金云巧

賽鼎工程有限公司　太原　030032

一般工業(yè)固體廢物Ⅱ類處置場(chǎng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

金云巧*

賽鼎工程有限公司太原030032

摘要介紹處理第Ⅱ類一般固體廢物的合適填埋場(chǎng)場(chǎng)址選擇，場(chǎng)地的攔擋和防護(hù)措施，適宜的防滲方案和防滲材料確定，導(dǎo)滲及滲濾液處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，填埋作業(yè)時(shí)分區(qū)分單元進(jìn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)高度后及時(shí)封場(chǎng)。

關(guān)鍵詞一般工業(yè)固體廢物Ⅱ類處置場(chǎng)防滲滲濾液填埋

煤化工、煤電企業(yè)消耗大量的原料煤和燃料煤，不可避免地產(chǎn)生大量的氣化爐或鍋爐灰、渣；冶金、煤炭、鹽化等行業(yè)也會(huì)產(chǎn)生大量的礦渣、矸石、鹽泥、電石渣等廢棄物；限于資金、技術(shù)水平等，大量的固體廢棄物并不能變廢為寶、循環(huán)利用，而是需要尋找合適的場(chǎng)地進(jìn)行堆存、處置。貯存、處置不當(dāng)會(huì)對(duì)地表水、地下水造成污染。為此在工程實(shí)施過程中，配套渣場(chǎng)從選址、設(shè)計(jì)到建設(shè)，應(yīng)與主體工程做到“三同時(shí)”。一般工業(yè)固體廢物種類繁多，本文僅針對(duì)Ⅱ類場(chǎng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行探討。

1一般工業(yè)固體廢物及其處置場(chǎng)分類

1.1一般工業(yè)固體廢物分類

一般工業(yè)固體廢物系指未被列入《國家危險(xiǎn)廢物名錄》或者根據(jù)國家規(guī)定的GB5085鑒別標(biāo)準(zhǔn)和GB5086及GB/T15555鑒別方法判定不具有危險(xiǎn)特性的工業(yè)固體廢物?！兑话愎I(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》又將一般工業(yè)固體廢物分為第I類和第Ⅱ類。

第I類一般工業(yè)固體廢物：按照GB5086規(guī)定方法進(jìn)行浸出試驗(yàn)而獲得的浸出液中，任何一種污染物的濃度均未超過GB8978最高允許排放濃度，且pH值在6至9范圍之內(nèi)的一般工業(yè)固體廢物。

第Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物：按照GB5086規(guī)定方法進(jìn)行浸出試驗(yàn)而獲得的浸出液中，有一種或一種以上的污染物濃度超過GB8978最高允許排放濃度，或者是pH值在6至9范圍之外的一般工業(yè)固體廢物。[1]

1.2貯存、處置場(chǎng)分類

堆放第I類一般工業(yè)固體廢物的貯存、處置場(chǎng)為第I類，簡(jiǎn)稱I類場(chǎng)。堆放第Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)為第Ⅱ類，簡(jiǎn)稱Ⅱ類場(chǎng)。其中I類場(chǎng)要求相對(duì)簡(jiǎn)單，該類貯存、處置場(chǎng)普遍存在。Ⅱ類場(chǎng)要求當(dāng)天然基礎(chǔ)層的滲透系數(shù)大于1.0×10-7cm/s時(shí)，應(yīng)采用天然或人工材料構(gòu)筑防滲層，防滲層的厚度應(yīng)相當(dāng)于滲透系數(shù)1.0×10-7cm/s和厚度1.5m的粘土層的防滲性能。[1]

2處置場(chǎng)場(chǎng)址選擇基本要求

一般工業(yè)固體廢物處置場(chǎng)場(chǎng)址選擇應(yīng)符合《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》及其修改單所規(guī)定的基本要求，對(duì)于Ⅱ類場(chǎng)特別要求：應(yīng)避開地下水主要補(bǔ)給區(qū)和飲用水源含水層；應(yīng)選在防滲性能好的地基上；天然基礎(chǔ)層地表距地下水位的距離不得小于1.5m。[1]

