高密度聚乙烯防滲膜在磷石膏堆場(chǎng)回水庫防滲工程中的應(yīng)用

高金福

(云南云天化紅磷化工有限公司 云南開遠(yuǎn) 661699)

0 前言

磷石膏含有硫酸、磷酸、氟等有害物質(zhì),且顆粒細(xì)、密度小,易造成粉塵污染,所以必須進(jìn)行處置。 國內(nèi)外已開展了對(duì)磷石膏的綜合利用研究,如用作土壤改良劑,并在水泥、硫酸、建材、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域推廣應(yīng)用,但磷石膏的商業(yè)利用還存在一定困難。 國內(nèi)外對(duì)磷石膏一般采用堆置處理,選擇合適的場(chǎng)地對(duì)磷石膏進(jìn)行堆存處理是濕法磷酸生產(chǎn)不可缺少的環(huán)節(jié)。

云南云天化紅磷化工有限公司遵照國家相關(guān)政策和集團(tuán)公司要求,對(duì)磷酸生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的磷石膏積極開展綜合開發(fā)利用工作:2010 年,100 kt磷石膏用作土壤改良劑;2011 年,合作建成100 kt/a磷石膏生產(chǎn)水泥緩凝劑裝置,綜合利用磷石膏180 kt/a。 但由于磷石膏總量較大,且受地理位置和運(yùn)輸條件的限制,目前磷石膏綜合利用的量約占磷石膏總量的15%,在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)還不能完全實(shí)現(xiàn)綜合利用,堆存仍是主要的處置方式。云南云天化紅磷化工有限公司選擇雨灑箐作為堆場(chǎng)來堆存磷石膏,為滿足公司發(fā)展的要求,實(shí)施了雨灑箐磷石膏堆場(chǎng)擴(kuò)容改造項(xiàng)目。

雨灑箐磷石膏堆場(chǎng)擴(kuò)容改造項(xiàng)目以現(xiàn)有磷石膏堆場(chǎng)為依托,延續(xù)目前磷石膏輸送、堆存方法,利用雨灑箐溝作全谷布置,爭取空間的最大化利用,擴(kuò)大庫區(qū)容量;同時(shí)在現(xiàn)有磷石膏堆場(chǎng)的上游征地約1 900 畝(1 畝=667 m2),建設(shè)一個(gè)總庫容量為5 510 萬m3的磷石膏堆場(chǎng)。 項(xiàng)目要求渣庫回水先通過回水池集中,再通過管道送至裝置區(qū)綜合利用,回水不向下游排放,嚴(yán)格控制污水對(duì)周邊環(huán)境的污染。

1 磷石膏堆場(chǎng)工藝流程

磷石膏堆場(chǎng)工藝流程見圖1。

圖1 磷石膏堆場(chǎng)工藝流程

回水庫庫頂高程1 128.0 m,庫底高程

1 113.0 m,調(diào)節(jié)高程1 115.0～1 126.5 m,調(diào)節(jié)高度11.5 m,調(diào)節(jié)庫容約54.0 萬m3,全庫鋪設(shè)高密度聚乙烯(HDPE)防滲膜。

磷石膏經(jīng)磷酸裝置渣漿槽、渣漿泵和輸渣漿管以渣漿方式輸送到磷石膏堆場(chǎng)后,通過放漿支管均勻地向磷石膏庫內(nèi)排放渣漿。 在渣漿流動(dòng)過程中,由于重力的作用,磷石膏粗顆粒沉積于壩前形成干灘,細(xì)顆粒沉積于壩前較遠(yuǎn)的灘面,而分離出的水流到距磷石膏庫子壩較遠(yuǎn)的回水豎井周邊區(qū)域。 大量的水通過回水豎井-回水隧洞進(jìn)入下游澄清池,少量的水通過水平排滲和垂直排滲,經(jīng)過庫底堆石排滲體滲濾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庫內(nèi)貯存。 根據(jù)生產(chǎn)用水的需求,回水庫內(nèi)的澄清水通過回水管道自流至生產(chǎn)區(qū)回水池,供給各用水裝置使用。

2 HDPE 防滲膜的性能和特點(diǎn)

(1)防滲系數(shù)高。 HDPE 防滲膜具有高強(qiáng)抗拉伸機(jī)械性能、優(yōu)良的彈性和變形能力,使其非常適用于膨脹或收縮基面,可有效克服基面的不均勻沉降。

(2)化學(xué)穩(wěn)定性好。 HDPE 防滲膜具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性,耐高低溫,耐瀝青、油及焦油,耐酸、堿、鹽等80 多種強(qiáng)酸強(qiáng)堿化學(xué)介質(zhì)的腐蝕,被廣泛用于污水處理、化學(xué)反應(yīng)池、垃圾填埋場(chǎng)等場(chǎng)合。

(3)耐老化性能高。 HDPE 防滲膜具有優(yōu)良的抗老化、抗紫外線、抗分解能力,可裸露使用,材料使用壽命約50 年,為環(huán)境防滲提供很好的材料保證。

(4)抗植物根系穿刺能力強(qiáng)。 HDPE 防滲膜具有優(yōu)異的抗穿刺能力,可以抵抗大部分植物根系的穿刺。

(5)高機(jī)械強(qiáng)度。 HDPE 防滲膜具有良好的機(jī)械強(qiáng)度,斷裂拉伸強(qiáng)度為28 MPa,斷裂延伸率可達(dá)700%。

