高密度聚乙烯防滲膜在磷石膏堆場回水庫防滲工程中的應用

高金福

(云南云天化紅磷化工有限公司 云南開遠 661699)

0 前言

磷石膏含有硫酸、磷酸、氟等有害物質,且顆粒細、密度小,易造成粉塵污染,所以必須進行處置。 國內外已開展了對磷石膏的綜合利用研究,如用作土壤改良劑,并在水泥、硫酸、建材、農業等領域推廣應用,但磷石膏的商業利用還存在一定困難。 國內外對磷石膏一般采用堆置處理,選擇合適的場地對磷石膏進行堆存處理是濕法磷酸生產不可缺少的環節。

云南云天化紅磷化工有限公司遵照國家相關政策和集團公司要求,對磷酸生產過程中副產的磷石膏積極開展綜合開發利用工作:2010 年,100 kt磷石膏用作土壤改良劑;2011 年,合作建成100 kt/a磷石膏生產水泥緩凝劑裝置,綜合利用磷石膏180 kt/a。 但由于磷石膏總量較大,且受地理位置和運輸條件的限制,目前磷石膏綜合利用的量約占磷石膏總量的15%,在相當長的時期內還不能完全實現綜合利用,堆存仍是主要的處置方式。云南云天化紅磷化工有限公司選擇雨灑箐作為堆場來堆存磷石膏,為滿足公司發展的要求,實施了雨灑箐磷石膏堆場擴容改造項目。

雨灑箐磷石膏堆場擴容改造項目以現有磷石膏堆場為依托,延續目前磷石膏輸送、堆存方法,利用雨灑箐溝作全谷布置,爭取空間的最大化利用,擴大庫區容量;同時在現有磷石膏堆場的上游征地約1 900 畝(1 畝=667 m2),建設一個總庫容量為5 510 萬m3的磷石膏堆場。 項目要求渣庫回水先通過回水池集中,再通過管道送至裝置區綜合利用,回水不向下游排放,嚴格控制污水對周邊環境的污染。

1 磷石膏堆場工藝流程

磷石膏堆場工藝流程見圖1。

圖1 磷石膏堆場工藝流程

回水庫庫頂高程1 128.0 m,庫底高程

1 113.0 m,調節高程1 115.0～1 126.5 m,調節高度11.5 m,調節庫容約54.0 萬m3,全庫鋪設高密度聚乙烯(HDPE)防滲膜。

磷石膏經磷酸裝置渣漿槽、渣漿泵和輸渣漿管以渣漿方式輸送到磷石膏堆場后,通過放漿支管均勻地向磷石膏庫內排放渣漿。 在渣漿流動過程中,由于重力的作用,磷石膏粗顆粒沉積于壩前形成干灘,細顆粒沉積于壩前較遠的灘面,而分離出的水流到距磷石膏庫子壩較遠的回水豎井周邊區域。 大量的水通過回水豎井-回水隧洞進入下游澄清池,少量的水通過水平排滲和垂直排滲,經過庫底堆石排滲體滲濾至回水隧洞支洞流入澄清池,澄清后的水溢流到下游的回水庫內貯存。 根據生產用水的需求,回水庫內的澄清水通過回水管道自流至生產區回水池,供給各用水裝置使用。

2 HDPE 防滲膜的性能和特點

(1)防滲系數高。 HDPE 防滲膜具有高強抗拉伸機械性能、優良的彈性和變形能力,使其非常適用于膨脹或收縮基面,可有效克服基面的不均勻沉降。

(2)化學穩定性好。 HDPE 防滲膜具有優異的化學穩定性,耐高低溫,耐瀝青、油及焦油,耐酸、堿、鹽等80 多種強酸強堿化學介質的腐蝕,被廣泛用于污水處理、化學反應池、垃圾填埋場等場合。

