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        化工園區(qū)Ⅱ類一般工業(yè)固廢填埋場設(shè)計(jì)

        2018-05-09 10:03:11戴陳玉石眺霞
        山東化工 2018年8期
        關(guān)鍵詞:襯層封場瀝液

        戴陳玉,石眺霞

        (武漢工程大學(xué)研究設(shè)計(jì)院,湖北 武漢 430073)

        某化工園區(qū)位于湖北省中部,漢江中下游,園區(qū)主要以石油化工、煤化工和精細(xì)磷化工為主,總占地面積約20.6平方公里。隨著進(jìn)駐企業(yè)日益增多,企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一般工業(yè)固廢引發(fā)的環(huán)境問題開始顯現(xiàn),對(duì)園區(qū)的大氣、水、土壤造成了較大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。填埋作為固體廢物處理必不可少的最終處理手段,具有適應(yīng)性廣、操作簡單、建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用低的特點(diǎn),是解決園區(qū)內(nèi)企業(yè)一般工業(yè)固廢的處理處置問題的首選途徑。

        第Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物是指按照GB5085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的濃度超過GB8978最高允許排放濃度,或是pH值在6~9范圍之外的一般工業(yè)固體廢物[1]。

        1 填埋場工程設(shè)計(jì)

        1.1 場址基本情況

        本工程位于化工園園區(qū)規(guī)劃范圍內(nèi),屬環(huán)境保護(hù)設(shè)施用地,場址區(qū)域不屬于地下水主要補(bǔ)給區(qū),無飲用水源含水層無斷層、斷層破碎帶、溶洞區(qū),項(xiàng)目選址符合規(guī)范要求[1]。

        場址屬于低山~丘陵地貌,整體地勢(shì)東、西兩側(cè)高中部低,大致呈“凹”字形。場地土層由上至下主要由雜填土(K=3.25×10-2cm/s)、粉質(zhì)粘土(K=1.87×10-6cm/s)、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖(K=1.63×10-4cm/s)、中等風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖(K=2.9×10-5cm/s)組成。場地地下水主要為上層滯水及裂隙潛水兩種類型,地下水不豐。

        1.2 處理種類、規(guī)模

        本工程可能涉及到的一般工業(yè)固廢及其產(chǎn)生量詳見表1。

        表1 可能涉及到的一般工業(yè)固廢及其產(chǎn)生量一覽表

        1.3 處理工藝

        根據(jù)進(jìn)入本工程填埋場的固廢種類,確定處理工藝如下圖1。

        圖1 垃圾處理工藝流程圖

        固廢運(yùn)輸車進(jìn)場后,首先稱重計(jì)量,取樣粗檢。對(duì)于不需要進(jìn)行預(yù)處理的物料直接運(yùn)往填埋區(qū)進(jìn)行填埋處理;對(duì)需要進(jìn)行預(yù)處理的大件物料經(jīng)破碎處理后利用拉臂車運(yùn)往填埋區(qū)進(jìn)行填埋處理;對(duì)進(jìn)場的污泥則需加入水泥、固化劑等輔助物料經(jīng)固化處理后利用拉臂車運(yùn)往填埋區(qū)進(jìn)行填埋處理。

        1.4 填埋場總平面設(shè)計(jì)

        本工程總占地面積6.67hm2,主要分為填埋庫區(qū)、管理區(qū)和生產(chǎn)區(qū)三大部分,其中填埋庫區(qū)占地面積4.12 hm2,占地率61.81%。管理區(qū)布置在填埋場庫區(qū)的東側(cè),主要包括綜合樓和門衛(wèi);生產(chǎn)區(qū)布置在填埋庫區(qū)的西側(cè),主要包括預(yù)處理車間、暫存?zhèn)}庫、物化車間、滲瀝液調(diào)節(jié)池等,各建筑物由南至北布置于主要道路邊。管理區(qū)與生產(chǎn)區(qū)均布置在常年主導(dǎo)風(fēng)向的側(cè)風(fēng)向。

        圖2 填埋場總平面設(shè)計(jì)圖

        1.5 壩體工程

        垃圾壩的主要作用是取得初始庫容、阻攔垃圾外溢、穩(wěn)固垃圾堆體,是填埋場中重要的構(gòu)筑物,對(duì)填埋場的安全運(yùn)行起著決定性作用。本工程填埋場為溝谷型,地形呈“凹”字形,根據(jù)場區(qū)地形和填埋工藝要求,在“凹”字形頂部缺口處設(shè)置垃圾壩一座,考慮到場地平整時(shí)產(chǎn)生的大量土方,使用碾壓土石壩,不僅可以原地消納部分土方,還可以有效的節(jié)約工程投資。

