黃志亮 郭曉靜 蔡小平 王凱 劉靖 王大勇

摘要：介紹了厭氧屏障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組成、功能和設(shè)計(jì)，并以鎮(zhèn)江某污水處理廠新建調(diào)蓄池和鎮(zhèn)江某垃圾填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池兩項(xiàng)目不同施工方法和特點(diǎn)做簡(jiǎn)要闡述，為厭氧屏障系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用提供一種思路。

關(guān)鍵詞：屏障系統(tǒng);調(diào)蓄池;調(diào)節(jié)池

中圖分類(lèi)號(hào)：X505 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）06-0-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.06.064

Abstract： Describes the composition， function and design of anaerobic barrier system structure， and a sewage treatment plant in Zhenjiang new storage tank and Zhenjiang in a landfill regulation pool two different construction methods and features of the project briefly described， anaerobic barrier system the development and application provide an idea.

Key words： Barrier system; Storage tank; Equalization basin

厭氧屏障系統(tǒng)又稱(chēng)為柔性浮動(dòng)蓋系統(tǒng)，是指在調(diào)節(jié)池污水液面之上覆蓋一層與調(diào)節(jié)池形狀相似、略大于調(diào)節(jié)池，具有氣體收集、雨水收集、檢測(cè)等多項(xiàng)功能的可以在安全水位內(nèi)隨水位變化而變化的封閉結(jié)構(gòu)。采用2.0 mmHDPE膜為主要施工材料，聚乙烯泡沫板、HDPE排水管等輔助材料所組成的一個(gè)全封閉的系統(tǒng)。因其具有完全密封、經(jīng)濟(jì)可行、安全可靠、管理方便等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液調(diào)節(jié)池除臭防雨水覆蓋[1-3]、大型調(diào)蓄水池防蒸發(fā)和外界污染[4]、冶金、大型養(yǎng)殖場(chǎng)等領(lǐng)域?，F(xiàn)以鎮(zhèn)江某污水廠調(diào)蓄池和垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液調(diào)節(jié)池兩項(xiàng)目為例對(duì)厭氧屏障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工做介紹。

1 厭氧屏障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

厭氧屏障系統(tǒng)由七個(gè)部分構(gòu)成：柔性密封系統(tǒng)、浮力平衡系統(tǒng)、配重平衡系統(tǒng)、雨水導(dǎo)排系統(tǒng)、氣體導(dǎo)排系統(tǒng)、節(jié)點(diǎn)錨固系統(tǒng)和安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。典型厭氧屏障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

柔性密封系統(tǒng)位于調(diào)節(jié)池滲瀝液水面之上，是填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池柔性浮動(dòng)蓋系統(tǒng)工程的核心與基礎(chǔ)。主要是采用2.0 mm的HDPE膜進(jìn)行全封閉式的鋪設(shè)，膜與膜之間以雙縫熱合焊接為主，以單縫擠壓焊接為輔。HDPE膜密度為0.94 g/cm3，略小于水，可以不借助額外的浮力系統(tǒng)而漂浮在污水的表面，其良好的耐化學(xué)腐蝕性能和抗老化性也能保證柔性浮動(dòng)蓋能長(zhǎng)期發(fā)揮作用。

浮力平衡系統(tǒng)是指在柔性密封系統(tǒng)之下按照設(shè)計(jì)焊接浮力墊來(lái)保證整個(gè)浮動(dòng)蓋在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)長(zhǎng)期浸泡在滲瀝液中，減少滲瀝液對(duì)覆蓋膜的影響。在工程施工過(guò)程中，常采用聚苯乙烯泡沫板五面外包HDPE土工膜作為浮力墊，焊接于柔性密封系統(tǒng)之下，這樣可以在柔性密封系統(tǒng)與污水之間形成約2～3 cm高的空氣隔離層，避免因陽(yáng)光照射而導(dǎo)致污水溫度過(guò)高，可以減少液面的蒸發(fā)作用，同時(shí)每組聚苯乙烯泡沫板之間形成一個(gè)500 mm左右的空腔，可作為氣體通道，利于氣體導(dǎo)排。

