沿海工業(yè)園區(qū)危廢剛性填埋場設(shè)計研究
來源:《CE碳科技》微信公眾號
作者:中城環(huán)境 董學光
危險廢物的最大來源即是工業(yè)生產(chǎn),據(jù)估計,中國工業(yè)危險廢物的產(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,危險廢物填埋場作為危險廢物安全處置的重要手段和設(shè)施,在全國范圍內(nèi)大量建設(shè),其安全功能就是隔斷危險廢物中重金屬等有害組分向環(huán)境和人體的轉(zhuǎn)移,實現(xiàn)危險廢物安全處置。
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,包括焚燒過程的殘渣和飛灰等。
《危險廢物填埋污染控制標準》(GB 18598-2019)主要修訂了選址、入場標準、廢水排放及運行監(jiān)測等四方面的內(nèi)容,其中對選址及入場標準的修訂如下:
一是提高了柔性填埋場選址要求,柔性填埋場不得建設(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號文《危險廢物安全填埋處置建設(shè)技術(shù)要求》對軟土場地及高地下水位場地可通過提高技術(shù)措施建設(shè)柔性填埋場的條款,故柔性填埋場選址將更加困難。
二是提高了柔性填埋場的入場標準,提高了污染物控制限值,水溶性鹽總量需小于10%,有機質(zhì)含量需小于5%。上述規(guī)定使得大量危險廢物無法進入柔性填埋場填埋。
一、項目背景
1、園區(qū)產(chǎn)廢情況
國內(nèi)某沿海工業(yè)園區(qū)在國家產(chǎn)業(yè)政策指導下,重點引進發(fā)展以高科技、高附加值項目為主的精細化工、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)計數(shù)據(jù),園區(qū)內(nèi)廢鹽年產(chǎn)生量為1.25萬噸,廢鹽庫存量為2.73萬噸。廢鹽種類主要包括HW02醫(yī)藥廢物、HW04農(nóng)藥廢物、HW06廢有機溶劑與含有機溶劑廢物、HW11精(蒸)餾殘渣、HW12染料、涂料廢物、HW17表面處理廢物、HW49其他廢物等。
工業(yè)危險廢棄物管理是我國環(huán)境保護工作的重要組成部分,對于防范環(huán)境風險、保障人體健康、維護生態(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,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、擬建場地水文地質(zhì)情況
擬建場地占地面積約2萬m2,根據(jù)地勘數(shù)據(jù),擬建場址地勢平坦,未見活動性大斷裂及斷裂破碎帶通過。場地地貌區(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
場地各土層承載力較低,具有一定的壓縮性,且場地范圍內(nèi)砂性土強度在水平與垂直方向上變化均較大,綜合判定該場地地基屬不均勻地基。
該場地地面標高約1.15~2.30m左右;勘察期間水位標高約為0.60~0.70m左右,穩(wěn)定水位標高約為 0.80m左右。根據(jù)水文地質(zhì)觀測資料,歷史最高地下水位為1.26m。
3、擬建項目分析
從選址角度,場址為高壓縮性淤泥及軟土區(qū)域,不滿足柔性填埋場選址要求。另外場址地下水位距離地面局部不足1m,同樣不滿足柔性填埋場選址要求。
從入場標準角度看,園區(qū)內(nèi)存在大量廢鹽類危險廢物,年產(chǎn)生量為1.25萬噸,由于其水溶性大,不能進入柔性填埋場。
因此考慮采用新標準剛性填埋場的概念進行建設(shè),新標準剛性填埋場滲漏監(jiān)測實現(xiàn)了可視化、安全、環(huán)保,當獨立單元出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象時,不影響其他單元的使用,可及時進行修補,以保障填埋場安全運行。另外,填埋單元獨立便于分類填埋及未來的綜合利用。
二、新標準對剛性填埋場的主要要求
根據(jù)《危險廢物填埋污染控制標準》(GB 18598-2019)剛性填埋場要求,新標準剛性填埋場采取了雙重防滲漏措施,可對滲漏現(xiàn)象做到提前檢測、及時修補,從而保障填埋場的安全運行。
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等級需符合GB 50108一級防水標準,二是剛性填埋場需內(nèi)襯人工防滲襯層。
2、填埋單元面積不得超過50m2,容積不得大于250m3。
3、剛性填埋場需考慮作業(yè)時防雨措施,應(yīng)設(shè)置雨棚防止作業(yè)時雨水進入。
4、剛性填埋場需設(shè)置下圖所示的目視檢測區(qū),即在此區(qū)域內(nèi)能通過目視的方式,從池壁和池底檢測填埋單元的破損情況。
圖2-1《危險廢物填埋污染控制標準》中剛性填埋場剖面示意圖
三、技術(shù)方案的選擇
1、目視檢測區(qū)地上式與地下式的選擇
1)填埋單元池凈尺寸確定
每個填埋單元的最優(yōu)尺寸應(yīng)同時滿足面積不大于50m2、容積不大于250m3,因此取單元池有效池容高度為5m。對于一個填埋單元,當高度一定時,周長最小對應(yīng)的混凝土用量最小,因此單元池采用正方形,且每個填埋單元的最優(yōu)邊長取凈尺寸7.05m。
新標準中,剛性填埋場要求混凝土標號采用不小于C30,以滿足側(cè)壓強度不低于25N/mm2的要求;側(cè)壁厚度依據(jù)結(jié)構(gòu)受力計算,應(yīng)不小于35cm。
