化工园区Ⅱ类一般工业固废填埋场设计

戴陈玉，石眺霞

(武汉工程大学研究设计院，湖北 武汉 430073)

某化工园区位于湖北省中部，汉江中下游，园区主要以石油化工、煤化工和精细磷化工为主，总占地面积约20.6平方公里。随着进驻企业日益增多，企业在生产过程中产生的一般工业固废引发的环境问题开始显现，对园区的大气、水、土壤造成了较大的环境风险。填埋作为固体废物处理必不可少的最终处理手段，具有适应性广、操作简单、建设运行费用低的特点，是解决园区内企业一般工业固废的处理处置问题的首选途径。

第Ⅱ类一般工业固体废物是指按照GB5085规定方法进行浸出试验而获得的浸出液中，有一种或一种以上的污染物的浓度超过GB8978最高允许排放浓度，或是pH值在6～9范围之外的一般工业固体废物[1]。

1 填埋场工程设计

1.1 场址基本情况

本工程位于化工园园区规划范围内，属环境保护设施用地，场址区域不属于地下水主要补给区，无饮用水源含水层无断层、断层破碎带、溶洞区，项目选址符合规范要求[1]。

场址属于低山～丘陵地貌，整体地势东、西两侧高中部低，大致呈“凹”字形。场地土层由上至下主要由杂填土(K=3.25×10-2cm/s)、粉质粘土(K=1.87×10-6cm/s)、强风化泥质粉砂岩(K=1.63×10-4cm/s)、中等风化泥质粉砂岩(K=2.9×10-5cm/s)组成。场地地下水主要为上层滞水及裂隙潜水两种类型，地下水不丰。

1.2 处理种类、规模

本工程可能涉及到的一般工业固废及其产生量详见表1。

表1 可能涉及到的一般工业固废及其产生量一览表

1.3 处理工艺

根据进入本工程填埋场的固废种类，确定处理工艺如下图1。

图1 垃圾处理工艺流程图

固废运输车进场后，首先称重计量，取样粗检。对于不需要进行预处理的物料直接运往填埋区进行填埋处理；对需要进行预处理的大件物料经破碎处理后利用拉臂车运往填埋区进行填埋处理；对进场的污泥则需加入水泥、固化剂等辅助物料经固化处理后利用拉臂车运往填埋区进行填埋处理。

1.4 填埋场总平面设计

本工程总占地面积6.67hm2，主要分为填埋库区、管理区和生产区三大部分，其中填埋库区占地面积4.12 hm2，占地率61.81%。管理区布置在填埋场库区的东侧，主要包括综合楼和门卫；生产区布置在填埋库区的西侧，主要包括预处理车间、暂存仓库、物化车间、渗沥液调节池等，各建筑物由南至北布置于主要道路边。管理区与生产区均布置在常年主导风向的侧风向。

图2 填埋场总平面设计图

1.5 坝体工程

垃圾坝的主要作用是取得初始库容、阻拦垃圾外溢、稳固垃圾堆体，是填埋场中重要的构筑物，对填埋场的安全运行起着决定性作用。本工程填埋场为沟谷型，地形呈“凹”字形，根据场区地形和填埋工艺要求，在“凹”字形顶部缺口处设置垃圾坝一座，考虑到场地平整时产生的大量土方，使用碾压土石坝，不仅可以原地消纳部分土方，还可以有效的节约工程投资。

经计算确定垃圾坝最大高度10m，有效库容约36万m3，考虑到车辆行驶和库区膜锚固，坝顶宽度6m，坝体坡比为1∶2，两级放坡。筑坝材料设计指标为：天然重度>16.0KN/m ，内摩擦角≥30°，粘聚力≥20KPa。筑坝土料中不应含有耕土层及草皮、树根、垃圾等，有机质含量不得超过5%，含水溶性盐和中溶性盐的总和不大于5%，不均匀系数:30～100；每层碾压厚度为300mm。