配重平衡系統(tǒng)是指采用一定直徑一定長(zhǎng)度的HDPE管，并在HDPE管內(nèi)灌沙后密封兩端作為配重管，并連接、安裝在預(yù)定位置來(lái)保證浮動(dòng)蓋不會(huì)被大風(fēng)吹起。這樣可以使浮蓋膜形成立體狀，有效地減少膜表面產(chǎn)生的凹凸不平，利于美觀，又有利于浮蓋膜表面雨水集中排放和膜下氣體通過(guò)四周集氣管向?qū)獬隹趨R集。

雨水導(dǎo)排系統(tǒng)是指浮動(dòng)蓋上利用浮力平衡系統(tǒng)和配重平衡系統(tǒng)而使膜形成“U”型導(dǎo)排通道，匯入膜表面設(shè)置的雨水收集井并利用水泵將雨水排放。及時(shí)排除浮動(dòng)蓋上的雨水有利于雨污分流，當(dāng)雨水不多時(shí)有利于避免陽(yáng)光直射浮蓋;當(dāng)雨水較多時(shí)，可采用小型清水泵抽水，也為浮動(dòng)蓋的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。其中比較關(guān)鍵的是雨水收集井的設(shè)計(jì)，若設(shè)計(jì)不好，雨水收集效果不理想，會(huì)影響整個(gè)膜蓋系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。雨水井設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意，在HDPE管壁上開(kāi)孔的做法將導(dǎo)致仍有一部分水無(wú)法排出除。改良后雨水收集泵井見(jiàn)圖2。氣體導(dǎo)排系統(tǒng)就是指利用柔性密閉系統(tǒng)之下的浮力墊形成的氣體導(dǎo)排通道，使氣體最終排至調(diào)節(jié)池四周布置環(huán)狀帶孔HDPE收集花管中，并通過(guò)集氣花管上設(shè)置排氣管收集導(dǎo)排裝置將沼氣送至燃燒火炬系統(tǒng)進(jìn)行燃燒處理，在產(chǎn)氣量不大、對(duì)周邊環(huán)境影響較小的情況下，可以根據(jù)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)采用高空排放的方式處理。當(dāng)膜下氣體壓力達(dá)到一定壓力時(shí)，膜上安裝的安全閥會(huì)及時(shí)工作，將氣體及時(shí)排出，將覆蓋膜內(nèi)壓力降到安全范圍，從而保證膜蓋系統(tǒng)安全。

節(jié)點(diǎn)錨固系統(tǒng)是指采用獨(dú)立式或者半獨(dú)立式的錨固溝將柔性密閉系統(tǒng)在調(diào)節(jié)池四周進(jìn)行錨固，也包括利用尼龍繩和圓釘鋼錨將配重管進(jìn)行錨固，利用膜條焊接或射釘錨固進(jìn)行集氣花管或配重管之間的錨固。節(jié)點(diǎn)錨固系統(tǒng)的重點(diǎn)是柔性密閉系統(tǒng)的錨固溝錨固。

安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是指對(duì)調(diào)節(jié)池進(jìn)行定期維護(hù)檢修、定期清淤的需要的檢查孔、對(duì)滲瀝液進(jìn)行取樣監(jiān)測(cè)的取樣孔等設(shè)施，有效地保證工程安全，是一個(gè)完整的調(diào)節(jié)池浮動(dòng)蓋系統(tǒng)不可或缺的一部分。為方便人員上膜蓋體檢修、取樣和保護(hù)膜蓋體，可以在膜上設(shè)置由膜外包聚苯乙烯泡沫板組成的走道板，從邊坡連接到雨水井、檢查孔、安全閥等部位，并錨固一條尼龍繩，保證人員下邊坡的安全。

