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危险固体废物填埋库防渗膜的垂直铺贴技术
作者:管理员    发布于:2016-08-17 11:38:11    文字:【】【】【
摘要:HDPE防渗膜化学名称为高密度聚乙烯防渗膜,其具有优异的防腐防渗性能,同时抗拉伸、抗穿刺、抗冷弯等物理性能也非常优异,而且HDPE防渗膜抗老化性能更是一流,经国际上的实验测定,其抗老化年限可达上百年。另外,HDPE防渗膜这种材料的幅宽很大,从5m多到9m多不等,幅长则不受限制,给工程应用带来更多的选择。HDPE膜厚度的种类也很多

工程概况

   上海市危险固体废物处置中心位于嘉定区朱家桥镇,是社会公益性环境保护基础设施之一。本次的一期填埋库工程是由364×50×11.35m的钢筋混凝土地下填埋库组成,设计填埋容量8.3m³。

   本工程为国内第一个钢筋混凝土结构的危险固体废物安全填埋库,由于其库内填埋的均是有毒有害废物,一旦渗漏就会影响周围的水环境就,所以其防渗要求非常高。工程防渗系统由膜上滤液收集、HDPE防渗膜下地下水收集等3个分系统组成。本文主要讨论的HDPE防渗膜则是填埋库复合防渗系统的核心层。

材料介绍

HDPE防渗膜化学名称为高密度聚乙烯防渗膜,其具有优异的防腐防渗性能,同时抗拉伸、抗穿刺、抗冷弯等物理性能也非常优异,而且HDPE防渗膜抗老化性能更是一流,经国际上的实验测定,其抗老化年限可达上百年。另外,HDPE防渗膜这种材料的幅宽很大,从5m多到9m多不等,幅长则不受限制,给工程应用带来更多的选择。HDPE膜厚度的种类也很多,从0.75mm~3mm之间有十来种选择。HDPE膜从生产工艺分类,可分为平板挤出膜和吹膜两种,以前者的性能更为优异。从膜的表面形式分,又可分为光面膜、毛面膜及骨肋膜等几种。

  HDPE防渗材料除了膜以外,还有其他一系列的材料,如HDPE管、HDPE连接锁、HDPE焊条等等。而且HDPE材料只有同种材料之间才能无缝焊接,与其他材料(如金属、木材等)要无缝连接则十分困难。HDPE材料的上述性使我们考虑问题时要更加注意。

确保危险固体废物填埋库防渗质量须考虑的几个问题

3.1  防渗膜幅宽的选用

在无特殊情况下,填埋库防渗膜破坏原因只有两种,一是被外物刺破,二是相邻之间的焊缝不良。所以要尽量减少焊缝的总延长米。而HDPE防渗膜的幅宽越大,焊缝肯定会随之减少,当然幅宽越宽,膜的单价也越高。这就需要我们根据工程特点和自身的经济实力,找到一个最佳平衡点。在本工程中,我们最总选用了7.2m幅宽的HDPE防渗膜。

3.2  防渗膜种类、层数的选用

   选用何种类型的防渗膜也是综合工程。由于固体废物填埋库防渗膜所受的外力相对较大,因此首先要选择物理性能较为优良的平板挤出模。由于混凝土侧壁的固定采用机械连接,所以一般选用光面膜。对于防渗膜的层数,要么采用一层较厚的,要么采用两层较薄的。采用两层较薄的防渗膜,看起来比较安全,但这种方式的焊缝数量大大增加,损坏的概率也相应增加。在本工程中,我们最终选用了一层2.5mm厚光面膜,生产方式为挤膜。

3.3  屋面最好采用大跨度结构

   这主要是因为填埋库中间的垂直结构的防渗处理相对较难,是今后的质量薄弱点。本工程原有方案中,填埋库的屋面结构为轻钢结构,50m跨度的跨中设一个柱子。库中间有一排柱子,一方面大大增加防渗膜铺贴的施工难度,另一方面也影响今后固体废物屋面改成了大跨度网架结构屋面,取消了原有跨中设立的混凝土柱子。

3.4  两类收集井的设置

   分别设在膜上面和膜下面的渗漏液收集系统和地下水收集系统,是监测危险固体废物填埋库运行时取得原始的分析材料所必须的。但是正像前文所说,在库中设置单独的垂直结构是得不偿失的,所以最好把渗滤液收集填埋库有毒有害物的析出液的,所以其内侧也是满铺防渗膜的,与填埋库内防渗膜的相互连接必须采用HDPE管,因为只有HDJPE材料之间才能做到无缝对接。