2)填埋單元池凈尺寸確定
目視檢測區(qū)可以選擇地上式或地下式,兩者之間優(yōu)缺點,可通過地下水位影響及工程造價角度進行比較:
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。另外未填埋時為空池,后期危廢利用時需要開挖,因此地下式需自身滿足抗浮需要,這樣會增加建設(shè)成本。且運營時存在地下水位入侵的風險,因此從地下水位角度看,地上式優(yōu)于地下式。
②工程造價
根據(jù)《危險廢物填埋污染控制標準》(GB 18598-2019)引用的剛性填埋場結(jié)構(gòu),若剛性填埋場全埋地下,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。因此從造價角度看,地上式優(yōu)于地下式。
綜上,結(jié)合環(huán)保風險及造價情況,目視檢測區(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。立柱支撐于兩個單元池之間的扶壁上。固定式棚架造價較低,但一般只具有防雨作用,支柱難以支撐吊裝機械。若對支柱和棚架做具備吊裝功能的加強設(shè)計,會增大投資。
3-1固定式雨棚
移動式棚架區(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)單元進行移動。雖然移動式棚架造價高于固定式棚架,但由于可以移動重復(fù)使用,故對支柱和棚架做具備吊裝功能的加強設(shè)計,并不會造成投資過大。
2)雨棚形式比較
固定式雨棚與移動式雨棚對比如下:
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,為臨時性使用設(shè)施。每個單元池池容為250m3,填埋作業(yè)時,完全可以在暫存庫內(nèi)存儲250m3危廢,然后集中一天完成填埋進行封場。若填埋后未封場時發(fā)生降雨,需使用雨棚遮擋,那么雨棚覆蓋僅需一個單元池的范圍。
因此,采用移動式雨棚,每組雨棚覆蓋面積為1個單元池,可縱向移動。雨棚緊貼單元池,實現(xiàn)全密閉,以防止降雨時雨水側(cè)向進入。
圖3-2移動式雨棚
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限制,剛性填埋場位于地面以上。
根據(jù)以上兩個限制條件,雖然塔吊臂展長,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,但由于剛性填埋場位于地面以上,因此會對駕駛員造成遮擋,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單元池的填埋作業(yè);
電動單梁吊車可吊裝單梁范圍內(nèi)的填埋物,但由于電動單梁吊車貼近軌道,與軌道之間無凈空無法吊裝,因此若選擇電動單梁吊車,則軌道需高于剛性填埋場。
3)填埋方式確定
軌道高于剛性填埋場,會增加造價,因此考慮采用龍門吊,軌道直接安裝到剛性填埋場池壁。經(jīng)鑒別符合入場要求的填埋物,由運輸車輛運至剛性填埋場卸料平臺,然后以門式龍門吊將卸料平臺的填埋物吊裝運送至單元池填埋。
4、滲濾液導排方式
新標準剛性填埋場由獨立的封閉的運營單元組成,各獨立單元池池容較小,剛性填埋場上方設(shè)置有雨棚,在停止使用后進行封場,作業(yè)前后都能有效防止雨水進入,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,單元池滲濾液導排有以下兩種方式。
一是豎向抽排,在每個單元格板底設(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檢測管,通過空壓機定期抽水確定單元格內(nèi)是否有滲濾液。
二是底部導排,在每排單元池設(shè)置一條滲濾液導排管道,底部穿出單元池,連接三通,未填埋作業(yè)時導排雨水,后期導排滲濾液。
圖3-4 滲濾液底部導排
由于滲濾液管穿墻時,HDPE與混凝土連接位置易泄漏,且考慮到理論上剛性填埋場不應(yīng)產(chǎn)生滲濾液,因此考慮采用豎向抽排方式導排滲濾液,并可兼做氣體排放井。
四、方案確定
經(jīng)過以上比較,根據(jù)場地條件,本工程采用新標準剛性填埋場形式建設(shè)128個單元池,單元池邊長7.05×7.05m,凈高5m,設(shè)計庫容為3.2萬m3,占地面積為7142m2。新標準剛性填埋場建設(shè)形式如下表。
表4-1 新標準剛性填埋場形式
圖4-1 新標準剛性填埋場實景圖
五、結(jié)論
隨著沿海工業(yè)園區(qū)的發(fā)展,廢鹽類危險廢物產(chǎn)生不斷增多,由于該類危險廢物目前沒有合適的綜合利用技術(shù),因此新標準剛性填埋場做為環(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,再進行綜合利用。
新標準剛性填埋場不僅可以解決沿海工業(yè)園區(qū)選址困難的問題,由于其采用了可視化的滲漏監(jiān)測設(shè)施,還可解決園區(qū)廢鹽類危廢的環(huán)保安全處理。
國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《“無廢城市”建設(shè)試點工作方案》中指出,“無廢城市”的目標是:大宗工業(yè)固體廢物貯存處置總量趨零增長、危險廢棄物全面安全管控。剛性填埋場由于具有分類貯存、安全穩(wěn)定及方便回取的特點,必將在危廢資源化利用上貢獻一定的力量。
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