新標(biāo)準(zhǔn)剛性填埋場工藝設(shè)計(jì)與運(yùn)營總結(jié)

曹偉華，吉紅軍

[上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092]

0 引 言

隨著危險(xiǎn)廢物填埋場污染控制新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，填埋場的選址越來越難，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)越來越高，剛性填埋場具有選址要求低，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高的特點(diǎn)[1]，已經(jīng)成為當(dāng)前危險(xiǎn)廢物填埋場的建設(shè)主流。然而其建設(shè)相對來說剛剛起步，普遍缺乏成熟的設(shè)計(jì)與運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)[2]。尤其在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施之前建設(shè)的一些項(xiàng)目，存在多種填埋作業(yè)方式、結(jié)構(gòu)布置體系等，其是否滿足新標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)要求和實(shí)際運(yùn)營管理需求也尚待評估。

鹽城阜寧剛性填埋場作為首個(gè)按新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)施工的項(xiàng)目之一，已經(jīng)高效運(yùn)營兩年多，隨著其一期庫區(qū)即將填滿，需啟動二期工程的建設(shè)，非常有必要對其一期工程進(jìn)行設(shè)計(jì)及運(yùn)營總結(jié)分析。

本文將從項(xiàng)目設(shè)計(jì)與運(yùn)營入手，探討實(shí)際運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)符合性和運(yùn)營可靠性，為后續(xù)類似項(xiàng)目開展提供借鑒。

1 鹽城阜寧剛性填埋場項(xiàng)目概況

阜寧縣位于江蘇省中北部，黃海之濱，蘇北平原的腹部。為完善阜寧縣環(huán)保處理設(shè)施，提升地區(qū)危險(xiǎn)廢物處理能力，擬在阜寧縣澳洋工業(yè)園區(qū)內(nèi)建設(shè)一座國內(nèi)處理門類多、功能單元全的危廢處理中心，綜合采用焚燒、蒸餾、固化、填埋等多種處理工藝。根據(jù)調(diào)查研究，該危廢處理中心填埋廢物主要種類為飛灰、爐渣及不適合采用焚燒技術(shù)處理的危險(xiǎn)廢物，剛性填埋場填埋規(guī)模為20 000 t/a。該填埋場分期建設(shè)，一期填埋庫占地面積約12 100 m2，庫容約3.15×104 m3，于2017 年2 月28 日開工建設(shè)，2017 年10月28 日竣工，并于2018 年11 月投入運(yùn)營，實(shí)際填埋規(guī)模約80 t/d，勞動定員10 人。

2 剛性填埋場工藝設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 總體布置

根據(jù)《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》5.8 條要求，“剛性填埋場設(shè)計(jì)應(yīng)設(shè)計(jì)成若干獨(dú)立對稱的填埋單元，每個(gè)填埋單元面積不得超過50 m2且容積不得超過250 m3”[3]，結(jié)合廠區(qū)總體工藝布置要求，為便于后期運(yùn)營更具實(shí)操性，填埋庫區(qū)設(shè)計(jì)位于廠區(qū)東北側(cè)，庫區(qū)一次規(guī)劃分期建設(shè)。一期填埋庫區(qū)共分為三個(gè)單元，每個(gè)單元由42 個(gè)填埋單元格（7 m×7 m×5.05 m）[4]組成，危險(xiǎn)廢物卸料通道位于填埋庫區(qū)東側(cè)，如圖1所示。

圖1 剛性填埋庫平面布置圖

為滿足“剛性填埋場設(shè)計(jì)應(yīng)在人工目視條件下能觀察到填埋單元的破損和滲漏情況，并能及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)”[3]的要求，剛性填埋庫設(shè)置檢修夾層。同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性及施工便利性，為便于觀測，將填埋庫區(qū)設(shè)計(jì)為架空鋼筋混凝土池體結(jié)構(gòu)。

