煤化工危險廢物處置場地下水污染控制措施研究

郝 繼 鋒

(1.煤炭科學技術研究院有限公司 煤化工分院,北京 100013;2.國家能源煤炭高效利用與節(jié)能減排技術裝備重點實驗室，北京 100013)

0 引 言

內蒙古某煤化工園區(qū)擬建1個處置規(guī)模為17.5萬t/a的危險廢物處置場，主要包括危廢暫存庫、干化焚燒車間、固化/穩(wěn)定化車間和安全填埋場等[1]。根據(jù)地下水環(huán)境影響預測和評價結果，安全填埋場非正常工況下滲濾液滲漏后CODcr、BOD5、氨氮、總汞和總砷等污染物對地下水環(huán)境的污染較為嚴重[1-4]。為了盡量避免或減輕對地下水環(huán)境的不良影響，須采取適宜有效的主動控制和被動控制相結合的控制措施[5，6]。

1 處置場填埋區(qū)概況

根據(jù)危險廢物處置場填埋區(qū)地形，綜合考慮危廢分類及后期資源化利用，整個填埋區(qū)劃分為煤制氣結晶鹽暫存區(qū)、褐煤提質結晶鹽暫存區(qū)和安全填埋場共3個區(qū)，分區(qū)相對獨立同時又能兼顧有效的整合管理。

填埋區(qū)西南側設置煤制氣結晶鹽暫存區(qū)，用于暫存煤制氣項目的結晶雜鹽，該區(qū)有效存儲容積約65.28萬m3，使用年限為16.3 a。填埋區(qū)北側設置褐煤提質結晶鹽暫存區(qū)，用于暫存褐煤提質項目產生的結晶鹽。該區(qū)有效容積約13.86萬m3，使用年限為8 a。填埋場區(qū)的東北側設置安全填埋場，用于填埋焚燒飛灰及廢催化劑的穩(wěn)定化固化體。安全填埋場總庫容約為11.8萬m3，處理規(guī)模為9 050 m3/a，使用年限為13 a。

2 地下水污染主動控制措施

地下水污染主動控制措施即源頭控制措施，主要包括在工藝、管道、設備、污水儲存及處理構筑物采取相應措施，防止和降低污染物跑、冒、滴、漏，將污染物泄漏的環(huán)境風險事故降至最低程度[7-12]。首先針對填埋庫區(qū)設置截洪溝，采取雨污分流以減少滲濾液產生量，其次從填埋作業(yè)方式上減少滲濾液的產生，實現(xiàn)源頭控制和主動控制。

(1)安全填埋場填埋方式。煤化工項目運營過程中產生的分子篩、吸附劑、PSA等危險廢物及穩(wěn)定化固化體等危險廢物直接運至安全填埋場。在雨天盡量不進行廢物的填埋作業(yè)，若須進行填埋作業(yè)，則需采取防雨措施后再填埋施工，而雨天的填埋主要以人工碼放為主。由于廢物每日填埋單元小、物料的透水性好，因此在填埋碼放和覆土完畢后，應在已填埋完成的區(qū)域表面鋪設防雨塑料薄膜(1.0 mmHDPE膜)，盡量減少滲濾液的產量。

(2)結晶鹽暫存區(qū)作業(yè)方式。結晶鹽暫存區(qū)為袋裝廢鹽，填埋方式以堆填為主，堆填過程中不設覆土。采用塔吊輔助運送廢物。裝袋廢鹽分層堆碼，最高堆碼高度應小于10 m。碼堆邊坡逐層向內收縮，控制堆體邊坡坡度1∶2。廢鹽暫存區(qū)除作業(yè)區(qū)外，已堆存區(qū)采用1 mm厚HDPE膜臨時覆蓋，減少滲濾液量并防止鹽袋老化。

3 地下水污染被動控制措施

地下水污染被動控制措施即末端控制措施，包括2個部分內容:①項目區(qū)鋪設防滲層，以阻止泄漏的污染物進入地下水中;②項目區(qū)防滲區(qū)域內設置滲漏污染物收集系統(tǒng)，收集滯留在地面的污染物并集中送至煤制氣項目的廢水處理車間處理[9,10]。

3.1 分區(qū)防滲設計

(1)分區(qū)方案。依據(jù)相關標準規(guī)定，并考慮場址所在區(qū)域的工程地質條件、水文地質條件、包氣帶防污性能以及地下水敏感程度，按照污染分區(qū)原則，確定危險廢物處置場的防滲分區(qū)，主要分為重點污染防滲區(qū)、一般污染防滲區(qū)和非污染防滲區(qū)，具體見表1。

(2)防滲層設計方案。項目按非污染防滲區(qū)、一般污染防滲區(qū)、重點污染防滲區(qū)分別采取不同等級的防滲措施。非污染防滲區(qū):采取非鋪砌地坪或普通混凝土地坪，不設置防滲層。污染防滲區(qū):首先設圍堰，切斷泄漏物料流入非污染區(qū)的途徑；圍堰采用防滲鋼筋混凝土，圍堰高度不低于15 cm；污染防滲區(qū)的地面坡向排水口，最小排水坡度不得小于5‰。在此基礎上一般污染防滲區(qū)、重點污染防滲區(qū)分別采取不同的防滲層鋪設方案。

