城市生活垃圾卫生填埋场渗沥液调节库浮盖设计探讨

2023-02-22

1 调节库覆盖系统简介

渗沥液调节库是城市生活垃圾卫生填埋场 (下称处理场) 的重要组成部分, 其主要的功能是受纳、暂存来自垃圾堆体内渗沥液导排系统收集的垃圾渗沥液, 再均衡输送渗沥液至后续处理设施。高浓度有机废水在调节库中经历较长的停留过程, 在缺氧 (深层污水) 及有氧 (表层污水) 环境下持续发生化学反应产生恶臭气体 (C H4、H2S等) 。而这些气体的自由散发将给周边环境带来污染, 加上处理现场一般都在较为封闭的山坳中选址, 恶臭的气体不易发散, 使得调节库成为填埋场的一个主要大气污染源, 给相关的工作人员及周边居民的生产生活带来不利的影响;另一方面, 臭气中的C H4是造成温室效应的主要温室气体之一, 每分子CH4的吸热量是CO2的21倍, 且在大气中存在的平均寿命约8年左右, 不经处理而将臭气直接排放将对大气环境造成更大的影响;此外, 暴露的调节库在雨季也会接纳大量的降水, 使得库内的污水量增大, 同时加大了污水水质变化幅度, 增加后续处理设施的处理负荷。为了有效阻止调节库中的恶臭气体向周围环境散发, 并集中处理沼气, 应考虑将调节库加盖封闭, 并集中处理加盖后的调节库产生的臭气。调节库加盖施工方法主要有以下两种:一是将调节库表面架设棚架;二是直接采用柔性材料覆盖在调节库污水表面, 并将柔性材料锚固在调节库边缘的锚固场内, 从而形成封闭空间, 将污水液面与外界空气隔绝。从工程施工工艺及建成后运行效果来说, 后者均优于前者。以下主要介绍浮动膜盖系统。

2 调节库膜盖系统的组成及功能介绍

覆盖系统.覆盖系统是整个调节库浮动膜盖系统最重要的组成部分。覆盖系统完全由高分子材料焊接形成, 分成水平覆盖系统和垂直覆盖系统两个部分。其功能是与调节库区构成封闭空间, 从而实现库区污水与外界空气与水的隔绝, 阻止调节库内的气体与液体与外界交换, 在封闭空间内形成一个污水厌氧生化预处理环境。经加盖密封的渗沥液调节库可以为后续的渗沥液深度处理提供稳定的原水。

锚固系统。锚固系统是在调节库的库顶外侧采用锚固沟或则锚固锁扣将垂直覆盖系统固定, 确保整个覆盖系统的安全性。

重力压载系统。重力压载系统采用填充颗粒状重物的纵向主压载管及填充颗粒状重物的横向次压载管通过不锈钢链及膜带固定在水平覆盖系统的表面构成鱼骨状凹槽。主要功能是保持膜面的平整, 确保大部分的膜面紧贴在污水的表面, 避免强风对覆盖系统的破坏, 同时由于凹槽的存在可使得膜面积水汇集, 便于用泵抽排。

膜面积水导排系统.膜面积水导排系统是利用膜面由于重力压载系统形成的凹槽以及浮筏系统形成的凸起产生的排水通道, 使膜面的积水在重力作用下往膜面外排泵井方向汇集。再由设置在泵井中的清水泵抽排。目的在于确保膜面的积水处于最少的状态。

浮筏系统.浮筏系统由两端封闭的中空管及不锈钢链组成一组环状的浮体、一组垂直于库边轮廓并与环状浮体连接的浮体。两者共同构成一个完整的浮筏系统, 并通过用不锈钢边接在库的侧壁上。同时覆盖系统的水平覆盖系统的膜边缘与浮筏焊接在一起, 使得覆盖系统水平方向的受力主要由不锈钢链承担, 使得垂直方向的膜所受的张力减小, 延长该区域膜的使用寿命, 从而延长整个浮动膜盖的使用期限。

