沿海工業(yè)園區(qū)危險廢物剛性填埋場設(shè)計研究

董學(xué)光，蘇紅玉，范曉平

（中國城市建設(shè)研究院有限公司，北京 100120）

1 引言

危險廢物（以下簡稱“危廢”） 的最大來源即工業(yè)生產(chǎn)。據(jù)估計，中國工業(yè)危廢的產(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(xué)原料和化學(xué)制造業(yè)、金屬冶煉及壓延加工業(yè)、石油加工及煉焦業(yè)、造紙及制品制造業(yè)等工業(yè)部門［1］。

近年來，危廢填埋場作為危廢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)。對于危廢填埋場而言，其安全功能就是隔斷危廢中重金屬等有害組分向環(huán)境和人體遷移的途徑，從而達到危廢安全處置的目的［2］。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［3］。

GB 18598—2001 危險廢物填埋污染控制標準頒布已經(jīng)接近20 a，逐漸不適用于目前危廢填埋行業(yè)，其對危廢管理單位的要求不高。很多危廢處理單位普遍運行管理水平不高，對危廢組分及特性分析難以做到全面準確，導(dǎo)致處理過程中污染防治措施不到位，次生污染難以徹底消除［4］，鑒于此，新頒布的GB 18598—2019 危險廢物填埋污染控制標準，對GB 18598—2001 進行了修編。主要修訂了選址、入場標準、廢水排放及運行監(jiān)測4個方面的內(nèi)容，為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3 m 以上。且廢除了《危險廢物安全填埋處置建設(shè)技術(shù)要求》（環(huán)發(fā)〔2004〕75 號） 中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，柔性填埋場選址將更加困難；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＜10%，有機質(zhì)含量需＜5%，這些規(guī)定造成大量的危廢無法進入柔性填埋場填埋。

2 項目背景

2.1 園區(qū)產(chǎn)廢情況

我國某沿海工業(yè)園區(qū)在國家產(chǎn)業(yè)政策指導(dǎo)下，重點引進發(fā)展的以高科技、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，建設(shè)在沿海區(qū)域。園區(qū)企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的化工危廢，因此存在大量的危廢處置需求，雖然建設(shè)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)施處理危廢焚燒灰渣。

根據(jù)環(huán)保部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，園區(qū)內(nèi)廢鹽年產(chǎn)生量為1.25×104t，廢鹽庫存量為2.73×104t。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)危廢管理是我國環(huán)境保護工作的重要組成部分，對于防范環(huán)境風(fēng)險，保障人體健康，維護生態(tài)安全，改善大氣、水和土壤環(huán)境質(zhì)量具有重要意義［5］。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，必將限制園區(qū)發(fā)展。

2.2 擬建場地水文地質(zhì)情況

擬建場地占地面積約2×104m2，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，場地土層主要為層素填土、層粉質(zhì)黏土、層粉質(zhì)黏土夾粉砂、層粉土夾淤泥、層粉土、層粉土夾淤泥、層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、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1.15～2.30 m；勘察期間水位標高約為0.60～0.70m，穩(wěn)定水位標高約為0.80m。根據(jù)水文地質(zhì)觀測資料，歷史最高地下水位為1.26 m。

2.3 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)域且場址地下水位距離地面局部不足1 m，均不滿足柔性填埋場選址要求；從入場標準角度，園區(qū)內(nèi)存在大量廢鹽類危廢，年產(chǎn)生量為1.25×104t，由于其水溶性大，不能進入柔性填埋場，因此考慮采用GB 18598—2019 剛性填埋場的概念進行建設(shè)，滲漏監(jiān)測做到可視化、安全環(huán)保，且獨立單元出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象時不影響其他單元的使用，并可及時修補，從而保障填埋場安全運行。另外GB 18598—2019 剛性填埋場填埋單元獨立，便于分類填埋及將來的綜合利用。

3 新標準對剛性填埋場的主要規(guī)定

新頒布的GB 18598—2019 中，剛性填埋場采取了雙重防滲漏措施，并且可對其滲漏現(xiàn)象做到提前檢測及時修補，從而保障填埋場安全運行。主要要求：①雙重防滲，一是剛性填埋結(jié)構(gòu)抗?jié)B等級應(yīng)符合GB 50108—2008 地下工程防水技術(shù)規(guī)范一級防水標準，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50 m2，容積不得＞250 m3；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，從池壁和池底檢測到填埋單元的破損情況。