(6)施工速度快。 HPDE 防滲膜有多種規(guī)格和多種鋪設(shè)形式,能滿足不同工程的防滲要求,采用熱熔焊接時(shí),焊縫強(qiáng)度高,施工方便、快速。

(7)環(huán)保無毒性。 HDPE 防滲膜采用的材料均為無毒環(huán)保材料,防滲原理是普通物理變化,不產(chǎn)生任何有害物質(zhì)。

3 HDPE 防滲膜的鋪設(shè)

回水庫是磷石膏堆場(chǎng)主要的構(gòu)筑物,其儲(chǔ)存的酸性水一旦出現(xiàn)滲漏,就會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和地下水污染,故回水庫的防滲要求較高。 根據(jù)HDPE 防滲膜的優(yōu)點(diǎn),采用HDPE 防滲膜作為回水庫的防滲層是理想的選擇。

雨灑箐磷石膏堆場(chǎng)擴(kuò)容改造項(xiàng)目對(duì)回水庫的防滲漏性能要求較高,應(yīng)避免對(duì)下游雨灑村、河邊村等村莊,瀘江河、南盤江等江河以及地下水等造成嚴(yán)重的環(huán)境污染及環(huán)保事故。 回水庫構(gòu)造簡單,庫內(nèi)表面積約為85 000 m2。 回水庫所在地的土質(zhì)情況較好,主要為紅土和少量的風(fēng)化石,尖銳的石子較少,大量的紅土經(jīng)平整、壓路機(jī)碾壓后,再由人工清理少量的小石子及雜物等,就具備了防滲膜鋪設(shè)的要求。 根據(jù)項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,選用2.0 mm 厚的HDPE 防滲膜。 由于回水庫防滲膜鋪設(shè)面積較大,為減少焊縫數(shù)量和縮短施工周期,選用幅寬大于6 m 的HDPE 防滲膜,約需HDPE 光面膜71 300 m2、HDPE 雙糙面膜14 400 m2。 所選用的HDPE 膜為進(jìn)口材料,性能指標(biāo)能滿足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)雨灑箐磷石膏堆場(chǎng)擴(kuò)容改造項(xiàng)目施工地點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,制定的施工順序依次為回水庫基面平整碾壓、防滲膜鋪設(shè)、防滲膜接縫焊接、防滲膜焊縫檢驗(yàn)、與馬道聯(lián)接錨固、驗(yàn)收。

基面平整碾壓:機(jī)械土方開挖平整,機(jī)械清理庫底、邊坡基層面的少量樹根、雜草、塊石等雜物后,平整馬道,壓路機(jī)碾壓至設(shè)計(jì)壓實(shí)密實(shí)度要求,人工清理極可能損傷防滲膜的少部分小石子等雜物;然后沿庫內(nèi)坡面上的2 條馬道(寬2 m)開挖錨固溝,人工清理錨固溝內(nèi)的小石子、樹根等雜物后,再人工平整并夯實(shí);庫底和邊坡的基面及2 條馬道上錨固溝施工完畢后,由建設(shè)單位組織監(jiān)理單位、施工單位和專業(yè)的防滲膜鋪設(shè)人員對(duì)基面、馬道及錨固溝共同進(jìn)行驗(yàn)收并簽字,再進(jìn)入下一工序。

防滲膜鋪設(shè):施工前應(yīng)對(duì)施工機(jī)具、HDPE 防滲膜及土工布材料進(jìn)行全面檢查,要求機(jī)具等運(yùn)行良好、防滲膜的質(zhì)量符合要求;先在平整碾壓合格的基面上鋪設(shè)一層土工布作為保護(hù)層,然后在土工布保護(hù)層上鋪設(shè)HDPE 防滲膜,鋪設(shè)施工時(shí)先鋪設(shè)庫底,再鋪設(shè)邊坡及馬道錨固溝。

HDPE 膜接縫焊接:HDPE 防滲膜按設(shè)計(jì)要求搭接好后,專業(yè)焊接人員先檢查搭接處是否符合設(shè)計(jì)要求,檢查合格并確認(rèn)后,由專業(yè)焊接操作人員焊接防滲膜。 如果焊縫質(zhì)量出現(xiàn)問題,發(fā)生庫內(nèi)水滲漏,將會(huì)對(duì)下游雨灑村、河邊村、瀘江河及南盤江等造成環(huán)境污染,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成環(huán)保事故,所以一定要做好焊縫的各項(xiàng)質(zhì)量控制,確保每條焊縫的質(zhì)量都合格。

HDPE 防滲膜焊縫檢驗(yàn):HDPE 防滲膜焊接完成后,焊縫做100%的試漏檢驗(yàn),焊縫試漏合格后方可進(jìn)入下一道工序。

HDPE 防滲膜與馬道錨固溝連接錨固:HDPE防滲膜焊縫試漏合格后,將焊接好的防滲膜上邊沿埋入第一條馬道錨固溝內(nèi)錨固好后,人工回填錨固溝內(nèi)土方、平整并夯實(shí),錨固處不容易被拔出,然后采用同樣的方式錨固第二條馬道的防滲膜。

驗(yàn)收:按防滲系統(tǒng)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范要求進(jìn)行驗(yàn)收。

4 結(jié)語

自2017 年4 月15 日雨灑箐磷石膏堆場(chǎng)擴(kuò)容改造項(xiàng)目投入使用以來,未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象,防滲效果較好,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,為云南云天化紅磷化工有限公司高效、安全、環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展提供了有力的保障。