。流动分量7是沥滤液从废物(未示出)至排水池的流动。沥滤液和地下水的混合液被引至收集池3。将沥滤液和地下水的混合液从收集池3中泵走，会使排水池中的沥滤液液面降低至如23表示的沥滤液液面。由此引起阻挡壁外侧的地下水通过或环绕阻挡壁1流向排水池(流动分量8)，而含水层11中的地下水则向上通过滞水层10流至排水池(流动分量9)。结果，所有周围区域的地下水流向排水池。低渗透率的阻挡壁1和滞水层10可减少需经处理的水量，维持逆流状态，并阻止沥滤液从盛装区向外释放。此实施例的施工步骤包括场地表面准备；安置阻挡壁以包围填筑坑；将排水池区域挖掘至水位以下；应用组合式方法安装排水池；以及安装收集池/泵和管线。在运行中，废物(未示出)放置在排水池的覆盖层排水区域之上，这样，所有废物都将处于季节性高水位之上。
山谷填筑设置-在丘陵地区，填筑坑常常建造成一个山谷填筑。如果山谷和周围的丘陵是以低渗透性材料为基础、水位26(即地下水水位)相对较浅、且山谷由盈水河48加以排水(即地下水流入河流中)，此发明可应用于图11A说明的此种设置。地下水脊27形成沥滤液横向流动的天然屏障。地下水从脊流至山谷底40，且地下水水位26随位置不同而不同。具体讲，地下水水位26通常仿效山谷斜坡41A和41B的轮廓。河流底部之下的地下水向上流动，然后被河流排走。此流型可由地下水流线28加以说明。在填筑坑运转期间及其之后，通过维持此流型(盈水河的特征)，应用本发明的排水池及逆流方法，可盛装沥滤液。如果流型能人为地改造成盈水河的流型，此发明也可应用于迷失河(河流水向下流入地表下面的区域中)。
图11B是一个山谷的透视图，山谷中包含了本发明的系统。更具体地，地下水脊27A和27B将所有沥滤液都引导流向山谷的内部。从这些地下水脊，山谷向下倾斜至通常河流48沿着蜿蜒流动的山谷底部45。山谷底部45是沿着山谷底最低部分的中心线。本发明涉及在山谷底40设置若干条沟道排水道17，其中至少包含一条沿山谷底部45设置的底部沟道排水道43，它在图11B中表示成一条中心线。如图12更详细地表示，这些沟道排水道由覆盖层排水道12加以覆盖。需着重指出的是，只要可能，沟道排水道应该延伸至一个位于地下水水位以下的位置。设置了阻挡壁1，它向下伸入低渗透性的地质单元，并越过山谷底40伸向或进入每一山谷斜坡，至一个在盛装区域46中足以盛装由于废物与水接触而产生的沥滤液的位置。该技术领域的技术人员能容易地根据地下水水位26、流线28及其它当地水文地质条件来确定阻挡壁必须有多长。在阻挡壁1的内侧邻近处设置了一条阻挡型沟道排水道17。与前述相同，在每条沟道排水道内设置了管道。在阻挡壁1的外侧邻近处设置了一条山谷底部充水沟道29C。此外，山脊处的充水沟道29A和29B则分别设置在每一山谷斜坡顶部的地下水脊27A和27B的内侧。
图12是图11所示的优选实施例的剖面图。与在滞水层的情况一样，排水池是用组合式方法布置的。最好是，至少将部分山谷底部，包括山谷底部在内，挖掘至河水水位(它是在此位置上的地下水位)之下至少2米，且山谷斜坡41A和41B的较低部分也挖掘至与地下水位相交。山谷斜坡较低部分的挖掘范围除其它因素外，还与地下水流型有关。在此挖掘的坑道中安装有一条覆盖层排水道12及若干条沟道排水道17。为保持山谷底之下的向上流动9，沥滤液不应积聚在山谷底上。覆盖层排水道12拦截沥滤液的流动7，并将其引至沟道排水道17，使沥滤液不至积聚。山脊处的充水沟道29A和29B沿着山脊或填筑坑的边界(即分别在山谷斜坡41A和41B的顶部)设置以帮助维持地下水脊。山脊充水沟道29A和29B与沟道排水道17相似，但用于将水引入沟道而不是用于排水。
