CN103195103B - 固体废物处置场排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固体废物处置场排水系统，其包括开设有渗析水孔的处置单元格、渗析水收集系统和渗析水收集处理厂房，处置单元格的渗析水孔开设于处置单元格底板的一侧边上，渗析水收集系统设于各列处置单元格侧面的地下。与现有技术相比，本发明固体废物处置场排水系统设于处置单元格侧面的地下，因此不会因承重大而失效，稳定性更强；也不会因为工程屏障失效而引起处置单元格的沉降，既保护了处置单元格和覆盖层，提高了处置场的长期天然安全性，也降低了排水系统的维护工作量和人员受照剂量，有助于降低工程量，降低工程造价。

Description

固体废物处置场排水系统

技术领域

本发明属于低、中放射性固体废物处置领域，更具体地说，本发明涉及一种低、中放射性固体废物处置场单元格渗析水排水系统。

背景技术

核电站、核技术利用等产生的低、中放射性固体废物一般采用近地表处置方案。根据建造与运行期间处置单元格底板与处置场地的相对标高，目前国际上通用的低、中放固体废物的近地表处置方式通常可分为地上、地下和半地下三种方式。

请参阅图1，在地上处置方式中，装有低、中放射性固体废物的废物桶10按设定的堆码方式堆码在处置单元格12中，桶间缝隙由浇筑的水泥沙浆填充密实；封盖后的处置单元格12上方被约5m厚的覆盖层14覆盖，下方则设置有排水管网16。其中，覆盖层14主要用来防止地表水浸入处置单元格12中；排水管网16则用于在覆盖层14渗析水后，尽快将渗析水导出处置单元格12。

由于废物桶10被长时间浸泡会导致大量放射性核素释放，因此如何迅速排出积水、保持处置单元格12的干燥环境，成为了将放射性核素阻滞在处置场场址之内、确保放射性固体废物处置安全的重要事项，渗析水排水系统的设计也就成为了地上处置方式中工程设计时必须考虑的重要因素。

放射性固体废物处置场内渗析水排水系统的功能主要有两个，一是排出渗入覆盖层14中的雨水，二是收集通过处置单元格12的渗析水并尽快排出；上述两个功能的目的都是要减小水在处置场中的停留时间。

请参阅图2和图3，现有渗析水排水系统的管网是安装在处置单元格12底下的管廊20内。处置单元格12的底板设置有0.5%～1%的坡度，排水管设置在底板的最低处并与管廊20中的排水干管22相连，从而将积水引入水池。管廊20内还设有渗析水管24，处置单元格12使用前，将排水管改接到渗析水管24上，并在每个处置单元格12的入口连接处设置监视镜，监测并判定哪个处置单元格12有水排出；通过取样分析，可了解水中的放射性浓度，以检验工程屏障的完整性和放射性核素浸出的程度，渗析水中放射性浓度超过排放标准时，将通过放射性废液处理系统进一步处理，直至达标排放。这种排水系统的优点是可以对排水管廊20中的管网进行检修，通过对每个处置单元格12的渗析水进行取样分析，可以快速定位到浸水的处置单元格12并分析核素浸出程度。

但是，处置场处置的低、中放射性废物大概需要300～500年放射性水平才能衰减到清洁解控水平，而钢筋混凝土工程屏障通常只能有100年左右的有效期。在上述排水系统中，排水管廊20设置在处置单元格12的正下方，排水管廊20高约2m、宽约1.2m；在处置单元格12覆盖后，处置单元格12上部还要承受约5m厚的不同材料组成的覆盖层14，因此排水管廊20本身承受的结构强度较大，运行上百年后，很可能会因钢筋混凝土失效而不能承受处置单元格12与覆盖层14的重量，进而造成排水管廊20垮塌。排水管廊20垮塌会造成处置单元格12沉降，覆盖层14则因处置单元格12沉降而在不同层间形成挫裂，以致阻水作用消弱而进一步增大处置单元格12浸水的风险；另一方面，排水管廊20垮塌会使渗析水收集系统损坏，不能将处置单元格12内的渗析水排出，也进一步加大了处置单元格12内的废物桶10被水浸泡时间，加大了核素释放迁移的风险。

另外，在处置单元格12底部设置排水管廊20，需要一次性将排水管廊20建好，工程量较大，经费投入大；但是因为废物量产生原因，处置单元格12通常是分批建设，这也会造成处置单元格12的排水系统长期不使用，维护工作量很大。又由于排水管廊20建在处置单元格12的底部，因结构承重和构筑物失效的关系，管廊20本身不能长久的在300～500年内确保处置单元格12的安全，在上百年的排水管廊20局部垮塌后，新建造的管廊20和原管廊20要进行接续并考虑结构承重，再加上放射性泄露风险，导致维修排水管廊20的难度较大。

