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

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(guò)程中產(chǎn)生的一般工業(yè)固廢引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題開(kāi)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(jiǎn)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(wèn)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(guò)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(chǎng)工程設(shè)計(jì)

1.1 場(chǎng)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(chǎng)址區(qū)域不屬于地下水主要補(bǔ)給區(qū)，無(wú)飲用水源含水層無(wú)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(jiàn)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)總平面設(shè)計(jì)

本工程總占地面積6.67hm2，主要分為填埋庫(kù)區(qū)、管理區(qū)和生產(chǎn)區(qū)三大部分，其中填埋庫(kù)區(qū)占地面積4.12 hm2，占地率61.81%。管理區(qū)布置在填埋場(chǎng)庫(kù)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(kù)區(qū)的西側(cè)，主要包括預(yù)處理車間、暫存?zhèn)}庫(kù)、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(chǎng)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(kù)容、阻攔垃圾外溢、穩(wěn)固垃圾堆體，是填埋場(chǎng)中重要的構(gòu)筑物，對(duì)填埋場(chǎng)的安全運(yùn)行起著決定性作用。本工程填埋場(chǎng)為溝谷型，地形呈“凹”字形，根據(jù)場(chǎng)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(chǎng)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(kù)容約36萬(wàn)m3，考慮到車輛行駛和庫(kù)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(guò)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(chǎng)庫(kù)底防滲結(jié)構(gòu)詳圖

圖4 填埋場(chǎng)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。考慮到本工程場(chǎng)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(chǎng)的庫(kù)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(jiàn)下圖5，圖6。

圖5 中間錨固溝大樣圖

圖6 庫(kù)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(chǎng)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(kù)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(guò)中間層次盲溝進(jìn)入附近的石籠或流到庫(kù)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(kù)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(wú)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(wú)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(jiàn)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(chǎng)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(kù)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(guò)滲濾液排水管在末端切換排放至填埋庫(kù)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(guò)泵排至庫(kù)外。

(2)設(shè)置臨時(shí)截洪溝：在庫(kù)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(guò)臨時(shí)截洪溝排至庫(kù)外，達(dá)到雨污分流的目的。

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

(4)及時(shí)進(jìn)行日覆蓋和封場(chǎng)：填埋場(chǎng)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(chǎng)。

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(chǎng)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(chǎng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)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(chǎng)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(chǎng)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(kù)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(chǎng)滲瀝液水質(zhì)成份不同于生活垃圾填埋場(chǎng)，工業(yè)固體廢棄物填埋場(chǎng)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(jiàn)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(jiàn)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(chǎng)封場(chǎng)

填埋場(chǎng)處置的廢物數(shù)量達(dá)到填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)容量時(shí)，應(yīng)進(jìn)行封場(chǎng)[4]。本工程采用HDPE膜作為封場(chǎng)覆蓋的主要材料，封場(chǎng)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(yíng)養(yǎng)土層厚500mm。

2 運(yùn)營(yíng)建議

(1)嚴(yán)格檢測(cè)所有進(jìn)場(chǎng)垃圾，不符合入場(chǎng)條件的垃圾如危險(xiǎn)廢物、生活垃圾等一律不得入場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(zhǎng)棍狀物，庫(kù)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(zhǎng)本填埋場(chǎng)的服務(wù)年限。

[1] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局、國(guó)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(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2013.

[2] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、中華人民共和國(guó)國(guó)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(guó)計(jì)劃出版社，2013.

[3] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)局、國(guó)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(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1997.

[4] 中國(guó)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(chǎng)技術(shù)規(guī)定[S/OL].[2018-02-07].http://www.doc88.com/p-0979365433970.html .