填埋庫區(qū)豎向分區(qū)根據(jù)使用功能自下而上分為：檢修夾層、庫區(qū)池體、填埋作業(yè)層、雨棚，如圖2 所示。

圖2 剛性填埋庫豎向示意圖

（1）檢修夾層位于庫區(qū)池底底板下方，夾層凈高2.0 m。

（2）庫區(qū)池體側(cè)壁凈高根據(jù)平面尺寸確定，底板厚0.55 m；

（3）填埋作業(yè)層采用吊裝裝填作業(yè)，填埋作業(yè)層凈高3.5～4.5 m。

2.2 填埋作業(yè)工藝

剛性填埋場包含多個(gè)獨(dú)立的填埋單元，滿足多種填埋物料分區(qū)填埋的要求。填埋作業(yè)采取吊裝作業(yè)，在庫區(qū)頂部雨棚鋼結(jié)構(gòu)上布置填埋作業(yè)用吊車。

填埋物料利用噸袋進(jìn)行包裝，進(jìn)入庫區(qū)前需在外包裝上標(biāo)明填埋位置，并由運(yùn)輸車輛運(yùn)至庫區(qū)設(shè)置的周轉(zhuǎn)吊運(yùn)區(qū)，卸料后由吊裝設(shè)備準(zhǔn)確吊運(yùn)至指定填埋單元。具體作業(yè)流程如圖3 所示。

圖3 剛性填埋庫填埋作業(yè)系統(tǒng)流程圖

2.3 庫區(qū)構(gòu)建

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告確定混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境類別，抗震設(shè)防類別，地下水腐蝕性等條件。填埋物料考慮廢鹽類為主，結(jié)合當(dāng)?shù)卣{(diào)研分析，容重按13 kN/m3計(jì)取。

（2）填埋庫基礎(chǔ)

根據(jù)勘察報(bào)告，項(xiàng)目采用樁基基礎(chǔ)。

（3）庫區(qū)結(jié)構(gòu)體系

庫區(qū)主體工程為架空混凝土水池結(jié)構(gòu)，混凝土等級C40，P8，鋼筋級別HRB400。庫區(qū)側(cè)壁擋墻按照單向受力板設(shè)計(jì)，控制裂縫寬度不大于0.15 mm，設(shè)計(jì)池體厚度0.4 m。

庫區(qū)主體結(jié)構(gòu)底板采用鋼筋混凝土底板，作為側(cè)壁結(jié)構(gòu)的受力嵌固端，底板設(shè)計(jì)厚度0.55 m。庫區(qū)主體結(jié)構(gòu)采用混凝土柱支撐。

檢修夾層設(shè)置在庫區(qū)主體底板下部。檢修夾層為庫區(qū)主體的滲漏檢測及檢修保障設(shè)施。通過檢修人員定期巡視，發(fā)現(xiàn)庫區(qū)主體底板存在的滲漏問題，并及時(shí)做出修補(bǔ)措施。檢修夾層內(nèi)設(shè)排水溝及集水井，防止事故時(shí)滲漏的污水進(jìn)入地下土層及水體，滲漏的污水進(jìn)入檢修內(nèi)的排水溝后，匯入集水井提升至滲瀝液調(diào)節(jié)池。檢修夾層地面采用C30 混凝土面層。

2.4 防滲系統(tǒng)

本項(xiàng)目除利用剛性池體自防滲外，另外鋪設(shè)HDPE 膜防滲材料，確保防滲體系的安全可靠。主要防滲體系如下：

（1）基底防滲設(shè)計(jì)

初始填埋層：危險(xiǎn)廢物。

導(dǎo)流層：HDPE 排水濾墊。

保護(hù)層：800 g/m2長絲無妨土工布。

防滲層：2.0 mm 厚光面HDPE 土工膜。

基層：抗?jié)B混凝土底板。

（2）擋墻防滲設(shè)計(jì)

反濾層：800 g/m2長絲無妨土工布。

防滲層：2.0 mm 厚光面HDPE 土工膜。

基礎(chǔ)層：抗?jié)B鋼筋混凝土擋墻。

圖4 剛性填埋庫水平防滲結(jié)構(gòu)圖

2.4 滲濾液收集與導(dǎo)排系統(tǒng)

