一般工業固體廢物Ⅱ類填埋場的設計

徐彩平 田虎偉 吳江偉 陳宏貴

（1.中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司；2.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司；3.馬鞍山市潔源環保有限公司）

為滿足工業固廢處置需要，越來越多的城市開始興建一般工業固廢填埋場。目前，關于生活垃圾填埋場的工程實例和相關研究較多，但關于一般工業固廢填埋場規范化設計的專項研究和工程經驗還不多。新頒布實施的《一般工業固體廢物貯存和填埋污染控制標準》（GB18599—2020）對一般工業固廢填埋場提出了具體要求。本文擬結合某工程實例，介紹一般工業固廢Ⅱ類填埋場的設計。

1 工程概況

1.1 場址概況

某工程利用已閉庫的尾礦庫作為填埋場場址，該建設用地不在生態保護紅線范圍內。場地東西長約410 m、南北寬約250 m，總面積約10.5 萬m2，其中填埋區面積約9 萬m3。現狀場址區域地面標高+41.5～+44 m，尾礦壩最大壩高20 m，尾礦庫總庫容66萬m3，總坡比1∶4。區域地質調查表明，場址內無活動斷層、溶洞區、天然滑坡、泥石流影響區及濕地等，該尾礦庫閉庫后有良好的承載力，可作為建設用地使用［1］。項目選址符合規范要求［2］。

1.2 處理物種類和設計規模

填埋場可能處置的固廢包括鋼渣、型砂、冶煉廢渣、爐渣、尾礦、脫硫渣、污泥等符合入場要求的一般工業固廢，場地按Ⅱ類固廢填埋場的要求進行設計建設。填埋庫區地基處理后最低點標高+43.5 m，最高點標高約+45 m，平均+44.5 m，填埋封場坡頂標高+61.5 m，堆體邊坡平均坡比1∶3，采用分層體積累加法進行庫容計算，得到填埋庫區設計總庫容107.61萬m3，平均處理規模16.3萬t/a，服務年限9 a。

2 填埋場工程設計

2.1 填埋場平面布置

整個填埋庫區呈矩形，根據填埋時序劃分，填埋庫區通過中間分隔成Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#、Ⅳ#填埋區，4 個區均近似長方形，每層的堆置順序為Ⅰ#區→Ⅱ#區→Ⅲ#區→Ⅳ#區。Ⅰ#填埋區尺寸180 m×123 m，面積2.33萬m3；Ⅱ#填埋區尺寸180 m×109 m，面積1.92 萬m3；Ⅲ#填埋區尺寸192 m×118 m，面積1.94 萬m3；Ⅳ#填埋區尺寸192 m×114 m，面積2.40 萬m3。4 個填埋區，各區均設置獨立的滲濾液收集與導排系統、地表水導排系統，以利于雨污分流。4 個填埋區面積相當，把填埋庫區沿中間軸線平均分割，后期4 個填埋區形成一個整體，見圖1。

2.2 填埋場豎向布置

通過對填埋場邊坡穩定性進行計算、分析，原尾礦庫進行地基加固處理后，最大填埋高度可達17 m（絕對標高），可滿足穩定性和地基不均勻沉降要求。場底Ⅰ#、Ⅱ#填埋區由北向南的坡度均為0.5%，Ⅲ#、Ⅳ#填埋區由南向北的坡度均為0.5%，整個填埋場由東向西的坡度均為0.5%，滿足滲濾液收集和導排要求，地下水能夠有效地控制在防滲系統之下。

2.3 地基處理

根據場址地質報告，淤泥質黏土層滲透系數低，厚度4.0～5.1 m，淤泥質黏土層強度低、壓縮性高，屬弱透水層，具有流變性、蠕變性，不能作為填埋場基礎，在地基處理過程中采取粉質黏土換填的方式對此層淤泥質黏土層進行處理，粉質黏土分層碾壓，要求碾壓后的壓實度達到0.92。

2.4 攔擋壩工程

填埋庫區坡腳修建攔擋壩，攔擋壩壩頂標高+46.5 m，壩頂寬2 m，其內外坡坡比均為1∶2，最大高度3.0 m，最小高度1.0 m。攔擋壩外側修建排水溝，邊坡植草護坡，內坡鋪設1.5 mm 厚HDPE 土工膜防滲。設計攔擋壩為黏土壩，采用機械分層碾壓，填土壓實度≥96%。攔擋壩剖面見圖2。

2.5 防滲系統

根據相關標準要求，Ⅱ類場應采用單人工復合襯層作為防滲襯層，即由一層人工合成材料襯層和黏土類襯層構成的防滲襯層［2］。本工程采用單人工復合襯層防滲系統，填埋場基底及邊坡防滲構造見圖3、圖4。防滲膜采用雙焊縫搭接，橫向焊縫間錯位100 mm，接縫避開棱角，設在平面處，焊縫采用充氣法檢驗。壩頂錨固溝深1 m、寬1 m，溝內用壓實黏土回填。

2.6 滲濾液收集與導排系統

本工程在4 個填埋分區分別設置滲濾液收集與導排系統。填埋區基底防滲層上方設置滲濾液收集主盲溝，并在主盲溝兩側鋪設次盲溝，主盲溝平均坡度0.5%。主盲溝材料采用碎石，外包無紡土工布，內設HDPE穿孔管。主盲溝中收集管規格為DN110，次盲溝采用方形盲管，外包無紡土工布，方形盲管規格MF7035。