有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的固体废物处置场单元格渗析水排水系统。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种排水迅速且稳定性强、便于维护的固体废物处置场排水系统。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种固体废物处置场排水系统，其包括开设有渗析水孔的处置单元格、渗析水收集系统和渗析水收集处理厂房，其中，处置单元格的渗析水孔开设于处置单元格底板的一侧边上，渗析水收集系统设于各列处置单元格侧面的地下。

作为本发明固体废物处置场排水系统的一种改进，所述渗析水收集系统包括地下管廊和布设于地下管廊中的管网，地下管廊为建于各列处置单元格侧面地下的钢筋混凝土结构；管网利用连接管与处置单元格的渗析水孔连接。

作为本发明固体废物处置场排水系统的一种改进，所述管网还包括渗析水管网和雨水管网，连接管的一端与处置单元格的渗析水孔连接，另一端与渗析水管网和雨水管网分别连接并通过阀门控制开闭，渗析水孔与渗析水管网连接的前端设有渗析水监测系统。

作为本发明固体废物处置场排水系统的一种改进，所述地下管廊位于两列相邻的处置单元格之间，其两侧的处置单元格的渗析水孔都设于距离地下管廊较近的一侧，并与该地下管廊内的连接管连接。

作为本发明固体废物处置场排水系统的一种改进，所述渗析水收集系统是由渗析水管形成的渗析水管网，渗析水管网通过单独的渗析水管与每一处置单元格的渗析水孔连接，这些渗析水管在地下汇集成渗析水管束并最终连接至渗析水收集处理厂房，渗析水管束位于处置单元格侧面的地下。

作为本发明固体废物处置场排水系统的一种改进，所述渗析水收集系统还包括设于渗析水收集厂房中每一渗析水管出口处的渗析水监测系统。

作为本发明固体废物处置场排水系统的一种改进，所述处置单元格所处区域的地下铺设有1～2m厚的粘土，粘土中添加有用于阻滞核素迁移的添加剂。

作为本发明固体废物处置场排水系统的一种改进，所述渗析水收集系统中的管道选用耐久性好的不锈钢管，并在不锈钢管外围用天然材料砌筑有天然管沟。

作为本发明固体废物处置场排水系统的一种改进，所述渗析水收集厂房用于收集自渗析水收集系统中导出的渗析水，其为半地下结构建筑物，内部设置有渗析水收集容器。

作为本发明固体废物处置场排水系统的一种改进，所述处置单元格的底板包括两个相对的第一侧边、一个第二侧边和一个与第二侧边相对的第三侧边；底板自两个第一侧边向与第一侧边平行的中线之间设置向下的第一坡度，以使渗析水由处置单元格的两个第一侧边向中央汇集；底板自第二侧边向第三侧边之间设置向下的第二坡度，渗析水孔开设于第三侧边的中央位置。

与现有技术相比，本发明固体废物处置场排水系统设于处置单元格侧面的地下，因此不会因承重大而失效，稳定性更强；而且也不会因为工程屏障失效而引起处置单元格的沉降，既保护了处置单元格和覆盖层，提高了处置场的长期天然安全性，也降低了排水系统的维护工作量和人员受照剂量，有助于降低工程量，降低工程造价。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明固体废物处置场排水系统及其有益效果进行详细说明。

图1为现有固体废物地上处置方式的示意图。

图2为现有固体废物处置场排水系统的结构示意图。

图3为图2中的A-A剖视图。

图4为本发明固体废物处置场排水系统第一实施方式的处置单元格的俯视示意图。

图5为本发明固体废物处置场排水系统第一实施方式的渗析水收集系统的整体结构示意图。

图6为本发明固体废物处置场排水系统第一实施方式的渗析水收集系统的局部放大示意图。

图7为图6中B-B剖视图。

图8为本发明固体废物处置场排水系统第二实施方式的渗析水收集系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

本发明固体废物处置场排水系统第一实施方式为管廊方案，其包括处置单元格、渗析水收集系统和渗析水收集处理厂房。

请参阅图4，处置单元格的底板32包括两个相对的第一侧边320、一个第二侧边322和一个与第二侧边322相对的第三侧边324。底板32自两个第一侧边320向与第一侧边320平行的中线326之间设置了1%的向下坡度，因此渗析水会由处置单元格两侧向中央汇集；另外，底板32还自第二侧边322向第三侧边324之间设置了0.5%的向下坡度，并在第三侧边324的中央位置开设有渗析水孔328，因此由两侧汇集到中央的水会再由中央流入渗析水孔328。