3Ⅱ類處置場(chǎng)設(shè)計(jì)案例

3.1工程概況及灰渣性質(zhì)

山西某企業(yè)建有多臺(tái)燃煤鍋爐，生產(chǎn)過程中鍋爐灰渣產(chǎn)生總量約25000t/a。鍋爐灰渣成分及其浸出液污染物濃度與最高允許濃度對(duì)照表分別見表1和表2。

表1　鍋爐灰渣成分　(%)

表2　灰渣浸出液最高允許排放濃度對(duì)照表

注：灰渣浸出液的pH為12；最高允許排放的pH規(guī)定為6～9。

根據(jù)GB5085鑒別標(biāo)準(zhǔn)和GB5086及GB/T15555鑒別方法與該灰渣浸出試驗(yàn)報(bào)告對(duì)比，該灰渣浸出液有害物的含量都低于國家標(biāo)準(zhǔn)中的要求，屬于一般工業(yè)固體廢物,但根據(jù)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996最高允許排放濃度及pH值與灰渣浸出試驗(yàn)報(bào)告對(duì)照，浸出液有害物質(zhì)濃度均低于該標(biāo)準(zhǔn)最高允許濃度，但其pH值為12，不在6～9范圍內(nèi)，判定此灰渣屬第Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物。

3.2灰渣場(chǎng)選址及建設(shè)條件

3.2.1場(chǎng)址選擇

根據(jù)選址的有關(guān)要求，在發(fā)電廠東南側(cè)選擇天然沖溝設(shè)置灰渣場(chǎng)一座，距離發(fā)電廠直線距離約1200m，公路運(yùn)輸距離約2.5km，灰渣場(chǎng)距離其東側(cè)的村莊約700m。所選場(chǎng)地為一天然沖溝，沖溝走向?yàn)槟媳毕颍鳒峡傞L(zhǎng)約1000m，在中部約500m處主溝西側(cè)分布有一支溝，長(zhǎng)度約400m，規(guī)劃利用西側(cè)支溝作為初期渣場(chǎng)，遠(yuǎn)期可以利用主溝填埋灰渣。支溝填埋年限約9年。

3.2.2工程建設(shè)條件

(1)場(chǎng)址地形地貌

所選灰渣場(chǎng)場(chǎng)址為沖溝支溝，該溝為斷頭溝，溝體形狀為U型，溝底寬約50m，溝壁邊坡比1:1.5～1:2，溝體長(zhǎng)約400m，溝深約15m，溝底自然坡度15%。

(2) 場(chǎng)址工程地質(zhì)條件

根據(jù)該區(qū)地質(zhì)報(bào)告溝谷底部第一層為黃土，厚度0.5～1m；第二層為本區(qū)主要出露地層之一，平均厚度為2.5m，由紫紅色、黃綠色、杏黃色泥巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖和黃綠色中粗石英砂巖組成。底部厚層狀灰黃色含礫粗粒砂巖，常含礫石，平均厚度4.2m，與下伏地層整合接觸。

3.3灰渣填埋場(chǎng)工程設(shè)計(jì)

3.3.1灰渣攔擋壩

灰渣攔擋壩的作用在于：攔擋灰渣和滲濾液，形成有效的庫容，延長(zhǎng)服務(wù)年限，便于填埋操作，因此在支溝溝口設(shè)置灰渣攔擋壩1座。

(1)壩型的確定

該灰渣場(chǎng)屬于溝谷型，溝底開闊，溝深較淺，鑒于填埋庫區(qū)溝口較寬，約50m，筑壩體積龐大，同其它壩體型式相比，均質(zhì)碾壓土壩投資最小，且當(dāng)?shù)赜胸S富的黃土和次生黃土，故推薦采用均質(zhì)碾壓土壩。

