鋰渣填埋場(chǎng)污水調(diào)節(jié)池容積設(shè)計(jì)的探討

〔摘 要〕鋰渣的廢物性質(zhì)根據(jù)其原礦所含物質(zhì)和選礦工藝等差別一般劃歸為第Ⅱ類(lèi)一般工業(yè)固體廢物或危險(xiǎn)廢物。針對(duì)鋰渣填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)，適用的規(guī)范對(duì)污水調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)具體容積缺乏明確說(shuō)法的情況，對(duì)填埋場(chǎng)污水性質(zhì)的確定與區(qū)分，并對(duì)比生活垃圾填埋場(chǎng)、危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)、干式尾礦庫(kù)、干排赤泥庫(kù)、干式磷石膏庫(kù)、干式貯灰場(chǎng)等相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)鋰渣填埋場(chǎng)污水調(diào)節(jié)池容積的確定與計(jì)算進(jìn)行了探討。

〔關(guān)鍵詞〕鋰渣；填埋場(chǎng)；污水調(diào)節(jié)池；容積

中圖分類(lèi)號(hào)：X703" " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B" 文章編號(hào)：1004-4345（2024）04-0049-05

Discussion on the Volume Design of Sewage Regulating Tank in Lithium Slag Landfill Site

JIN Zhibin， WANG Haichao， LIU Hanhe

（China Nerin Engineering Co.， Ltd.， Nanchang， Jiangxi 330038， China）

Abstract" The waste property of lithium slag is generally classified as Class II general industrial solid waste or hazardous waste based on the differences in the materials contained in its raw ore and mineral processing technology. For the design of lithium slag landfill sites， in response to the lack of clear descriptions for the specific volume of sewage regulating tank in the applicable codes， the determination and differentiation of sewage properties in landfill sites， and comparing with the" requirements of corresponding codes on domestic waste landfill sites， hazardous waste landfill site， dry tailings pond， dry red mud discharge storage， dry phosphogypsum storage and dry ash stockyard， this paper discusses the determination and calculations of the volume of sewage regulating tank in lithium slag landfill sites.

Keywords" lithium slag; landfill site; sewage regulating tank; volume

鋰渣是指含鋰礦石中提取鋰及其化合物過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣。隨著鋰電池行業(yè)的快速發(fā)展，鋰鹽生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的鋰渣量劇增。2021年，我國(guó)生產(chǎn)了24萬(wàn)t碳酸鉀和 17.5萬(wàn)t氫氧化鉀，按每生產(chǎn)1 t碳酸鋰或氫氧化鋰分別產(chǎn)生 10 t和 20 t冶煉渣估算，全年鋰冶煉渣總量高達(dá) 600萬(wàn)t。由于缺乏低成本的利用途徑，目前絕大部分鋰渣不得不進(jìn)行填埋堆存[1]。

根據(jù)原礦所含物質(zhì)和選礦工藝等的差別，鋰渣的廢物性質(zhì)一般可歸為第Ⅱ類(lèi)一般工業(yè)固體廢物或危險(xiǎn)廢物。當(dāng)鋰渣為第Ⅱ類(lèi)一般工業(yè)固體廢物時(shí)，填埋場(chǎng)按照《一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18599—2020）進(jìn)行設(shè)計(jì)；當(dāng)鋰渣被歸為危險(xiǎn)廢物時(shí)，填埋場(chǎng)按照《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18598—2019）進(jìn)行設(shè)計(jì)。而由于鋰渣中含有氟、硫和鉻、鉛、汞、鈹、鉈等重金屬污染物，無(wú)論待處理鋰渣被歸為哪一類(lèi)廢物，填埋時(shí)均需采取有效的清污分流措施以避免或減輕填埋產(chǎn)生的污染。

筆者在進(jìn)行鋰渣填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，適用標(biāo)準(zhǔn)并未對(duì)填埋場(chǎng)的污水池容積的設(shè)計(jì)提出具體的要求。因此，本文擬針對(duì)鋰渣填埋場(chǎng)污水調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的若干問(wèn)題進(jìn)行梳理，以供類(lèi)似項(xiàng)目參考借鑒。

