鋰渣填埋場污水調節池容積設計的探討

〔摘 要〕鋰渣的廢物性質根據其原礦所含物質和選礦工藝等差別一般劃歸為第Ⅱ類一般工業固體廢物或危險廢物。針對鋰渣填埋場設計，適用的規范對污水調節池設計具體容積缺乏明確說法的情況，對填埋場污水性質的確定與區分，并對比生活垃圾填埋場、危險廢物填埋場、干式尾礦庫、干排赤泥庫、干式磷石膏庫、干式貯灰場等相關規范要求，對鋰渣填埋場污水調節池容積的確定與計算進行了探討。

〔關鍵詞〕鋰渣；填埋場；污水調節池；容積

中圖分類號：X703" " " " 文獻標志碼：B" 文章編號：1004-4345（2024）04-0049-05

Discussion on the Volume Design of Sewage Regulating Tank in Lithium Slag Landfill Site

JIN Zhibin， WANG Haichao， LIU Hanhe

（China Nerin Engineering Co.， Ltd.， Nanchang， Jiangxi 330038， China）

Abstract" The waste property of lithium slag is generally classified as Class II general industrial solid waste or hazardous waste based on the differences in the materials contained in its raw ore and mineral processing technology. For the design of lithium slag landfill sites， in response to the lack of clear descriptions for the specific volume of sewage regulating tank in the applicable codes， the determination and differentiation of sewage properties in landfill sites， and comparing with the" requirements of corresponding codes on domestic waste landfill sites， hazardous waste landfill site， dry tailings pond， dry red mud discharge storage， dry phosphogypsum storage and dry ash stockyard， this paper discusses the determination and calculations of the volume of sewage regulating tank in lithium slag landfill sites.

Keywords" lithium slag; landfill site; sewage regulating tank; volume

鋰渣是指含鋰礦石中提取鋰及其化合物過程中產生的廢渣。隨著鋰電池行業的快速發展，鋰鹽生產過程中產生的鋰渣量劇增。2021年，我國生產了24萬t碳酸鉀和 17.5萬t氫氧化鉀，按每生產1 t碳酸鋰或氫氧化鋰分別產生 10 t和 20 t冶煉渣估算，全年鋰冶煉渣總量高達 600萬t。由于缺乏低成本的利用途徑，目前絕大部分鋰渣不得不進行填埋堆存[1]。

根據原礦所含物質和選礦工藝等的差別，鋰渣的廢物性質一般可歸為第Ⅱ類一般工業固體廢物或危險廢物。當鋰渣為第Ⅱ類一般工業固體廢物時，填埋場按照《一般工業固體廢物貯存和填埋污染控制標準》（GB 18599—2020）進行設計；當鋰渣被歸為危險廢物時，填埋場按照《危險廢物填埋污染控制標準》（GB 18598—2019）進行設計。而由于鋰渣中含有氟、硫和鉻、鉛、汞、鈹、鉈等重金屬污染物，無論待處理鋰渣被歸為哪一類廢物，填埋時均需采取有效的清污分流措施以避免或減輕填埋產生的污染。

筆者在進行鋰渣填埋場設計時發現，適用標準并未對填埋場的污水池容積的設計提出具體的要求。因此，本文擬針對鋰渣填埋場污水調節池設計過程中遇到的若干問題進行梳理，以供類似項目參考借鑒。

1" "填埋場污水性質的確定與區分

在填埋場進行填埋作業時，根據清污分流要求，通常需依據地形設置截洪壩、截洪溝、跌水、陡坡、集水池、洪水提升泵站及穿壩涵管等構筑物，將填埋庫區外的雨水作為清水分流的對象，以減少污水產生量，降低填埋運行成本。當填埋庫區外匯水面積較大時，還可根據地形設置數條不同高程的截洪溝[2]。

降落在庫區內的雨水是否為污水，應根據采取的運行管理措施進行判斷。

1）對于降落在鋰渣上下滲的雨水為鋰渣固體廢物的淋溶水，即滲濾液，屬于污水。

2）當采用PE膜、HDPE膜、PVC涂層布等隔水材料進行嚴密臨時覆蓋時，降落在臨時覆蓋隔水材料上的雨水一般屬于清水。考慮到鋰渣在填埋作業過程中可能產生揚塵以及可能存在遺灑在臨時覆蓋材料上的情況，也可對初期雨水進行單獨收集作為污水處理。然而，由于填埋場作業過程相對生產區的污染可能相對較小，且填埋場填坑作業時初期雨水與后期雨水難以實際有效分離等原因，至今尚未有相關規范條文明確支持將臨時覆蓋材料上的部分雨水作為初期雨水進行管理。規范中，初期雨水的收集范圍一般均限定在生產區。生活垃圾衛生填埋場和危險廢物柔性填埋場相關規范規定對比見表1。

