沿海工业园区危险废物刚性填埋场设计研究

朱亚东 1朱玉琴 2

1南大环境规划设计研究院 (江苏 )有限公司 ; 2江苏新睿境界环保科技有限公司南京分公司

摘要：危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准及鉴别方法认定的具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性和感染性等一种或一种以上危险特性，以及不排除具有以上危险特性的固体废物。其中无法综合利用和焚烧后的飞灰、残渣等危险废物必须采取填埋的方式进行处置，因此危险废物填埋场的建设是从根本上消除危险废物环境污染隐患的重要措施。

关键词：沿海工业园区；危险废物；刚性填埋场；设计研究

1.我国相关规定分析

为贯彻《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》《中华人民共和国土壤污染防治法》，本标准规定了危险废物填埋的入场条件，填埋场的选址、设计、施工、运行、封场及监测的生态环境保护要求。本标准首次发布于2001年，本次为首次修订。此次修订的主要内容：规范了危险废物填埋场场址选择技术要求；严格了危险废物填埋的入场标准；收严了危险废物填埋场废水排放控制要求；完善了危险废物填埋场运行及监测技术要求。危险废物填埋场排放的恶臭污染物、环境噪声适用相应的国家污染物排放标准。危险废物填埋场的自行监测按照本标准要求执行，待本行业排污单位自行监测指南发布后，从其规定。本标准附录A为资料性附录，附录B为规范性附录。自本标准实施之日起，《危险废物填埋污染控制标准》（GB18598-2001）废止。

2.沿海地区建设危险废物填埋场存在的困难

2.1土地资源紧张

危险废物填埋的选址要求高，须符合安全、社会、环境、政治等方面的要求。危险废物处置的最终过程是安全填埋，即将危险废物永久性的贮存在安全场所内，封场后只能用于绿化。然而，中国人口的绝大部分居住在东南部与沿海地带，土地与资源十分宝贵，在东南沿海人口稠密的地区，已经出现耕者无其田的局面。随着城市的不断发展，城郊地区不断被纳入新的发展范围，土地价格也不断上涨。因此，要选址一个价格低廉且对居民无影响的危险废物填埋区域比较困难。

2.2地质结构差

危险废物填埋场的建设要要符合《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598)和《危险废物安全填埋处置工程建设技术要求》规定的技术要求。根据就近处置危险废物的原则，危险废物填埋场的建设需与化工园区配套。然而，化工园区的建设必须远离城市，范围内沿海地区的化工园区均靠近海边。土地地质类型为滩涂型，均存在地下水位高、含有高压缩性淤泥、泥炭及软土区等不利因素。这是制约危险废物填埋场建设，提高建设成本的关键因素。

3.总体工艺设计

3.1填埋类别及规模

根据服务范围内危险废物产量数据并结合行业发展情况，确定危险废物安全填埋设计处理规模为35000t/ａ。

3.2填埋处置流程

危险废物填埋场填埋处置总体工艺流程见图1。

图1处理流程

3.3预处理

采用安全填埋技术处置危险废物时，实施填埋前应进行稳定化／固化等预处理。本项目采用水泥基固化为主、药剂为辅的预处理方式。稳定化／固化预处理工艺流程见图３。稳定化／固化配比：危险废物∶药剂∶水∶固化剂＝1:0.05:0.10:0.20

4设计质量控制

4.1分区设计

一方面，由于高密度聚乙烯膜(HDPE)及其它土工材料长时间暴露在外界环境下时，易发生疲劳或氧化，导致材料质量下降甚至出现质量缺陷;另一方面，为降低渗滤液产生，应尽量减少区域作业面积。因此在填埋场设计时建议采用一次规划、分期建设的方案，每一期的服务年限控制在5～8年为宜。各区段合理规划，既可独立运行又可公用，统筹考虑防渗和导排等系统的衔接、临时封场及最终封场的设计。

4.2结构设计

填埋场结构应以柔性为主，该结构具有地形适应性好、技术成熟、安全系数高、工程造价低的优点，防渗系统多采用双人工衬层。只有当地质条件不能满足要求时，方可采用刚性填埋场作为替代方案，但不宜作为一种常规的建设类型。以沿海地区为例，由于地基土承载力不够而采用地下刚性和地上柔性相结合的结构方法，地下采用钢筋混凝土结构，四周垂直埋深至淤泥层，并配合高密度聚乙烯、膨润土、土工布等防渗材料，但受到水泥抗弯强度等性质的影响，其底板跨度限制不宜超过50m，导致填埋单位容积较小、单位造价较高等特点，同时由于缺少粘土层的吸收和阻滞作用，一旦水泥体破裂，将无法避免渗滤液泄露污染。

4.3防渗设计

防渗设计是安全填埋场的关键，由于地形地质、填埋废物性质的不同，防渗结构也不尽相同。采用双衬层结构，由下至上依次为基础层、粘土层、HDPE次防渗膜、复合土工排水网、钠基膨润土垫(GCL)、HDPE主防渗膜。无纺土工布、碎石导排层、有纺土工布组成渗滤液收集导排系统，填埋废物将堆放在最上层有纺布之上。防渗系统共由四层组成，从上到下依次为:主防渗层、膨润土防水垫层、次防渗层和粘土层。主、次防渗层都是以HDPE土工膜作为防渗材料，双糙面结构，厚度2.0mm，渗透系数≤10－12cm/s，具有拉伸强度大、化学稳定性高、耐老化、抗撕裂、抗穿刺以及抗生物作用等优异性能。

膨润土防水垫层是由上、下两层土工织物与中间天然钠基膨润土粒层共同组成，具有高吸水能力和高膨胀性，遇水时则膨胀形成致密凝胶体，透水性相当于100倍的30cm厚度粘土。膨润土垫层不仅起到防渗作用，还对膜起到保护作用，排水网格位于垫层下部，作为渗滤液的渗漏检测及辅助导排层。压实粘土衬垫的设计功能是依靠其低渗透特性阻止场内渗滤液向外渗漏，隔离有害物质及地下水，粘土经机械压实后厚度为0.5m以上，压实系数≥94%，渗透系数≤10－7cm/s，其压实性和渗透稳定性对防渗系统的渗透特性起控制性作用。

4.4清污分流

进入安全填埋场的雨水经填埋物吸收及蒸发，约80%转变为渗滤液。为降低渗滤液的产生量，分别构建地表水收集导排、地下水收集导排、渗滤液收集导排系统，实现清污分流。地表水收集导排有三种形式:填埋场周边设置截洪沟，切断从上游汇水面来的地表水径流;锚固平台设置临时排水沟，连接至截洪沟导排雨水;填埋作业区降雨时采用0.5mmHDPE膜进行临时覆盖，隔离雨水与渗滤液，将其汇集并泵抽出场地。地下水主要分别通过库区底部与坡脚处“碎石层+HDPE穿孔管”盲沟收集导排;渗滤液则是通过“反滤布+碎石层+HDPE穿孔管”收集并及时导排出安全填埋场。

结论

沿海地区是我国经济发展快速的地区之一。危险废物填埋场是社会经济又好又快发展不可缺少的基础设施，在沿海地区建设危险废物填埋场是不可避免的。但沿海地区有其特殊性，且中国危险废物填埋场的发展与发达国家相比还存在很大差距，因此要不断的借鉴、探索和总结经验，尽快在沿海地区开展危险废物土地填埋的实验研究及相关政策研究，并尽快付诸实际工程应用，保障环境安全。