3.5  膜与混凝土侧壁的连接点数量

   固体废物填埋库的防渗膜贴与液体废物填埋库的铺贴相比,关键区别就在侧壁防渗膜的铺贴上。由于一般危险固体废物填埋库的使用年限均较长,像上海固体废物填埋库就设计为47年时间全部填满,意味着要用47年全部填满。本工程库高11m,根据上海的年极大温差计算防渗膜的最大伸缩量可达20cm作用。而防渗膜热胀延伸后在库底积累被填埋物堆压是十分危险的事情2,因为这会造成膜的附加应力增加。所以侧壁上膜铺贴时,应考虑把膜的延伸量均匀分散分布。本工程最终在混凝土侧壁上设了6个固定点(含顶部),除库底斜角处外固定间距均为2 m,这样可有效解决防渗膜在大热天时库底累积的现象。水平方向,根据防渗膜的幅宽(7.2m),把水平固定间距定为3.55m(相邻膜之间的搭接为10cm)

3.6  膜与混凝土侧壁的连接构造

   从提高HDPE膜的防渗牢靠度来讲,必须尽量避免膜正面穿孔固定的方法,比如在防渗膜正面直接用射钉或膨胀螺栓固定,再外覆小片膜的方法。经过我们的联合公关,本工程独创一种“反挂铺贴法”,该方法通过在每一个固定点处增焊附加膜,使得整个填埋库防渗膜的固定不需要任何一个地方有正面穿孔,把将来有渗漏质量隐患的点降到最小限度;同时,采用这种方法,使得侧壁防渗膜后面的水蒸气外泄更加顺利。

3.7  库底膜上渗漏层的改进做法

膜上渗漏液收集系统除起收集渗滤液的作用外,还承担了一个保护层的作用。从纯收集渗滤液的作用来看,采用天然卵石(约2700t)很难保证没有带尖角的,为预防万一,本工程最终采用了两层排水网格夹黄砂层的做法。这种形式的渗滤层施工方便,构造先进,而且造价还比采用天然卵石层便宜。

3.8  运输固体废物至库底的方式

   危险固体废物经各种处理后,至填埋库填埋时,已是几百公斤重的固化物,要运输至库底,必须采用机械进行垂直运输。要注意的是,由于HDPE材料无法与其它材料进行无缝连接,所以在库内设永久性垂直运输机械难度很大,而且随着固体废物不断地往上填,该机械最后只能报废,不能重复利用,同时机械放在库内还将大大影响设计填埋容量。本工程最后定制了一台类似建筑施工塔吊的水平滑移机身设在填埋库外,只有一个臂伸进库内,可方便地将要填埋的危险固体废物从车上卸下再滑移至库内,然后再运至库底。

3.9  防渗膜的焊缝检查

前面已经讲过,焊缝不良是填埋库防渗膜渗漏的两个原因之一,所以焊缝质量检查是防渗膜铺贴的最重要内容之一,防渗膜的搭接采用的主要焊缝形式为双轨热合缝,这种焊缝焊接形式与检验方法均相当科学,用专用机械在搭接10cm的防渗膜上行走一遍,同时形成两条两条焊缝,检验时采用气压检测法,把焊缝两端密封并达到一定强度后,用特制针头刺入双焊缝空腔,用空压机充气,达0.25MPa正式停泵,维持5min,气压不下降为合格。但有的地方,双轨热合缝的专用焊接机械无缝行走到位,就只好采用手工焊条挤压焊。对于焊条挤压焊,可采用真空监测法测试。真空监测法如下:焊缝上涂肥皂水,罩上真空盒,用真空设备抽真空,造成规定的负压,以不产生肥皂泡为合格。对焊条挤压的检验,现在有一种更先进的方法是电火花测试法,只是电火花测试仪的价格非常昂贵,高达上百万。其测试方法如下:在挤压焊缝中埋入特殊金属丝(焊前放入),焊好后用电火花测试仪进行测试,以不产生电火花为合格。

结束语

   危险固体废物集中安全填埋是国际上新兴的一项环保事业,上海在向国际性大都市迈进的征途上,在环保事业上也走在国内前列。

脚注信息
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