馬鞍山市某地塊固體廢物處置技術(shù)方案研究*

李香梅 鄭海軍3

（1．中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司；2．國家環(huán)境保護礦山固體廢物處理與處置工程技術(shù)中心）

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，人民對于生態(tài)環(huán)境的要求日益增長，對生態(tài)環(huán)境的保護與修復(fù)日益迫切。近年來，固體廢物長期堆存的問題十分突出，占用土地資源，污染土壤和水質(zhì)，對環(huán)境存在巨大的威脅。本項目以馬鞍山市某地塊固體廢物堆存場地為研究對象，經(jīng)過實地考察和多種技術(shù)手段勘探，對該固體廢物堆存場地進行研判和評估［1-5］，為解決該地長期堆存的固體廢物問題提供解決方案，也為國內(nèi)同類地塊固體廢物堆存問題提供參考。

1 固廢場地概況

1.1 固廢場地現(xiàn)場踏勘

通過現(xiàn)場走訪調(diào)查，該地塊固體廢物堆存場地距離馬鞍山市區(qū)約15 km，緊鄰南京市江寧區(qū)，南北跨度約350 m，東西跨度約460 m，占地面積約70 062 m2（105畝），場地主要包括水田、旱地、坑塘水面和林地等，其中耕地（水田和旱地）面積為12 434.39 m2，其他性質(zhì)用地面積為57 627.82 m2，如表1所示。場地周圍分布的敏感區(qū)域有村莊及河流等，500 m范圍內(nèi)無主要敏感區(qū)域；1 000 m范圍內(nèi)主要敏感目標(biāo)為多個村莊；下游約800 m有1條河流。地塊周邊均為林地或農(nóng)田，周邊500 m范圍內(nèi)未見工業(yè)企業(yè)或其他明顯污染源。踏勘可見，該場地目前已進行植被復(fù)墾，場地內(nèi)的匯水區(qū)呈紅褐色，無明顯刺激性氣味，場地表面及周邊設(shè)置排水溝。

1.2 固廢來源調(diào)查

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從地理歷史影像圖中得知，該地塊原為一自然溝道，2006年，場地主要由坑塘、植被及林木構(gòu)成，未見固體廢物填埋情況；2017年7月，明顯可見場地西南區(qū)域以及場地內(nèi)的坑塘逐漸出現(xiàn)固體廢物填埋和壓占現(xiàn)象，林地逐漸退化；2019年3月，場地基本已被固體廢物壓占或損毀，林地基本消失；場地內(nèi)填埋的固態(tài)物質(zhì)主要來自于廢水處理污泥，場地內(nèi)可見已開展植被復(fù)墾工作。

2 固廢堆存及屬性調(diào)查

2.1 固體廢物屬性調(diào)查結(jié)果

參照《工業(yè)固體廢物采樣制樣技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 20—1998）、《場地環(huán)境調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.1—2014）等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，采用系統(tǒng)布點法和分層采樣法相結(jié)合的方法布設(shè)59個點位，每個點位分上層、中層和下層3層采集樣品，共計采集177份鈦石膏固體廢物樣品。同時，根據(jù)《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18599—2001），按照《固體廢物浸出毒性浸出方法翻轉(zhuǎn)法》（GB 5086.1—1997）要求，制成小樣或大樣進行檢測分析。

為了進一步明確該地塊鈦石膏的類別歸屬，固體廢物樣品經(jīng)過《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—2002）中第一類污染物和第二類污染物的初篩分析，并根據(jù)無機XRF全掃及有機GC-MS全掃結(jié)果，結(jié)合企業(yè)主要原輔材料，確定pH、總鋅、總銅、總鉻、總鎘、總砷、總錳、氟化物、揮發(fā)酚、苯酚和鄰苯二甲酸二丁酯為正式鑒別指標(biāo)。

比對《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996），177份小樣的主要污染物包括砷、銅、錳、鋅、氟化物、揮發(fā)酚、鄰苯二甲酸二丁酯和石油類等指標(biāo)均低于標(biāo)準(zhǔn)限值，由于我國尚未建立一般工業(yè)固體廢物以小樣為份樣的分類判別方法，因此，借鑒《危險廢物鑒別技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 298—2007）的判定方法進行判別，超標(biāo)份樣數(shù)為6份（包括pH和錳），大樣浸出液的pH為7.91，錳的浸出濃度為0.43 mg/L，均低于標(biāo)準(zhǔn)限值。

綜上，該簡易堆場內(nèi)填埋處置的是以鈦石膏為主的固體廢物，其主要污染物均符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）一級排放標(biāo)準(zhǔn)，鑒于色度等常規(guī)指標(biāo)存在部分超標(biāo)的現(xiàn)象，建議經(jīng)預(yù)處理達標(biāo)后，可按照第Ⅰ類一般工業(yè)固體廢物進行管理。

