高密度聚乙烯防渗膜在磷石膏堆场回水库防渗工程中的应用

高金福

(云南云天化红磷化工有限公司 云南开远 661699)

0 前言

磷石膏含有硫酸、磷酸、氟等有害物质,且颗粒细、密度小,易造成粉尘污染,所以必须进行处置。 国内外已开展了对磷石膏的综合利用研究,如用作土壤改良剂,并在水泥、硫酸、建材、农业等领域推广应用,但磷石膏的商业利用还存在一定困难。 国内外对磷石膏一般采用堆置处理,选择合适的场地对磷石膏进行堆存处理是湿法磷酸生产不可缺少的环节。

云南云天化红磷化工有限公司遵照国家相关政策和集团公司要求,对磷酸生产过程中副产的磷石膏积极开展综合开发利用工作:2010 年,100 kt磷石膏用作土壤改良剂;2011 年,合作建成100 kt/a磷石膏生产水泥缓凝剂装置,综合利用磷石膏180 kt/a。 但由于磷石膏总量较大,且受地理位置和运输条件的限制,目前磷石膏综合利用的量约占磷石膏总量的15%,在相当长的时期内还不能完全实现综合利用,堆存仍是主要的处置方式。云南云天化红磷化工有限公司选择雨洒箐作为堆场来堆存磷石膏,为满足公司发展的要求,实施了雨洒箐磷石膏堆场扩容改造项目。

雨洒箐磷石膏堆场扩容改造项目以现有磷石膏堆场为依托,延续目前磷石膏输送、堆存方法,利用雨洒箐沟作全谷布置,争取空间的最大化利用,扩大库区容量;同时在现有磷石膏堆场的上游征地约1 900 亩(1 亩=667 m2),建设一个总库容量为5 510 万m3的磷石膏堆场。 项目要求渣库回水先通过回水池集中,再通过管道送至装置区综合利用,回水不向下游排放,严格控制污水对周边环境的污染。

1 磷石膏堆场工艺流程

磷石膏堆场工艺流程见图1。

图1 磷石膏堆场工艺流程

回水库库顶高程1 128.0 m,库底高程

1 113.0 m,调节高程1 115.0～1 126.5 m,调节高度11.5 m,调节库容约54.0 万m3,全库铺设高密度聚乙烯(HDPE)防渗膜。

磷石膏经磷酸装置渣浆槽、渣浆泵和输渣浆管以渣浆方式输送到磷石膏堆场后,通过放浆支管均匀地向磷石膏库内排放渣浆。 在渣浆流动过程中,由于重力的作用,磷石膏粗颗粒沉积于坝前形成干滩,细颗粒沉积于坝前较远的滩面,而分离出的水流到距磷石膏库子坝较远的回水竖井周边区域。 大量的水通过回水竖井-回水隧洞进入下游澄清池,少量的水通过水平排渗和垂直排渗,经过库底堆石排渗体渗滤至回水隧洞支洞流入澄清池,澄清后的水溢流到下游的回水库内贮存。 根据生产用水的需求,回水库内的澄清水通过回水管道自流至生产区回水池,供给各用水装置使用。

2 HDPE 防渗膜的性能和特点

(1)防渗系数高。 HDPE 防渗膜具有高强抗拉伸机械性能、优良的弹性和变形能力,使其非常适用于膨胀或收缩基面,可有效克服基面的不均匀沉降。

(2)化学稳定性好。 HDPE 防渗膜具有优异的化学稳定性,耐高低温,耐沥青、油及焦油,耐酸、碱、盐等80 多种强酸强碱化学介质的腐蚀,被广泛用于污水处理、化学反应池、垃圾填埋场等场合。

