沿海工業(yè)園區(qū)危廢剛性填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)研究
來(lái)源:《CE碳科技》微信公眾號(hào)
作者:中城環(huán)境 董學(xué)光
危險(xiǎn)廢物的最大來(lái)源即是工業(yè)生產(chǎn),據(jù)估計(jì),中國(guó)工業(yè)危險(xiǎn)廢物的產(chǎn)生量約占工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量的3%~5%,主要分布在化學(xué)制造業(yè)、金屬冶煉及壓延加工業(yè)、石油加工業(yè)及煉焦業(yè)、造紙及制品制造業(yè)等工業(yè)部門。
近年來(lái),危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)作為危險(xiǎn)廢物安全處置的重要手段和設(shè)施,在全國(guó)范圍內(nèi)大量建設(shè),其安全功能就是隔斷危險(xiǎn)廢物中重金屬等有害組分向環(huán)境和人體的轉(zhuǎn)移,實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)廢物安全處置。
安全填埋是最終處置危廢的一種方法,適用于不能回收利用其組分和能量的危廢,包括焚燒過(guò)程的殘?jiān)惋w灰等。
《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18598-2019)主要修訂了選址、入場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)、廢水排放及運(yùn)行監(jiān)測(cè)等四方面的內(nèi)容,其中對(duì)選址及入場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)的修訂如下:
一是提高了柔性填埋場(chǎng)選址要求,柔性填埋場(chǎng)不得建設(shè)在軟土區(qū)域,防滲層需高于常年地下水位3m以上。廢除了環(huán)發(fā)〔2004〕75號(hào)文《危險(xiǎn)廢物安全填埋處置建設(shè)技術(shù)要求》對(duì)軟土場(chǎng)地及高地下水位場(chǎng)地可通過(guò)提高技術(shù)措施建設(shè)柔性填埋場(chǎng)的條款,故柔性填埋場(chǎng)選址將更加困難。
二是提高了柔性填埋場(chǎng)的入場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn),提高了污染物控制限值,水溶性鹽總量需小于10%,有機(jī)質(zhì)含量需小于5%。上述規(guī)定使得大量危險(xiǎn)廢物無(wú)法進(jìn)入柔性填埋場(chǎng)填埋。
一、項(xiàng)目背景
1、園區(qū)產(chǎn)廢情況
國(guó)內(nèi)某沿海工業(yè)園區(qū)在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策指導(dǎo)下,重點(diǎn)引進(jìn)發(fā)展以高科技、高附加值項(xiàng)目為主的精細(xì)化工、生物制藥和醫(yī)藥化工等產(chǎn)業(yè)。由于出口需要,園區(qū)建設(shè)在沿海區(qū)域。該企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的化工危廢,存在大量危廢處置需求,雖建有危廢焚燒處置設(shè)施,進(jìn)行了減量化,但仍缺少終端處置設(shè)施,以處理危廢焚燒灰渣。
據(jù)生態(tài)環(huán)境部相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),園區(qū)內(nèi)廢鹽年產(chǎn)生量為1.25萬(wàn)噸,廢鹽庫(kù)存量為2.73萬(wàn)噸。廢鹽種類主要包括HW02醫(yī)藥廢物、HW04農(nóng)藥廢物、HW06廢有機(jī)溶劑與含有機(jī)溶劑廢物、HW11精(蒸)餾殘?jiān)、HW12染料、涂料廢物、HW17表面處理廢物、HW49其他廢物等。