1" "填埋場(chǎng)污水性質(zhì)的確定與區(qū)分

在填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋作業(yè)時(shí)，根據(jù)清污分流要求，通常需依據(jù)地形設(shè)置截洪壩、截洪溝、跌水、陡坡、集水池、洪水提升泵站及穿壩涵管等構(gòu)筑物，將填埋庫(kù)區(qū)外的雨水作為清水分流的對(duì)象，以減少污水產(chǎn)生量，降低填埋運(yùn)行成本。當(dāng)填埋庫(kù)區(qū)外匯水面積較大時(shí)，還可根據(jù)地形設(shè)置數(shù)條不同高程的截洪溝[2]。

降落在庫(kù)區(qū)內(nèi)的雨水是否為污水，應(yīng)根據(jù)采取的運(yùn)行管理措施進(jìn)行判斷。

1）對(duì)于降落在鋰渣上下滲的雨水為鋰渣固體廢物的淋溶水，即滲濾液，屬于污水。

2）當(dāng)采用PE膜、HDPE膜、PVC涂層布等隔水材料進(jìn)行嚴(yán)密臨時(shí)覆蓋時(shí)，降落在臨時(shí)覆蓋隔水材料上的雨水一般屬于清水?？紤]到鋰渣在填埋作業(yè)過(guò)程中可能產(chǎn)生揚(yáng)塵以及可能存在遺灑在臨時(shí)覆蓋材料上的情況，也可對(duì)初期雨水進(jìn)行單獨(dú)收集作為污水處理。然而，由于填埋場(chǎng)作業(yè)過(guò)程相對(duì)生產(chǎn)區(qū)的污染可能相對(duì)較小，且填埋場(chǎng)填坑作業(yè)時(shí)初期雨水與后期雨水難以實(shí)際有效分離等原因，至今尚未有相關(guān)規(guī)范條文明確支持將臨時(shí)覆蓋材料上的部分雨水作為初期雨水進(jìn)行管理。規(guī)范中，初期雨水的收集范圍一般均限定在生產(chǎn)區(qū)。生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)和危險(xiǎn)廢物柔性填埋場(chǎng)相關(guān)規(guī)范規(guī)定對(duì)比見(jiàn)表1。

初期雨水的本義為受到污染的雨水，其具有3個(gè)屬性：時(shí)段（降雨初期）、對(duì)象（雨水）、受到污染（超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)）[8]。鋰渣填埋場(chǎng)臨時(shí)覆蓋材料上初期降落的雨水有較大概率存在污染。根據(jù)初期雨水收集的環(huán)保初衷，筆者建議將該部分雨水作為污水考慮，特殊情況下，對(duì)于環(huán)境不敏感地區(qū)也可根據(jù)論證不作為污水考慮。初期雨水量的估算及初期雨水收集池容積的確認(rèn)可參照《有色金屬工業(yè)環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50988—2014）并結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)要求確定。例如，宜春市要求涉鋰電行業(yè)企業(yè)初期雨水收集池按照每次的廠區(qū)面積不低于300 m3的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

3）對(duì)于降落在鋰渣堆填面上因降水強(qiáng)度較大、鋰渣滲透系數(shù)相對(duì)較小而未來(lái)得及下滲從而產(chǎn)生的徑流（超滲產(chǎn)流），或者前期降水導(dǎo)致鋰渣含水量較大、無(wú)法吸收下滲而產(chǎn)生的徑流（蓄滿(mǎn)產(chǎn)流），屬于浸泡過(guò)鋰渣的雨水（或稱(chēng)浸出液），也應(yīng)劃歸為屬污水。但此類(lèi)浸出液污染物的濃度標(biāo)準(zhǔn)與滲濾液的應(yīng)有所區(qū)別。降水量較小時(shí)，可直接按滲濾液收集處理；降水量較大時(shí)，可全部按照初期雨水處理。

