煤化工危險(xiǎn)廢物處置場(chǎng)地下水污染控制措施研究

郝 繼 鋒

(1.煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司 煤化工分院,北京 100013;2.國(guó)家能源煤炭高效利用與節(jié)能減排技術(shù)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100013)

0 引 言

內(nèi)蒙古某煤化工園區(qū)擬建1個(gè)處置規(guī)模為17.5萬t/a的危險(xiǎn)廢物處置場(chǎng)，主要包括危廢暫存庫(kù)、干化焚燒車間、固化/穩(wěn)定化車間和安全填埋場(chǎng)等[1]。根據(jù)地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)結(jié)果，安全填埋場(chǎng)非正常工況下滲濾液滲漏后CODcr、BOD5、氨氮、總汞和總砷等污染物對(duì)地下水環(huán)境的污染較為嚴(yán)重[1-4]。為了盡量避免或減輕對(duì)地下水環(huán)境的不良影響，須采取適宜有效的主動(dòng)控制和被動(dòng)控制相結(jié)合的控制措施[5，6]。

1 處置場(chǎng)填埋區(qū)概況

根據(jù)危險(xiǎn)廢物處置場(chǎng)填埋區(qū)地形，綜合考慮危廢分類及后期資源化利用，整個(gè)填埋區(qū)劃分為煤制氣結(jié)晶鹽暫存區(qū)、褐煤提質(zhì)結(jié)晶鹽暫存區(qū)和安全填埋場(chǎng)共3個(gè)區(qū)，分區(qū)相對(duì)獨(dú)立同時(shí)又能兼顧有效的整合管理。

填埋區(qū)西南側(cè)設(shè)置煤制氣結(jié)晶鹽暫存區(qū)，用于暫存煤制氣項(xiàng)目的結(jié)晶雜鹽，該區(qū)有效存儲(chǔ)容積約65.28萬m3，使用年限為16.3 a。填埋區(qū)北側(cè)設(shè)置褐煤提質(zhì)結(jié)晶鹽暫存區(qū)，用于暫存褐煤提質(zhì)項(xiàng)目產(chǎn)生的結(jié)晶鹽。該區(qū)有效容積約13.86萬m3，使用年限為8 a。填埋場(chǎng)區(qū)的東北側(cè)設(shè)置安全填埋場(chǎng)，用于填埋焚燒飛灰及廢催化劑的穩(wěn)定化固化體。安全填埋場(chǎng)總庫(kù)容約為11.8萬m3，處理規(guī)模為9 050 m3/a，使用年限為13 a。

2 地下水污染主動(dòng)控制措施

地下水污染主動(dòng)控制措施即源頭控制措施，主要包括在工藝、管道、設(shè)備、污水儲(chǔ)存及處理構(gòu)筑物采取相應(yīng)措施，防止和降低污染物跑、冒、滴、漏，將污染物泄漏的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故降至最低程度[7-12]。首先針對(duì)填埋庫(kù)區(qū)設(shè)置截洪溝，采取雨污分流以減少滲濾液產(chǎn)生量，其次從填埋作業(yè)方式上減少滲濾液的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)源頭控制和主動(dòng)控制。

(1)安全填埋場(chǎng)填埋方式。煤化工項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)過程中產(chǎn)生的分子篩、吸附劑、PSA等危險(xiǎn)廢物及穩(wěn)定化固化體等危險(xiǎn)廢物直接運(yùn)至安全填埋場(chǎng)。在雨天盡量不進(jìn)行廢物的填埋作業(yè)，若須進(jìn)行填埋作業(yè)，則需采取防雨措施后再填埋施工，而雨天的填埋主要以人工碼放為主。由于廢物每日填埋單元小、物料的透水性好，因此在填埋碼放和覆土完畢后，應(yīng)在已填埋完成的區(qū)域表面鋪設(shè)防雨塑料薄膜(1.0 mmHDPE膜)，盡量減少滲濾液的產(chǎn)量。

(2)結(jié)晶鹽暫存區(qū)作業(yè)方式。結(jié)晶鹽暫存區(qū)為袋裝廢鹽，填埋方式以堆填為主，堆填過程中不設(shè)覆土。采用塔吊輔助運(yùn)送廢物。裝袋廢鹽分層堆碼，最高堆碼高度應(yīng)小于10 m。碼堆邊坡逐層向內(nèi)收縮，控制堆體邊坡坡度1∶2。廢鹽暫存區(qū)除作業(yè)區(qū)外，已堆存區(qū)采用1 mm厚HDPE膜臨時(shí)覆蓋，減少滲濾液量并防止鹽袋老化。