气体收集及导排系统.该部分主要由一组沿调节库顶内边缘布置的集气花管以及防爆引风机, 电磁阀组成, 主要功能是通过分时开启不同位置的电磁阀抽取聚积于调节库不同区域的臭气。

3 调节库膜盖系统的设计探讨

3.1 覆盖材料的选择

基于调节库的具体环境要求, 安装于渗沥液调节库上的覆盖材料须具备以下的特性。

整个顶盖将安装于调节库液面之上, 要求覆盖材料具有轻便的特点。如若覆盖材料太重, 将需要强大的支架以支撑覆盖材料。目前国内填埋场调节库覆盖所使用的HDPE膜密度为0.94×103kg/m3略小于水, 可以不借助浮体漂在污水的表面。

防渗性能好, 密闭性高。渗沥液调节库加盖后整个覆盖材料将暴露于大气环境中, 防渗性能好的材料将能有效阻止雨水进入调节库中, 避免因暴雨造成池内水量的增加。该材料还要能有效阻止池内外气体的交换, 使得加盖后的调节库形成一个厌氧环境, 有利于池内水质的改善。

对渗沥液具有良好的抗腐蚀能力。渗沥液是一种成分极为复杂的高浓度有机废水, 具有一定的腐蚀性, 这就要求覆盖材料具有抗腐蚀性, 避免覆盖材料因渗沥液腐蚀失效。

具有良好的可塑性。调节库液面将随季节变化, 液面高差较大, 这就要求浮动于液面上的覆盖材料具有良好的可塑性, 确保覆盖系统能适应液面的变化。

适应气候变化能力强, 对紫外线和其它气候因素有较强的适应性。调节库加盖后整个覆盖材料将暴露于大气环境中, 长期处于阳光紫外线的辐射之下, 所以要求覆盖材料有较强的抗紫外线能力, 以避免过早老化。

3.2 重力压载系统与浮筏系统设计应用实例介绍及技术探讨

目前, 国内填埋场渗滤调节库加装浮盖工程中相当一部分的重力压载管的两边设有浮子用以承托重力压载管。

当膜面积水时, 相邻的两组重力压载管间将形成一个盆状的汇水区, 该区域内的积水难以排出, 增加膜面的负荷, 加大垂直方向的膜所受的拉力。使得该方向的膜容易失效。因此, 在浮盖系统设计中需要调整压载系统和浮体的相对位置, 避免汇水区的出现。

长沙固体废弃物填埋场是湖南省湘江流域综合治理工程的重要组成部分, 位于长沙市望城县桥驿镇, 占地面积2610亩。1999年10月动工建设, 2 0 0 3年4月28日正式投入运营, 日处理垃圾2 6 0 0多吨。需要加盖处理的调节库总容积为1 0万立方米, 有效容积为8万立方米。占地面积约为1.0万平方米。

调节池 (库) 除西南方向池边 (坝) 坡度较缓外, 其它各边坡度较大 (1∶0.2 5) , 且池边的边缘较为锋利, 若直接将膜直接与池边接触, 会造成膜被割破覆盖系统失效。因此, 该项目采用不锈钢链承受主要拉力, 垂直方向的膜仅起封闭作用。加上集气管的顶托作用, 使膜不会与石砌库边接触。同时压载系统与浮筏分开设置, 使得膜面的积水仅限于积水导排泵井附近一个很小的区域内, 从而改善膜的受力, 有效延长覆盖系统的使用寿命。

摘要：以广东省韶关市新丰县生活垃圾卫生填埋场渗沥液调节库改造 (竣工) 及湖南省长沙市城市固体废弃物处理场渗沥液处理扩容项目 (在建) 为例, 讲述渗沥液调节库覆盖系统的组成及功能, 重点探讨浮筏与压载系统的搭配对浮盖系统的作用。

关键词：渗沥液调节库,覆盖系统,浮筏,压载,搭配