(3)耐老化性能高。 HDPE 防渗膜具有优良的抗老化、抗紫外线、抗分解能力,可裸露使用,材料使用寿命约50 年,为环境防渗提供很好的材料保证。

(4)抗植物根系穿刺能力强。 HDPE 防渗膜具有优异的抗穿刺能力,可以抵抗大部分植物根系的穿刺。

(5)高机械强度。 HDPE 防渗膜具有良好的机械强度,断裂拉伸强度为28 MPa,断裂延伸率可达700%。

(6)施工速度快。 HPDE 防渗膜有多种规格和多种铺设形式,能满足不同工程的防渗要求,采用热熔焊接时,焊缝强度高,施工方便、快速。

(7)环保无毒性。 HDPE 防渗膜采用的材料均为无毒环保材料,防渗原理是普通物理变化,不产生任何有害物质。

3 HDPE 防渗膜的铺设

回水库是磷石膏堆场主要的构筑物,其储存的酸性水一旦出现渗漏,就会造成严重的环境污染和地下水污染,故回水库的防渗要求较高。 根据HDPE 防渗膜的优点,采用HDPE 防渗膜作为回水库的防渗层是理想的选择。

雨洒箐磷石膏堆场扩容改造项目对回水库的防渗漏性能要求较高,应避免对下游雨洒村、河边村等村庄,泸江河、南盘江等江河以及地下水等造成严重的环境污染及环保事故。 回水库构造简单,库内表面积约为85 000 m2。 回水库所在地的土质情况较好,主要为红土和少量的风化石,尖锐的石子较少,大量的红土经平整、压路机碾压后,再由人工清理少量的小石子及杂物等,就具备了防渗膜铺设的要求。 根据项目施工现场的实际情况,选用2.0 mm 厚的HDPE 防渗膜。 由于回水库防渗膜铺设面积较大,为减少焊缝数量和缩短施工周期,选用幅宽大于6 m 的HDPE 防渗膜,约需HDPE 光面膜71 300 m2、HDPE 双糙面膜14 400 m2。 所选用的HDPE 膜为进口材料,性能指标能满足设计要求。

根据雨洒箐磷石膏堆场扩容改造项目施工地点的现场实际情况,制定的施工顺序依次为回水库基面平整碾压、防渗膜铺设、防渗膜接缝焊接、防渗膜焊缝检验、与马道联接锚固、验收。

基面平整碾压:机械土方开挖平整,机械清理库底、边坡基层面的少量树根、杂草、块石等杂物后,平整马道,压路机碾压至设计压实密实度要求,人工清理极可能损伤防渗膜的少部分小石子等杂物;然后沿库内坡面上的2 条马道(宽2 m)开挖锚固沟,人工清理锚固沟内的小石子、树根等杂物后,再人工平整并夯实;库底和边坡的基面及2 条马道上锚固沟施工完毕后,由建设单位组织监理单位、施工单位和专业的防渗膜铺设人员对基面、马道及锚固沟共同进行验收并签字,再进入下一工序。

防渗膜铺设:施工前应对施工机具、HDPE 防渗膜及土工布材料进行全面检查,要求机具等运行良好、防渗膜的质量符合要求;先在平整碾压合格的基面上铺设一层土工布作为保护层,然后在土工布保护层上铺设HDPE 防渗膜,铺设施工时先铺设库底,再铺设边坡及马道锚固沟。

HDPE 膜接缝焊接:HDPE 防渗膜按设计要求搭接好后,专业焊接人员先检查搭接处是否符合设计要求,检查合格并确认后,由专业焊接操作人员焊接防渗膜。 如果焊缝质量出现问题,发生库内水渗漏,将会对下游雨洒村、河边村、泸江河及南盘江等造成环境污染,严重时会造成环保事故,所以一定要做好焊缝的各项质量控制,确保每条焊缝的质量都合格。

HDPE 防渗膜焊缝检验:HDPE 防渗膜焊接完成后,焊缝做100%的试漏检验,焊缝试漏合格后方可进入下一道工序。

HDPE 防渗膜与马道锚固沟连接锚固:HDPE防渗膜焊缝试漏合格后,将焊接好的防渗膜上边沿埋入第一条马道锚固沟内锚固好后,人工回填锚固沟内土方、平整并夯实,锚固处不容易被拔出,然后采用同样的方式锚固第二条马道的防渗膜。

验收:按防渗系统工程施工及验收规范要求进行验收。

4 结语

自2017 年4 月15 日雨洒箐磷石膏堆场扩容改造项目投入使用以来,未出现渗漏现象,防渗效果较好,达到了设计要求,为云南云天化红磷化工有限公司高效、安全、环保及可持续发展提供了有力的保障。