(3)耐老化性能高。 HDPE 防滲膜具有優良的抗老化、抗紫外線、抗分解能力,可裸露使用,材料使用壽命約50 年,為環境防滲提供很好的材料保證。

(4)抗植物根系穿刺能力強。 HDPE 防滲膜具有優異的抗穿刺能力,可以抵抗大部分植物根系的穿刺。

(5)高機械強度。 HDPE 防滲膜具有良好的機械強度,斷裂拉伸強度為28 MPa,斷裂延伸率可達700%。

(6)施工速度快。 HPDE 防滲膜有多種規格和多種鋪設形式,能滿足不同工程的防滲要求,采用熱熔焊接時,焊縫強度高,施工方便、快速。

(7)環保無毒性。 HDPE 防滲膜采用的材料均為無毒環保材料,防滲原理是普通物理變化,不產生任何有害物質。

3 HDPE 防滲膜的鋪設

回水庫是磷石膏堆場主要的構筑物,其儲存的酸性水一旦出現滲漏,就會造成嚴重的環境污染和地下水污染,故回水庫的防滲要求較高。 根據HDPE 防滲膜的優點,采用HDPE 防滲膜作為回水庫的防滲層是理想的選擇。

雨灑箐磷石膏堆場擴容改造項目對回水庫的防滲漏性能要求較高,應避免對下游雨灑村、河邊村等村莊,瀘江河、南盤江等江河以及地下水等造成嚴重的環境污染及環保事故。 回水庫構造簡單,庫內表面積約為85 000 m2。 回水庫所在地的土質情況較好,主要為紅土和少量的風化石,尖銳的石子較少,大量的紅土經平整、壓路機碾壓后,再由人工清理少量的小石子及雜物等,就具備了防滲膜鋪設的要求。 根據項目施工現場的實際情況,選用2.0 mm 厚的HDPE 防滲膜。 由于回水庫防滲膜鋪設面積較大,為減少焊縫數量和縮短施工周期,選用幅寬大于6 m 的HDPE 防滲膜,約需HDPE 光面膜71 300 m2、HDPE 雙糙面膜14 400 m2。 所選用的HDPE 膜為進口材料,性能指標能滿足設計要求。

根據雨灑箐磷石膏堆場擴容改造項目施工地點的現場實際情況,制定的施工順序依次為回水庫基面平整碾壓、防滲膜鋪設、防滲膜接縫焊接、防滲膜焊縫檢驗、與馬道聯接錨固、驗收。

基面平整碾壓:機械土方開挖平整,機械清理庫底、邊坡基層面的少量樹根、雜草、塊石等雜物后,平整馬道,壓路機碾壓至設計壓實密實度要求,人工清理極可能損傷防滲膜的少部分小石子等雜物;然后沿庫內坡面上的2 條馬道(寬2 m)開挖錨固溝,人工清理錨固溝內的小石子、樹根等雜物后,再人工平整并夯實;庫底和邊坡的基面及2 條馬道上錨固溝施工完畢后,由建設單位組織監理單位、施工單位和專業的防滲膜鋪設人員對基面、馬道及錨固溝共同進行驗收并簽字,再進入下一工序。

防滲膜鋪設:施工前應對施工機具、HDPE 防滲膜及土工布材料進行全面檢查,要求機具等運行良好、防滲膜的質量符合要求;先在平整碾壓合格的基面上鋪設一層土工布作為保護層,然后在土工布保護層上鋪設HDPE 防滲膜,鋪設施工時先鋪設庫底,再鋪設邊坡及馬道錨固溝。

HDPE 膜接縫焊接:HDPE 防滲膜按設計要求搭接好后,專業焊接人員先檢查搭接處是否符合設計要求,檢查合格并確認后,由專業焊接操作人員焊接防滲膜。 如果焊縫質量出現問題,發生庫內水滲漏,將會對下游雨灑村、河邊村、瀘江河及南盤江等造成環境污染,嚴重時會造成環保事故,所以一定要做好焊縫的各項質量控制,確保每條焊縫的質量都合格。

HDPE 防滲膜焊縫檢驗:HDPE 防滲膜焊接完成后,焊縫做100%的試漏檢驗,焊縫試漏合格后方可進入下一道工序。

HDPE 防滲膜與馬道錨固溝連接錨固:HDPE防滲膜焊縫試漏合格后,將焊接好的防滲膜上邊沿埋入第一條馬道錨固溝內錨固好后,人工回填錨固溝內土方、平整并夯實,錨固處不容易被拔出,然后采用同樣的方式錨固第二條馬道的防滲膜。

驗收:按防滲系統工程施工及驗收規范要求進行驗收。

4 結語

自2017 年4 月15 日雨灑箐磷石膏堆場擴容改造項目投入使用以來,未出現滲漏現象,防滲效果較好,達到了設計要求,為云南云天化紅磷化工有限公司高效、安全、環保及可持續發展提供了有力的保障。