        經(jīng)計(jì)算確定垃圾壩最大高度10m,有效庫容約36萬m3,考慮到車輛行駛和庫區(qū)膜錨固,壩頂寬度6m,壩體坡比為1∶2,兩級(jí)放坡。筑壩材料設(shè)計(jì)指標(biāo)為:天然重度>16.0KN/m ,內(nèi)摩擦角≥30°,粘聚力≥20KPa。筑壩土料中不應(yīng)含有耕土層及草皮、樹根、垃圾等,有機(jī)質(zhì)含量不得超過5%,含水溶性鹽和中溶性鹽的總和不大于5%,不均勻系數(shù):30~100;每層碾壓厚度為300mm。

        1.6 防滲系統(tǒng)

        圖3 填埋場庫底防滲結(jié)構(gòu)詳圖

        圖4 填埋場邊坡防滲結(jié)構(gòu)詳圖

        根據(jù)前文數(shù)據(jù)各土層滲透系數(shù)均不能達(dá)到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??紤]到本工程場地基巖具有透水性,且不是一個(gè)完整獨(dú)立的水文單元,確定采用人工水平防滲工藝。水平防滲的襯層系統(tǒng)通常從垃圾底部向下可依次包括隔離層、排水層(包括滲瀝液收集系統(tǒng))、保護(hù)層和防滲層等[2]。根據(jù)以上幾種功能的不同方式的組合,水平防滲的襯層系統(tǒng)可以分為單層襯層系統(tǒng)、復(fù)合襯層系統(tǒng)、雙層襯層系統(tǒng)、多層襯層系統(tǒng)[2]。結(jié)合項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)要求,本工程選用雙層襯層系統(tǒng),填埋場的庫區(qū)底部及邊坡防滲構(gòu)造如圖3,圖4。

        防滲系統(tǒng)土工膜一般采用雙軌焊接,各種材料的搭接寬度不得低于相應(yīng)的連接標(biāo)準(zhǔn),本工程防滲系統(tǒng)錨固詳見下圖5,圖6。

        圖5 中間錨固溝大樣圖

        圖6 庫區(qū)道路邊膜錨固大樣圖

        1.7 滲瀝液、地下水收集導(dǎo)排系統(tǒng)

        為防止?jié)B瀝液在填埋場內(nèi)積聚而影響作業(yè)、污染環(huán)境,必須對(duì)滲瀝液進(jìn)行收集導(dǎo)排。滲瀝液收集導(dǎo)排系統(tǒng)主要由設(shè)置在底部防滲層上的反濾層、集液導(dǎo)排主次盲溝和豎向石籠組成。沿庫區(qū)底部南北向設(shè)置滲瀝液收集主盲溝,主盲溝縱坡為3.4%,采用倒梯形斷面,最大斷面尺寸為:上底寬1.9m,下底寬0.7m,深0.6m。滲瀝液導(dǎo)排盲溝內(nèi)鋪設(shè)HDPE穿孔花管和級(jí)配卵石(粒徑d30~d60mm),各垃圾層的滲瀝液通過中間層次盲溝進(jìn)入附近的石籠或流到庫底及坡面上,再經(jīng)石籠或坡面流入主盲溝,最后經(jīng)主盲溝排出填埋庫區(qū)。本工程填埋一區(qū)、填埋二區(qū)分別設(shè)置有滲瀝液導(dǎo)排盲溝,填埋一區(qū)滲瀝液導(dǎo)排管在分隔壩前由花管變?yōu)闊o孔管,填埋二區(qū)的滲瀝液導(dǎo)排管在垃圾壩前由花管變?yōu)闊o孔管,兩個(gè)填埋區(qū)的滲瀝液分別導(dǎo)排,互不影響。

        本工程地下水導(dǎo)排盲溝與滲瀝液主盲溝對(duì)應(yīng)設(shè)置,主盲溝采用梯形斷面,最大斷面尺寸為底寬1.9m,深0.6m,盲溝中鋪設(shè)HDPE穿孔排水花管和級(jí)配碎石,滲瀝液及地下水導(dǎo)排盲溝見圖7。