(2)壩址的確定

填埋庫區(qū)溝體為U形，結(jié)合所需庫容以及未來灰渣堆體的穩(wěn)定等，將灰渣攔擋壩設(shè)置在距離西側(cè)支溝出口約50m的溝口。

(3)壩高及壩頂寬度的確定

灰渣產(chǎn)生量約30000m3/a，所選渣場(chǎng)填埋庫區(qū)面積較大，分兩期進(jìn)行建設(shè)，本次為一期工程。經(jīng)壩高及庫容曲線計(jì)算，確定壩體最大高度8m，庫容約280000m3，使用年限9年?？紤]壩頂?shù)缆返男藿ê腿粘５淖鳂I(yè)管理，壩頂寬為6m。

(4)壩體設(shè)計(jì)

該攔渣壩的級(jí)別屬5級(jí)，相對(duì)應(yīng)的允許穩(wěn)定安全系數(shù)為：基本載荷組合1.25，特殊載荷組合1.10，壩體穩(wěn)定分析采用《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，地震裂度按7度考慮。筑壩材料采用清庫所出的黃土，要求其水溶鹽含量≤3%，有機(jī)質(zhì)含量≤5%。壩體采用清庫所出的黃土及次生黃土碾壓而成，下游壩坡鋪設(shè)碎石護(hù)坡,上下游壩坡均為1:2.5。

3.3.2灰渣場(chǎng)防滲工程

(1) 防滲方案

根據(jù)室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)結(jié)果，場(chǎng)底土體壓實(shí)系數(shù)在0.90和0.93時(shí)，平均滲透系數(shù)分別為2.88×10-3cm/s和1.26×10-3cm/s，庫岸的平均滲透系數(shù)分別為1.03×10-3cm/s和1.25×10-3cm/s，不能滿足滲透系數(shù)小于1.0×10-7cm/s的天然防滲條件的要求,必須采用人工防滲措施。

(2) 人工防滲措施及防滲材料選擇

防滲有垂直防滲、水平防滲及垂直與水平防滲相結(jié)合三大類。根據(jù)填埋場(chǎng)的工程地質(zhì)情況確定采用水平防滲方式，即在場(chǎng)底和邊坡滿鋪人工防滲材料，在溝口設(shè)置攔擋壩，庫區(qū)內(nèi)側(cè)壩體邊坡鋪設(shè)人工防滲材料，選用2.0mm厚的HDPE(高密度聚乙烯)土工膜作為人工防滲襯墊材料。

(3)邊坡和場(chǎng)底的清理

為滿足防滲材料的鋪設(shè)要求，便于滲濾液導(dǎo)排，填埋場(chǎng)場(chǎng)底在縱向和橫向整平，并具有不小于2%的排水坡度。

(4)防滲層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在土層上鋪設(shè)復(fù)合土工膜，采用一布一膜，HDPE土工膜厚2.0mm，土工布規(guī)格為400g/m2，土工膜在下，土工布在上作為土工膜保護(hù)層，在復(fù)合土工膜上鋪設(shè)200mm厚的沙礫保護(hù)層(粒徑2～10mm)，其上鋪設(shè)300mm厚的礫石導(dǎo)流層(粒徑16～32cm)，場(chǎng)底人工防滲結(jié)構(gòu)剖面見圖1。

圖1　場(chǎng)底人工防滲結(jié)構(gòu)剖面

3.3.3渣場(chǎng)導(dǎo)滲系統(tǒng)

