垃圾填埋場污水調節池土工膜浮動罩施工方案

　　國內一些垃圾填埋場采用了給污水調節池加設HDPE土工膜浮動罩的措施,取得了較好地防臭效果、改善了填埋場的環境.

　　污水池的土工膜浮動罩是一種將土工膜四周與池壁密封連接,膜浮在水面,形成密閉空間的水面覆蓋罩.相對水面剛性覆蓋罩,它的重量輕,成本低,結構簡單,易于大面積施工,跨度大或小的水池都能適用.因此,土工膜水面浮動覆蓋罩在國內外都取得越來越多的應用.垃圾填埋場污水調節池的浮動罩主要包括以下幾個部分:覆蓋系統,錨固系統、雨水集排系統和導氣系統.

　　浮蓋膜是整個浮蓋系統中的關鍵部位.調節池面積一般都比較大,覆蓋膜長期處在雙向拉應力狀態,裸露的膜直接受陽光紫外線輻射,還要承受冬季嚴寒、低溫的考驗,直接受環境溫度變化的影響較大,膜接觸的又是腐蝕性較強的垃圾滲瀝液.因此,對覆蓋膜的抗拉力和抗老化性能要求比較高,而這兩項要求是普通HDPE土工膜材料所達不到的.

　　為此,建議應要求:覆蓋膜材料的抗拉強度為拉伸斷裂強度、抗老化強度標準氧化誘導時間、環境應力開裂.這樣的指標比較適合浮蓋膜所處于的特殊工作環境對抗拉應力、抗老化性能的要求.

　　除了使用環境對膜的抗拉性能、抗老化性能和抗腐蝕性能的要求高外,還要求膜的密度最好小于水,自身才能浮在水面.目前國內外大多采用HDPE土工膜膜作為覆蓋膜材,它能較好地適應使用環境,滿足上述要求.膜的厚度一般采用2.0~2.5mm.

　　1.錨固系統

　　主要是將覆蓋膜錨固的結構措施,有時還包括平衡配重系統的錨固.對于混凝土邊墻,可在墻頂或墻壁預埋螺栓,借助夾板固定,為防止膜拔出,可在膜的四周制成一較厚的凸緣.對于土質邊坡,可在坡頂采用錨固溝固定.溝的深度一般為600~800mm,寬度一般為800~1000mm,具體應計算確定.溝內回填材料可用夯實黏土或低標號混凝土.

　　2.雨水集排系統

　　國外采用膜上壓重管與膜下配對漂浮物及兩者之間的土工膜組成固定位置的集排水槽.國內則只用壓重管在膜面將膜壓人水池中形成一條凹槽,將雨水收集和排走一般采用輕型、手提式水泵抽水.國內的浮動罩允許全膜蓄水.有的工程保持膜上有20~40cm的水深,并在膜上種植水生植物以使加蓋后的調節池美觀.有人認為膜上適量蓄水可以起到穩定浮蓋膜的作用,我認為膜上應有10~20cm深的蓄水,有利于避免陽光直射覆蓋膜,延緩膜的老化.

　　3.氣體導排系統

　　調節池中的垃圾滲瀝液會產生大量氣體,如果不排除會在密封膜下聚集,將膜鼓起,形成大面積的鼓包或局部的鼓包,在大風吹襲下可能發生安全問題.因此,必須及時將這些氣體排出.首先在膜下池頂四周設置HDPE集氣花管,收集池內氣體,再采用被動排氣措施或主動排氣措施將收集的氣體由膜上排氣管導出,直接燃燒或作其他處理.

　　大型調節池,在浮蓋系統的導氣管設置上還需要采取進一步的措施,即采用泡沫塑料的“浮子”在膜下組成方格網狀的“排氣筏”使浮蓋膜與污水面之間始終保持有完整的氣體通道,最終達到膜下沼氣排放通暢的目的.否則,若沼氣長期積聚在浮蓋膜與污水之間，就會像吹氣球一樣不斷膨脹，最終導致“災難性”的事故.調節池周邊池壁氣體收集管一般采用內徑為200~300mm的HDPE開孔花管.

　　填埋場污水調節池的容積大,產生的沼氣量大,如果導氣設施設計不當或失效,就可能造成局部沼氣聚集,引起覆蓋膜鼓包,有爆炸的安全隱患.在設計上海老港垃圾場的老調節池加蓋時,由于沼氣導排能力考慮不足,曾鼓起2~3m高的“鼓包”;如有大風刮過,造成負壓吸力,則會增加膜上鼓的程度,再加上大風對鼓包的沖擊力,如果膜的抗拉強度不夠,大風就可能將浮蓋罩掀起破壞.后來在膜蓋上增設4~6根直徑為60~80mm的導氣管,才消除了膜蓋的“鼓包”.鼓包問題是山谷型和沿海城市垃圾填埋場污水調節池浮蓋罩設計時要重點研究的問題之一避免鼓包出現應采取的一些措施為:

　　(1).如前面所述,合理靈活的設計膜的尺寸,使膜平順地浮在水面,避免折皺,減少風對膜的沖擊力.

　　(2)設計好膜下氣體導出系統.這就需要設計者進行估算該調節池內污水的沼氣產量和產率,還需要預估較高溫度時的水的蒸發量,恰當地選定導氣管、氣體收集管的管徑、開孔直徑及開孔率.沼氣產率是要根據填埋場的具體條件來預估的,例如杭州天子嶺垃圾場的調節池每天進水量約為1500t,每天產沼氣750m,平均每小時產沼氣約30m,氣量不大.沼氣可被動導出或風機負壓抽出.導出管還應考慮導出水蒸氣所需的斷面.

　　(3)在綜合考慮膜上各種載荷(蓄水重、壓重管重、膜自重、泵重、人行載荷和風載荷等)和膜下氣體壓力等載荷作用的工作條件,確定一個保持膜穩定的氣體壓力,適當設置氣體壓力釋放閥.在超過此壓力時,釋放氣體,避免膜發生鼓包現象.

　　4.土工膜的厚度

　　工程中可選用2.0~2.5mm厚的HDPE土工膜作為浮動罩的膜.從已發表的文獻看,各工程選用的HDPE土工膜的厚度大都是2mm.其實,應依據各個工程的具體條件,經試驗和計算來選定膜的厚度.設計使用年限為20年,其周圍環境條件及要求如下:

　　1)表面風速129km/h,空氣溫度-34~43℃;

　　2)罩下氣體壓力可能達50Pa;

　　3)罩下能安裝氣體輸送泵及管道;

　　4)罩面能安裝降水收集和排放設備;

　　5)膜本身易于拼接并保持密封性;

　　6)沼氣量:104~119mm/h.

　　浮動罩的設計應考慮從池底到最高池水位膜都能平順地浮貼在水面的要求，土工膜的材料性能指標應綜合考慮當地氣候條件、膜上荷載和膜下氣壓和各種使用條件,經必要的試驗和計算來確定.綜合考慮浮動罩的環保防臭功能和加罩后具有厭氧作用，將調節池作為一個大型滲瀝液厭氧消化池來設計,充分發揮其功效,從而大幅度降低污水處理廠的運行費用.

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