為與滲濾液和初期雨水區(qū)別，筆者將此類(lèi)污水定義為防洪污水。降水量大小的劃分，建議以初期雨水降雨深度為界。在當(dāng)?shù)責(zé)o特殊環(huán)境保護(hù)要求的地區(qū)，初期雨水降雨深度可參照《有色金屬工業(yè)環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50988—2014）中降雨深度要求：“廠區(qū)初期雨水降雨量，重有色金屬冶煉、加工、再生企業(yè)可按15 mm計(jì)算，輕金屬冶煉或加工企業(yè)可按10 mm計(jì)算，稀有金屬及產(chǎn)品制備企業(yè)可按10～15 mm計(jì)算”[9]。

2" "污水調(diào)節(jié)池容積的確定

根據(jù)前述分析，筆者認(rèn)為鋰渣填埋場(chǎng)污水可分為滲濾液、初期雨水和防洪污水3類(lèi)。以下分別對(duì)這3類(lèi)污水的調(diào)節(jié)池容積進(jìn)行討論。

2.1" 滲濾液調(diào)節(jié)池容積的計(jì)算

滲濾液調(diào)節(jié)池容積的計(jì)算，一般可采用浸出系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式法，先計(jì)算滲濾液產(chǎn)生量，然后再進(jìn)行逐月滲濾液產(chǎn)生量和逐月滲濾液處理量的計(jì)算，最后采用年調(diào)節(jié)的方法計(jì)算調(diào)節(jié)池容積。具體方式可參考《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術(shù)規(guī)范》（GB 50869—2013）附錄B和附錄C。滲濾液產(chǎn)生量計(jì)算方法也可參見(jiàn)《生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)巖土工程技術(shù)規(guī)范》（CJJ 176—2012）中浸出系數(shù)水量平衡法（或考慮廢物含水量變化的浸出系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式法）[10]。

不同于生活垃圾存在腐熟降解現(xiàn)象及入場(chǎng)含水量和田間持水量差別較大的特點(diǎn)，鋰渣場(chǎng)一般多采用浸出系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式法估算滲濾液產(chǎn)生量，即填埋場(chǎng)滲濾液的產(chǎn)生量應(yīng)充分結(jié)合當(dāng)?shù)亟涤炅?、蒸發(fā)量、地面水損失、地下水滲入情況、廢物特性、雨污分流措施、表面覆蓋和滲濾液導(dǎo)排設(shè)施狀況等因素確定。有關(guān)滲濾液產(chǎn)生量的計(jì)算大多以降雨量為推算基礎(chǔ)，其計(jì)算公式種類(lèi)甚多，目前較常用的合理化公式修正式見(jiàn)式（1）：

Q=（C1 A1 +C2 A2 +C3 A3 +C4 A4）×I×10-3" " "（1）

式中：Q為滲濾液產(chǎn)生量，m3/d；A1為正在填埋作業(yè)區(qū)匯水面積，m2；A2為已中間覆蓋區(qū)匯水面積，m2；A3為已終場(chǎng)覆蓋區(qū)匯水面積，m2；A4為調(diào)節(jié)池匯水面積，m2；C1、C2、C3、C4分別為A1區(qū)、A2區(qū)、A3區(qū)和A4區(qū)的浸出系數(shù)；I為降雨強(qiáng)度，mm/d。

2.2" 初期雨水池容積的計(jì)算

對(duì)于采用PE膜、HDPE膜、PVC涂層布等隔水材料對(duì)填埋場(chǎng)進(jìn)行嚴(yán)密臨時(shí)覆蓋時(shí)，對(duì)于降落在隔水材料上的初期雨水，初期雨水池的有效容積可以按照面積乘以降雨深度（一般10～15 mm，同時(shí)需結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)要求確定）計(jì)算，如式（2）所示。