初期雨水的本義為受到污染的雨水，其具有3個屬性：時段（降雨初期）、對象（雨水）、受到污染（超過排放標準）[8]。鋰渣填埋場臨時覆蓋材料上初期降落的雨水有較大概率存在污染。根據初期雨水收集的環保初衷，筆者建議將該部分雨水作為污水考慮，特殊情況下，對于環境不敏感地區也可根據論證不作為污水考慮。初期雨水量的估算及初期雨水收集池容積的確認可參照《有色金屬工業環境保護工程設計規范》（GB 50988—2014）并結合當地環境保護要求確定。例如，宜春市要求涉鋰電行業企業初期雨水收集池按照每次的廠區面積不低于300 m3的標準建設。

3）對于降落在鋰渣堆填面上因降水強度較大、鋰渣滲透系數相對較小而未來得及下滲從而產生的徑流（超滲產流），或者前期降水導致鋰渣含水量較大、無法吸收下滲而產生的徑流（蓄滿產流），屬于浸泡過鋰渣的雨水（或稱浸出液），也應劃歸為屬污水。但此類浸出液污染物的濃度標準與滲濾液的應有所區別。降水量較小時，可直接按滲濾液收集處理；降水量較大時，可全部按照初期雨水處理。

為與滲濾液和初期雨水區別，筆者將此類污水定義為防洪污水。降水量大小的劃分，建議以初期雨水降雨深度為界。在當地無特殊環境保護要求的地區，初期雨水降雨深度可參照《有色金屬工業環境保護工程設計規范》（GB 50988—2014）中降雨深度要求：“廠區初期雨水降雨量，重有色金屬冶煉、加工、再生企業可按15 mm計算，輕金屬冶煉或加工企業可按10 mm計算，稀有金屬及產品制備企業可按10～15 mm計算”[9]。

2" "污水調節池容積的確定

根據前述分析，筆者認為鋰渣填埋場污水可分為滲濾液、初期雨水和防洪污水3類。以下分別對這3類污水的調節池容積進行討論。

2.1" 滲濾液調節池容積的計算

滲濾液調節池容積的計算，一般可采用浸出系數經驗公式法，先計算滲濾液產生量，然后再進行逐月滲濾液產生量和逐月滲濾液處理量的計算，最后采用年調節的方法計算調節池容積。具體方式可參考《生活垃圾衛生填埋處理技術規范》（GB 50869—2013）附錄B和附錄C。滲濾液產生量計算方法也可參見《生活垃圾衛生填埋場巖土工程技術規范》（CJJ 176—2012）中浸出系數水量平衡法（或考慮廢物含水量變化的浸出系數經驗公式法）[10]。

不同于生活垃圾存在腐熟降解現象及入場含水量和田間持水量差別較大的特點，鋰渣場一般多采用浸出系數經驗公式法估算滲濾液產生量，即填埋場滲濾液的產生量應充分結合當地降雨量、蒸發量、地面水損失、地下水滲入情況、廢物特性、雨污分流措施、表面覆蓋和滲濾液導排設施狀況等因素確定。有關滲濾液產生量的計算大多以降雨量為推算基礎，其計算公式種類甚多，目前較常用的合理化公式修正式見式（1）：

Q=（C1 A1 +C2 A2 +C3 A3 +C4 A4）×I×10-3" " "（1）

式中：Q為滲濾液產生量，m3/d；A1為正在填埋作業區匯水面積，m2；A2為已中間覆蓋區匯水面積，m2；A3為已終場覆蓋區匯水面積，m2；A4為調節池匯水面積，m2；C1、C2、C3、C4分別為A1區、A2區、A3區和A4區的浸出系數；I為降雨強度，mm/d。

2.2" 初期雨水池容積的計算

對于采用PE膜、HDPE膜、PVC涂層布等隔水材料對填埋場進行嚴密臨時覆蓋時，對于降落在隔水材料上的初期雨水，初期雨水池的有效容積可以按照面積乘以降雨深度（一般10～15 mm，同時需結合當地環境保護要求確定）計算，如式（2）所示。