1.6 防渗系统

图3 填埋场库底防渗结构详图

图4 填埋场边坡防渗结构详图

根据前文数据各土层渗透系数均不能达到1.0×10-7cm/s的天然防渗条件的要求，必须采用人工防渗措施。考虑到本工程场地基岩具有透水性，且不是一个完整独立的水文单元，确定采用人工水平防渗工艺。水平防渗的衬层系统通常从垃圾底部向下可依次包括隔离层、排水层(包括渗沥液收集系统)、保护层和防渗层等[2]。根据以上几种功能的不同方式的组合，水平防渗的衬层系统可以分为单层衬层系统、复合衬层系统、双层衬层系统、多层衬层系统[2]。结合项目环境影响评价要求，本工程选用双层衬层系统，填埋场的库区底部及边坡防渗构造如图3，图4。

防渗系统土工膜一般采用双轨焊接，各种材料的搭接宽度不得低于相应的连接标准，本工程防渗系统锚固详见下图5，图6。

图5 中间锚固沟大样图

图6 库区道路边膜锚固大样图

1.7 渗沥液、地下水收集导排系统

为防止渗沥液在填埋场内积聚而影响作业、污染环境，必须对渗沥液进行收集导排。渗沥液收集导排系统主要由设置在底部防渗层上的反滤层、集液导排主次盲沟和竖向石笼组成。沿库区底部南北向设置渗沥液收集主盲沟，主盲沟纵坡为3.4%，采用倒梯形断面，最大断面尺寸为：上底宽1.9m，下底宽0.7m，深0.6m。渗沥液导排盲沟内铺设HDPE穿孔花管和级配卵石(粒径d30～d60mm)，各垃圾层的渗沥液通过中间层次盲沟进入附近的石笼或流到库底及坡面上，再经石笼或坡面流入主盲沟，最后经主盲沟排出填埋库区。本工程填埋一区、填埋二区分别设置有渗沥液导排盲沟，填埋一区渗沥液导排管在分隔坝前由花管变为无孔管，填埋二区的渗沥液导排管在垃圾坝前由花管变为无孔管，两个填埋区的渗沥液分别导排，互不影响。

本工程地下水导排盲沟与渗沥液主盲沟对应设置，主盲沟采用梯形断面，最大断面尺寸为底宽1.9m，深0.6m，盲沟中铺设HDPE穿孔排水花管和级配碎石，渗沥液及地下水导排盲沟见图7。

图7 渗沥液及地下水导排盲沟详图

1.8 雨污分流措施

渗沥液处理工艺较为复杂，难度大，工程投资和处理成本高。一个设计合理的填埋场应采取切实可行的工程措施，尽量减少渗沥液的产生量。本工程采取以下措施有效减少渗沥液的处理量。

(1)合理分区分单位填埋作业，合理安排建设计划：将填埋库区从水平和垂直方向分为二个大的填埋分区即填埋一区和填埋二区，填埋作业时从下游往上游的次序逐步推进，两区之间设垃圾分隔坝，在填埋一区填埋作业时，填埋二区的雨洪水通过渗滤液排水管在末端切换排放至填埋库区外。依次类推；每个填埋大区又划分为3～4个填埋小区，各区之间设临时挡水坝，在其中一个小区填埋作业时，另外几个小区的雨水通过泵排至库外。

(2)设置临时截洪沟：在库区中间锚固沟处设置临时截洪沟，将该高度以上的雨水通过临时截洪沟排至库外，达到雨污分流的目的。

(3)设置环库截洪沟：沿库区边沿设置永久性的环库截洪沟，使降雨时的库外雨洪水通过截洪沟排至附近水体不进库区，减少渗沥液量。

(4)及时进行日覆盖和封场：填埋场每日填埋作业完成后，及时利用1.0mm厚HDPE膜进行日覆盖作业；已填埋且近期不再使用的区域及时进行中间覆盖作业；已填埋完成的区域及时进行封场。

1.9 渗沥液产生量

本工程渗沥液产生量计算采用经验公式法(浸出系数法)[2]，计算公式如下：

Q=I(C1A1+C2A2+C3A3+C4A4)/1000

式中：Q——渗沥液平均日产生量，m3/d；

I——多年平均日降雨量，972.2mm。

本工程C1(正在填埋作业区渗出系数，一般宜取0.5～0.8)取0.70，C2(已中间覆盖区(膜覆盖)渗出系数，宜取(0.2～0.3)C1)取0.25C1，即0.175，C3(已终场覆盖区渗出系数，一般取0.1～0.2)取0.10，本工程调节池采用膜浮盖系统，C4(调节池渗出系数，取0或1)取0。