沿着山谷斜坡4A和41B，部分覆盖层排水道位于水位以上，不能百分之百地回收沥滤液。结果，部分沥滤液将到达浅层地下水位，并混入至地下水中。此地下水流至山谷底部45(流动分量8)并被收集在沟道排水道43和沟道排水道17中。这就是为何沟道排水道17应伸展至原始地下水位以下的原因。当水位下降时，清洁水(经处理的沥滤液或泵出至山谷外侧的地下水)可引入充水沟道29A和29B中，以保持地下水脊27成为一个屏障，并迫使水从水脊27流向山谷底部45。由于填筑坑底部为低渗透率材料，因而充水所需的流量不大。如图13所示，阻挡壁1横越部分山谷底40而设置，以便在填筑坑的最低边缘建立逆流状态。阻挡性沟道排水道17维持阻挡壁1内侧的水位23低于阻挡壁外侧的水位24。山谷底充水沟道29C也可用于维持阻挡壁外侧的水位24高于阻挡壁内侧的水位23。这建立了在填筑坑最低边缘处要求的逆流状态8。
如在第一实施例中一样，在排水池上堆放高度在地下水位之上的土质材料，废物则放置在土质材料的顶部，从而所有或基本上所有的废物都放置在地下水位之上。
本发明系统可用于具有一个或2个(或多个)山谷斜坡及具有一个或两个(或多个)沿山谷底的最低(下降梯度最大)边缘的山谷。只需将此系统构造成这样，即沿最低边缘的所有点都被阻挡壁封闭，且阻挡壁延伸至这样的一个位置，从而使得从填筑坑流出的沥滤液能被截取。此处使用的名词“山谷”是指所有这些组合，虽然通常称只有一个斜坡的情况为“斜坡填筑”。
本发明的系统和方法可用于初始为具有初始表面水平面的浅水体的区域。在此实施例中，由于填筑，地表面升高于水平面之上，而初始表面水位则成为地下水位。同前述，排水池安置在此地下水位之下。
建立逆流状态的特殊方法为建立逆流状态，可通过从排水池中移走沥滤液，降低阻挡壁内侧的水平面。天然地质条件对安装排水池和建立逆流状态通常是不理想的。另外，在长时间运转期间，不寻常的气候条件也会干扰工地的地质水文条件。在这些情况下，可采用附加装置来建立逆流状态。
充水阻挡壁-为保持最高地质单元内的逆流状态，阻挡壁外侧的水平面应高于阻挡壁内侧的水平面。此状态通常通过降低排水池中的沥滤液液面来建立。当最高地质单元中的水层太薄以致不能将排水池安装在水位的足够深度以下，则逆流状态不能完全通过将沥滤液从排水池中移走而加以建立。这时，可如图14所示地，通过提高阻挡壁外侧的水平面以建立逆流状态。在第一周边阻挡壁1A的径向外侧围绕填筑坑安装了第二周边阻挡壁1B以限定充水沟道29。根据这一实施例，两壁内侧的充水沟道29中的水平面30可通过按要求将干净水从水源47引入至充水沟道29而使之保持高于盛装区域中的水平面23A，从而建立逆流状态8。结合来自含水层11的流动分量9，此逆流状态将排水池中的沥滤液液面提高至23B，使沥滤液和地下水的混合液得以回收。对于潜埋式的排水池，在正常运行期间，阻挡壁外侧的水平面会由于干旱或其它水文地质变化而出乎意料的大大下降。这时，可应用此方法重新建立逆流状态。作为一个临时措施，可单独应用充水沟道29。但是单独应用充水沟道将要求从水源47充入更多的干净水，以作为对省去第二阻挡壁花费的回报。