對(duì)滲濾液進(jìn)行收集，是Ⅱ類灰渣貯存、處置場(chǎng)建設(shè)中必不可少的重要措施。為收集灰渣滲濾液，在場(chǎng)底基礎(chǔ)層上鋪設(shè)滲濾液導(dǎo)流層，使?jié)B濾液快速排除。在滲濾液導(dǎo)流層下設(shè)置樹枝狀滲濾液收集渠，為了便于排水，場(chǎng)底由兩側(cè)向干渠有大于2%的坡度，支渠坡度與場(chǎng)底坡度相同。灰渣滲濾液經(jīng)支渠或?qū)Я鲗恿飨蚋汕?穿過攔擋壩排入滲濾液收集池。滲濾液收集干渠(支渠)防滲、導(dǎo)滲剖面見圖2。

3.3.4滲濾液處理系統(tǒng)

為保護(hù)當(dāng)?shù)氐乇硭暗叵滤?，必須?duì)滲濾液進(jìn)行收集處理。

(1)滲濾液處理方案

項(xiàng)目所在區(qū)域年降雨量為226.1～750.6mm，年平均降雨量468.1mm，降雨量多集中在7、8、9月；年平均蒸發(fā)量為1902.3mm,氣候干燥。

圖2　滲濾液收集干渠(支渠)防滲、導(dǎo)滲剖面

由于項(xiàng)目區(qū)域蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降雨量，而且滲濾液中水質(zhì)超標(biāo)的主要指標(biāo)為pH值，采用處理后回灌的方法可以較好地消化灰渣場(chǎng)產(chǎn)生的滲濾液，同時(shí)滲濾液經(jīng)處理后也可以用于鍋爐房沖灰循環(huán)使用，節(jié)約一次水用量。故本工程擬采用回灌法+送電廠沖灰復(fù)用的綜合處理方式進(jìn)行滲濾液處理。

(2)滲濾液產(chǎn)生量[2]

滲濾液的產(chǎn)生主要來源于場(chǎng)區(qū)內(nèi)降雨下滲，其次為灰渣自身的含水量產(chǎn)生的滲濾水。灰渣場(chǎng)的滲濾液產(chǎn)生量采用下面的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，其計(jì)算公式：

式中，Q為滲濾液產(chǎn)生量，m3/a；I為平均年降雨量，mm/a；C為雨量轉(zhuǎn)為滲濾液的比率，%，其值在0.2～0.8之間，考慮進(jìn)場(chǎng)灰渣含水量，設(shè)計(jì)取0.4；A為庫區(qū)集水面積。

灰渣場(chǎng)分兩期建設(shè)，本期庫區(qū)的集水面積為30000m2。

經(jīng)計(jì)算每年產(chǎn)生滲濾液的量為5617.2m3，則平均每天滲濾液的產(chǎn)生量為15.4m3。

(3)滲濾液調(diào)節(jié)池容積及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過計(jì)算逐月降雨量得出每個(gè)月的滲濾液產(chǎn)生量，減去每月的處理量，計(jì)算出最大累積余量，即為調(diào)節(jié)池的容量。在填埋初期，當(dāng)發(fā)生不可預(yù)見的降雨時(shí)，可以加大向電廠輸送和采用灰渣場(chǎng)儲(chǔ)存解決。該工程調(diào)節(jié)池容積最終確定為1800m3。

調(diào)節(jié)池設(shè)于灰渣攔擋壩外，原地開挖矩形水池，邊坡采用1：2，池壁采用2.0厚HDPE膜防護(hù)。池底長(zhǎng)、寬分別為50m、12m，池深為3.0m。

3.3.5雨污分流系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了減少灰渣場(chǎng)的滲濾液產(chǎn)生量，填埋作業(yè)時(shí)需做好雨污分流。設(shè)計(jì)中采取主要措施：

(1)填埋區(qū)域分期作業(yè)，未填埋區(qū)清潔雨水采用潛水泵直接抽提至截洪(排水)溝排放。

(2)在填埋庫區(qū)上游及周邊周圍設(shè)置截洪溝，防止庫區(qū)外匯水進(jìn)入場(chǎng)區(qū)。截洪溝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為十年一遇。

3.3.6填埋工藝

(1)填埋分區(qū)