2 厭氧屏障系統(tǒng)的施工

厭氧屏障系統(tǒng)的施工根據(jù)池內(nèi)是否有水可分為“干法”和“濕法”兩種。干法主要施工順序?yàn)椋杭瘹夤馨惭b→浮力墊預(yù)制→覆蓋膜鋪設(shè)→浮力墊安裝→配重管、雨水導(dǎo)排井、檢修井、安全閥安裝→走道板安裝→覆蓋膜、配重管錨固;“濕法”主要施工順序?yàn)椋杭瘹夤馨惭b→浮力墊預(yù)制→分塊覆蓋膜鋪設(shè)→浮力墊安裝→牽引覆蓋膜……分塊覆蓋膜鋪設(shè)→浮力墊安裝→牽引覆蓋膜→配重管、雨水導(dǎo)排井、檢修井、安全閥安裝→走道板安裝→覆蓋膜、配重管錨固。下面分別以鎮(zhèn)江某污水廠調(diào)蓄池和垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液調(diào)節(jié)池兩項(xiàng)目為例對(duì)厭氧屏障系統(tǒng)的施工做介紹。

2.1 鎮(zhèn)江某污水廠調(diào)蓄池覆蓋工程

該污水處理廠位于長(zhǎng)江江心一座島上，與江對(duì)面兩著名景區(qū)隔江相望。該污水處理廠調(diào)蓄池覆蓋面積約30000 m2，單體覆蓋面積屬目前全國(guó)最大。該調(diào)蓄池為四邊形，四條邊的邊長(zhǎng)為191.1 m、140.7 m、166.8 m、148.9 m，邊坡坡度為1：2.5，邊坡高度為3.2 m（見(jiàn)圖3）。該池為新建調(diào)蓄池，底部防滲結(jié)構(gòu)已施工，池內(nèi)無(wú)水，因此采用“干法”施工。該項(xiàng)目首先進(jìn)行的是集氣花管的安裝和各種型號(hào)的浮力墊預(yù)制工作。集氣花管安裝在池四周平臺(tái)上，采用膜帶用射釘錨固在平臺(tái)上，收集的氣體采用高空排放的方式處理。設(shè)計(jì)時(shí)考慮該池面積較大，為使調(diào)節(jié)池中沼氣能夠順暢排出，不形成氣囊，本工程采用兩條橫向主排氣道實(shí)現(xiàn)集氣管的功能，并將浮動(dòng)蓋蓋體劃分為3個(gè)部分。覆蓋膜施工時(shí)按這三個(gè)區(qū)域分區(qū)施工。膜覆蓋施工時(shí)，應(yīng)按區(qū)域鋪設(shè)，做好鋪膜圖，根據(jù)池形狀和面積裁膜，并留足余量。該系統(tǒng)排氣道由浮力墊F1（2.0 m×0.5 m×0.3 m）、浮力墊F2（1.0 m×0.5 m×0.3 m）、浮力墊F3（2.0 m×0.5 m×0.15 m）、浮力墊F4（1.0 m×0.5 m×0.2 m）組成，主排氣道由浮力墊F1構(gòu)成。浮力墊由1.0 mmHDPE膜五面外包聚苯乙烯泡沫板組成，安裝時(shí)焊接在覆蓋膜下面，每組兩個(gè)，間距500 mm，形成排氣通道。

膜覆蓋完后進(jìn)行的是配重系統(tǒng)、雨水導(dǎo)排系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的施工。該項(xiàng)目中主要有四種類(lèi)型的配重管：配重管G-1（dn250）、配重管G-2（dn225）、配重管G-3（dn200）、配重管G-4（dn160），每節(jié)管長(zhǎng)3.0 m。配重管采用PE80級(jí)HDPE管，管中灌砂，兩端用2.0 mmHDPE膜封堵。利用四種不同管徑的配重管可以形成一定坡度的排水渠。施工中為了保護(hù)覆蓋膜，在配重管與覆蓋膜之間焊接一條0.8m寬通長(zhǎng)的2.0 mmHDPE加強(qiáng)膜，每根配重管設(shè)兩個(gè)固定點(diǎn)，并用0.2 m寬的2.0 mmHDPE膜帶與加強(qiáng)膜焊接，配重管管間間距0.3～0.4 m，管間用2根0.2 m寬的2.0 mmHDPE膜帶連接。全系統(tǒng)總共有6個(gè)雨水收集泵井，16個(gè)安全監(jiān)測(cè)井。考慮以前安全監(jiān)測(cè)井容易出現(xiàn)滲漏情況，故修改設(shè)計(jì)方案（圖4）。