工業(yè)危險(xiǎn)廢棄物管理是我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作的重要組成部分,對(duì)于防范環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、保障人體健康、維護(hù)生態(tài)安全,改善大氣、水和土壤環(huán)境的質(zhì)量具有重要意義。目前環(huán)保政策趨嚴(yán),產(chǎn)生的危廢如不能安全、環(huán)保處理,必將制約園區(qū)的發(fā)展。
2、擬建場(chǎng)地水文地質(zhì)情況
擬建場(chǎng)地占地面積約2萬(wàn)m2,根據(jù)地勘數(shù)據(jù),擬建場(chǎng)址地勢(shì)平坦,未見(jiàn)活動(dòng)性大斷裂及斷裂破碎帶通過(guò)。場(chǎng)地地貌區(qū)屬于徐淮黃泛平原區(qū),地貌單元為泛濫沖積平原,地層為粉質(zhì)黏土層與淤泥質(zhì)黏土層交叉分布,場(chǎng)地土層主要為:
①層素填土
②層粉質(zhì)黏土
③層粉質(zhì)黏土夾粉砂
④層粉土夾淤泥
⑤層粉土
⑥層粉土夾淤泥
⑦層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土
⑧層粉土
場(chǎng)地各土層承載力較低,具有一定的壓縮性,且場(chǎng)地范圍內(nèi)砂性土強(qiáng)度在水平與垂直方向上變化均較大,綜合判定該場(chǎng)地地基屬不均勻地基。
該場(chǎng)地地面標(biāo)高約1.15~2.30m左右;勘察期間水位標(biāo)高約為0.60~0.70m左右,穩(wěn)定水位標(biāo)高約為 0.80m左右。根據(jù)水文地質(zhì)觀測(cè)資料,歷史最高地下水位為1.26m。
3、擬建項(xiàng)目分析
從選址角度,場(chǎng)址為高壓縮性淤泥及軟土區(qū)域,不滿足柔性填埋場(chǎng)選址要求。另外場(chǎng)址地下水位距離地面局部不足1m,同樣不滿足柔性填埋場(chǎng)選址要求。
從入場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)角度看,園區(qū)內(nèi)存在大量廢鹽類危險(xiǎn)廢物,年產(chǎn)生量為1.25萬(wàn)噸,由于其水溶性大,不能進(jìn)入柔性填埋場(chǎng)。
因此考慮采用新標(biāo)準(zhǔn)剛性填埋場(chǎng)的概念進(jìn)行建設(shè),新標(biāo)準(zhǔn)剛性填埋場(chǎng)滲漏監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)了可視化、安全、環(huán)保,當(dāng)獨(dú)立單元出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象時(shí),不影響其他單元的使用,可及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ),以保障填埋場(chǎng)安全運(yùn)行。另外,填埋單元獨(dú)立便于分類填埋及未來(lái)的綜合利用。
二、新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)剛性填埋場(chǎng)的主要要求
根據(jù)《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18598-2019)剛性填埋場(chǎng)要求,新標(biāo)準(zhǔn)剛性填埋場(chǎng)采取了雙重防滲漏措施,可對(duì)滲漏現(xiàn)象做到提前檢測(cè)、及時(shí)修補(bǔ),從而保障填埋場(chǎng)的安全運(yùn)行。
其中主要要求如下:
1、雙重防滲,一是剛性填埋結(jié)構(gòu)抗?jié)B等級(jí)需符合GB 50108一級(jí)防水標(biāo)準(zhǔn),二是剛性填埋場(chǎng)需內(nèi)襯人工防滲襯層。
2、填埋單元面積不得超過(guò)50m2,容積不得大于250m3。
3、剛性填埋場(chǎng)需考慮作業(yè)時(shí)防雨措施,應(yīng)設(shè)置雨棚防止作業(yè)時(shí)雨水進(jìn)入。
4、剛性填埋場(chǎng)需設(shè)置下圖所示的目視檢測(cè)區(qū),即在此區(qū)域內(nèi)能通過(guò)目視的方式,從池壁和池底檢測(cè)填埋單元的破損情況。
圖2-1《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中剛性填埋場(chǎng)剖面示意圖
