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垃圾填埋场污水调节池土工膜浮动罩施工方案

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垃圾填埋场污水调节池土工膜浮动罩施工方案

发布日期:2019-02-12 作者:南昌天高 点击:

国内一些垃圾填埋场采用了给污水调节池加设HDPE土工膜浮动罩的措施,取得了较好地防臭效果、改善了填埋场的环境.

污水池的土工膜浮动罩是一种将土工膜四周与池壁密封连接,膜浮在水面,形成密闭空间的水面覆盖罩.相对水面刚性覆盖罩,它的重量轻,成本低,结构简单,易于大面积施工,跨度大或小的水池都能适用.因此,土工膜水面浮动覆盖罩在国内外都取得越来越多的应用.垃圾填埋场污水调节池的浮动罩主要包括以下几个部分:覆盖系统,锚固系统、雨水集排系统和导气系统.

浮盖膜是整个浮盖系统中的关键部位.调节池面积一般都比较大,覆盖膜长期处在双向拉应力状态,裸露的膜直接受阳光紫外线辐射,还要承受冬季严寒、低温的考验,直接受环境温度变化的影响较大,膜接触的又是腐蚀性较强的垃圾渗滤液.因此,对覆盖膜的抗拉力和抗老化性能要求比较高,而这两项要求是普通HDPE土工膜材料所达不到的.

为此,建议应要求:覆盖膜材料的抗拉强度为拉伸断裂强度、抗老化强度标准氧化诱导时间、环境应力开裂.这样的指标比较适合浮盖膜所处于的特殊工作环境对抗拉应力、抗老化性能的要求.

除了使用环境对膜的抗拉性能、抗老化性能和抗腐蚀性能的要求高外,还要求膜的密度最好小于水,自身才能浮在水面.目前国内外大多采用HDPE膜作为覆盖膜材,它能较好地适应使用环境,满足上述要求.膜的厚度一般采用2.0~2.5mm.

1.锚固系统

主要是将覆盖膜锚固的结构措施,有时还包括平衡配重系统的锚固.对于混凝土边墙,可在墙顶或墙壁预埋螺栓,借助夹板固定,为防止膜拔出,可在膜的四周制成一较厚的凸缘.对于土质边坡,可在坡顶采用锚固沟固定.沟的深度一般为600~800mm,宽度一般为800~1000mm,具体应计算确定.沟内回填材料可用夯实黏土或低标号混凝土.

2.雨水集排系统

国外采用膜上压重管与膜下配对漂浮物及两者之间的土工膜组成固定位置的集排水槽.国内则只用压重管在膜面将膜压人水池中形成一条凹槽,将雨水收集和排走一般采用轻型、手提式水泵抽水.国内的浮动罩允许全膜蓄水.有的工程保持膜上有20~40cm的水深,并在膜上种植水生植物以使加盖后的调节池美观.有人认为膜上适量蓄水可以起到稳定浮盖膜的作用,我认为膜上应有10~20cm深的蓄水,有利于避免阳光直射覆盖膜,延缓膜的老化.

3.气体导排系统

调节池中的垃圾渗沥液会产生大量气体,如果不排除会在密封膜下聚集,将膜鼓起,形成大面积的鼓包或局部的鼓包,在大风吹袭下可能发生安全问题.因此,必须及时将这些气体排出.首先在膜下池顶四周设置HDPE集气花管,收集池内气体,再采用被动排气措施或主动排气措施将收集的气体由膜上排气管导出,直接燃烧或作其他处理.

大型调节池,在浮盖系统的导气管设置上还需要采取进一步的措施,即采用泡沫塑料的“浮子”在膜下组成方格网状的“排气筏”使浮盖膜与污水面之间始终保持有完整的气体通道,最终达到膜下沼气排放通畅的目的.否则,若沼气长期积聚在浮盖膜与污水之间,就会像吹气球一样不断膨胀,最终导致“灾难性”的事故.调节池周边池壁气体收集管一般采用内径为200~300mm的HDPE开孔花管.

填埋场污水调节池的容积大,产生的沼气量大,如果导气设施设计不当或失效,就可能造成局部沼气聚集,引起覆盖膜鼓包,有爆炸的安全隐患.在设计上海老港垃圾场的老调节池加盖时,由于沼气导排能力考虑不足,曾鼓起2~3m高的“鼓包”;如有大风刮过,造成负压吸力,则会增加膜上鼓的程度,再加上大风对鼓包的冲击力,如果膜的抗拉强度不够,大风就可能将浮盖罩掀起破坏.后来在膜盖上增设4~6根直径为60~80mm的导气管,才消除了膜盖的“鼓包”.鼓包问题是山谷型和沿海城市垃圾填埋场污水调节池浮盖罩设计时要重点研究的问题之一避免鼓包出现应采取的一些措施为:

(1)如前面所述,合理灵活的设计膜的尺寸,使膜平顺地浮在水面,避免折皱,减少风对膜的冲击力.

(2)设计好膜下气体导出系统.这就需要设计者进行估算该调节池内污水的沼气产量和产率,还需要预估较高温度时的水的蒸发量,恰当地选定导气管、气体收集管的管径、开孔直径及开孔率.沼气产率是要根据填埋场的具体条件来预估的,例如杭州天子岭垃圾场的调节池每天进水量约为1500t,每天产沼气750m,平均每小时产沼气约30m,气量不大.沼气可被动导出或风机负压抽出.导出管还应考虑导出水蒸气所需的断面.

(3)在综合考虑膜上各种载荷(蓄水重、压重管重、膜自重、泵重、人行载荷和风载荷等)和膜下气体压力等载荷作用的工作条件,确定一个保持膜稳定的气体压力,适当设置气体压力释放阀.在超过此压力时,释放气体,避免膜发生鼓包现象.

4.土工膜的厚度

工程中可选用2.0~2.5mm厚的HDPE土工膜作为浮动罩的膜.从已发表的文献看,各工程选用的HDPE土工膜的厚度大都是2mm.其实,应依据各个工程的具体条件,经试验和计算来选定膜的厚度.设计使用年限为20年,其周围环境条件及要求如下:

1)表面风速129km/h,空气温度-34~43℃;

2)罩下气体压力可能达50Pa;

3)罩下能安装气体输送泵及管道;

4)罩面能安装降水收集和排放设备;

5)膜本身易于拼接并保持密封性;

6)沼气量:104~119mm/h.

浮动罩的设计应考虑从池底到最高池水位膜都能平顺地浮贴在水面的要求,土工膜的材料性能指标应综合考虑当地气候条件、膜上荷载和膜下气压和各种使用条件,经必要的试验和计算来确定.综合考虑浮动罩的环保防臭功能和加罩后具有厌氧作用,将调节池作为一个大型渗沥液厌氧消化池来设计,充分发挥其功效,从而大幅度降低污水处理厂的运行费用.


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