【2017年整理】课程设计——生物修复

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1、目 录第一章 工程背景一、监测结果表明 二、砷矿堆存区及生产车间第二章 处置方案设计一、处置方式就地安全填埋二、场址选择第三章 地点与地理位置一、地形、地貌、地震、地灾情况二、水文、工程条件三、库容废渣设计第四章 填埋场设计方案一、防渗层结构设计二、地下水导排系统设计三、填埋场清污分流设计四、填埋气导排设计五、填埋作业方式第五章、设计总结工程背景广西桂林某化工厂三氧化二砷生产车由于企业经营不善污染严重而进行政策性关闭工厂关闭后遗留下占地约 1000m2 的砷矿存放区的工业废渣约 5000t(容重 156t/m3 )尚未 处置。废渣原地堆放存在着较大的环境安全隐患废渣主要来自矿渣及废气治理过程中

2、产生的含钙沉淀物要污染成分为含砷化合物并伴有少量铅、铬等重金属物质。 监测结果表明:(1)废渣堆积场地,经鉴定该场地四周距离堆场外边缘 0.5m 以内,深度 1.5m 以上范围土壤属于危险废物, 共计 1159m2,容重为1.92t/m3,需要处 ,该范围以外土壤不属于危险废物。(2)砷矿堆存区及生产车间经鉴定该场地四周距离堆场外边缘 0.5m 以内,深度 0.3m 以上范围土壤属于危险废物,共计 15430m2,容重为 1.92t/m3,需要处理,该范围以外土壤不属于危险废物2 处置方案设计2.1 处置方式就地安全填埋安全土地填埋是目前世界上应用最广泛的危险废物处理处置方法确定处理处置工艺方

3、案三氧化二砷俗称砒霜,是一种剧毒物质,其生产中所产生的废水、废气、废渣中都含有砷,稍有不慎都可能造成污染事故,危及人畜安全。As2O3 和石灰反应生成Ca3(AsO3)2 等沉淀。因此预处理采用投加石灰粉方式稳定废渣及污染土壤。大大降低预处理成本也起到稳定填埋废物作用。主要捕集原理为:As2O3+3Ca(OH)2Ca3(AsO3)2+3H2O2AsO3-4+3Ca2+Ca3(AsO4)22AsO3-3+3Ca2+Ca3(AsO3)2设计处置总体工艺方案流程如图 1 所示。场址选择本项目危险废物处置属于单个化工企业污染治理项目,考虑到危险废物外运的巨额费用及运输过程中可能出现的污染事故及相关指示

4、,场址初步选定在该化工厂场址就地处置。3 原场址建设条件3.1 地点与地理位置填埋场在县城南面,距县城约 4km 处的四面环山:砒霜生产化工厂危险废物处置工程设计山盆地内,周围无居民,通过一个隧道与外界连通,占地约 1.3 万m2。经过填埋场的山水流入河段为 4 类水质标准,不在饮用水源保护范围内。该场址位于城市主导风向的下风向,满足城市规划的要求,厂界外 800m 内范围无厂矿企业、学校、集中居住区、河流、水库及其他环境敏感目标。3.1.2 地形、地貌、地震、地灾情况场区微地貌为盆地,盆地总体呈一碗状,直径约 300m。盆地底面标高 1669917559m,坡度约 2,周边山峰坡度 3080

5、 不等。场地地震动峰值加速度小于 0.05g(相应地震基本烈度小于 6),设计地震分组为第一组,场地内无地震液化地层 ,属对建筑抗震的有利地段。3.1.3 水文、工程条件(1)水文地质特征场区呈碗状盆地,周边地表水分水岭明显 ,地表水与地下水分水岭基本一致,为相对独立的水文地质小单元。场区内土体隔水性较好且能满足渗透系数 K=10-7cm/s 的防渗技术要求。(2)岩土层分布及特征根据野外钻探揭露情况、室内土工试验及原位测试成果,勘察场地内岩土主要为素填土、硬塑状红粘土、微风化灰岩等。(3)场地稳定性及适宜性评价本场区及其附近无区域性断裂通过,亦无新构造活动迹象。场区内未发现滑坡、崩塌等地质灾