各區分別在主盲溝的末端沿順坡布置滲濾液收集溝，滲濾液收集后由滲濾液收集溝排送至滲濾液調節池。根據國內外填埋場運行經驗，一般均需設置較大的調節池，用于調節不同季節滲濾液產生量的不均勻性［3］。根據該工程環境影響評價報告，設置一座2 520 m3滲濾液調節池，尺寸為40 m×30 m×2.1 m，壁厚400 mm。調節池采用C30 鋼筋混凝土結構，并做好防滲處理。池壁、池底采用鋼筋混凝土現澆，池壁外側采用1.5 mm 厚光面HDPE 土工膜防滲。收集池池底及池壁涂再生膠瀝青（水乳型）防水膜，采用一布兩涂，中間布采用100 g/m2聚酯布。防滲結構層滲透系數不應大于1.0×10-7cm/s。

2.7 地表水導排系統

為減少填埋場區滲濾液的產生量，應盡量做到雨污分流，把未與填埋物直接接觸區域的降水及徑流導排出填埋區，不進入滲濾液收集系統。具體地表水導排措施包括截洪溝、環庫區四周排水溝、堆體表面地表排水溝以及必要的跌水設施、排放管。

（1）截洪溝。庫區外設置3 條截洪溝，庫區東側山坡靠填埋場外側修建截洪溝，為東側截洪溝，長度約347 m；西北側排土場一側靠路邊修建截洪溝，為北側截洪溝，長度約332 m；南側靠相鄰尾礦庫主壩一側修建截洪溝，為南側截洪溝，長度約400 m。截洪溝設計標準按過水能力100 a一遇的洪水設計。經計算，截洪溝采用C20 素混凝土澆筑，壁厚200 mm，溝壁采用M10 砂漿抹面，梯形結構，截洪溝凈斷面上底為1 200 mm、下底為800 mm、高為1 000 mm。

（2）庫區四周排水溝。排水溝設計標準按過水能力100 a 一遇的洪水設計。經計算，本工程庫區四周修建排水溝，排水溝采用C20 素混凝土澆筑，溝壁采用M10 砂漿抹面，矩形結構，排水溝凈斷面尺寸為底寬500 mm，深度500 mm。

（3）堆體表面排水溝。堆體表面排水溝隨著填埋堆體的建設而修建。單元作業完成后，單元頂部形成一個5%的排水坡度。填埋場分層堆置，分層高度3 m，臺階坡比為1∶2，各臺階設錨固溝，平臺上設置有排水溝，收集的雨水匯至庫區四周排水溝，排出場外。

2.8 填埋氣體導排系統

填埋氣體的導排方式有垂直導排和水平導排2種［4］。本項目采用垂直排氣井與水平導氣碎石盲溝相結合的方式對填埋氣體進行收集。填埋氣體導排系統采用被動導氣方式，即在填埋氣體大量產生時，為其提供高滲透性的通道，使氣體按設計的方向運動。

（1）排氣井的布置。填埋場排氣井自+45.5 m 開始布置，隨著填埋作業的開展，最終布設排氣井10座。排氣井直徑1 000 mm，用鐵絲網圍合而成，中心設有規格DN200的HDPE穿孔管，在管與鐵絲網間填充有30～60 mm 粒徑的級配碎石。排氣井高出填埋堆體2 000 mm，并隨著填埋堆體高度的增加而加高。排氣井間距以不超過55 m 為宜。排氣井頂端為排氣出口及取樣口，實時監控場內氣體情況。填埋場運行時，應注意排氣井周邊的填埋作業，必要時采用人工作業，避免排氣井因損壞而無法正常運行。

（2）中間導氣盲溝。隨著固廢堆體的逐漸增高，為了增強堆體中填埋氣體的收集，在+46.5、+52.5、+58.5 m 鋪設中間導氣盲溝。中間導氣盲溝與豎向導氣石籠井組成立體氣體導排系統。

排氣井和導氣盲溝的鋪設可根據現場固廢體填埋實際情況作適當調整。

2.9 封場設計

（1）封場覆蓋。當填埋場服務期滿后應進行封場，Ⅱ類填埋場的封場結構應包括阻隔層、雨水導排層、覆蓋土層［1］。本工程各封場覆蓋層自上而下設計①表土層，300 mm厚耕植土；②覆蓋土層，200 mm厚黏土；③排水層，土工復合排水網；④防滲層，1 mm 厚的HDPE 膜；⑤膜下保護土層，100 mm 的粉質黏土。封場后頂面坡度為5%。

（2）生態修復。填埋庫區封場后及時進行生態修復工作，并進行環境美化建設。

3 結論

（1）本工程在已閉庫的尾礦庫上建設固廢填埋場，可減少土地資源占用，同時也有效地解決了本工程選址問題。

（2）本工程實例屬于一般工業固體廢物Ⅱ類填埋場，填埋區面積約135 畝，總庫容約107.61×104m3，平均處理規模16.3萬t/a，服務年限9 a。

（3）本工程采用單人工復合襯層為防滲襯層，可滿足防滲要求；通過合理設置滲濾液收集與導排系統、地表水導排系統，可實現雨污分流，減少滲濾液產生量；通過采用垂直排氣井與水平導氣碎石盲溝相結合的方式可實現對填埋氣體的有效收集。