为了便于渗析水在处置单元格30（图5所示）内的汇集和流出，在处置单元格30中堆码废物桶后进行桶间空隙填充过程中，对处置单元格30进行分区，部分废物桶间的空隙采用沙子和鹅卵石进行填充，确保处置单元格30具有良好的排水性，其中的渗析水易于通过处置单元格30底部的渗析水孔328进行排放。处置单元格30内的具体分区可根据其中废物桶堆码情况进行灵活处理。

请参阅图5至图7，渗析水收集系统包括地下管廊40、布设于地下管廊40中的管网以及渗析水监测系统。其中，管网包括连接管41、渗析水管网42和雨水管网44。

地下管廊40为钢筋混凝土结构，建于地下0.5m处，内部尺寸为2m×2m，混凝土厚度为顶板300mm，侧壁和底板250mm。为了避免地下管廊40在上百年后失效而造成处置单元格30塌陷，地下管廊40设于处置单元格30侧面的地下，一般位于两列相邻的处置单元格30之间。每一地下管廊40两侧的处置单元格30都将渗析水孔328设于距离地下管廊40较近的一侧，两列处置单元格30的渗析水孔328都连接至中间地下管廊40内的连接管41。连接管41与渗析水管网42和雨水管网44分别连接，并由阀门控制开闭。两列处置单元格30共用一个地下管廊40是为了降低工程量和节约工程成本，若出现单排的处置单元格30时，则可以在其侧面的地下设置一条单独使用的地下管廊40。

为了保障地下管廊40中管道（包括连接管41、渗析水管和雨水管）的长期有效性，管道选用耐久性好的不锈钢管，并在不锈钢管外围用粘土、卵石等天然材料砌筑一条管沟，以对不锈钢管进行保护，同时可作为不锈钢管道受损后的渗析水导流管道。因为本发明处置单元格30的上部设置了5m厚的覆盖层，处置单元格30本身封盖时也加了沥青以及其他防水涂料，因此处置单元格30侧面设置的管沟具有一定的长期稳定性；加之处置单元格30的底部铺设了1m厚的粘土并加入了阻滞核素迁移性能较好的添加剂，因此可以有效确保管沟的安全而阻滞核素迁移。

在处置期开始前，处置单元格30的渗析水孔328通过连接管41与雨水管网44连接，用于排出处置单元格30产生的雨水；在处置期开始时，连接管41关闭与雨水管网44连接的阀门，渗析水孔328改为通过连接管41与渗析水管网42连接，用于排出渗析水。

渗析水监测系统（图未示）设于渗析水孔328与渗析水管网42连接的前端，用于监测渗析水的水量并收集渗析水。

地下管廊40为钢筋混凝土结构，为了保障其安全稳定性，应在建成后每50～90年为一周期对钢筋混凝土材料进行全面检测、维修，以便及时发现问题并进行维修和维护。维修方案考虑为更换钢筋混凝土表面保护层材料、增加支撑、增加钢筋混凝土截面法或采用其它新研发的新工艺、新材料等。

渗析水收集厂房为半地下结构建筑物，其中设置有渗析水收集罐、水泵等渗析水收集容器，主要用于收集自渗析水收集系统中导出的渗析水。处置单元格30运行后，渗析水收集厂房将根据渗析水的产生量及放射超标情况对渗析水进行相应处理。处置场关闭后，渗析水收集系统应继续使用一段时间，从而实现对处置场覆盖层效果及处置单元格30渗析水的监测；处置场关闭时地下管廊40暂不封堵，以便对渗析水产生情况进行长期的监管。

本发明固体废物处置场排水系统第二实施方式为管道方案，也包括处置单元格、渗析水收集系统和渗析水收集处理厂房。其中，处置单元格的底板结构与第一实施方式相同，此处不再赘述。

请参阅图8，渗析水收集系统是由渗析水管46a形成的渗析水管网，并兼具雨水管网的功能。渗析水管网通过单独的渗析水管46a与每一处置单元格30a的渗析水孔328a连接，这些渗析水管46a在地下0.5m处汇集成渗析水管束，并最终连接至渗析水收集处理厂房。为了减轻渗析水管46a的承重，渗析水管束位于处置单元格30a侧面的地下，不会受到处置单元格30a的压力。

渗析水在渗析水收集系统中的输送方式为利用地形高差自流输送。与第一实施方式相似，渗析水管46a为不锈钢管，管道周围利用粘土、卵石等天然材料铺设一条管沟，用于对不锈钢管进行保护，同时可作为不锈钢管道受损后的渗析水导流管道。渗析水管46a的材料为耐腐蚀的特种不锈钢（如奥氏体优质316L不锈钢管），内径可根据需要进行调整，较佳取值为50mm。

