2010年国内首列充气膜结构密闭作业设施在北京安定垃圾卫生填埋场建成并运行。它实现了垃圾填埋作业的全面密闭, 设施内部的恶臭气体进行收集处理装置后达标排放, 为垃圾填埋场的控臭提供了一个新的思路。

设施主要由4个部分组成, 分别是:空气支撑膜结构系统、气体组织及处理系统、自控系统、环境安全监测系统。结构尺寸为:L (长) ×W (宽) ×H (高) =200米×100米×30米, 封闭区域总面积20000平方米, 压力控制范围200～300Pa, 结构抗雪荷载≥97.5kg/m2, 抗风能力≥480N/m2。设施有效填埋量80000立方米, 运行周期90-100天, 移动周期20天。

20000平方米的维和面积对于小型填埋场和作业区域较小的危险废物处置场而言可以实现全面的密闭, 而不需要移动。对于大型填埋场而言仅能实现对填埋作业区域进行封闭, 为此需要将整个填埋区规划为若干个标准单元, 设施具备快速移动性能, 可根据填埋情况在不同的的标准单元之间进行移动, 最终完成对填埋作业全部密闭。

工艺流程示意图如图2所示。

对填埋作业区的封闭, 可有效防止降雨对作业的影响。此外, 通过对封闭区域的雨水收集、利用, 可以有效减少垃圾渗沥液的产生。为此在设施移动完成后, 应建立一套雨水收集系统, 包括排水边沟、集水井和水泵, 见图3。

密闭空间内填埋作业可以完全按照常规的填埋作业规范来进行, 堆体高度按10米设计, 分两步完成, 每步5米分层填埋。为了保证堆体密实度 (≥90%) 的要求, 宜采用上推法填埋作业。空间内部提前规划好内部交通组织路线, 确保车辆能够快速进出, 并保证司机视线良好。堆体到达设计高度后, 必须按规范进行边坡整修和堆体膜覆盖。堆体膜覆盖的作用有两个, 其一确保下次移动时膜结构放气后膜体落在堆体上时不会造成划伤, 其二可以确保设施移动后垃圾堆体处于封闭状态, 实现垃圾填埋不露天的整体构想。

充气膜结构密闭作业设施内部是一个类有限空间作业环境。类有限空间作业环境的定义, 在于其本身是一个大空间的有限空间, 以安定垃圾卫生填埋场充气膜结构密闭作业设施为例, 其封闭空间约500000立方米, 空间内换气频率为3小时/次, 这与常规的有限空间差异很大。

密闭空间内作业安全隐患来自于两个方面, 即工人的劳动环境安全和设施本身的运行安全。

设施内部安全预警及有害物质报警系统的报警值按照GBZ 1-2010《工业企业设计卫生标准》中6.1.6.3及GBZ2.1《工作场所有害因素职业接触限值第1部分:化学有害因素》设计, 从1年的运行效果看, 尽管设施本身可以达到标准要求, 但工人身体感觉与露天作业相比仍有一定差距。尤其是在夏季, 内部监测温度高于环境温度2℃, 湿度持续在90%以上。为此需要从劳保方面对设施内部作业进行特别设计。主要包含以下内容:

劳保用品:防毒面具、便携式吸氧装置、对讲机;

劳动强度:连续工作时间2小时、日工作时间6小时、每2周轮岗一次;

劳动补贴:10元/天。

设施运行的安全隐患主要有:外力破坏引起膜体大面积破坏而导致整体结构破坏、空间内部硫化氢气体局部聚集引起火灾。从安定垃圾卫生填埋场运行的情况看, 发生上述安全事故的可能性很小。在运行中应做好以下工作:上岗人员培训;选择车况好的机械和运输车辆进入密闭空间作业;配备专职安全员;做好应急预案。

气体排放按照GB14554-93《恶臭污染物排放标准》执行, 1年的运行监测表明设施实际运行完全可以达到标准要求, 它的存在不但有效地实现了垃圾填埋场控臭目的, 而且从心理上降低了周围居民的反感情绪。

充气膜结构密闭作业设施投资约1500元/平方米, 使用寿命为10年, 从围合封闭的角度看, 投资远低于传统结构形式的投资。

设施运行成本5-20元/吨, 在运行成本中移动费用约占30%左右, 随着运行团队经验的积累, 成本仍有一定下降空间。

设施运行带来的垃圾渗沥液减少间接地降低了垃圾处理成本, 以安定垃圾卫生填埋场为例, 按北京地区平均降水量测算, 可以减少垃圾渗沥液10000～12000吨/年。

截至目前, 安定垃圾卫生填埋场充气膜结构密闭作业设施建成已有一年, 作为国内首次对垃圾填埋作业全面封闭的尝试, 它带给我们的思索是多方面的。笔者认为充气膜结构密闭作业设施会在未来垃圾填埋作业工艺占有一席之地。