炼油厂固体废弃物堆埋场的工程设计

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炼油系统废弃物标准化填埋处理的工程解决方案

任洪理* 中国石油华东设计院青岛 266071

摘要：本文阐述了某固体废物填埋场工程设计，确定关键的设计参数，验证给定的各种经验式的相互关系和固体废物的处理方法。

关键词：固体废物填埋场固化稳定化工程设计

1. 概述

近几年，国家出台了多项针对固体废物处理的环境保护法律法规，对固体废物处理的要求更加严格，标准规范更加健全。过去，国内炼化企业建设与炼油厂配套的固体废物填埋场，其填埋方式多为山谷式填埋场或依靠自然条件，将未经处理固体废物简单埋入填埋场中，导致固体废物没有得到较好的末端处理，达不到HSE的要求。

因此，建设一套符合环境保护规范要求的固体废物处理填埋场显得十分重要。本文介绍8kt/a固体废弃物堆埋场工程设计。

2. 采用的标准

在炼油厂固体废物填埋场的工程设计中，一定要遵照《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》；《危险废物转移联单管理办法》；《危险废物污染防治技术政策》（环发[2001]199号文）；严格执行强制性国家标准《危险废物填埋污染控制标准》GB18598-2001；《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》GB18599-2001；《危险废物贮存污染控制标准》GB18597-2001;《危险废物填埋污染控制标准》（GB18598）;《危险废物鉴别标准—腐蚀性鉴别》（GB5085.1）;《固体废物浸出毒性浸出方法》（GB5086.1～2）;《堤防工程设计规范》（GB50286）;《碾压式土石坝设计规范》（SL274）;《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191）;《碾压式土石坝施工技术规范》（SDJ213）;《堤防工程施工规范》（SL260）和危险废物安全填埋处置工程建设技术要求。

3. 设计案例

某千吨级炼油厂固体废物填埋场拟建设在平原地区，表层土壤较厚，土层防渗层一般，为增大容量工程按半地下托盘式设计。

3.1设计原则

（1）本工程各单元设计需体现国内外危险废物处理的先进技术水平，同时结合企业的固体废物现状，做到工艺先进、投资省、能耗低、成本少、运行安全可靠、管理方便。

（2）为最终消除危险废物对人类和环境的危害，必须符合“资源化、减量化、无害化”的原则。

（3）鉴于危险废物的组分复杂、性质各异，不允许直接填埋的危险物应根据各自的特性采取稳定化/固化等不同的处理工艺进行预处理后，再进入危险废物堆埋场安全填埋处置。

（4）从方案设计、施工图设计、施工建设到使用管理均按国家相关标准、规范、法律、法规进行，做好各项环境保护和劳动安全卫生及消防工作及设施。

3.2工艺流程

在本工程设计中，对危险废物的处理采用固化/稳定化工艺流程，流程如下：将粉碎后的危险废物、水泥、添加剂和水以一定的比例在进料机（M-101）和混合器（M-102）中进行掺混。经充分搅拌后，注入水泥/废物固化体运输桶（V-104），最终填埋在危险废物填埋场（V-106）。见图1。

3.3 建设规模

建设规模是指在计划填埋年限中各年计划填埋量与覆土量之和。根据国家标准，填埋场场址必须保证填埋场建成后具有10年或更长的使用期，在使用期内能充分接纳所产生的固体危险废物。

建设规模确定方法：对炼油厂固体废物填埋场以实吨位统计，通过标准计量装置实际称重或通过统计数据确定产生量。

增容比是在固化/稳定化所形成的固化体积与被固化危险废物体积的比值。

即

Ci=Vs/Vw （1）式中，Ci为增容比；Vs为固化体体积（m3）; Vw为危险废物的体积（m3）;本工程设计中水泥等固化体的增容比取1.8。

以每批参混的危险废物5（m3）/批

则每批操作所需水泥等固化体： 5×1.8=9（m3）/批

总堆埋容积Va： Va=Vb+Vf （2）

即：Va=1.18×120000=141600 m3

有效堆埋容积Vb： Va=1.18Vb （3）

即： Vb=8000×1×15=120000 m3

总覆盖量Vf： Vf=0.1Vb （4）填埋高度：地上Ha 地下Hb，本工程最高Ha=9m，Hb=4m。

3炼油厂固体废物压实后密度：1.0t/m

使用年限：T (一般规定10~20年)