在以上工序施工完畢后，就進(jìn)行覆蓋膜錨固。因?yàn)樾陆ㄕ{(diào)蓄池，最低液位為池底平面，直接在池周邊挖800 mm×800 mm錨固溝，用素土回填壓實(shí)錨固。配重管用尼龍繩與池邊地錨連接錨固。

2.2 鎮(zhèn)江某垃圾填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池覆蓋工程

該垃圾填埋場(chǎng)位于長(zhǎng)江河道邊，與長(zhǎng)江僅一路之隔，距離新開(kāi)發(fā)市區(qū)2km左右。該垃圾填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池位于填埋庫(kù)區(qū)西北角，占地面積約9500 m2，有效庫(kù)容約5萬(wàn)多立方的調(diào)節(jié)池兩座，分別為1#、2#池，1#調(diào)節(jié)池左側(cè)寬55 m，中間寬56 m，長(zhǎng)87 m;2#調(diào)節(jié)池右側(cè)寬58 m，長(zhǎng)77 m，基本為規(guī)則的四邊形。其平面圖見(jiàn)圖5和圖6。該調(diào)節(jié)池運(yùn)營(yíng)多年，運(yùn)行穩(wěn)定，因垃圾填埋場(chǎng)還在繼續(xù)產(chǎn)滲瀝液，無(wú)法將池內(nèi)滲瀝液排空，池邊也有足夠空間用于覆蓋膜焊接，故采用“濕法”施工。

該項(xiàng)目集氣花管安裝在兩池四周邊坡上，采用200 mmHDPE膜條包裹，用射釘錨固在原有池周邊預(yù)制板走道和道路上，兩池集氣花管分別接入dn250實(shí)壁集氣總管，通過(guò)總管集中送至燃燒火炬系統(tǒng)燃燒處理。排氣道由浮力墊F1（0.5 m×1.0 m×0.2 m）、浮力墊F2（0.5 m×1.0 m×0.15 m）組成。浮力墊提前預(yù)制。該項(xiàng)目的一個(gè)特色是覆蓋膜的安裝。因采用的是“濕法”施工工藝，因此對(duì)覆蓋膜的制作要求非常高。第一塊膜的制作很關(guān)鍵，第一塊膜是牽引設(shè)備牽引繩懸掛受力點(diǎn)。需要在膜邊緣一定長(zhǎng)度間隔焊接一定寬度膜條包裹一根硬度較強(qiáng)的鋼管，作為牽引繩的懸掛點(diǎn)。牽引設(shè)備采用3臺(tái)0.5 t拉力的卷?yè)P(yáng)機(jī)（視池體面積和膜蓋體重量確定），固定在池一邊的道路上，作為牽引的動(dòng)力源。卷?yè)P(yáng)機(jī)在工作時(shí)，應(yīng)根據(jù)膜蓋體前進(jìn)情況自行調(diào)節(jié)，使膜蓋體勻速在液面移動(dòng)，防止褶皺變形。在拉膜蓋體時(shí)，第一塊膜邊緣容易進(jìn)水。該項(xiàng)目處理此問(wèn)題的方法是，在第一塊膜邊緣包裹一根dn≥200 mm的薄壁波紋管，兩端封堵，這樣可使膜蓋體邊緣在水上漂浮，也不至于水進(jìn)入膜表面造成牽引的困難，為增加浮力，可以在邊緣每隔一定間距焊接一塊浮力墊，在膜覆蓋玩后再拆除。每塊膜浮力系統(tǒng)安裝完后再與上一塊膜焊接起來(lái)，再牽引下水，直至整個(gè)池面覆蓋完畢。應(yīng)該注意一點(diǎn)的是，“濕法”施工對(duì)于膜焊接質(zhì)量要求非常高，不能出現(xiàn)膜下水后發(fā)生滲漏情況，因此在每塊膜浮力系統(tǒng)安裝完成，與上一塊膜焊接后，都要進(jìn)行焊縫、補(bǔ)丁的密實(shí)性檢測(cè)，檢測(cè)不合格嚴(yán)禁下水，以保證工程質(zhì)量。