引射井-图15描绘了引射井方法。当含水层11中的水平压面的高度不足以引发逆流9时，可应用引射井来提高含水层11中的水平压面。在此方法中，水源47中的干净水是通过引射井31引射至含水层11的。初始的水平压面25被提高至新的水平25B。为维持含水层11内的此高度的水平压面，阻挡壁1应完全穿入含水层11，并楔入含水层11之下的第二滞水层10B，含水层11位于最高滞水层10A之下。这样，引射井方法不能用于这样的工地，因为在这种工地中第二滞水层10B太深，以致不能经济地安装阻挡壁。
真空抽吸-引发逆流状态的另一方法是如图16所示的对排水池施加真空。当阻挡壁外侧的水平面和含水层11中的水平压面均下降很多以致不能维持逆流状态时可应用此方法。这时，通过真空抽吸降低排水池中的压力能建立逆流状态。大型真空泵32与收集池3相连接以降低作用在排水池中液面上的大气压力。排水池中的初始水平面23A在施以真空抽吸后降低至等效水平面23B，并建立逆流状态。此方法在用不可渗透的蒙皮封闭填筑坑后相当有效。
减少流量的方法在底部衬垫系统中，只对沥滤液进行收集和处理。在此发明中，大量地下水流入排水池，并与回收和处理前的沥滤液混合。通过阻挡壁的地下水流量不大，因为阻挡壁被建造成具有相当低的渗透率，且总的流动面积不大。但根据底部阻挡层(即或滞水层，或合成层，或建造的粘土层)的渗透率不同，由于大的流动面积(此流动面积等于填筑坑面积)，通过底部阻挡层的地下水流量可能很大。由于抽走和处理大量的水将增加沥滤液的处理费用，因此应将流量最大限度地降低至现实可能的范围。可用下述一个或多个方法来降低流入排水池的流量。
间歇泵抽-连续泵抽能保持稳定的流量。而间歇泵抽能减少总体流量。在间歇泵抽时，一旦排水池中的沥滤液液面降低至预定的水平，泵就停止。于是排水池中的沥滤液液面得以恢复至接近平衡水平。在恢复期间，流量逐渐下降，直到下一个泵抽周期开始。
铺设的底部阻挡层-如果排水池之下的滞水层的渗透率不够低，可在排水池之下安装一层低渗透率的材料。底部阻挡层材料可包括夯实的粘土、膨润土覆盖层、泥土-膨润土混合物或FML。
分隔式排水池-假如对整个填筑坑采用一个单一的连续排水池，则地下水的流动也会通过排水池的整个面积产生。将排水池分割成若干隔域可减少通过滞水层的流量。在图17中，内阻挡壁33将整个填筑坑区域分割成五个隔域。当隔域A上的填筑坑处于运行中时，则只要求对此隔域进行地下水的回收和处理。在隔域B运行之前，填筑坑隔域A用末盖加以封闭，从而隔域A提供的沥滤液就减少。在隔域C运行之前，隔域A提供的沥滤液缩减，隔域A不再要求泵抽。结果，泵抽率可大大减少。一般地，在任何时候从所有隔域的部分隔域中收集和移走的沥滤液/地下水混合液都将减少通过滞水层的地下水流量。
虽然此处结合某些特定实施例对本发明进行了说明和描述，但并不意味本发明将限于所示的细节中。例如，本发明可应用于地质单元的任何组合，虽然此处只说明了几个特定的组合。相反，在权利要求的等效范围内，不偏离发明的精神，在细节上可作多种改进。
权利要求