渗析水收集厂房用于渗析水的收集、取样监测，其为半地下结构建筑物，内部设置有渗析水收集罐、水泵等渗析水收集容器，还设置有渗析水监测系统。渗析水监测系统设于渗析水收集厂房中每一渗析水管46a的出口处，用于检测渗析水产生量并进行渗析水取样，以在实验室中监测渗析水中放射性核素的活度浓度。

在处置期开始前，渗析水管46a在渗析水收集处理厂房中与厂区雨水管网连接，用于排出处置单元格30a中的雨水；在处置期开始时，渗析水管46a在渗析水收集处理厂房中与渗析水收集罐连接，用于排出渗析水。

上述两个实施方式均需要在处置单元格30、30a所处区域的地下铺设1～2m厚的粘土，并且加入阻滞核素迁移性能较好的添加剂，以尽可能将核素阻滞在处置场场址范围内，确保废物处置安全。

与现有技术相比，本发明固体废物处置场排水系统的地下管廊/管道设于处置单元格侧面的地下，因此不会因承重大而失效，稳定性更强；而且也不会因为工程屏障失效而引起处置单元格的沉降，既保护了处置单元格和覆盖层，也使地下管廊/管道的维修/维护难度降低（管道方案的渗析水管46a不可维护），有助于降低工程量，降低工程造价。另外，不锈钢管外围用粘土、卵石等天然材料砌筑的天然管沟，不仅能够对不锈钢管进行保护，而且还可以作为不锈钢管道受损后的渗析水导流管道，因此具有进一步的自然安全性。渗析水监测系统则能够定位到浸水的处置单元格30、30a，并对每个处置单元格中的渗析水量及渗析水中的核素浓度进行监测。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种固体废物处置场排水系统，其包括开设有渗析水孔的处置单元格、渗析水收集系统和渗析水收集处理厂房，其特征在于：所述处置单元格的渗析水孔开设于处置单元格底板的一侧边上，渗析水收集系统设于各列处置单元格侧面的地下；所述渗析水收集系统包括地下管廊和布设于地下管廊中的管网，地下管廊为建于各列处置单元格侧面地下的钢筋混凝土结构；管网利用连接管与处置单元格的渗析水孔连接。

2.根据权利要求1所述的固体废物处置场排水系统，其特征在于：所述管网还包括渗析水管网和雨水管网，连接管的一端与处置单元格的渗析水孔连接，另一端与渗析水管网和雨水管网分别连接并通过阀门控制开闭，渗析水孔与渗析水管网连接的前端设有渗析水监测系统。

3.根据权利要求1所述的固体废物处置场排水系统，其特征在于：所述地下管廊位于两列相邻的处置单元格之间，其两侧的处置单元格的渗析水孔都设于距离地下管廊较近的一侧，并与该地下管廊内的连接管连接。

4.根据权利要求1所述的固体废物处置场排水系统，其特征在于：所述管网为渗析水管网，连接管为渗析水管，渗析水管网通过单独的渗析水管与每一处置单元格的渗析水孔连接，这些渗析水管在地下汇集成渗析水管束并最终连接至渗析水收集处理厂房，渗析水管束位于处置单元格侧面的地下。

5.根据权利要求4所述的固体废物处置场排水系统，其特征在于：所述渗析水收集系统还包括设于渗析水收集厂房中每一渗析水管出口处的渗析水监测系统。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的固体废物处置场排水系统，其特征在于：所述处置单元格所处区域的地下铺设有1～2m厚的粘土，粘土中添加有用于阻滞核素迁移的添加剂。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的固体废物处置场排水系统，其特征在于：所述渗析水收集系统中的管道选用耐久性好的不锈钢管，并在不锈钢管外围用天然材料砌筑有天然管沟。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的固体废物处置场排水系统，其特征在于：所述渗析水收集厂房用于收集自渗析水收集系统中导出的渗析水，其为半地下结构建筑物，内部设置有渗析水收集容器。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的固体废物处置场排水系统，其特征在于：所述处置单元格的底板包括两个相对的第一侧边、一个第二侧边和一个与第二侧边相对的第三侧边；底板自两个第一侧边向与第一侧边平行的中线之间设置向下的第一坡度，以使渗析水由处置单元格的两个第一侧边向中央汇集；底板自第二侧边向第三侧边之间设置向下的第二坡度，渗析水孔开设于第三侧边的中央位置。