结合填埋场建设运营计划，当填埋一区和填埋二区均投入使用后且填埋至85.0m高程时，场区的汇水面积最大，此时，A1(正在填埋作业区汇水面积)按600m2计算，A2(已中间覆盖区面积)为26500 m2，A3(已封场覆盖区面积)为12000m2，则本工程渗沥液平均产生量计算如下：Q1=972.2×(0.70×600+0.175×26500+0.1×12000)/1000=6083.54m3/a。

平均渗沥液日产量为：Q=6083.54÷365=16.67m3/d

1.10 渗沥液调节池

调节池的作用是储存渗沥液，并对垃圾填埋库区旱季及雨季渗沥液产量的不均匀性进行调节，以减小渗沥液处理设施的规模，同时，对渗沥液水质有较好的厌氧均化作用。

本工程渗沥液调节池按多年平均逐月降雨量以及渗沥液处理规模的平衡计算确定[2]，经计算渗沥液调节池最小容积为：1259.99m3。按历史最大日降雨量进行校核，该地历史最大日降雨量285.4mm，经计算渗沥液产生量为1785.89m3/d。

根据计算和校核结果，考虑1.1～1.3的安全系数，则调节池有效容积不应小于2000m3，本工程渗沥液调节池取2400 m3，剩余容积兼做事故应急使用。

1.11 渗沥液处理工艺

一般工业固体废弃物填埋场渗沥液水质成份不同于生活垃圾填埋场，工业固体废弃物填埋场渗沥液水质随着填埋废物种类的不同而呈现出不同的特点。工业固废渗沥液具有以下特点：

(1)工业固废中有毒有害物质较多，因此产生的渗沥液内有毒有害污染物种类繁多。

(2)工业固废种类繁多，不同的废物将产生不同性质的渗沥液，因此渗沥液水质受填埋物质影响较大。

(3)渗沥液有机污染物浓度较低，且随填埋时间变化较小。

本工程出水水质执行《污水综合排放标准》表4中一级标准限值的要求，本工程进出水水质详见下表2。

表2 渗沥液进出水水质 mg/L

根据进出水水质要求，本项目采用物化预处理+MBR+反渗透的处理工艺，详见图8，处理出水能够满足排放要求。

图8 物化预处理+MBR+反渗透的处理工艺图

1.12 填埋场封场

填埋场处置的废物数量达到填埋场设计容量时，应进行封场[4]。本工程采用HDPE膜作为封场覆盖的主要材料，封场各层由下至上设置如下：①原生垃圾层；②排气层：5.5mm厚复合土工排水网；③防渗层：1.0mm厚HDPE膜；④排水层：5.5厚复合土工排水网；⑤植被层：自然土层厚300mm、营养土层厚500mm。

2 运营建议

(1)严格检测所有进场垃圾，不符合入场条件的垃圾如危险废物、生活垃圾等一律不得入场处理。

(2)制定合理的填埋作业方案，应以一日为一小单元或每班次为一小单元，宜每一小单元一覆盖。垃圾层应采用分层压实方法，每层固废厚度应依据填埋场作业设备的压实性能及固废的可压缩性确定，尽可能压实以达到最高压实度。但填埋场底部2.0m高范围内的垃圾不能碾压且应剔除其中的尖锐物、长棍状物，库底渗沥液集盲沟周边0.5m宽及沟顶面1.0m高范围内的垃圾不能碾压。

(3)从源头控制一般工业固废产生量，增加其综合利用率，尽可能的减少其处理处置量，以延长本填埋场的服务年限。

[1] 国家环境保护总局、国家质量监督检验检疫总局. GB18599-2001 一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准[S].北京：中国环境科学出版社，2013.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB50869-2013生活垃圾卫生填埋技术规范[S].北京：中国计划出版社，2013.

[3] 国家环境保护局、国家技术监督局.GB8978-1996污水综合排放标准[S].北京：中国环境科学出版社，1997.

[4] 中国石油化工集团公司.QSH 0700-2008一般工业固体废弃物填埋场技术规定[S/OL].[2018-02-07].http://www.doc88.com/p-0979365433970.html .