1.一种废物处理场的废物管理单元的沥滤液的盛装和回收方法，此废物处理场具有某一地下水水位及低渗透率材料的底部阻挡层，所述方法包括的步骤有设置一面伸入所述底部阻挡层的周边阻挡壁，以便与所述底部阻挡层一起包含一个设置在地下水水位以下的潜埋式排水池；使所述排水池内的沥滤液和地下水得以混合以形成一种在所述排水池中具有沥滤液液面的沥滤液和地下水的混合液；引发一种从周围区域流向所述排水池的流型，其方法是从所述排水池收集和移走所述混合液以便将所述排水池中的沥滤液液面降低至这样的一个水平(a)低于所述壁外侧的地下水水位；和(b)低于所述排水池之下的水平压面；用土质材料覆盖所述排水池，该土质材料的量足以将所述土质材料层的顶部伸展至一个位于地下水水位以上的水平；和将废物放置在所述土质材料的顶部上，从而全部所述废物位于地下水水位以上。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，从所述排水池收集和移走所述混合液包括在所述排水池底部设置若干穿孔排水管以收集所述混合液；将所述若干排水管连接到至少一条收集总管；和将所述混合液从所述排水池通过所述若干排水管及所述至少一条收集总管泵出。
3.如权利要求1的方法，其特征在于废物处理场包括一个最高蓄水地质单元，该单元选自一层最高滞水层及一层以最高滞水层为底层的最高非滞水层；所述底部阻挡层为所述最高滞水层；设置所述周边阻挡壁的步骤包括，将所述周边阻挡壁伸入所述最高滞水层，以便与所述最高滞水层一起包含所述潜埋式排水池，并与所述最高滞水层一起限定一个盛装区域；和引发所述流型的步骤包括按下述方向引发所述流型(a)从所述外侧的所述最高蓄水地质单元向着所述排水池的方向；和(b)从所述排水池之下的区域向着所述排水池的方向。
4.如权利要求3的方法，其特征在于所述最高蓄水地质单元为所述最高滞水层；废物处理场还包括一层紧挨所述最高滞水层之下的含水层；和流型是在下述方向引发的(a)从所述壁外侧的所述蓄水地质单元向着所述排水池的方向；和(b)从所述含水层向着所述排水池的方向。
5.如权利要求4的方法，其特征在于，引发所述流型的步骤还包括将所述壁伸展至所述含水层以下的深度；和将水引射至所述壁内侧的所述含水层，以便将所述含水层的水平压面保持在所述排水池中沥滤液液面之上。
6.如权利要求1的方法，其特征在于，引发所述流型的步骤还包括在所述第一周边阻挡壁的径向外侧设置第二周边阻挡壁以限定一条具有一个水平面的充水沟道；和将水间歇地泵至所述充水沟道，以便将所述水平面保持在所述排水池中的沥滤液液面之上。
7.如权利要求1的方法，其特征在于，引发所述流型的步骤还包括真空抽吸所述排水池。
8.如权利要求1的方法还包括将流向所述排水池的流量降至最小。
9.如权利要求8的方法，其特征在于，将流向所述排水池的流量降至最小的步骤包括对所述壁采用低渗透率的材料。
10.如权利要求8的方法，其特征在于，将流向所述排水池的流量降至最小的步骤包括从所述排水池中间歇地移走所述混合液。
11.如权利要求8的方法，其特征在于，所述底部层是由低渗透率的合成层或建筑的泥土层中选取的，而将流向所述排水池的流量降至最小的步骤包括在所述池之下设置低渗透率的所述合成层或所述建筑的泥土层。
12.如权利要求8的方法，其特征在于，将流向所述排水池的流量降至最小的步骤包括至少用一面内部阻挡壁将所述废物处理场分割成若干隔域；在所述隔域之上顺序地放置填筑坑；和从所有所述若干隔域的部分隔域中泵出和移走所述混合液。
13.如权利要求1的方法，其特征在于，废物处理场初始是一个具有一个初始表面水平面的浅层水体，而所述方法包括首先开垦所述浅层水体，使其初始表面水平面在废物管理单元建成后，成为地下水水位。