即 T=Va / ∑n i=1 V （5）

每年处理固体废物量：V

本工程使用年限： n=15年

建设规模Wa： Wa=fVa/ T + 0.1Vb (f为修正系数,f为产生量的因素函数) （6）即 Wa=f（Vb+Vf）/ T + 0.1Vb （7）

即：Wa=0.15X (120000 + 0.1× 120000)/15+ 0.1× 120000=13320 m3

所需场地占地面积：A= Va/(Ha+Hb)+ Ad+ Al=1 （8）

2即：A=141600/（9+3）+2241+2240=16281 m

以上设计均按8000t/a固体废弃物堆埋场设计。

3工程所产固体废弃物8000t/a，固体废物压实后密度为1.0t/m，根据式（2）、（3）、（4）

43,43得到总堆埋容积Va为14X10M , 有效堆埋容积Vb为12X10M，由（5）式得到使用年限为

43215年，总覆盖量Vf为1.2X10M，由（2）式计算所需占地面积为16281m，不包含设备费、

营运费及征地费用，估算968.7元/平方米，建设一套规模为8000t/a固体危险废物填埋场总投资4680万。

3。4功能划分

固体废物填埋场的场址确定后进行总平面布置，能否合理的划分功能区域，直接影响到废物处理及相关建设费用。总平面布置应该具有布置紧凑、工艺流程合理、消防设施可靠、功能清晰、运输便捷、动力区接近负荷中心、管理方便等特点。

据此，本工程设计分为：称重计量区、贮存区、预处理区、危险废物填埋处理区、一般工业固体废物填埋处理区、渗滤液收集处理区、渗滤液输送区、卸车厂、环行道路、绿化区，并将全场环行道路、绿化、各区域综合布置，合理合并建筑物功能，优化单元功能，达到节约用地、节能降耗的目的。见图2。

4. 废弃物分类与处理

4．1分类

固体废物是固态或半固态废弃物的总称，有害有毒固体废物和无毒无害固体废物，包括城市生活垃圾（亦称城市固体废物）三大类。

炼油厂产生的固体废物多为废催化剂、废保护剂、废油泥、废白油、废白土、废吸附剂、废活性炭、废瓷球、废分子筛，其他主要是废干燥剂、脱硫剂等。

分析数据表明，一座千万吨级的炼油厂每年产固体废物约8000吨，其中，一般工业固体废物占30%~40%，危险固体废物占60%~70%，固体废物综合利用率20%~30%。其固体废物产生量在0.7~0.8kg/t原料，这些固体废物采用填埋处理。

4.2 处理方法

针对炼油厂固体危险废物的特性，其处置方法的选择主要是从危险废物的成分和物化性质上考虑，其主要污染物是废弃的催化剂、炉渣及三种污泥。催化剂、炉渣呈粉末状，主要成分为无机物，少部分催化剂含有油污，三种污泥含有油类等有机物。由于炼油厂所排出的固体废物大多数经过高温燃烧，再进行焚烧已没有意义，因此，本工程采用固化/稳定化工艺技术进行处理。

4.3 防渗工程

炼油厂固体废物填埋场防渗工程首先是根据被处置废物的性质、场地的水文地质条件、建造的费用等，选择合适的衬层，防止渗滤液渗漏进入土壤和地下水，阻止外界水进入废物填埋层而增大渗滤液的产生量。填埋场的衬层系统是实现危险废物与环境隔离的必须工程，包括衬层结构、材质、和相互配套的系统必须严格按照国家环境保护要求的规范标准执行。本工程根据填埋场的防渗工程复合衬层中天然材料衬层厚度标准结合国家标准，选用高密度度聚乙烯(HDPE)，其渗透系数低于1.0X10-12cm/s的聚合物防渗膜，用以阻止渗滤液向地下水扩散。

防渗工程包括两项内容，一是设置防渗衬里；二是建立排水、集水等设施对浸出液进行妥善处理。本工设计采用双渗层防渗工程标准剖面图。见图3。

渗滤液收集系统的设置，用于收集可能渗出的所有渗滤液，使之能顺利的从填埋场中导排出来。对渗滤液的体积估算，

Q=CIA/1000 （9）

式中，Q日平均浸出液量， C流出系数，%，一般取0.2~0.8；I平均降雨量，mm/d; A填埋场集水面积，m2。

4.4 气体排放

炼油厂固体废物填埋场的填埋物大多为无机类的废物。产生的气体主要含有氨、二氧化碳、一氧化碳、氢、硫化氢、甲烷、氮和氧等。其中甲烷和二氧化碳是填埋场气体中的主要气体。填埋场微量气体虽然含量很小，其毒性大，但对公共健康仍具有危害性。

气体收集常用的方法有渗透性排气和密封法排气两种。由于炼油厂的固体废物的填埋场产气量少，因此本工程选择了渗透性排放，并设置较为完善的排气系统。

4.5地下水监测

堆埋场中地下水的保护分三阶段：监测、评估以及必要的情况下在填埋场运行期间和封场30年之内，监测治理地下水是否被污染。

在本填埋场工程设计中，设置四处监测井，用以监测受控填埋场中地下水的有毒有害成分是否超过含水层的限制。一旦发现检测指标不合格就应立即停止使用并修复相关设施。

4.6 封场覆盖

填埋场到了使用年限后，需要按有关规定进行封场和后期管理。现代化的填埋场的终场覆盖应由五层组成，从上至下依此为：表层、保护层、排水层、防渗层和排气层。