（1）合理的雨污分流措施

一方面，填埋作業(yè)區(qū)域設(shè)置固定剛雨棚，雨棚側(cè)面設(shè)置擋雨板，可有效防止雨水進(jìn)入庫區(qū)，大大減少滲濾液產(chǎn)生量；另外，通過混凝土隔墻細(xì)分填埋作業(yè)單元，進(jìn)行分區(qū)填埋，每個(gè)單元之間獨(dú)立，可分割各單元的滲瀝液收集系統(tǒng)，防止其他單元的雨水通過滲瀝液收集系統(tǒng)進(jìn)入作業(yè)單元；運(yùn)營人員在每天吊裝填埋作業(yè)完成后，及時(shí)利用HDPE 膜進(jìn)行日覆蓋，且當(dāng)垃圾堆體到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后及時(shí)進(jìn)行封場覆蓋，通過高效的日覆蓋及封場覆蓋運(yùn)維方式防止雨水進(jìn)入填埋堆體內(nèi)變成滲瀝液，封場以后滲瀝液產(chǎn)量逐漸減少直至消失；環(huán)庫周邊設(shè)計(jì)永久性排水溝，將運(yùn)行期內(nèi)庫區(qū)四周雨水以及雨棚頂雨水排出場外，有效保證庫區(qū)內(nèi)無外部水入侵。

（2）滲瀝液產(chǎn)量計(jì)算

滲濾液主要來自自身滲出液體和降雨兩部分。剛性填埋場填埋對象主要是鹽類及無機(jī)物為主，自身產(chǎn)生的滲瀝液也極少。由于剛性安全填埋庫采用鋼筋混凝土外殼與柔性人工襯層組合的剛性結(jié)構(gòu)，并設(shè)置了固定式剛雨棚與側(cè)面擋雨板，除了側(cè)面極少的飄雨進(jìn)入庫區(qū)外，因降雨產(chǎn)生的滲濾液量也極少。項(xiàng)目按最不利情況，考慮滲瀝液產(chǎn)生量按填埋規(guī)模的1%測算。

（3）針對性的滲瀝液收集與導(dǎo)排設(shè)計(jì)

通過混凝土隔墻將填埋庫區(qū)劃分成多個(gè)獨(dú)立的作業(yè)單元，每個(gè)獨(dú)立的填埋作業(yè)單元分別采用獨(dú)立的滲濾液收集與導(dǎo)排系統(tǒng)。在庫底設(shè)置7.0 mm 的HDPE 排水濾墊用作滲濾液導(dǎo)排層。

通常滲濾液導(dǎo)排有重力或壓力兩種方式。由于產(chǎn)量極少，壓力導(dǎo)排難度更大，因此本項(xiàng)目采用重力導(dǎo)排，每個(gè)作業(yè)單元底部均按1%的坡度從四周向中間找坡，在底部中間最低處預(yù)留De160HDPE 滲濾液導(dǎo)排管。每個(gè)單元經(jīng)滲濾液導(dǎo)排層和預(yù)留導(dǎo)排管將收集的滲濾液匯集到檢修夾層下的滲濾液收集井中。然后由滲濾液提升泵通過De90HDPE 實(shí)壁管泵送至滲瀝液調(diào)節(jié)池。

3 剛性填埋庫區(qū)運(yùn)營評估效果

3.1 主要運(yùn)行狀況

阜寧剛性填埋庫在日常運(yùn)行過程中日填埋規(guī)模約80 t/d，勞動定員10 人。

危險(xiǎn)廢物經(jīng)檢測、預(yù)處理后達(dá)到填埋廢物入場標(biāo)準(zhǔn)后，經(jīng)噸袋包裝，并由叉車或自卸車運(yùn)輸至剛性填埋場臨時(shí)堆放區(qū)臨時(shí)堆放。雙軌吊車移動至臨時(shí)堆放區(qū)上空將噸袋吊起至填埋作業(yè)區(qū)，并移動至指定填埋作業(yè)單元，隨后通過人工輔助定位，吊車將噸袋碼放至填埋單元格內(nèi)。運(yùn)行過程中幾乎無滲瀝液產(chǎn)生。

巡檢人員每天都會對日覆蓋膜進(jìn)行日常檢查，覆蓋不到位處會及時(shí)覆蓋到位，并對檢修夾層的滲濾液收集管道進(jìn)行巡檢，當(dāng)發(fā)現(xiàn)滲瀝液收集管道存在漏損的情況，將及時(shí)采取有效措施對管道進(jìn)行維修。