14.一种废物管理单元，该废物管理单元用于盛装和回收具有地下水水位和低渗透率材料的底部阻挡层的废物处理场中的沥滤液，所述单元包括一面周边阻挡壁，它伸入所述底部阻挡层，以便与所述底部层一起包含一设置于地下水水位以下的潜埋式排水池；用于引发方向为从周围区域流向所述排水池的流型的装置，它包括从所述排水池收集和移走所述混合液的装置，以便将所述排水池中的沥滤液降低至一个这样的水平，该水平(a)位于所述壁外侧的地下水水位以下；和(b)位于所述池下的水平压面以下；一层覆盖着所述池的土质材料，土质材料的量足以将所述土质材料顶部伸展至地下水水位以上的水平；和一层放置在所述土质材料层顶部的废物层，从而所有的所述废物位于地下水水位以上。
15.如权利要求14的单元，其特征在于，从所述排水池收集和移走所述混合液的所述装置包括若干位于所述排水池的底部用于收集所述混合液的穿孔排水管；至少一根与所述若干排水管相连接的收集总管；和一台泵，用于通过所述若干排水管和所述至少一根收集总管抽走所述混合液。
16.如权利要求14的单元，其特征在于，用于引发所述流型的所述装置还包括一面第二周边阻挡壁，该壁位于所述第一周边阻挡壁的径向外侧，用以限定一条具有一个水平面的充水沟道；和一台泵，该泵用于将水泵至所述充水沟道，以便将所述水平面维持在所述排水池中的沥滤液液面以上。
17.如权利要求14的单元，其特征在于，废物处理场包括一个最高蓄水地质单元，该单元选自一层最高滞水层及一层以最高滞水层为底层的最高非滞水层；所述底部阻挡层为所述最高滞水层；所述周边阻挡壁伸入所述最高滞水层，以便与所述最高滞水层一起包含所述潜埋式排水池，并一起限定一个盛装区域；和所述流型接下述方向被引发(a)从所述壁外侧的所述最高蓄水地质单元向着所述排水池的方向；和(b)从所述排水池之下的区域向着所述排水池的方向。
18.如权利要求17的单元，其特征在于所述最高蓄水地质单元为所述最高滞水层；废物处理场还包括一层位于紧挨所述最高滞水层之下的含水层；和所述流型按下述方向被引发(a)从所述壁外侧的所述最高蓄水地质单元向着所述排水池的方向；和(b)从所述含水层向着所述排水池的方向。
19.如权利要求18的单元，其特征在于所述壁伸展至位于所述含水层以下的一个深度；和引发所述流型的所述装置还包括若干引射井，用于将水引射至所述壁内侧的所述含水层以便将所述含水层的水平压面保持在所述排水池中沥滤液液面以上。
20.如权利要求14的单元，其特征在于，引发所述流型的所述装置还包括一台真空泵，用于降低所述池中的水压。
21.如权利要求14的单元，其特征在于，所述壁由低渗透率的材料制成，以便将流向所述排水池的流量降至最低。
22.如权利要求14的单元，其特征在于，所述底部阻挡层由低渗透率的合成层或建造的泥土层形成，以便将流向所述排水池的流量降至最低。
23.如权利要求14的单元至少还包括一面内阻挡壁，它将所述废物处理场分割成若干隔域。