3 地下水污染被動(dòng)控制措施

地下水污染被動(dòng)控制措施即末端控制措施，包括2個(gè)部分內(nèi)容:①項(xiàng)目區(qū)鋪設(shè)防滲層，以阻止泄漏的污染物進(jìn)入地下水中;②項(xiàng)目區(qū)防滲區(qū)域內(nèi)設(shè)置滲漏污染物收集系統(tǒng)，收集滯留在地面的污染物并集中送至煤制氣項(xiàng)目的廢水處理車間處理[9,10]。

3.1 分區(qū)防滲設(shè)計(jì)

(1)分區(qū)方案。依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，并考慮場(chǎng)址所在區(qū)域的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、包氣帶防污性能以及地下水敏感程度，按照污染分區(qū)原則，確定危險(xiǎn)廢物處置場(chǎng)的防滲分區(qū)，主要分為重點(diǎn)污染防滲區(qū)、一般污染防滲區(qū)和非污染防滲區(qū)，具體見表1。

(2)防滲層設(shè)計(jì)方案。項(xiàng)目按非污染防滲區(qū)、一般污染防滲區(qū)、重點(diǎn)污染防滲區(qū)分別采取不同等級(jí)的防滲措施。非污染防滲區(qū):采取非鋪砌地坪或普通混凝土地坪，不設(shè)置防滲層。污染防滲區(qū):首先設(shè)圍堰，切斷泄漏物料流入非污染區(qū)的途徑；圍堰采用防滲鋼筋混凝土，圍堰高度不低于15 cm；污染防滲區(qū)的地面坡向排水口，最小排水坡度不得小于5‰。在此基礎(chǔ)上一般污染防滲區(qū)、重點(diǎn)污染防滲區(qū)分別采取不同的防滲層鋪設(shè)方案。

表1 防滲分區(qū)一覽表

① 一般污染防滲區(qū)設(shè)計(jì)方案。一般污染防滲區(qū)鋪設(shè)抗?jié)B鋼筋混凝土墊層地坪，其典型防滲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 一般污染防滲區(qū)典型防滲結(jié)構(gòu)圖

② 重點(diǎn)污染防滲區(qū)設(shè)計(jì)方案。重點(diǎn)污染防滲分為場(chǎng)底防滲和邊坡防滲2個(gè)部分。危廢暫存庫(kù)、穩(wěn)定/固化車間、調(diào)節(jié)池和事故池等單元防滲要求按照GB 18597—2001《危險(xiǎn)廢物貯存污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行設(shè)計(jì)，要求防滲系數(shù)達(dá)到或小于1.0×10-10cm/s。結(jié)晶鹽暫存區(qū)和安全填埋庫(kù)區(qū)單元防滲要求按照GB 18598—2001《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行設(shè)計(jì)，要求防滲系數(shù)達(dá)到或小于1.0×10-12cm/s[1]。庫(kù)區(qū)基底和邊坡的防滲系統(tǒng)設(shè)計(jì)由上而下的結(jié)構(gòu)見表2。

3.2 防滲施工質(zhì)量控制

危險(xiǎn)廢物處置場(chǎng)建設(shè)過程中的施工工序較為復(fù)雜，作業(yè)面廣，多為隱蔽性工程。建設(shè)工程中防滲系統(tǒng)的施工方式和施工質(zhì)量是整個(gè)工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵要素，直接影響處置場(chǎng)的防滲效果。

防滲系統(tǒng)的質(zhì)量須從土工材料質(zhì)量和施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制。施工工程中嚴(yán)格按照規(guī)范要求，落實(shí)質(zhì)量控制措施，分層檢測(cè)檢驗(yàn)，保證施工質(zhì)量[13-17]。

表2 雙層人工合成材料防滲結(jié)構(gòu)

3.3 滲濾液收集導(dǎo)排及處理系統(tǒng)

為了降低滲濾液對(duì)土壤和地下水的污染風(fēng)險(xiǎn)，便于場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生的滲濾液盡快導(dǎo)出填埋庫(kù)區(qū)，填埋場(chǎng)底部設(shè)置了滲濾液收集導(dǎo)排系統(tǒng)。滲濾液收集導(dǎo)排系統(tǒng)根據(jù)所處襯層系統(tǒng)中的位置不同可分為初級(jí)收集系統(tǒng)、次級(jí)收集系統(tǒng)和排出水系統(tǒng)。