V=1.2 F×I×10-3" " " "（2）

式中 ： V為初期雨水收集池容積，m3; F為受污染的場地面積，m2; I為初期雨水量，mm。

2.3" 防洪污水調節池容積的計算

當鋰渣為危廢時，按照規范要求，填埋場不允許在雨天進行作業，因此不會產生該部分污水。

當鋰渣為第Ⅱ類一般工業固體廢物時，對于降落在鋰渣堆填面上的超滲產流和蓄滿產流徑流，按照降水量區分。降水量不超過初期雨水降雨深度時，直接視為滲濾液收集處理；降水量大于初期雨水降雨深度時，可全部按照防洪污水處理。按滲濾液處理時，其所需容積可合并在滲濾液調節池容積內按式（2）計算。按防洪污水處理時，調節池容積按照庫區裸露面積乘以實際降雨深度計算，但其降雨標準有待確定。

3" "同類規范對比及討論

參考其他幾類干式固體廢物堆場，如干式赤泥庫、干式磷石膏庫、干式貯灰場、干式堆場尾礦庫等，其采用的標準中調節回水池容積要求對比見表2。

通過表2可以看出，由于火電廠產生的干灰不具備較強的污染性，火電廠的干式貯灰場對污水調節池容積無特殊要求；干式堆場尾礦庫，通常是按照第Ⅰ類一般工業固體廢物進行要求，《尾礦設施設計規范》中環保回水保證率、回水可靠性和連續性提出了要求，對調節回水池容積要求較低；由于磷石膏具有較強的酸性以及含有磷、氟等有害物質，赤泥具有較強的堿性以及含有氟化物、鋁等有害物質，為盡可能避免二者對周邊環境產生污染，規范對其調節回水池容積的要求較高。

鑒于鋰渣中可能含有重金屬的污染特性，本文建議鋰渣填埋場的防洪污水調節池容積按照《一般工業固體廢物貯存和填埋污染控制標準》（GB 18599—2020）中要求的防洪標準50年一遇頻率下24 h的洪水總量確定。

由于防洪污水水量較大，如按照5 d內初期雨水全部利用或處理的要求對初期雨水池進行騰空，則要求回水規模或污水處理規模太大，通常可單獨設置防洪污水調節池容納該部分雨水。例如，某鋰渣填埋場項目庫容約580萬m3，庫區面積約24萬m2，

50年一遇的設計暴雨24 h降雨量為276 mm。按照規范相關公式和當地環境保護要求，計算得所需防洪污水調節池容積約75 000 m3，初期雨水池容積約72 00 m3，滲濾液調節池的容積約為11 000 m3。防洪污水調節池的概算投資占比不高，僅占總投資額的5%左右，但建成后可有效降低填埋場的污染物排放，因此該項目方案得到了評審專家和當地生態環境部門的認可。

4" " 結論與建議

綜上所述，對鋰渣填埋場的污水調節池容積設計建議如下：1）當鋰渣為危險廢物時，嚴格禁止外來雨水入庫，污水可分成滲濾液和初期雨水，污水調節池容積按通常的滲濾液調節池和初期雨水池的規范公式進行計算。2）當鋰渣為第Ⅱ類一般工業固體廢物時，污水可分成滲濾液、初期雨水和防洪污水，滲濾液調節池和初期雨水調節池容積按通常的滲濾液調節池和初期雨水池的規范公式進行計算，防洪污水調節池的容積可按防洪標準50年一遇頻率下24 h洪水的標準，根據庫區裸露面積乘以降雨深度計算確定。當鋰渣的填埋規模較小或者有足夠的倉儲空間可保證雨天不作業時也可以考慮不設置防洪污水調節池。

參考文獻

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[10] 中華人民共和國住建部.生活垃圾衛生填埋場巖土工程技術規范：CJJ 176—2012[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

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[15] 中華人民共和國住建部.尾礦設施設計規范：GB 50863—2013[S].北京：中國計劃出版社，2013.

收稿日期：2023-12-17

基金項目：國家重點研發計劃項目（項目編號： 2023YFC3012202）

作者簡介：金志斌（1984—），男，高級工程師，主要從事生活垃圾填埋場、危險廢物填埋場、尾礦庫和工業固體廢物堆場等設計工作。