6、害。因此,区域及地基稳定性较好。3.2库容废渣设计填埋量 6000,t 压实密度取 150t/m3,设计填埋体积为 4000m3;污染土壤压实密度取 1.50t/m3,需要处理污染土壤设计量8150m3;生产车间厂房设计量 3500,t 压实密度取 150t/m3,设计填埋体积为 2333m3;合计危险废物体积共计 14483m3,废物覆盖土综合用量按填埋体积的 3%考虑,为 435m3,安全填埋场总共需要填埋的体积为 14918m3。在场址所在位置 ,挖土深约 2m,填埋场底最低处场地自然标高为 169m,填埋库区面积为 6175m2,周长423m,封场后地面上堆高约 3m,标高为 173m

7、,效库容量为15000m3。4 填埋场设计方案4.1 防渗层结构设计(1)场底防渗层由下至上结构为:基础,平整地面;地下水导流层,铺 25cm 厚级配碎石;铺 25cm 厚普通粘土( 对渗透系数无要求 );膜下保护层无纺土工织物(400g/m2);HDPE 土工膜,厚 2mm;膜上保护层,铺5000g/m2 钠基膨润土垫;导排监测层,排水格 ;HDPE 土工膜,厚2mm;膜上保护层,无纺土工织物(400g/m2);膜上保护层,20cm 粘土层;渗沥液导流与缓冲层,铺设 25cm 厚级配碎石层,在中间每间隔 30m 设渗滤液收集盲管;无纺土工织物(400g/m2) 。(2)边坡防渗层由下至上结构

8、为:基础,平整地面;地下水导流层,铺 25cm 厚级配碎石;铺 25cm 厚普通粘土( 对渗透系数无要求 );HDPE 土工膜,厚 2mm;膜上保护层 ,无纺土工织物(400g/m2);膜上保护层,铺20cm 厚粘土。4.2 地下水导排系统设计为了降低填埋场场底的地下水水位,防止地下水位的上升而造成水平防渗层失效,在防渗隔离系统之下铺设地下水导排系统。根据本场址的情况,沿场底设有通过填埋场区域的导排盲沟 ,地下水导排系统利用盲沟,在填埋区域设 25cm 级配碎石水层和直径300mm 的 HDPE 带孔排水管道,将地下水、山体裂隙水和渗水有组织地引向填埋场低处的地下水集水井排出。4.3 渗滤液收

9、集导排系统设计为了使填埋场场底各个部分的渗滤液都能及时排出填埋场,在场底防渗系统之上铺设了一层 25cm 厚级配碎石加带孔管(HDPE管径 300mm)的导流层,这样汇集到场底的渗滤液都能及时排至填埋场外,以防止因危险废物堆体中液位的升高, 环境污染风险加大。4.4 填埋场清污分流设计在填埋作业时如果不采取措施将会导致大量渗滤液的产生,在设计中主要考虑以下清污分流措施：在危险废物填埋场外侧设置永久性截洪沟,将场区以外汇集的雨水排出场外。截洪沟采用梯形断面,为片石砌明渠 ,最大断面尺寸为 BH=0.6m-6m,边坡=2m。对分区填埋完毕的区域,采用粘土进行临时覆盖,并铺设防水薄膜,以减少雨水渗透

10、,并及时对填埋场封场。在填埋场水平防渗层下设置地下水导排系统,防渗膜下的地下水排入向填埋场低处的地下水集水井排放,并定期对该系统的水质进行监测。4.5 填埋气导排设计为了避免填埋场内的可能出现的气体聚集,并有利于危险废物堆体中的渗滤液及时排至场底,在填埋库区内设置竖向导气石笼井 2 座。导气石笼井随危险废物堆体的填高而上升,其井径为1000mm,外围用铁丝网围裹,中心置有中 110mmHDPE 导气管, 在管与网之间填充有 50120mm 粒径的级配碎石,导气管靠增气管接头联结不断加高,石笼也随之加高。导气石笼井外围设置一层200g/m2 反滤土工布。由于填埋场填埋物料中有机污染物很少,估计产

