沿海工業園區危險廢物剛性填埋場設計研究

董學光，蘇紅玉，范曉平

（中國城市建設研究院有限公司，北京 100120）

1 引言

危險廢物（以下簡稱“危廢”） 的最大來源即工業生產。據估計，中國工業危廢的產生量約占工業固體廢物產生量的3%～5%，主要分布在化學原料和化學制造業、金屬冶煉及壓延加工業、石油加工及煉焦業、造紙及制品制造業等工業部門［1］。

近年來，危廢填埋場作為危廢安全處置的重要手段和設施在全國范圍內大量建設。對于危廢填埋場而言，其安全功能就是隔斷危廢中重金屬等有害組分向環境和人體遷移的途徑，從而達到危廢安全處置的目的［2］。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［3］。

GB 18598—2001 危險廢物填埋污染控制標準頒布已經接近20 a，逐漸不適用于目前危廢填埋行業，其對危廢管理單位的要求不高。很多危廢處理單位普遍運行管理水平不高，對危廢組分及特性分析難以做到全面準確，導致處理過程中污染防治措施不到位，次生污染難以徹底消除［4］，鑒于此，新頒布的GB 18598—2019 危險廢物填埋污染控制標準，對GB 18598—2001 進行了修編。主要修訂了選址、入場標準、廢水排放及運行監測4個方面的內容，為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3 m 以上。且廢除了《危險廢物安全填埋處置建設技術要求》（環發〔2004〕75 號） 中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，柔性填埋場選址將更加困難；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＜10%，有機質含量需＜5%，這些規定造成大量的危廢無法進入柔性填埋場填埋。

2 項目背景

2.1 園區產廢情況

我國某沿海工業園區在國家產業政策指導下，重點引進發展的以高科技、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，建設在沿海區域。園區企業生產過程中產生了大量的化工危廢，因此存在大量的危廢處置需求，雖然建設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處理危廢焚燒灰渣。

根據環保部門的統計數據，園區內廢鹽年產生量為1.25×104t，廢鹽庫存量為2.73×104t。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。

工業危廢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、水和土壤環境質量具有重要意義［5］。目前環保政策趨嚴，產生的危廢如不能安全環保處理，必將限制園區發展。

2.2 擬建場地水文地質情況

擬建場地占地面積約2×104m2，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，場地土層主要為層素填土、層粉質黏土、層粉質黏土夾粉砂、層粉土夾淤泥、層粉土、層粉土夾淤泥、層淤泥質粉質黏土、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1.15～2.30 m；勘察期間水位標高約為0.60～0.70m，穩定水位標高約為0.80m。根據水文地質觀測資料，歷史最高地下水位為1.26 m。

2.3 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且場址地下水位距離地面局部不足1 m，均不滿足柔性填埋場選址要求；從入場標準角度，園區內存在大量廢鹽類危廢，年產生量為1.25×104t，由于其水溶性大，不能進入柔性填埋場，因此考慮采用GB 18598—2019 剛性填埋場的概念進行建設，滲漏監測做到可視化、安全環保，且獨立單元出現滲漏現象時不影響其他單元的使用，并可及時修補，從而保障填埋場安全運行。另外GB 18598—2019 剛性填埋場填埋單元獨立，便于分類填埋及將來的綜合利用。

3 新標準對剛性填埋場的主要規定

新頒布的GB 18598—2019 中，剛性填埋場采取了雙重防滲漏措施，并且可對其滲漏現象做到提前檢測及時修補，從而保障填埋場安全運行。主要要求：①雙重防滲，一是剛性填埋結構抗滲等級應符合GB 50108—2008 地下工程防水技術規范一級防水標準，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50 m2，容積不得＞250 m3；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，從池壁和池底檢測到填埋單元的破損情況。

4 技術方案選擇

4.1 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≤50 m2、容積≤250 m3，因此取單元池有效池容高度為5 m。另外對于1 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7.05 m。

GB 50108—2008 剛性填埋場混凝土強度等級應≥C30 以滿足側壓強度不低于25 N/mm2的要求，側壁厚度依據結構受力計算確定，并應≥35cm。

4.2 目視檢測區地上式選擇

目視檢測區可以選擇地上式或者地下式，兩者之間優缺點主要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，但需要降排水措施及抗浮考慮。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，會增加建設成本。而且運營時存在地下水位入侵的風險，因此從地下水位角度考慮，地上式優于地下式。

2） 工程造價。根據GB 18598—2019 引用的剛性填埋場結構，剛性填埋場如全埋地下，需設置雙層混凝土結構，埋深越大，建設投資越大，因此從造價角度考慮，地上式優于地下式。

4.3 雨棚形式選擇

4.3.1 雨棚形式

雨棚分為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（如圖1）。棚架采用圓弧頂，立柱采用矩形管，立柱支撐于2 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。如對支柱和棚架做具備吊裝功能的加強設計，會增大投資。

圖1 固定式雨棚

移動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（如圖2），其造價高于固定式棚架，但由于可以移動重復使用，對支柱和棚架做具備吊裝功能的加強設計不會造成投資過大。固定式雨棚與移動式雨棚對比見表1。

圖2 移動式雨棚

表1 棚架形式比較

4.3.2 雨棚方案選擇

由于雨棚在填埋作業時使用，為臨時性設施，每個單元池池容為250 m3，填埋作業時，完全可以在暫存庫內存儲250 m3危廢，然后集中1 d 填埋完進行封場。如填埋完，未封場時降雨，采用雨棚遮擋，這樣雨棚覆蓋范圍僅僅是一個單元池的范圍。因此考慮采用移動式雨棚，每組雨棚覆蓋面積為1 個單元池，縱向移動。雨棚緊貼單元池，全密閉，防止降雨時雨水側向進入。

4.4 填埋方式選擇

填埋方式主要有塔吊、電動單梁吊、汽車吊、龍門吊、懸臂吊，見圖3。

圖3 吊裝方式

填埋方式限制條件有：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2 個限制條件，雖然塔吊臂展長，但是塔吊屬于高空作業，且難以覆蓋所有單元格，因此塔吊作業方式不適合；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，若選擇電動單梁吊車，軌道需高于剛性填埋場，會增加造價。綜合上述原因，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。

4.5 滲濾液導排方式

GB 18598—2019 剛性填埋場由獨立的封閉運營單元組成，各獨立單元池池容較小，剛性填埋場上方設置有雨棚，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2 種方式：①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，見圖4；②底部導排，在每排單元池設置1 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，見圖5。

圖4 豎向抽排井示意

圖5 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，并可兼作氣體排放井。

5 方案確定

綜上所述，本工程采用GB18598—2019 剛性填埋場形式建設128 個單元池，單元池邊長7.05 m×7.05 m，凈高5 m，設計庫容為3.2×104m3，占地面積為7 142 m2。剛性填埋場建設形式見表2，填埋場實景如圖6。

表2 剛性填埋場形式

圖6 剛性填埋場實景

6 結論

隨著沿海工業園區的發展，廢鹽類危廢產生量不斷增多，目前尚沒有合適的綜合利用技術。GB 18598—2019 剛性填埋場因具有分類貯存、安全穩定及方便回取的特點，不僅可解決沿海工業園區選址困難的問題，而且由于其采用了可視化的滲漏監測設施，可保障園區廢鹽類危廢的環保安全處理。