沿海工業園區危廢剛性填埋場設計研究
來源：《CE碳科技》微信公眾號
作者：中城環境 董學光
危險廢物的最大來源即是工業生產，據估計，中國工業危險廢物的產生量約占工業固體廢物產生量的3％～5％，主要分布在化學制造業、金屬冶煉及壓延加工業、石油加工業及煉焦業、造紙及制品制造業等工業部門。
近年來，危險廢物填埋場作為危險廢物安全處置的重要手段和設施，在全國范圍內大量建設，其安全功能就是隔斷危險廢物中重金屬等有害組分向環境和人體的轉移，實現危險廢物安全處置。
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。
《危險廢物填埋污染控制標準》（GB 18598－2019）主要修訂了選址、入場標準、廢水排放及運行監測等四方面的內容，其中對選址及入場標準的修訂如下：
一是提高了柔性填埋場選址要求，柔性填埋場不得建設在軟土區域，防滲層需高于常年地下水位3m以上。廢除了環發〔2004〕75號文《危險廢物安全填埋處置建設技術要求》對軟土場地及高地下水位場地可通過提高技術措施建設柔性填埋場的條款，故柔性填埋場選址將更加困難。
二是提高了柔性填埋場的入場標準，提高了污染物控制限值，水溶性鹽總量需小于10％，有機質含量需小于5％。上述規定使得大量危險廢物無法進入柔性填埋場填埋。
一、項目背景
1、園區產廢情況
國內某沿海工業園區在國家產業政策指導下，重點引進發展以高科技、高附加值項目為主的精細化工、生物制藥和醫藥化工等產業。由于出口需要，園區建設在沿海區域。該企業生產過程中產生大量的化工危廢，存在大量危廢處置需求，雖建有危廢焚燒處置設施，進行了減量化，但仍缺少終端處置設施，以處理危廢焚燒灰渣。
據生態環境部相關統計數據，園區內廢鹽年產生量為1．25萬噸，廢鹽庫存量為2．73萬噸。廢鹽種類主要包括HW02醫藥廢物、HW04農藥廢物、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。
工業危險廢棄物管理是我國環境保護工作的重要組成部分，對于防范環境風險、保障人體健康、維護生態安全，改善大氣、水和土壤環境的質量具有重要意義。目前環保政策趨嚴，產生的危廢如不能安全、環保處理，必將制約園區的發展。
2、擬建場地水文地質情況
擬建場地占地面積約2萬m2，根據地勘數據，擬建場址地勢平坦，未見活動性大斷裂及斷裂破碎帶通過。場地地貌區屬于徐淮黃泛平原區，地貌單元為泛濫沖積平原，地層為粉質黏土層與淤泥質黏土層交叉分布，場地土層主要為：
①層素填土
②層粉質黏土
③層粉質黏土夾粉砂
④層粉土夾淤泥
⑤層粉土
⑥層粉土夾淤泥
⑦層淤泥質粉質黏土
⑧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1．15～2．30m左右；勘察期間水位標高約為0．60～0．70m左右，穩定水位標高約為 0．80m左右。根據水文地質觀測資料，歷史最高地下水位為1．26m。
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域，不滿足柔性填埋場選址要求。另外場址地下水位距離地面局部不足1m，同樣不滿足柔性填埋場選址要求。
從入場標準角度看，園區內存在大量廢鹽類危險廢物，年產生量為1．25萬噸，由于其水溶性大，不能進入柔性填埋場。
因此考慮采用新標準剛性填埋場的概念進行建設，新標準剛性填埋場滲漏監測實現了可視化、安全、環保，當獨立單元出現滲漏現象時，不影響其他單元的使用，可及時進行修補，以保障填埋場安全運行。另外，填埋單元獨立便于分類填埋及未來的綜合利用。
二、新標準對剛性填埋場的主要要求
根據《危險廢物填埋污染控制標準》（GB 18598－2019）剛性填埋場要求，新標準剛性填埋場采取了雙重防滲漏措施，可對滲漏現象做到提前檢測、及時修補，從而保障填埋場的安全運行。
其中主要要求如下：
1、雙重防滲，一是剛性填埋結構抗滲等級需符合GB 50108一級防水標準，二是剛性填埋場需內襯人工防滲襯層。
2、填埋單元面積不得超過50m2，容積不得大于250m3。
3、剛性填埋場需考慮作業時防雨措施，應設置雨棚防止作業時雨水進入。
4、剛性填埋場需設置下圖所示的目視檢測區，即在此區域內能通過目視的方式，從池壁和池底檢測填埋單元的破損情況。
圖2－1《危險廢物填埋污染控制標準》中剛性填埋場剖面示意圖
三、技術方案的選擇
1、目視檢測區地上式與地下式的選擇
1）填埋單元池凈尺寸確定
每個填埋單元的最優尺寸應同時滿足面積不大于50m2、容積不大于250m3，因此取單元池有效池容高度為5m。對于一個填埋單元，當高度一定時，周長最小對應的混凝土用量最小，因此單元池采用正方形，且每個填埋單元的最優邊長取凈尺寸7．05m。
新標準中，剛性填埋場要求混凝土標號采用不小于C30，以滿足側壓強度不低于25N／mm2的要求；側壁厚度依據結構受力計算，應不小于35cm。
2）填埋單元池凈尺寸確定
目視檢測區可以選擇地上式或地下式，兩者之間優缺點，可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