三、技術(shù)方案的選擇
1、目視檢測(cè)區(qū)地上式與地下式的選擇
1)填埋單元池凈尺寸確定
每個(gè)填埋單元的最優(yōu)尺寸應(yīng)同時(shí)滿足面積不大于50m2、容積不大于250m3,因此取單元池有效池容高度為5m。對(duì)于一個(gè)填埋單元,當(dāng)高度一定時(shí),周長(zhǎng)最小對(duì)應(yīng)的混凝土用量最小,因此單元池采用正方形,且每個(gè)填埋單元的最優(yōu)邊長(zhǎng)取凈尺寸7.05m。
新標(biāo)準(zhǔn)中,剛性填埋場(chǎng)要求混凝土標(biāo)號(hào)采用不小于C30,以滿足側(cè)壓強(qiáng)度不低于25N/mm2的要求;側(cè)壁厚度依據(jù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算,應(yīng)不小于35cm。
2)填埋單元池凈尺寸確定
目視檢測(cè)區(qū)可以選擇地上式或地下式,兩者之間優(yōu)缺點(diǎn),可通過(guò)地下水位影響及工程造價(jià)角度進(jìn)行比較:
①地下水位影響
沿海地區(qū)地下水位高,雖然單元池采用地下形式方便作業(yè),但需考慮降排水措施及抗浮。另外未填埋時(shí)為空池,后期危廢利用時(shí)需要開(kāi)挖,因此地下式需自身滿足抗浮需要,這樣會(huì)增加建設(shè)成本。且運(yùn)營(yíng)時(shí)存在地下水位入侵的風(fēng)險(xiǎn),因此從地下水位角度看,地上式優(yōu)于地下式。
②工程造價(jià)
根據(jù)《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18598-2019)引用的剛性填埋場(chǎng)結(jié)構(gòu),若剛性填埋場(chǎng)全埋地下,需要設(shè)置雙層混凝土結(jié)構(gòu),埋深越大,建設(shè)投資越大。因此從造價(jià)角度看,地上式優(yōu)于地下式。
綜上,結(jié)合環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)及造價(jià)情況,目視檢測(cè)區(qū)設(shè)置在地上為宜。
2、雨棚形式選擇
1)雨棚形式
雨棚分為兩種形式,固定式棚架和移動(dòng)式棚架。
固定式雨棚為鋼結(jié)構(gòu)雨棚,主要由上部棚架和立柱支撐組成。棚架采用圓弧頂,立柱采用矩形管。立柱支撐于兩個(gè)單元池之間的扶壁上。固定式棚架造價(jià)較低,但一般只具有防雨作用,支柱難以支撐吊裝機(jī)械。若對(duì)支柱和棚架做具備吊裝功能的加強(qiáng)設(shè)計(jì),會(huì)增大投資。
3-1固定式雨棚
移動(dòng)式棚架區(qū)別于固定式棚架,立柱與單元池側(cè)壁上的滑軌相連,可以隨著作業(yè)單元進(jìn)行移動(dòng)。雖然移動(dòng)式棚架造價(jià)高于固定式棚架,但由于可以移動(dòng)重復(fù)使用,故對(duì)支柱和棚架做具備吊裝功能的加強(qiáng)設(shè)計(jì),并不會(huì)造成投資過(guò)大。
2)雨棚形式比較
固定式雨棚與移動(dòng)式雨棚對(duì)比如下:
表3-1棚架形式比較
3)雨棚方案選擇
由于雨棚在填埋作業(yè)時(shí),為臨時(shí)性使用設(shè)施。每個(gè)單元池池容為250m3,填埋作業(yè)時(shí),完全可以在暫存庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)250m3危廢,然后集中一天完成填埋進(jìn)行封場(chǎng)。若填埋后未封場(chǎng)時(shí)發(fā)生降雨,需使用雨棚遮擋,那么雨棚覆蓋僅需一個(gè)單元池的范圍。
因此,采用移動(dòng)式雨棚,每組雨棚覆蓋面積為1個(gè)單元池,可縱向移動(dòng)。雨棚緊貼單元池,實(shí)現(xiàn)全密閉,以防止降雨時(shí)雨水側(cè)向進(jìn)入。
圖3-2移動(dòng)式雨棚
3、填埋方式選擇
1)填埋方式種類
填埋方式主要有以下幾種方式:
①塔吊
②汽車吊
③龍門吊
④懸臂吊
⑤電動(dòng)單梁吊車
圖3-3吊裝方式
2)填埋方式限制條件
①剛性填埋場(chǎng)上方設(shè)有雨棚,影響填埋作業(yè)。
②由于地下水條件及造價(jià)限制,剛性填埋場(chǎng)位于地面以上。