4 技術(shù)方案選擇

4.1 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≤50 m2、容積≤250 m3，因此取單元池有效池容高度為5 m。另外對于1 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7.05 m。

GB 50108—2008 剛性填埋場混凝土強度等級應(yīng)≥C30 以滿足側(cè)壓強度不低于25 N/mm2的要求，側(cè)壁厚度依據(jù)結(jié)構(gòu)受力計算確定，并應(yīng)≥35cm。

4.2 目視檢測區(qū)地上式選擇

目視檢測區(qū)可以選擇地上式或者地下式，兩者之間優(yōu)缺點主要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)，但需要降排水措施及抗浮考慮。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，會增加建設(shè)成本。而且運營時存在地下水位入侵的風(fēng)險，因此從地下水位角度考慮，地上式優(yōu)于地下式。

2） 工程造價。根據(jù)GB 18598—2019 引用的剛性填埋場結(jié)構(gòu)，剛性填埋場如全埋地下，需設(shè)置雙層混凝土結(jié)構(gòu)，埋深越大，建設(shè)投資越大，因此從造價角度考慮，地上式優(yōu)于地下式。

4.3 雨棚形式選擇

4.3.1 雨棚形式

雨棚分為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（如圖1）。棚架采用圓弧頂，立柱采用矩形管，立柱支撐于2 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。如對支柱和棚架做具備吊裝功能的加強設(shè)計，會增大投資。

圖1 固定式雨棚

移動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（如圖2），其造價高于固定式棚架，但由于可以移動重復(fù)使用，對支柱和棚架做具備吊裝功能的加強設(shè)計不會造成投資過大。固定式雨棚與移動式雨棚對比見表1。

圖2 移動式雨棚

表1 棚架形式比較

4.3.2 雨棚方案選擇

由于雨棚在填埋作業(yè)時使用，為臨時性設(shè)施，每個單元池池容為250 m3，填埋作業(yè)時，完全可以在暫存庫內(nèi)存儲250 m3危廢，然后集中1 d 填埋完進行封場。如填埋完，未封場時降雨，采用雨棚遮擋，這樣雨棚覆蓋范圍僅僅是一個單元池的范圍。因此考慮采用移動式雨棚，每組雨棚覆蓋面積為1 個單元池，縱向移動。雨棚緊貼單元池，全密閉，防止降雨時雨水側(cè)向進入。

4.4 填埋方式選擇

填埋方式主要有塔吊、電動單梁吊、汽車吊、龍門吊、懸臂吊，見圖3。

圖3 吊裝方式

填埋方式限制條件有：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)2 個限制條件，雖然塔吊臂展長，但是塔吊屬于高空作業(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，若選擇電動單梁吊車，軌道需高于剛性填埋場，會增加造價。綜合上述原因，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。

4.5 滲濾液導(dǎo)排方式

GB 18598—2019 剛性填埋場由獨立的封閉運營單元組成，各獨立單元池池容較小，剛性填埋場上方設(shè)置有雨棚，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(dǎo)排有2 種方式：①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，見圖4；②底部導(dǎo)排，在每排單元池設(shè)置1 條滲濾液導(dǎo)排管道，底部穿出單元池，連接三通，未填埋作業(yè)時導(dǎo)排雨水，后期導(dǎo)排滲濾液，見圖5。

圖4 豎向抽排井示意

圖5 滲濾液底部導(dǎo)排

由于滲濾液管穿墻時，HDPE 與混凝土連接位置易泄漏，且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(dǎo)排滲濾液，并可兼作氣體排放井。

5 方案確定

綜上所述，本工程采用GB18598—2019 剛性填埋場形式建設(shè)128 個單元池，單元池邊長7.05 m×7.05 m，凈高5 m，設(shè)計庫容為3.2×104m3，占地面積為7 142 m2。剛性填埋場建設(shè)形式見表2，填埋場實景如圖6。

表2 剛性填埋場形式

圖6 剛性填埋場實景

6 結(jié)論

隨著沿海工業(yè)園區(qū)的發(fā)展，廢鹽類危廢產(chǎn)生量不斷增多，目前尚沒有合適的綜合利用技術(shù)。GB 18598—2019 剛性填埋場因具有分類貯存、安全穩(wěn)定及方便回取的特點，不僅可解決沿海工業(yè)園區(qū)選址困難的問題，而且由于其采用了可視化的滲漏監(jiān)測設(shè)施，可保障園區(qū)廢鹽類危廢的環(huán)保安全處理。