沿海地區地下水位高，雖然單元池采用地下形式方便作業，但需考慮降排水措施及抗浮。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，這樣會增加建設成本。且運營時存在地下水位入侵的風險，因此從地下水位角度看，地上式優于地下式。
②工程造價
根據《危險廢物填埋污染控制標準》（GB 18598－2019）引用的剛性填埋場結構，若剛性填埋場全埋地下，需要設置雙層混凝土結構，埋深越大，建設投資越大。因此從造價角度看，地上式優于地下式。
綜上，結合環保風險及造價情況，目視檢測區設置在地上為宜。
2、雨棚形式選擇
1）雨棚形式
雨棚分為兩種形式，固定式棚架和移動式棚架。
固定式雨棚為鋼結構雨棚，主要由上部棚架和立柱支撐組成。棚架采用圓弧頂，立柱采用矩形管。立柱支撐于兩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。若對支柱和棚架做具備吊裝功能的加強設計，會增大投資。
3－1固定式雨棚
移動式棚架區別于固定式棚架，立柱與單元池側壁上的滑軌相連，可以隨著作業單元進行移動。雖然移動式棚架造價高于固定式棚架，但由于可以移動重復使用，故對支柱和棚架做具備吊裝功能的加強設計，并不會造成投資過大。
2）雨棚形式比較
固定式雨棚與移動式雨棚對比如下：
表3－1棚架形式比較
3）雨棚方案選擇
由于雨棚在填埋作業時，為臨時性使用設施。每個單元池池容為250m3，填埋作業時，完全可以在暫存庫內存儲250m3危廢，然后集中一天完成填埋進行封場。若填埋后未封場時發生降雨，需使用雨棚遮擋，那么雨棚覆蓋僅需一個單元池的范圍。
因此，采用移動式雨棚，每組雨棚覆蓋面積為1個單元池，可縱向移動。雨棚緊貼單元池，實現全密閉，以防止降雨時雨水側向進入。
圖3－2移動式雨棚
3、填埋方式選擇
1）填埋方式種類
填埋方式主要有以下幾種方式：
①塔吊
②汽車吊
③龍門吊
④懸臂吊
⑤電動單梁吊車
圖3－3吊裝方式
2）填埋方式限制條件
①剛性填埋場上方設有雨棚，影響填埋作業。
②由于地下水條件及造價限制，剛性填埋場位于地面以上。
根據以上兩個限制條件，雖然塔吊臂展長，但屬于高空作業，且難以覆蓋所有單元格，因此塔吊作業方式并不適合；
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；
懸臂吊作業范圍受限，作業面積較小，難以滿足相鄰剛性填埋場單元池的填埋作業；
電動單梁吊車可吊裝單梁范圍內的填埋物，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，因此若選擇電動單梁吊車，則軌道需高于剛性填埋場。
3）填埋方式確定
軌道高于剛性填埋場，會增加造價，因此考慮采用龍門吊，軌道直接安裝到剛性填埋場池壁。經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，然后以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、滲濾液導排方式
新標準剛性填埋場由獨立的封閉的運營單元組成，各獨立單元池池容較小，剛性填埋場上方設置有雨棚，在停止使用后進行封場，作業前后都能有效防止雨水進入，且危廢品本身不產生滲濾液，因此滲濾液產生量有限。
根據構造形式，單元池滲濾液導排有以下兩種方式。
一是豎向抽排，在每個單元格板底設2％坡度，坡向單元格內設置的集氣井，從集氣井至單元格頂部預埋DN200檢測管，通過空壓機定期抽水確定單元格內是否有滲濾液。
二是底部導排，在每排單元池設置一條滲濾液導排管道，底部穿出單元池，連接三通，未填埋作業時導排雨水，后期導排滲濾液。
圖3－4 滲濾液底部導排
由于滲濾液管穿墻時，HDPE與混凝土連接位置易泄漏，且考慮到理論上剛性填埋場不應產生滲濾液，因此考慮采用豎向抽排方式導排滲濾液，并可兼做氣體排放井。
四、方案確定
經過以上比較，根據場地條件，本工程采用新標準剛性填埋場形式建設128個單元池，單元池邊長7．05×7．05m，凈高5m，設計庫容為3．2萬m3，占地面積為7142m2。新標準剛性填埋場建設形式如下表。
表4－1 新標準剛性填埋場形式
圖4－1 新標準剛性填埋場實景圖
五、結論
隨著沿海工業園區的發展，廢鹽類危險廢物產生不斷增多，由于該類危險廢物目前沒有合適的綜合利用技術，因此新標準剛性填埋場做為環保安全的構筑物，可貯存廢鹽類危廢，后待技術發展，再進行綜合利用。
新標準剛性填埋場不僅可以解決沿海工業園區選址困難的問題，由于其采用了可視化的滲漏監測設施，還可解決園區廢鹽類危廢的環保安全處理。
國務院辦公廳印發的《“無廢城市”建設試點工作方案》中指出，“無廢城市”的目標是：大宗工業固體廢物貯存處置總量趨零增長、危險廢棄物全面安全管控。剛性填埋場由于具有分類貯存、安全穩定及方便回取的特點，必將在危廢資源化利用上貢獻一定的力量。
更多環保固廢領域優質內容，歡迎關注《CE碳科技》微信公眾號。