        圖7 滲瀝液及地下水導(dǎo)排盲溝詳圖

        1.8 雨污分流措施

        滲瀝液處理工藝較為復(fù)雜,難度大,工程投資和處理成本高。一個(gè)設(shè)計(jì)合理的填埋場應(yīng)采取切實(shí)可行的工程措施,盡量減少滲瀝液的產(chǎn)生量。本工程采取以下措施有效減少滲瀝液的處理量。

        (1)合理分區(qū)分單位填埋作業(yè),合理安排建設(shè)計(jì)劃:將填埋庫區(qū)從水平和垂直方向分為二個(gè)大的填埋分區(qū)即填埋一區(qū)和填埋二區(qū),填埋作業(yè)時(shí)從下游往上游的次序逐步推進(jìn),兩區(qū)之間設(shè)垃圾分隔壩,在填埋一區(qū)填埋作業(yè)時(shí),填埋二區(qū)的雨洪水通過滲濾液排水管在末端切換排放至填埋庫區(qū)外。依次類推;每個(gè)填埋大區(qū)又劃分為3~4個(gè)填埋小區(qū),各區(qū)之間設(shè)臨時(shí)擋水壩,在其中一個(gè)小區(qū)填埋作業(yè)時(shí),另外幾個(gè)小區(qū)的雨水通過泵排至庫外。

        (2)設(shè)置臨時(shí)截洪溝:在庫區(qū)中間錨固溝處設(shè)置臨時(shí)截洪溝,將該高度以上的雨水通過臨時(shí)截洪溝排至庫外,達(dá)到雨污分流的目的。

        (3)設(shè)置環(huán)庫截洪溝:沿庫區(qū)邊沿設(shè)置永久性的環(huán)庫截洪溝,使降雨時(shí)的庫外雨洪水通過截洪溝排至附近水體不進(jìn)庫區(qū),減少滲瀝液量。

        (4)及時(shí)進(jìn)行日覆蓋和封場:填埋場每日填埋作業(yè)完成后,及時(shí)利用1.0mm厚HDPE膜進(jìn)行日覆蓋作業(yè);已填埋且近期不再使用的區(qū)域及時(shí)進(jìn)行中間覆蓋作業(yè);已填埋完成的區(qū)域及時(shí)進(jìn)行封場。

        1.9 滲瀝液產(chǎn)生量

        本工程滲瀝液產(chǎn)生量計(jì)算采用經(jīng)驗(yàn)公式法(浸出系數(shù)法)[2],計(jì)算公式如下:

        Q=I(C1A1+C2A2+C3A3+C4A4)/1000

        式中:Q——滲瀝液平均日產(chǎn)生量,m3/d;

        I——多年平均日降雨量,972.2mm。

        本工程C1(正在填埋作業(yè)區(qū)滲出系數(shù),一般宜取0.5~0.8)取0.70,C2(已中間覆蓋區(qū)(膜覆蓋)滲出系數(shù),宜取(0.2~0.3)C1)取0.25C1,即0.175,C3(已終場覆蓋區(qū)滲出系數(shù),一般取0.1~0.2)取0.10,本工程調(diào)節(jié)池采用膜浮蓋系統(tǒng),C4(調(diào)節(jié)池滲出系數(shù),取0或1)取0。

        結(jié)合填埋場建設(shè)運(yùn)營計(jì)劃,當(dāng)填埋一區(qū)和填埋二區(qū)均投入使用后且填埋至85.0m高程時(shí),場區(qū)的匯水面積最大,此時(shí),A1(正在填埋作業(yè)區(qū)匯水面積)按600m2計(jì)算,A2(已中間覆蓋區(qū)面積)為26500 m2,A3(已封場覆蓋區(qū)面積)為12000m2,則本工程滲瀝液平均產(chǎn)生量計(jì)算如下:Q1=972.2×(0.70×600+0.175×26500+0.1×12000)/1000=6083.54m3/a。

        平均滲瀝液日產(chǎn)量為:Q=6083.54÷365=16.67m3/d

        1.10 滲瀝液調(diào)節(jié)池

        調(diào)節(jié)池的作用是儲(chǔ)存滲瀝液,并對(duì)垃圾填埋庫區(qū)旱季及雨季滲瀝液產(chǎn)量的不均勻性進(jìn)行調(diào)節(jié),以減小滲瀝液處理設(shè)施的規(guī)模,同時(shí),對(duì)滲瀝液水質(zhì)有較好的厭氧均化作用。