V=1.2 F×I×10-3" " " "（2）

式中 ： V為初期雨水收集池容積，m3; F為受污染的場(chǎng)地面積，m2; I為初期雨水量，mm。

2.3" 防洪污水調(diào)節(jié)池容積的計(jì)算

當(dāng)鋰渣為危廢時(shí)，按照規(guī)范要求，填埋場(chǎng)不允許在雨天進(jìn)行作業(yè)，因此不會(huì)產(chǎn)生該部分污水。

當(dāng)鋰渣為第Ⅱ類(lèi)一般工業(yè)固體廢物時(shí)，對(duì)于降落在鋰渣堆填面上的超滲產(chǎn)流和蓄滿(mǎn)產(chǎn)流徑流，按照降水量區(qū)分。降水量不超過(guò)初期雨水降雨深度時(shí)，直接視為滲濾液收集處理；降水量大于初期雨水降雨深度時(shí)，可全部按照防洪污水處理。按滲濾液處理時(shí)，其所需容積可合并在滲濾液調(diào)節(jié)池容積內(nèi)按式（2）計(jì)算。按防洪污水處理時(shí)，調(diào)節(jié)池容積按照庫(kù)區(qū)裸露面積乘以實(shí)際降雨深度計(jì)算，但其降雨標(biāo)準(zhǔn)有待確定。

3" "同類(lèi)規(guī)范對(duì)比及討論

參考其他幾類(lèi)干式固體廢物堆場(chǎng)，如干式赤泥庫(kù)、干式磷石膏庫(kù)、干式貯灰場(chǎng)、干式堆場(chǎng)尾礦庫(kù)等，其采用的標(biāo)準(zhǔn)中調(diào)節(jié)回水池容積要求對(duì)比見(jiàn)表2。

通過(guò)表2可以看出，由于火電廠產(chǎn)生的干灰不具備較強(qiáng)的污染性，火電廠的干式貯灰場(chǎng)對(duì)污水調(diào)節(jié)池容積無(wú)特殊要求；干式堆場(chǎng)尾礦庫(kù)，通常是按照第Ⅰ類(lèi)一般工業(yè)固體廢物進(jìn)行要求，《尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》中環(huán)保回水保證率、回水可靠性和連續(xù)性提出了要求，對(duì)調(diào)節(jié)回水池容積要求較低；由于磷石膏具有較強(qiáng)的酸性以及含有磷、氟等有害物質(zhì)，赤泥具有較強(qiáng)的堿性以及含有氟化物、鋁等有害物質(zhì)，為盡可能避免二者對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生污染，規(guī)范對(duì)其調(diào)節(jié)回水池容積的要求較高。

鑒于鋰渣中可能含有重金屬的污染特性，本文建議鋰渣填埋場(chǎng)的防洪污水調(diào)節(jié)池容積按照《一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18599—2020）中要求的防洪標(biāo)準(zhǔn)50年一遇頻率下24 h的洪水總量確定。

由于防洪污水水量較大，如按照5 d內(nèi)初期雨水全部利用或處理的要求對(duì)初期雨水池進(jìn)行騰空，則要求回水規(guī)?；蛭鬯幚硪?guī)模太大，通?？蓡为?dú)設(shè)置防洪污水調(diào)節(jié)池容納該部分雨水。例如，某鋰渣填埋場(chǎng)項(xiàng)目庫(kù)容約580萬(wàn)m3，庫(kù)區(qū)面積約24萬(wàn)m2，

50年一遇的設(shè)計(jì)暴雨24 h降雨量為276 mm。按照規(guī)范相關(guān)公式和當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)要求，計(jì)算得所需防洪污水調(diào)節(jié)池容積約75 000 m3，初期雨水池容積約72 00 m3，滲濾液調(diào)節(jié)池的容積約為11 000 m3。防洪污水調(diào)節(jié)池的概算投資占比不高，僅占總投資額的5%左右，但建成后可有效降低填埋場(chǎng)的污染物排放，因此該項(xiàng)目方案得到了評(píng)審專(zhuān)家和當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境部門(mén)的認(rèn)可。