分區(qū)作業(yè)不僅可減少滲濾液產(chǎn)生量，還便于操作，本填埋庫區(qū)溝體開闊，南北長(zhǎng)度約400m，將填埋區(qū)分為南北兩個(gè)作業(yè)區(qū)，兩區(qū)之間采用隔堤分開。填埋作業(yè)時(shí)，先填埋Ⅰ區(qū)，后填埋Ⅱ區(qū)。

(2)填埋作業(yè)

根據(jù)等高線將填埋區(qū)劃分為若干填埋單元，填埋單元的大小基本上為一日一層作業(yè)量，冬季可適當(dāng)延長(zhǎng)，填埋厚度為2.5～3.0m設(shè)置中間覆蓋層。整個(gè)灰渣場(chǎng)底部全部覆蓋灰渣后，再上升一層填埋。每升高6m，在邊坡上修建一個(gè)6m寬的工作平臺(tái)，保障灰渣堆體穩(wěn)定。

為便于碾壓機(jī)械的操作，填埋收坡的邊坡系數(shù)≤1:4。逐漸上升至設(shè)計(jì)的最終填埋高度，終場(chǎng)后頂面坡度大于4%。

為防止灰場(chǎng)揚(yáng)塵飛灰污染，盡量將灰場(chǎng)分區(qū)分塊使用，縮短灰面裸露時(shí)間；灰場(chǎng)堆灰時(shí)應(yīng)采用噴水碾壓的貯灰方式,遇大風(fēng)天氣時(shí)增加灑水的強(qiáng)度，防止灰粉飛揚(yáng)。

3.3.7封場(chǎng)

當(dāng)灰渣面達(dá)到最終高程后，進(jìn)行封場(chǎng)作業(yè)。對(duì)永久灰坡面采用覆土50cm后加砌混凝土網(wǎng)格種草護(hù)坡；對(duì)貯灰場(chǎng)頂面覆土厚80cm，再進(jìn)行綠化。同時(shí)在表面設(shè)置排水溝，將表面匯水排至周邊截水溝，減少對(duì)壩體和堆體邊坡沖刷。

封場(chǎng)除以上工程措施外還應(yīng)輔以植物措施，在灰渣場(chǎng)頂面進(jìn)行綠化，宜選擇根系發(fā)達(dá)、生長(zhǎng)快、適應(yīng)性強(qiáng)、易成活、保持水土效果好的鄉(xiāng)土樹種。

4結(jié)語

對(duì)于工業(yè)固體廢物的處置，首先需確定工業(yè)固體廢棄物的性質(zhì)和類別，選擇合適的處置場(chǎng)，并因地制宜進(jìn)行針對(duì)性地工藝設(shè)計(jì)。

一般工業(yè)固體廢物Ⅱ類處置場(chǎng)設(shè)計(jì)包括灰渣攔擋壩、灰渣場(chǎng)防滲、滲濾液導(dǎo)滲及處理、雨污分流系統(tǒng)、填埋系統(tǒng)和封場(chǎng)措施等的設(shè)計(jì)，其中灰渣場(chǎng)防滲、滲濾液導(dǎo)滲及處理、雨污分流系統(tǒng)尤為重要，避免對(duì)當(dāng)?shù)氐乇硭暗叵滤斐晌廴尽?/p>

同時(shí)，生產(chǎn)過程中，固體廢物應(yīng)考慮綜合利用，通過發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，提高固廢回收利用率，以盡可能減少外棄量，減少渣場(chǎng)占地，延長(zhǎng)服務(wù)年限。

參考文獻(xiàn)

1GB18599-2001,一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)[S].

2GB50869-2013,生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術(shù)規(guī)范[S].

(收稿日期2016-03-21)

*金云巧：高級(jí)工程師。1997年畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，現(xiàn)從事環(huán)保設(shè)計(jì)和環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作，

聯(lián)系電話：(0351)4557409，E-mail:jinyunqiao@163.com。