        本工程滲瀝液調(diào)節(jié)池按多年平均逐月降雨量以及滲瀝液處理規(guī)模的平衡計(jì)算確定[2],經(jīng)計(jì)算滲瀝液調(diào)節(jié)池最小容積為:1259.99m3。按歷史最大日降雨量進(jìn)行校核,該地歷史最大日降雨量285.4mm,經(jīng)計(jì)算滲瀝液產(chǎn)生量為1785.89m3/d。

        根據(jù)計(jì)算和校核結(jié)果,考慮1.1~1.3的安全系數(shù),則調(diào)節(jié)池有效容積不應(yīng)小于2000m3,本工程滲瀝液調(diào)節(jié)池取2400 m3,剩余容積兼做事故應(yīng)急使用。

        1.11 滲瀝液處理工藝

        一般工業(yè)固體廢棄物填埋場滲瀝液水質(zhì)成份不同于生活垃圾填埋場,工業(yè)固體廢棄物填埋場滲瀝液水質(zhì)隨著填埋廢物種類的不同而呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。工業(yè)固廢滲瀝液具有以下特點(diǎn):

        (1)工業(yè)固廢中有毒有害物質(zhì)較多,因此產(chǎn)生的滲瀝液內(nèi)有毒有害污染物種類繁多。

        (2)工業(yè)固廢種類繁多,不同的廢物將產(chǎn)生不同性質(zhì)的滲瀝液,因此滲瀝液水質(zhì)受填埋物質(zhì)影響較大。

        (3)滲瀝液有機(jī)污染物濃度較低,且隨填埋時(shí)間變化較小。

        本工程出水水質(zhì)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》表4中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值的要求,本工程進(jìn)出水水質(zhì)詳見下表2。

        表2 滲瀝液進(jìn)出水水質(zhì) mg/L

        根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)要求,本項(xiàng)目采用物化預(yù)處理+MBR+反滲透的處理工藝,詳見圖8,處理出水能夠滿足排放要求。

        圖8 物化預(yù)處理+MBR+反滲透的處理工藝圖

        1.12 填埋場封場

        填埋場處置的廢物數(shù)量達(dá)到填埋場設(shè)計(jì)容量時(shí),應(yīng)進(jìn)行封場[4]。本工程采用HDPE膜作為封場覆蓋的主要材料,封場各層由下至上設(shè)置如下:①原生垃圾層;②排氣層:5.5mm厚復(fù)合土工排水網(wǎng);③防滲層:1.0mm厚HDPE膜;④排水層:5.5厚復(fù)合土工排水網(wǎng);⑤植被層:自然土層厚300mm、營養(yǎng)土層厚500mm。

        2 運(yùn)營建議

        (1)嚴(yán)格檢測(cè)所有進(jìn)場垃圾,不符合入場條件的垃圾如危險(xiǎn)廢物、生活垃圾等一律不得入場處理。

        (2)制定合理的填埋作業(yè)方案,應(yīng)以一日為一小單元或每班次為一小單元,宜每一小單元一覆蓋。垃圾層應(yīng)采用分層壓實(shí)方法,每層固廢厚度應(yīng)依據(jù)填埋場作業(yè)設(shè)備的壓實(shí)性能及固廢的可壓縮性確定,盡可能壓實(shí)以達(dá)到最高壓實(shí)度。但填埋場底部2.0m高范圍內(nèi)的垃圾不能碾壓且應(yīng)剔除其中的尖銳物、長棍狀物,庫底滲瀝液集盲溝周邊0.5m寬及溝頂面1.0m高范圍內(nèi)的垃圾不能碾壓。

        (3)從源頭控制一般工業(yè)固廢產(chǎn)生量,增加其綜合利用率,盡可能的減少其處理處置量,以延長本填埋場的服務(wù)年限。

        [1] 國家環(huán)境保護(hù)總局、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB18599-2001 一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2013.

        [2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB50869-2013生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2013.

        [3] 國家環(huán)境保護(hù)局、國家技術(shù)監(jiān)督局.GB8978-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1997.

        [4] 中國石油化工集團(tuán)公司.QSH 0700-2008一般工業(yè)固體廢棄物填埋場技術(shù)規(guī)定[S/OL].[2018-02-07].http://www.doc88.com/p-0979365433970.html .

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