3.2 評估分析

（1）作業(yè)方式滿足運(yùn)營需求，需提升智慧化作業(yè)水平。

目前，噸袋包裝的危險(xiǎn)廢物經(jīng)叉車或自卸車運(yùn)輸至廠區(qū)東側(cè)卸料區(qū)，工作人員將單梁起重機(jī)吊鉤與噸袋吊耳相連，接著起重機(jī)操作人員將袋裝危廢移動至指定填埋單元，輔助作業(yè)人員通過可移動的作業(yè)棧橋移動至指定填埋單元，手動輔助固定噸袋位置進(jìn)行填埋，如圖5 所示。

圖5 人工輔助作業(yè)棧橋

整個(gè)填埋作業(yè)方式可滿足運(yùn)營需求，但作業(yè)人員長期處于危廢作業(yè)環(huán)境，難免會接觸一定刺激性氣味及粉塵，長此以往可致使得作業(yè)人員患上職業(yè)病。為提高作業(yè)效率、保障運(yùn)營人員健康，需提升智慧化作業(yè)水平，如可通過在電動葫蘆上設(shè)置攝像頭，操作人員在中控室進(jìn)行操作，減少現(xiàn)場作業(yè)。

（2）檢修夾層設(shè)計(jì)滿足規(guī)范目視檢修要求，符合人體工程需要。

檢修夾層設(shè)置高度為2.2 m，巡檢人員日常巡檢時(shí)可直立行走，暢通無阻，符合人體工程需要，如圖6所示。但剛性填埋庫區(qū)面積較大，巡檢人員日常巡檢需耗費(fèi)相當(dāng)大的精力。為提高巡檢效率、降低巡檢人員工作負(fù)荷，在之后的項(xiàng)目建設(shè)中，可通過在檢修夾層設(shè)置軌道或運(yùn)行路徑，由機(jī)器人進(jìn)行巡檢，一旦發(fā)現(xiàn)管道或底板漏損報(bào)警信號上傳至中控，通知維修人員及時(shí)進(jìn)行維修。

圖6 檢修夾層

（3）防滲系統(tǒng)施工難度大，需通過錨固措施固定，但具備可靠的防滲效果。

本工程防滲系統(tǒng)主要防滲結(jié)構(gòu)為HDPE 膜，防滲效果可靠，如圖7 所示。但由于HDPE 膜材料具有一定硬度，在池體內(nèi)部鋪設(shè)具有一定難度，此外錨固也較為繁瑣。建議日后同類項(xiàng)目可嘗試采用新型防滲材料，在保證防滲效果的同時(shí)，給施工作業(yè)帶來便捷。

圖7 填埋單元防滲圖

（4）固定雨篷及防雨百葉，具備很好的防雨效果。

本工程設(shè)置剛雨棚，并在側(cè)面設(shè)置固定擋雨板，有效防止雨水進(jìn)入填埋庫區(qū)的同時(shí)，還可滿足一定雨天作業(yè)的需求，如圖8 所示。若是將防雨百葉制成移動式將提高運(yùn)行管理效率。

圖8 固定雨棚及擋雨板圖

（5）滲瀝液產(chǎn)量基本很少，和設(shè)計(jì)相符，重力導(dǎo)排可靠。

4 結(jié) 語

阜寧剛性填埋場項(xiàng)目在庫區(qū)構(gòu)建、防滲設(shè)計(jì)與填埋作業(yè)方式等方面有機(jī)結(jié)合，提出了完整的新標(biāo)準(zhǔn)解決方案。在庫區(qū)防滲、防腐和滲濾液導(dǎo)排設(shè)計(jì)中首次采用新材料、新工藝，為確保剛性填埋場的環(huán)境安全及有效降低工程造價(jià)提供實(shí)例示范。

經(jīng)過兩年多的實(shí)際運(yùn)行，項(xiàng)目在填埋作業(yè)工藝、雨篷、結(jié)構(gòu)體系、防滲、滲瀝液收集導(dǎo)排等方面運(yùn)行可靠、高效，取得較好環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

今后剛性填埋場需在智慧作業(yè)、無人操作等方面加大研究，以進(jìn)一步提升作業(yè)與管理水平。