沿海工业园区危废刚性填埋场设计研究

来源：《CE碳科技》微信公众号

作者：中城环境 董学光

危险废物的最大来源即是工业生产，据估计，中国工业危险废物的产生量约占工业固体废物产生量的3％～5％，主要分布在化学制造业、金属冶炼及压延加工业、石油加工业及炼焦业、造纸及制品制造业等工业部门。

近年来，危险废物填埋场作为危险废物安全处置的重要手段和设施，在全国范围内大量建设，其安全功能就是隔断危险废物中重金属等有害组分向环境和人体的转移，实现危险废物安全处置。

安全填埋是最终处置危废的一种方法，适用于不能回收利用其组分和能量的危废，包括焚烧过程的残渣和飞灰等。

《危险废物填埋污染控制标准》（GB 18598－2019）主要修订了选址、入场标准、废水排放及运行监测等四方面的内容，其中对选址及入场标准的修订如下：

一是提高了柔性填埋场选址要求，柔性填埋场不得建设在软土区域，防渗层需高于常年地下水位3m以上。废除了环发〔2004〕75号文《危险废物安全填埋处置建设技术要求》对软土场地及高地下水位场地可通过提高技术措施建设柔性填埋场的条款，故柔性填埋场选址将更加困难。

二是提高了柔性填埋场的入场标准，提高了污染物控制限值，水溶性盐总量需小于10％，有机质含量需小于5％。上述规定使得大量危险废物无法进入柔性填埋场填埋。

一、项目背景

1、园区产废情况

国内某沿海工业园区在国家产业政策指导下，重点引进发展以高科技、高附加值项目为主的精细化工、生物制药和医药化工等产业。由于出口需要，园区建设在沿海区域。该企业生产过程中产生大量的化工危废，存在大量危废处置需求，虽建有危废焚烧处置设施，进行了减量化，但仍缺少终端处置设施，以处理危废焚烧灰渣。

据生态环境部相关统计数据，园区内废盐年产生量为1．25万吨，废盐库存量为2．73万吨。废盐种类主要包括HW02医药废物、HW04农药废物、HW06废有机溶剂与含有机溶剂废物、HW11精（蒸）馏残渣、HW12染料、涂料废物、HW17表面处理废物、HW49其他废物等。

工业危险废弃物管理是我国环境保护工作的重要组成部分，对于防范环境风险、保障人体健康、维护生态安全，改善大气、水和土壤环境的质量具有重要意义。目前环保政策趋严，产生的危废如不能安全、环保处理，必将制约园区的发展。

2、拟建场地水文地质情况

拟建场地占地面积约2万m2，根据地勘数据，拟建场址地势平坦，未见活动性大断裂及断裂破碎带通过。场地地貌区属于徐淮黄泛平原区，地貌单元为泛滥冲积平原，地层为粉质黏土层与淤泥质黏土层交叉分布，场地土层主要为：

①层素填土

②层粉质黏土

③层粉质黏土夹粉砂

④层粉土夹淤泥

⑤层粉土

⑥层粉土夹淤泥

⑦层淤泥质粉质黏土

⑧层粉土

场地各土层承载力较低，具有一定的压缩性，且场地范围内砂性土强度在水平与垂直方向上变化均较大，综合判定该场地地基属不均匀地基。

该场地地面标高约1．15～2．30m左右；勘察期间水位标高约为0．60～0．70m左右，稳定水位标高约为 0．80m左右。根据水文地质观测资料，历史最高地下水位为1．26m。

3、拟建项目分析

从选址角度，场址为高压缩性淤泥及软土区域，不满足柔性填埋场选址要求。另外场址地下水位距离地面局部不足1m，同样不满足柔性填埋场选址要求。

从入场标准角度看，园区内存在大量废盐类危险废物，年产生量为1．25万吨，由于其水溶性大，不能进入柔性填埋场。

因此考虑采用新标准刚性填埋场的概念进行建设，新标准刚性填埋场渗漏监测实现了可视化、安全、环保，当独立单元出现渗漏现象时，不影响其他单元的使用，可及时进行修补，以保障填埋场安全运行。另外，填埋单元独立便于分类填埋及未来的综合利用。

二、新标准对刚性填埋场的主要要求

根据《危险废物填埋污染控制标准》（GB 18598－2019）刚性填埋场要求，新标准刚性填埋场采取了双重防渗漏措施，可对渗漏现象做到提前检测、及时修补，从而保障填埋场的安全运行。

其中主要要求如下：

1、双重防渗，一是刚性填埋结构抗渗等级需符合GB 50108一级防水标准，二是刚性填埋场需内衬人工防渗衬层。

2、填埋单元面积不得超过50m2，容积不得大于250m3。

3、刚性填埋场需考虑作业时防雨措施，应设置雨棚防止作业时雨水进入。

4、刚性填埋场需设置下图所示的目视检测区，即在此区域内能通过目视的方式，从池壁和池底检测填埋单元的破损情况。

图2－1《危险废物填埋污染控制标准》中刚性填埋场剖面示意图

三、技术方案的选择

1、目视检测区地上式与地下式的选择

1）填埋单元池净尺寸确定

每个填埋单元的最优尺寸应同时满足面积不大于50m2、容积不大于250m3，因此取单元池有效池容高度为5m。对于一个填埋单元，当高度一定时，周长最小对应的混凝土用量最小，因此单元池采用正方形，且每个填埋单元的最优边长取净尺寸7．05m。