24.废物处理场的废物管理单元的沥滤液的盛装和回收方法，此废物处理场是一个山谷，它包括浅层地下水水位；山谷底；至少一个从地形脊背伸展至所述山谷底的山谷斜坡；一个地下水脊和一个山谷底部，并由低渗透率的地质单元作为底层，所述方法包括的步骤有使沥滤液和地下水在盛装区域内混合以形成一种具有沥滤液液面的沥滤液和地下水的混合液，所述盛装区域由沿地形脊背的地下水脊、山谷底、以及一面横越山谷底而安装在废物处理场最低边缘上的阻挡壁所限定。所述阻挡壁伸入所述低渗透率地质单元，并伸展至足以盛装所述沥滤液和地下水混合液的长度；安装一排水池，它包括在所述山谷底中的一覆盖层排水道及若干沟道排水道，包括设置在所述山谷底部的底部沟道排水道和设置于所述阻挡壁内侧邻近的阻挡性沟道排水道，每一所述沟道排水道包含一条排水管，并设置在地下水水位以下；在所述阻挡壁外侧邻近安装一条山谷底部充水沟道；在所述至少一个山谷斜坡的顶部，及在所述地下水脊内侧安装至少一条山脊充水沟道；和沿着从盛装区域边界向着所述排水池的方向引发一个流型，其方法是通过有选择地(a)从所述排水管中移走所述混合液以降低所述排水池中及所述阻挡壁内侧的沥滤液液面；(b)将水加入至所述山谷底部充水沟道以增高所述阻挡壁外侧邻近的地下水水位；及(c)将水加入至所述至少一条山脊充水沟道以提高在所述至少一个山谷斜坡顶部的地下水水位；从而所述排水池内的沥滤液液面低于沿所述盛装区域边界的地下水水位。
25.一种用于盛装和回收来自废物处理场的废物管理单元的沥滤液的系统，此废物处理场是一个山谷，它包括浅层地下水水位；山谷底；至少一个从地形脊背伸展至所述山谷底的山谷斜坡；一个地下水脊和一个山谷底部，并由低渗透率的地质单元作为底层。所述系统包括一面伸入所述低渗透率地质单元及横越所述山谷底的阻挡壁，该壁伸展至一个长度，它足以盛装由所述地下水脊、所述山谷底及所述阻挡壁限定的盛装区域内的具有沥滤液液面的沥滤液和地下水的混合液；一个排水池，它包括在所述山谷底的一条覆盖层排水道和若干沟道排水道，这些沟道排水道包括至少一条设置在所述山谷底部的底部沟道排水道和一条设置在所述阻挡壁外侧邻近的阻挡性沟道排水道；单独设置在所述若干条沟道排水道中的若干条排水管；至少一条设置在所述阻挡壁外侧邻近的山谷底部充水沟道；位于所述至少一个山谷斜坡及所述地形脊背内侧的至少一条山脊充水沟道；沿着从盛装区域边界向着所述排水池的方向引发一个流型的装置，它包括有选择地进行下述操作的装置(a)从所述排水管中移走所述混合液以降低所述排水池中及所述阻挡壁内侧的沥滤液液面；(b)将水加入至所述山谷底部充水沟道以增高所述阻挡壁外侧邻近的地下水水位；及(c)将水加入至所述至少一条山脊充水沟道以增高在所述至少一个山谷斜坡顶部的地下水水位；从而在所述排水池内的沥滤液液面低于沿所述盛装区域边界的地下水水位。
全文摘要
一种收集和盛装来自填筑坑的沥滤液的系统和方法,它使用一种潜埋式排水池(2)以形成一种流向包含在盛装区域内的排水池(2)的流型,从而将污染区域地下水的机会降至最低。本发明的第一实施例用于基本为平面的区域,在此实施例中,设置了一面周边阻挡壁(1),并将其向下伸入诸如滞水层(10)、粘土层或合成材料的底部阻挡层。在另一用于山谷填筑场地的实施例中,地下水脊(27)、紧贴山谷底(40)下表面的向上的流型、以及沿着填筑坑最低边缘穿越山谷底(40)的阻挡壁(1)形成一个包含排水池的盛装区域,此排水池包括一条覆盖层排水道(12)和若干沟道排水道(17、43)。
文档编号B09B1/00GK1220623SQ97195147
公开日1999年6月23日 申请日期1997年5月29日 优先权日1996年5月30日
发明者黄大圭 申请人:Lg工程有限公司, 黄大圭