根據(jù)以上兩個(gè)限制條件,雖然塔吊臂展長(zhǎng),但屬于高空作業(yè),且難以覆蓋所有單元格,因此塔吊作業(yè)方式并不適合;
汽車吊靈活,但由于剛性填埋場(chǎng)位于地面以上,因此會(huì)對(duì)駕駛員造成遮擋,影響作業(yè);
懸臂吊作業(yè)范圍受限,作業(yè)面積較小,難以滿足相鄰剛性填埋場(chǎng)單元池的填埋作業(yè);
電動(dòng)單梁吊車可吊裝單梁范圍內(nèi)的填埋物,但由于電動(dòng)單梁吊車貼近軌道,與軌道之間無(wú)凈空無(wú)法吊裝,因此若選擇電動(dòng)單梁吊車,則軌道需高于剛性填埋場(chǎng)。
3)填埋方式確定
軌道高于剛性填埋場(chǎng),會(huì)增加造價(jià),因此考慮采用龍門吊,軌道直接安裝到剛性填埋場(chǎng)池壁。經(jīng)鑒別符合入場(chǎng)要求的填埋物,由運(yùn)輸車輛運(yùn)至剛性填埋場(chǎng)卸料平臺(tái),然后以門式龍門吊將卸料平臺(tái)的填埋物吊裝運(yùn)送至單元池填埋。
4、滲濾液導(dǎo)排方式
新標(biāo)準(zhǔn)剛性填埋場(chǎng)由獨(dú)立的封閉的運(yùn)營(yíng)單元組成,各獨(dú)立單元池池容較小,剛性填埋場(chǎng)上方設(shè)置有雨棚,在停止使用后進(jìn)行封場(chǎng),作業(yè)前后都能有效防止雨水進(jìn)入,且危廢品本身不產(chǎn)生滲濾液,因此滲濾液產(chǎn)生量有限。
根據(jù)構(gòu)造形式,單元池滲濾液導(dǎo)排有以下兩種方式。
一是豎向抽排,在每個(gè)單元格板底設(shè)2%坡度,坡向單元格內(nèi)設(shè)置的集氣井,從集氣井至單元格頂部預(yù)埋DN200檢測(cè)管,通過(guò)空壓機(jī)定期抽水確定單元格內(nèi)是否有滲濾液。
二是底部導(dǎo)排,在每排單元池設(shè)置一條滲濾液導(dǎo)排管道,底部穿出單元池,連接三通,未填埋作業(yè)時(shí)導(dǎo)排雨水,后期導(dǎo)排滲濾液。
圖3-4 滲濾液底部導(dǎo)排
由于滲濾液管穿墻時(shí),HDPE與混凝土連接位置易泄漏,且考慮到理論上剛性填埋場(chǎng)不應(yīng)產(chǎn)生滲濾液,因此考慮采用豎向抽排方式導(dǎo)排滲濾液,并可兼做氣體排放井。
四、方案確定
經(jīng)過(guò)以上比較,根據(jù)場(chǎng)地條件,本工程采用新標(biāo)準(zhǔn)剛性填埋場(chǎng)形式建設(shè)128個(gè)單元池,單元池邊長(zhǎng)7.05×7.05m,凈高5m,設(shè)計(jì)庫(kù)容為3.2萬(wàn)m3,占地面積為7142m2。新標(biāo)準(zhǔn)剛性填埋場(chǎng)建設(shè)形式如下表。
表4-1 新標(biāo)準(zhǔn)剛性填埋場(chǎng)形式
圖4-1 新標(biāo)準(zhǔn)剛性填埋場(chǎng)實(shí)景圖
五、結(jié)論
隨著沿海工業(yè)園區(qū)的發(fā)展,廢鹽類危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生不斷增多,由于該類危險(xiǎn)廢物目前沒(méi)有合適的綜合利用技術(shù),因此新標(biāo)準(zhǔn)剛性填埋場(chǎng)做為環(huán)保安全的構(gòu)筑物,可貯存廢鹽類危廢,后待技術(shù)發(fā)展,再進(jìn)行綜合利用。
新標(biāo)準(zhǔn)剛性填埋場(chǎng)不僅可以解決沿海工業(yè)園區(qū)選址困難的問(wèn)題,由于其采用了可視化的滲漏監(jiān)測(cè)設(shè)施,還可解決園區(qū)廢鹽類危廢的環(huán)保安全處理。
國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《“無(wú)廢城市”建設(shè)試點(diǎn)工作方案》中指出,“無(wú)廢城市”的目標(biāo)是:大宗工業(yè)固體廢物貯存處置總量趨零增長(zhǎng)、危險(xiǎn)廢棄物全面安全管控。剛性填埋場(chǎng)由于具有分類貯存、安全穩(wěn)定及方便回取的特點(diǎn),必將在危廢資源化利用上貢獻(xiàn)一定的力量。
更多環(huán)保固廢領(lǐng)域優(yōu)質(zhì)內(nèi)容,歡迎關(guān)注《CE碳科技》微信公眾號(hào)。