沿海工业园区危险废物刚性填埋场设计研究

2020-05-09董学光苏红玉范晓平

环境卫生工程 2020年2期

董学光，苏红玉，范晓平

（中国城市建设研究院有限公司，北京 100120）

1 引言

危险废物（以下简称“危废”）的最大来源即工业生产。据估计，中国工业危废的产生量约占工业固体废物产生量的3%～5%，主要分布在化学原料和化学制造业、金属冶炼及压延加工业、石油加工及炼焦业、造纸及制品制造业等工业部门［1］。

近年来，危废填埋场作为危废安全处置的重要手段和设施在全国范围内大量建设。对于危废填埋场而言，其安全功能就是隔断危废中重金属等有害组分向环境和人体迁移的途径，从而达到危废安全处置的目的［2］。安全填埋是最终处置危废的一种方法，适用于不能回收利用其组分和能量的危废，包括焚烧过程的残渣和飞灰等［3］。

GB 18598—2001 危险废物填埋污染控制标准颁布已经接近20 a，逐渐不适用于目前危废填埋行业，其对危废管理单位的要求不高。很多危废处理单位普遍运行管理水平不高，对危废组分及特性分析难以做到全面准确，导致处理过程中污染防治措施不到位，次生污染难以彻底消除［4］，鉴于此，新颁布的GB 18598—2019 危险废物填埋污染控制标准，对GB 18598—2001 进行了修编。主要修订了选址、入场标准、废水排放及运行监测4个方面的内容，为提高了柔性填埋场选址要求，柔性填埋场不得建设在软土区域，防渗层需高于常年地下水位3 m 以上。且废除了《危险废物安全填埋处置建设技术要求》（环发〔2004〕75 号）中对软土场地及高地下水位场地可通过提高技术措施建设柔性填埋场的条款，柔性填埋场选址将更加困难；提高了柔性填埋场的入场标准，提高了污染物控制限值，水溶性盐总量需＜10%，有机质含量需＜5%，这些规定造成大量的危废无法进入柔性填埋场填埋。

2 项目背景

2.1 园区产废情况

我国某沿海工业园区在国家产业政策指导下，重点引进发展的以高科技、高附加值项目为主的精细化工、生物制药和医药化工等产业由于出口需要，建设在沿海区域。园区企业生产过程中产生了大量的化工危废，因此存在大量的危废处置需求，虽然建设有危废焚烧处置设施进行了减量化，但仍缺少终端处置设施处理危废焚烧灰渣。

根据环保部门的统计数据，园区内废盐年产生量为1.25×104t，废盐库存量为2.73×104t。废盐种类主要包括HW02 医药废物，HW04 农药废物，HW06 废有机溶剂与含有机溶剂废物，HW11精（蒸）馏残渣、HW12 染料、涂料废物，HW17表面处理废物，HW49 其他废物等。

工业危废管理是我国环境保护工作的重要组成部分，对于防范环境风险，保障人体健康，维护生态安全，改善大气、水和土壤环境质量具有重要意义［5］。目前环保政策趋严，产生的危废如不能安全环保处理，必将限制园区发展。

2.2 拟建场地水文地质情况

拟建场地占地面积约2×104m2，根据地勘数据拟建场址地势平坦，未见活动性大断裂及断裂破碎带通过。场地地貌区属于徐淮黄泛平原区，地貌单元为泛滥冲积平原，地层为粉质黏土层与淤泥质黏土层交叉分布，场地土层主要为层素填土、层粉质黏土、层粉质黏土夹粉砂、层粉土夹淤泥、层粉土、层粉土夹淤泥、层淤泥质粉质黏土、层粉土。场地各土层承载力较低，具有一定的压缩性，且场地范围内砂性土强度在水平与垂直方向上变化均较大，综合判定该场地地基属不均匀地基。

该场地地面标高约1.15～2.30 m；勘察期间水位标高约为0.60～0.70m，稳定水位标高约为0.80m。根据水文地质观测资料，历史最高地下水位为1.26 m。

2.3 拟建项目分析

从选址角度，场址为高压缩性淤泥及软土区域且场址地下水位距离地面局部不足1 m，均不满足柔性填埋场选址要求；从入场标准角度，园区内存在大量废盐类危废，年产生量为1.25×104t，由于其水溶性大，不能进入柔性填埋场，因此考虑采用GB 18598—2019 刚性填埋场的概念进行建设，渗漏监测做到可视化、安全环保，且独立单元出现渗漏现象时不影响其他单元的使用，并可及时修补，从而保障填埋场安全运行。另外GB 18598—2019 刚性填埋场填埋单元独立，便于分类填埋及将来的综合利用。

3 新标准对刚性填埋场的主要规定

新颁布的GB 18598—2019 中，刚性填埋场采取了双重防渗漏措施，并且可对其渗漏现象做到提前检测及时修补，从而保障填埋场安全运行。主要要求：①双重防渗，一是刚性填埋结构抗渗等级应符合GB 50108—2008 地下工程防水技术规范一级防水标准，二是刚性填埋场需内衬人工防渗衬层；②填埋单元面积不得超过50 m2，容积不得＞250 m3；③刚性填埋场需考虑作业时防雨措施，应设置雨棚防止作业时雨水进入；④刚性填埋场需设置目视检测区，即在此区域内能通过目视的方式，从池壁和池底检测到填埋单元的破损情况。