4" " 結(jié)論與建議

綜上所述，對(duì)鋰渣填埋場(chǎng)的污水調(diào)節(jié)池容積設(shè)計(jì)建議如下：1）當(dāng)鋰渣為危險(xiǎn)廢物時(shí)，嚴(yán)格禁止外來(lái)雨水入庫(kù)，污水可分成滲濾液和初期雨水，污水調(diào)節(jié)池容積按通常的滲濾液調(diào)節(jié)池和初期雨水池的規(guī)范公式進(jìn)行計(jì)算。2）當(dāng)鋰渣為第Ⅱ類(lèi)一般工業(yè)固體廢物時(shí)，污水可分成滲濾液、初期雨水和防洪污水，滲濾液調(diào)節(jié)池和初期雨水調(diào)節(jié)池容積按通常的滲濾液調(diào)節(jié)池和初期雨水池的規(guī)范公式進(jìn)行計(jì)算，防洪污水調(diào)節(jié)池的容積可按防洪標(biāo)準(zhǔn)50年一遇頻率下24 h洪水的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)庫(kù)區(qū)裸露面積乘以降雨深度計(jì)算確定。當(dāng)鋰渣的填埋規(guī)模較小或者有足夠的倉(cāng)儲(chǔ)空間可保證雨天不作業(yè)時(shí)也可以考慮不設(shè)置防洪污水調(diào)節(jié)池。

參考文獻(xiàn)

[1] 王世俊，郭越福，官長(zhǎng)平，等.鋰冶煉渣綜合利用研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2022，644（12）：252-255.

[2] 中華人民共和國(guó)住建部.生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術(shù)規(guī)范：GB 50869—2013 [S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2013.

[3] 環(huán)境保護(hù)部.生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)：GB 16889—2008[S].北京：中國(guó)環(huán)境出版集團(tuán)，2008.

[4] 中華人民共和國(guó)住建部.生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)技術(shù)規(guī)程：CJJ 93—2011[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[5] 中華人民共和國(guó)住建部.生活垃圾處理處置工程項(xiàng)目規(guī)范：GB 55012—2021[S].北京：中國(guó)建筑出版?zhèn)髅接邢薰荆?021.

[6] 中華人民共和國(guó)生態(tài)環(huán)境部.危險(xiǎn)廢物處置工程技術(shù)導(dǎo)則：HJ 2042—2014[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2014.

[7] 中華人民共和國(guó)生態(tài)環(huán)境部. 危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)：GB 18598—2019 [S].北京：中國(guó)環(huán)境出版集團(tuán)，2019.

[8] 蔣勇翔. 簡(jiǎn)談環(huán)境保護(hù)工作中初期雨水的收集與管理[J].能源研究與管理，2022，14（3）：113-118.

[9] 中華人民共和國(guó)住建部.有色金屬工業(yè)環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50988—2014[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.

[10] 中華人民共和國(guó)住建部.生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)巖土工程技術(shù)規(guī)范：CJJ 176—2012[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[11] 中華人民共和國(guó)住建部.干法赤泥堆場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50986—2014[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.

[12] 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.磷石膏庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程：AQ 2059—2016[S].北京：煤炭工業(yè)出版社，2017.

[13] 工業(yè)和信息化部.磷化工固體廢物堆場(chǎng)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范：HG-T 20712—2022[S].北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社，2022.

[14] 國(guó)家能源局.火力發(fā)電廠干式貯灰場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)程：DL/T 5488—2014[S].北京：中國(guó)電力出版社，2014.

[15] 中華人民共和國(guó)住建部.尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50863—2013[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2013.

收稿日期：2023-12-17

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)： 2023YFC3012202）

作者簡(jiǎn)介：金志斌（1984—），男，高級(jí)工程師，主要從事生活垃圾填埋場(chǎng)、危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)、尾礦庫(kù)和工業(yè)固體廢物堆場(chǎng)等設(shè)計(jì)工作。