表1 防滲分區(qū)一覽表

① 一般污染防滲區(qū)設計方案。一般污染防滲區(qū)鋪設抗?jié)B鋼筋混凝土墊層地坪，其典型防滲結構如圖1所示。

圖1 一般污染防滲區(qū)典型防滲結構圖

② 重點污染防滲區(qū)設計方案。重點污染防滲分為場底防滲和邊坡防滲2個部分。危廢暫存庫、穩(wěn)定/固化車間、調節(jié)池和事故池等單元防滲要求按照GB 18597—2001《危險廢物貯存污染物控制標準》進行設計，要求防滲系數(shù)達到或小于1.0×10-10cm/s。結晶鹽暫存區(qū)和安全填埋庫區(qū)單元防滲要求按照GB 18598—2001《危險廢物填埋污染控制標準》進行設計，要求防滲系數(shù)達到或小于1.0×10-12cm/s[1]。庫區(qū)基底和邊坡的防滲系統(tǒng)設計由上而下的結構見表2。

3.2 防滲施工質量控制

危險廢物處置場建設過程中的施工工序較為復雜，作業(yè)面廣，多為隱蔽性工程。建設工程中防滲系統(tǒng)的施工方式和施工質量是整個工程質量控制的關鍵要素，直接影響處置場的防滲效果。

防滲系統(tǒng)的質量須從土工材料質量和施工工藝進行嚴格控制。施工工程中嚴格按照規(guī)范要求，落實質量控制措施，分層檢測檢驗，保證施工質量[13-17]。

表2 雙層人工合成材料防滲結構

3.3 滲濾液收集導排及處理系統(tǒng)

為了降低滲濾液對土壤和地下水的污染風險，便于場內產生的滲濾液盡快導出填埋庫區(qū)，填埋場底部設置了滲濾液收集導排系統(tǒng)。滲濾液收集導排系統(tǒng)根據(jù)所處襯層系統(tǒng)中的位置不同可分為初級收集系統(tǒng)、次級收集系統(tǒng)和排出水系統(tǒng)。

(1)初級收集系統(tǒng)位于上襯層表面和填埋廢物之間，由過濾導排層和HDPE穿孔集水管組成，用于收集和導排初級防滲襯層上的滲濾液。

(2)次級收集系統(tǒng)位于上襯層和下襯層之間，用于檢測初級襯層的滲漏情況，并能排出滲漏的滲濾液?？紤]到該系統(tǒng)主要為檢漏層，平時不會有水，為防止層間滯水，工程選用排水性能較好的復合土工排水網作為次級排水層排水材料。

(3)初級滲濾液通過Φ315 mmHDPE穿孔管及碎石盲溝收集，次級滲濾液通過復合土工排水網收集，通過Φ225 mmHDPE滲濾液導排管，滲濾液自流至調節(jié)池。填埋場運營時，滲濾液排入滲濾液調節(jié)池進行收集，經污水處理設施處理達標后進行中水回用[18，19]。

4 處置場地下水污染監(jiān)控與應急措施

除了對處置場采取嚴格的防滲措施外，需建立覆蓋場地的地下水長期監(jiān)控系統(tǒng)，包括科學、合理設置地下水污染監(jiān)控井及膜間電學長期滲漏檢測，建立完善的監(jiān)測制度，配備檢測儀器和設備以便及時發(fā)現(xiàn)并控制;制定地下水污染應急預案，確保項目運行不對地下水造成嚴重不良影響[1,20-22]。

(1)地下水監(jiān)控井。根據(jù)危險廢物處置場所在區(qū)域的水文地質條件及對區(qū)域地下水補給、徑流、排泄條件分析，填埋場內地下水是沿山體向下游低洼處排泄。處置場按照《危險廢物填埋污染控制標準》(GB 18598—2001)要求，利用已有的3個鉆孔作為地下水監(jiān)控井，分別在上游設置1口對照井、下游設置2口監(jiān)控井，并在兩側分別設置監(jiān)控井，共計5口監(jiān)測井。定期委托有資質的監(jiān)測單位對地下水水質進行采樣分析，封場后持續(xù)定期對地下水監(jiān)控井進行監(jiān)測30a，關注水質變化情況。

(2)膜間電學長期滲漏檢測。在填埋場建設時，膜間電學長期滲漏檢測系統(tǒng)在主防滲膜之下安裝用于定位的監(jiān)測電極，通過線纜將監(jiān)測到的電信號傳輸至中央處理電腦后進行實時數(shù)據(jù)分析，得出填埋場防滲土工膜的安全運行情況。

采用膜間電學長期滲漏檢測系統(tǒng)進行實時監(jiān)測，能夠及時發(fā)現(xiàn)滲漏，在滲漏產生時立即報警，可以定位漏洞的位置，并采取措施對主防滲膜進行檢查修補;或立即停止填埋作業(yè)，對已堆存渣體進行封場，重新鋪設新的防滲膜后經檢查確保無滲漏的情況下再進行填埋作業(yè)。

5 結 語

煤化工危險廢物處置場的地下水污染控制須采取以減少滲濾液產生量為主的主動控制措施、以項目區(qū)防滲和滲漏污染物收集處理為主的被動控制措施以及地下水污染監(jiān)控與應急措施。防滲系統(tǒng)的施工方式和施工質量是整個工程質量控制的關鍵和核心，須嚴格按照規(guī)范要求以落實質量控制措施，保證施工質量。