4 技术方案选择

4.1 填埋单元池净尺寸确定

每个填埋单元的最优尺寸应同时满足面积≤50 m2、容积≤250 m3，因此取单元池有效池容高度为5 m。另外对于1 个填埋单元，当高度一定时，周长最小对应的混凝土用量最小，因此单元池采用正方形，且每个填埋单元的最优边长取净尺寸7.05 m。

GB 50108—2008 刚性填埋场混凝土强度等级应≥C30 以满足侧压强度不低于25 N/mm2的要求，侧壁厚度依据结构受力计算确定，并应≥35cm。

4.2 目视检测区地上式选择

目视检测区可以选择地上式或者地下式，两者之间优缺点主要通过地下水位影响及工程造价角度进行比较。

1）地下水位影响。沿海地区地下水位高，虽然单元池采用地下形式方便作业，但需要降排水措施及抗浮考虑。另外未填埋时为空池，后期危废利用时需要开挖，因此地下式需自身满足抗浮需要，会增加建设成本。而且运营时存在地下水位入侵的风险，因此从地下水位角度考虑，地上式优于地下式。

2）工程造价。根据GB 18598—2019 引用的刚性填埋场结构，刚性填埋场如全埋地下，需设置双层混凝土结构，埋深越大，建设投资越大，因此从造价角度考虑，地上式优于地下式。

4.3 雨棚形式选择

4.3.1 雨棚形式

雨棚分为固定式棚架和移动式棚架。固定式雨棚为钢结构雨棚，主要由上部棚架和立柱支撑组成（如图1）。棚架采用圆弧顶，立柱采用矩形管，立柱支撑于2 个单元池之间的扶壁上。固定式棚架造价较低，但一般只具有防雨作用，支柱难以支撑吊装机械。如对支柱和棚架做具备吊装功能的加强设计，会增大投资。

图1 固定式雨棚

移动式棚架立柱与单元池侧壁上的滑轨相连，可以随着作业单元进行移动（如图2），其造价高于固定式棚架，但由于可以移动重复使用，对支柱和棚架做具备吊装功能的加强设计不会造成投资过大。固定式雨棚与移动式雨棚对比见表1。

图2 移动式雨棚

表1 棚架形式比较

4.3.2 雨棚方案选择

由于雨棚在填埋作业时使用，为临时性设施，每个单元池池容为250 m3，填埋作业时，完全可以在暂存库内存储250 m3危废，然后集中1 d 填埋完进行封场。如填埋完，未封场时降雨，采用雨棚遮挡，这样雨棚覆盖范围仅仅是一个单元池的范围。因此考虑采用移动式雨棚，每组雨棚覆盖面积为1 个单元池，纵向移动。雨棚紧贴单元池，全密闭，防止降雨时雨水侧向进入。

4.4 填埋方式选择

填埋方式主要有塔吊、电动单梁吊、汽车吊、龙门吊、悬臂吊，见图3。

图3 吊装方式

填埋方式限制条件有：①刚性填埋场上方设有雨棚，影响填埋作业；②由于地下水条件及造价限制，刚性填埋场位于地面以上。根据2 个限制条件，虽然塔吊臂展长，但是塔吊属于高空作业，且难以覆盖所有单元格，因此塔吊作业方式不适合；汽车吊灵活，但由于刚性填埋场位于地面以上，因此会对驾驶员造成遮挡，影响作业；悬臂吊作业范围受限，作业面积较小，难以满足相邻刚性填埋场单元池的填埋作业；电动单梁吊车可吊装单梁范围内的填埋物，但由于电动单梁吊车贴近轨道，与轨道之间无净空无法吊装，若选择电动单梁吊车，轨道需高于刚性填埋场，会增加造价。综合上述原因，考虑采用龙门吊，轨道直接安装到刚性填埋场池壁。经鉴别符合入场要求的填埋物由运输车辆运至刚性填埋场卸料平台，然后门式龙门吊将卸料平台的填埋物吊装运送至单元池填埋。

4.5 渗滤液导排方式

GB 18598—2019 刚性填埋场由独立的封闭运营单元组成，各独立单元池池容较小，刚性填埋场上方设置有雨棚，停止使用后进行封场，作业前后都能有效防止雨水进入，且危废品本身不产生渗滤液，因此渗滤液产生量有限。

根据构造形式，单元池渗滤液导排有2 种方式：①竖向抽排，在每个单元格板底设2%坡度，坡向单元格内设置的集气井，从集气井至单元格顶部预埋DN200 检测管，通过空压机定期抽水确定单元格内是否有渗滤液，见图4；②底部导排，在每排单元池设置1 条渗滤液导排管道，底部穿出单元池，连接三通，未填埋作业时导排雨水，后期导排渗滤液，见图5。