新标准中，刚性填埋场要求混凝土标号采用不小于C30，以满足侧压强度不低于25N／mm2的要求；侧壁厚度依据结构受力计算，应不小于35cm。

2）填埋单元池净尺寸确定

目视检测区可以选择地上式或地下式，两者之间优缺点，可通过地下水位影响及工程造价角度进行比较：

①地下水位影响

沿海地区地下水位高，虽然单元池采用地下形式方便作业，但需考虑降排水措施及抗浮。另外未填埋时为空池，后期危废利用时需要开挖，因此地下式需自身满足抗浮需要，这样会增加建设成本。且运营时存在地下水位入侵的风险，因此从地下水位角度看，地上式优于地下式。

②工程造价

根据《危险废物填埋污染控制标准》（GB 18598－2019）引用的刚性填埋场结构，若刚性填埋场全埋地下，需要设置双层混凝土结构，埋深越大，建设投资越大。因此从造价角度看，地上式优于地下式。

综上，结合环保风险及造价情况，目视检测区设置在地上为宜。

2、雨棚形式选择

1）雨棚形式

雨棚分为两种形式，固定式棚架和移动式棚架。

固定式雨棚为钢结构雨棚，主要由上部棚架和立柱支撑组成。棚架采用圆弧顶，立柱采用矩形管。立柱支撑于两个单元池之间的扶壁上。固定式棚架造价较低，但一般只具有防雨作用，支柱难以支撑吊装机械。若对支柱和棚架做具备吊装功能的加强设计，会增大投资。

3－1固定式雨棚

移动式棚架区别于固定式棚架，立柱与单元池侧壁上的滑轨相连，可以随着作业单元进行移动。虽然移动式棚架造价高于固定式棚架，但由于可以移动重复使用，故对支柱和棚架做具备吊装功能的加强设计，并不会造成投资过大。

2）雨棚形式比较

固定式雨棚与移动式雨棚对比如下：

表3－1棚架形式比较

3）雨棚方案选择

由于雨棚在填埋作业时，为临时性使用设施。每个单元池池容为250m3，填埋作业时，完全可以在暂存库内存储250m3危废，然后集中一天完成填埋进行封场。若填埋后未封场时发生降雨，需使用雨棚遮挡，那么雨棚覆盖仅需一个单元池的范围。

因此，采用移动式雨棚，每组雨棚覆盖面积为1个单元池，可纵向移动。雨棚紧贴单元池，实现全密闭，以防止降雨时雨水侧向进入。

图3－2移动式雨棚

3、填埋方式选择

1）填埋方式种类

填埋方式主要有以下几种方式：

①塔吊

②汽车吊

③龙门吊

④悬臂吊

⑤电动单梁吊车

图3－3吊装方式

2）填埋方式限制条件

①刚性填埋场上方设有雨棚，影响填埋作业。

②由于地下水条件及造价限制，刚性填埋场位于地面以上。

根据以上两个限制条件，虽然塔吊臂展长，但属于高空作业，且难以覆盖所有单元格，因此塔吊作业方式并不适合；

汽车吊灵活，但由于刚性填埋场位于地面以上，因此会对驾驶员造成遮挡，影响作业；

悬臂吊作业范围受限，作业面积较小，难以满足相邻刚性填埋场单元池的填埋作业；

电动单梁吊车可吊装单梁范围内的填埋物，但由于电动单梁吊车贴近轨道，与轨道之间无净空无法吊装，因此若选择电动单梁吊车，则轨道需高于刚性填埋场。

3）填埋方式确定

轨道高于刚性填埋场，会增加造价，因此考虑采用龙门吊，轨道直接安装到刚性填埋场池壁。经鉴别符合入场要求的填埋物，由运输车辆运至刚性填埋场卸料平台，然后以门式龙门吊将卸料平台的填埋物吊装运送至单元池填埋。

4、渗滤液导排方式

新标准刚性填埋场由独立的封闭的运营单元组成，各独立单元池池容较小，刚性填埋场上方设置有雨棚，在停止使用后进行封场，作业前后都能有效防止雨水进入，且危废品本身不产生渗滤液，因此渗滤液产生量有限。

根据构造形式，单元池渗滤液导排有以下两种方式。

一是竖向抽排，在每个单元格板底设2％坡度，坡向单元格内设置的集气井，从集气井至单元格顶部预埋DN200检测管，通过空压机定期抽水确定单元格内是否有渗滤液。

二是底部导排，在每排单元池设置一条渗滤液导排管道，底部穿出单元池，连接三通，未填埋作业时导排雨水，后期导排渗滤液。

图3－4 渗滤液底部导排

由于渗滤液管穿墙时，HDPE与混凝土连接位置易泄漏，且考虑到理论上刚性填埋场不应产生渗滤液，因此考虑采用竖向抽排方式导排渗滤液，并可兼做气体排放井。

四、方案确定

经过以上比较，根据场地条件，本工程采用新标准刚性填埋场形式建设128个单元池，单元池边长7．05×7．05m，净高5m，设计库容为3．2万m3，占地面积为7142m2。新标准刚性填埋场建设形式如下表。

表4－1 新标准刚性填埋场形式

图4－1 新标准刚性填埋场实景图

五、结论

随着沿海工业园区的发展，废盐类危险废物产生不断增多，由于该类危险废物目前没有合适的综合利用技术，因此新标准刚性填埋场做为环保安全的构筑物，可贮存废盐类危废，后待技术发展，再进行综合利用。

新标准刚性填埋场不仅可以解决沿海工业园区选址困难的问题，由于其采用了可视化的渗漏监测设施，还可解决园区废盐类危废的环保安全处理。

国务院办公厅印发的《“无废城市”建设试点工作方案》中指出，“无废城市”的目标是：大宗工业固体废物贮存处置总量趋零增长、危险废弃物全面安全管控。刚性填埋场由于具有分类贮存、安全稳定及方便回取的特点，必将在危废资源化利用上贡献一定的力量。

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