(1)初級(jí)收集系統(tǒng)位于上襯層表面和填埋廢物之間，由過濾導(dǎo)排層和HDPE穿孔集水管組成，用于收集和導(dǎo)排初級(jí)防滲襯層上的滲濾液。

(2)次級(jí)收集系統(tǒng)位于上襯層和下襯層之間，用于檢測(cè)初級(jí)襯層的滲漏情況，并能排出滲漏的滲濾液?？紤]到該系統(tǒng)主要為檢漏層，平時(shí)不會(huì)有水，為防止層間滯水，工程選用排水性能較好的復(fù)合土工排水網(wǎng)作為次級(jí)排水層排水材料。

(3)初級(jí)滲濾液通過Φ315 mmHDPE穿孔管及碎石盲溝收集，次級(jí)滲濾液通過復(fù)合土工排水網(wǎng)收集，通過Φ225 mmHDPE滲濾液導(dǎo)排管，滲濾液自流至調(diào)節(jié)池。填埋場(chǎng)運(yùn)營(yíng)時(shí)，滲濾液排入滲濾液調(diào)節(jié)池進(jìn)行收集，經(jīng)污水處理設(shè)施處理達(dá)標(biāo)后進(jìn)行中水回用[18，19]。

4 處置場(chǎng)地下水污染監(jiān)控與應(yīng)急措施

除了對(duì)處置場(chǎng)采取嚴(yán)格的防滲措施外，需建立覆蓋場(chǎng)地的地下水長(zhǎng)期監(jiān)控系統(tǒng)，包括科學(xué)、合理設(shè)置地下水污染監(jiān)控井及膜間電學(xué)長(zhǎng)期滲漏檢測(cè)，建立完善的監(jiān)測(cè)制度，配備檢測(cè)儀器和設(shè)備以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并控制;制定地下水污染應(yīng)急預(yù)案，確保項(xiàng)目運(yùn)行不對(duì)地下水造成嚴(yán)重不良影響[1,20-22]。

(1)地下水監(jiān)控井。根據(jù)危險(xiǎn)廢物處置場(chǎng)所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件及對(duì)區(qū)域地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件分析，填埋場(chǎng)內(nèi)地下水是沿山體向下游低洼處排泄。處置場(chǎng)按照《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18598—2001)要求，利用已有的3個(gè)鉆孔作為地下水監(jiān)控井，分別在上游設(shè)置1口對(duì)照井、下游設(shè)置2口監(jiān)控井，并在兩側(cè)分別設(shè)置監(jiān)控井，共計(jì)5口監(jiān)測(cè)井。定期委托有資質(zhì)的監(jiān)測(cè)單位對(duì)地下水水質(zhì)進(jìn)行采樣分析，封場(chǎng)后持續(xù)定期對(duì)地下水監(jiān)控井進(jìn)行監(jiān)測(cè)30a，關(guān)注水質(zhì)變化情況。

(2)膜間電學(xué)長(zhǎng)期滲漏檢測(cè)。在填埋場(chǎng)建設(shè)時(shí)，膜間電學(xué)長(zhǎng)期滲漏檢測(cè)系統(tǒng)在主防滲膜之下安裝用于定位的監(jiān)測(cè)電極，通過線纜將監(jiān)測(cè)到的電信號(hào)傳輸至中央處理電腦后進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，得出填埋場(chǎng)防滲土工膜的安全運(yùn)行情況。

采用膜間電學(xué)長(zhǎng)期滲漏檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)滲漏，在滲漏產(chǎn)生時(shí)立即報(bào)警，可以定位漏洞的位置，并采取措施對(duì)主防滲膜進(jìn)行檢查修補(bǔ);或立即停止填埋作業(yè)，對(duì)已堆存渣體進(jìn)行封場(chǎng)，重新鋪設(shè)新的防滲膜后經(jīng)檢查確保無滲漏的情況下再進(jìn)行填埋作業(yè)。

5 結(jié) 語(yǔ)

煤化工危險(xiǎn)廢物處置場(chǎng)的地下水污染控制須采取以減少滲濾液產(chǎn)生量為主的主動(dòng)控制措施、以項(xiàng)目區(qū)防滲和滲漏污染物收集處理為主的被動(dòng)控制措施以及地下水污染監(jiān)控與應(yīng)急措施。防滲系統(tǒng)的施工方式和施工質(zhì)量是整個(gè)工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵和核心，須嚴(yán)格按照規(guī)范要求以落實(shí)質(zhì)量控制措施，保證施工質(zhì)量。