11、生的气量小。气体经过导气石笼直接排入大气。4.6 填埋作业方式危险废物填埋采取分区单元式分层安全填埋方式,一层废渣、一层石灰,一层粘土的作业方式,按先后顺序由下而上进行,每日作业单元根据实际日处理危险废物填埋量确定。填埋作业过程包括场地准备、安装导气石笼井、整理临时截洪沟、危险废物的运输、倾倒、摊铺、压实及覆土。废物以下推式斜面作业法为主,危险废物卸车平面沿进场道路布置。卸车平台设置在危险废物堆体上,危险废物从卸车平面推卸后 ,由推土机向下推铺,推土机的推距控制在 30m 以内。填埋单元高度为 2.5m,每次废物碾压层厚为 0.40.5m,采用 15 的斜坡,斜坡覆盖粘土与石灰 0.3m,铺匀

12、后用压路机压实,压实密度达 1.5t/m3 以上。本填埋场采用粘土与石灰复合覆盖方式进行。覆盖土来源主要是平整场地,防渗层和排水渠道、调节池所开挖的土。为了减少覆盖土量,几日进行一次覆盖,在每天填埋的危险废物层表面先用遮雨蓬布或塑料薄膜覆盖。4.7 封场设计危险废物填埋场处置的废物数量达到填埋场设计容量时,应实行填埋封场覆盖和后期管理。填埋场作为永久性的处置设施,封场后除绿化以外不能做它用。封场后危险废物填埋场周围设置宽度为 10m 的绿化隔离带,并安装防止家畜、野生动物和无关人员进入的铁丝网栏,并立危险重地,严禁入内种植、放牧等警示标牌。本填埋场的终场覆盖系统规划由 5 层组成,从上至下为:

13、 表层、保护层、排水层、防渗层和导气层。设计封场底层(兼作导气层)厚度约 30cm,倾斜度不小于 2%,由透气性好的碎石颗粒组成,并作为覆盖系统的支持层; 在导气层上铺设 30cm 粘土层,其上铺设 400g/m2 土工布隔离层 ,其上采用 1mm 厚 HDPE 土工膜作为主防渗层;其上为 20cm 厚保护层,由粗砾性坚硬鹅卵石组成;在防渗层上再铺设 70cm 厚自然土,以便于绿化种植。封场后继续进行下列维护管理工作,并延续到封场后 30 年:维护最终覆盖层的完整性和有效性;继续进行渗滤液的收集和处理;继续监测地下水水质的变化。5 渗滤液处理系统渣场浸出液危险极大,必须进行处理。由于填埋场废渣

14、及污染土壤含水量少,且填埋过程做好覆盖及雨水排放,因此对废物填埋过程及封场后可能产生的少量渗滤液,采用间歇方式运行的废水处理系统处理后达标排放。根据含砷废水通常酸性强的特点,采用石灰法除砷工艺 ,即达到了除砷的目的,又中和了酸性废水。安全填埋场少量渗滤液收集到渗滤液调节池,分离沉渣后上清液在氧化池被漂白粉氧化 (因为亚砷酸钙的溶解度比砷酸钙高得多),在一次沉淀池中投加石灰混合生成沉淀,上清液再进入二次沉淀池进一步去除未经完全沉淀的污染物,出水用盐酸调节 pH 至 69 经活性炭吸附过滤后达到GB8978污水综合排放标准 中污染物排放要求, 达标排放。废水处理系统中产生的所有少量沉渣撒石灰粉后进

15、入沉渣贮存池暂时存放后外运。渗滤液处理系统占地约 90m2,处理流程如图 2本设计针对小型化工企业倒闭后遗留下来的废渣及污染场地,在充分采样调查的基础上,确定需要处理处置的废渣及污染土壤的量(危险废物 ),进而根据原场址的地形特征,在详细勘探和充分论证基础上,采用就地安全填埋的处置方案 ,大大节省了处置费用,降低了危险废物传播的风险,取得了良好的社会效益与环境效益。 课程设计论文论文名称：废弃砒霜生产化工厂整治与修复处置工程设计 年级专业：环 境 工 程 1001 学生姓名： 牛 振 华 学 号：2 0 1 0 4 8 2 7 0 1 1 0 评阅教师： 邢 维 芹 提交时间： 2013 年 8 月 28 日