該項(xiàng)目的另一個(gè)特色和難點(diǎn)是1#調(diào)節(jié)池泵房處的膜覆蓋施工。1#池左側(cè)有一座泵房，吸水鋼架自岸邊延伸至池中5.0 m，直接采用1#池做法在此處有困難。該項(xiàng)目的一個(gè)做法是，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，確定由兩塊膜豎向下水，膜開(kāi)口然后焊接一個(gè)“U”型浮力墊圈（由2層0.5 m×1.0 m×0.2 m聚乙烯泡沫板外包2.0 mmHDPE膜構(gòu)成），再橫向拉讓“U”型浮力墊圈與吸水鋼架吻合。另一塊水中的膜邊緣豎向安裝一條浮力墊，膜上加焊一塊1.0 m寬的膜。其他水面施工和2號(hào)池一樣，最后將加焊的膜與后施工的覆蓋體在水面施工焊接，從而連成一個(gè)整體。

配重系統(tǒng)、雨水導(dǎo)排系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝同上一個(gè)調(diào)蓄池項(xiàng)目基本一樣，因?yàn)樵擁?xiàng)目產(chǎn)沼氣量較大，特別是夏天，若沼氣排放不及時(shí)，會(huì)造成膜面凸起，故每個(gè)池安裝2個(gè)安全閥，緊急情況時(shí)可以將多余氣體排出，保證系統(tǒng)運(yùn)行安全。“濕法”施工另一個(gè)要注意的問(wèn)題是覆蓋膜的錨固。“濕法”施工的最低點(diǎn)一般不是在池底，應(yīng)根據(jù)運(yùn)行規(guī)律，在確定最低水位后，以最低水位所在的平面作為柔性密閉系統(tǒng)的膜底結(jié)構(gòu)，在此時(shí)情況下進(jìn)行膜錨固，并預(yù)留一定伸縮余量。錨固溝用C20素砼錨固，配重管用尼龍繩與池邊地錨連接錨固。

2.3 其他施工方法

其他施工方法還是“濕法”施工，是在液面搭設(shè)浮橋，操作人員在浮橋上進(jìn)行膜鋪設(shè)施工。該方法成本相對(duì)較高，浮橋上操作人員安全是一大問(wèn)題，因此該方法應(yīng)用較少，可視具體情況而采用這種方法。

3 結(jié)語(yǔ)

厭氧屏障系統(tǒng)各子系統(tǒng)功能完備，能很好的起到防止臭氣逸散、雨污分流、防止蒸發(fā)等作用，對(duì)于節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)要求愈加嚴(yán)格的今天，其應(yīng)用的領(lǐng)域和范圍將更加廣泛。在以后發(fā)展過(guò)程中，要注重完善各項(xiàng)設(shè)計(jì)，靈活采用各種施工方法，加強(qiáng)后期的運(yùn)行、維護(hù)、檢測(cè)等工作，以使其持續(xù)有效的發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)

[1]曾越祥，郭東升，王嵩.污水池HDPE膜浮動(dòng)覆蓋技術(shù)研究[J].設(shè)計(jì)與施工，2005，33-35.

[2]張超平，羅鵬，黃中林.固體廢棄物填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池的浮蓋技術(shù)[J].環(huán)境工程，2007，25（2）：61-62.

[3]曾憲坤.垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液調(diào)節(jié)池的覆蓋設(shè)計(jì)與施工[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2006，27（6）：56-59.

[4]王永新，逯洪波，何繼偉.HDPE土工膜在大型調(diào)蓄水池中的應(yīng)用[J].河南水利與南水北調(diào)，2011（24）：5-7.

收稿日期：2019-04-29

作者簡(jiǎn)介：黃志亮，碩士，研究方向?yàn)楣腆w廢物處理與處置。