2.2 地球物理勘察結(jié)果

本次勘查目的主要是查明場地內(nèi)主要物性層（鈦石膏層）的空間展布情況，并計算其相應(yīng)的體量。根據(jù)本次物探勘探成果及三維空間模型模擬計算了場地內(nèi)各成分的體積、分布面積及平均厚度。根據(jù)主要層位的頂、底界面埋深、展布情況及三維立體模型，利用微積分原理，計算出場地內(nèi)固體廢物體積約為4.53×10 m3，分布面積約為7.0×10 m2，平均厚度為6.48 m。固廢在場地范圍內(nèi)基本均有分布，底面埋深整體呈西南深東北淺，最大底面埋深位于南部，約14 m，最小底面埋深位于最北部，約1.0 m；回填土層體積約為1.03×104m3，分布面積約為8.03×103 m2，平均厚度為1.29 m，主要物性層體積、分布面積及平均厚度結(jié)果見表2。

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2.3 水文地質(zhì)調(diào)查結(jié)果

場地內(nèi)共布設(shè)10個水文觀測井，1.5 km范圍內(nèi)共布設(shè)6個區(qū)域水文備用觀測井，分別位于場地東北、東南和正西3個方向。根據(jù)本次勘察資料，并結(jié)合以往區(qū)域成果，根據(jù)巖土層的工程地質(zhì)特征和沉積環(huán)境，自上而下分述：①層填埋物頂部0.1～0.2 m為耕植土夾固體廢物，稍濕，呈松散狀，含植物根系；下部為灰褐色夾棕紅色，較濕，可軟塑，強度中等，韌性較差，具較強刺鼻性氣味；該層水平滲透系數(shù)為1.62×103cm/s，中等透水層。②層全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖呈密實狀，水平滲透系數(shù)為2.09×104cm/s，富水性較差，滲透性較弱，屬于弱透水層。場區(qū)內(nèi)部包氣帶垂向入滲系數(shù)平均為1.08×103cm/s。

2.4 環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果

（1）場地內(nèi)無典型的地表徑流或匯水區(qū)；此外，場地下游區(qū)域地表水的環(huán)境質(zhì)量符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）場地內(nèi)的土壤環(huán)境質(zhì)量符合《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018）；固體廢物的主要污染物錳雖未被納入土壤標(biāo)準(zhǔn)控制范圍，但是，整個場地內(nèi)土壤中約58%區(qū)域錳的含量超出對照點位20%水平。

（3）場地內(nèi)無典型的地下水含水層；此外，潛在污染區(qū)域的地下水符合《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)要求；下游地下水匯入的地表水匯水區(qū)符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)要求。

綜上，現(xiàn)狀條件下，場地及周邊潛在受污染區(qū)域的地表水、土壤和地下水環(huán)境質(zhì)量均符合現(xiàn)行的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境風(fēng)險可控。

3 固體廢物處置工藝比選

目前，固體廢物的主流處置技術(shù)為原位處置、焚燒法、填埋處置法和水泥窯協(xié)同處置法，4種處置方式的比選見表3。

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該地塊不屬于以上需要特別保護的區(qū)域，從技術(shù)的角度分析，原位和異位處置技術(shù)均可符合處置需求。由于當(dāng)?shù)毓腆w廢物簡易堆場內(nèi)填埋的固體廢物體量大，通過綜合利用等方式進行處置的消耗量低。此外，鈦石膏以無機組分為主，熱值較低，通過焚燒法等技術(shù)手段的焚毀去除率低。

4 固體廢物清挖方案

基于前期固體廢物屬性和存量調(diào)查、固體廢物的處置技術(shù)比選，優(yōu)先采用“固體廢物清挖+I類一般固廢填埋場填埋處置”。為了保證清挖過程中的機械設(shè)備及人員的安全，本次清挖方案總體采用分層、分條帶的清挖原則。所清挖物料全部運至固廢填埋場填埋。

4.1 清挖前準(zhǔn)備工作

該堆場固廢主要為鈦石膏，夾部分耕植土，稍濕，松散狀，含大量植物。固廢在場地內(nèi)均有分布，厚度為0.9～10.5 m，變化較大。下部為灰褐色夾棕紅色，強度中等，韌性較差，具較強刺鼻性氣味。堆場底部及局部積土主要為黃綠色，成分以粉質(zhì)黏土為主，含植物根須，夾少量碎石。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗統(tǒng)計，該固廢的標(biāo)貫擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為3，同時參考該固廢的力學(xué)指標(biāo)，該固廢力學(xué)性質(zhì)較差，屬于淤泥質(zhì)土的范疇。堆場四周已布設(shè)環(huán)場排水溝（局部有淤堵現(xiàn)象）用于截排周邊山體匯水，清挖前應(yīng)首先清理被淤堵的環(huán)場排水溝，并確保清挖過程中環(huán)場排水溝的正常運行。清挖過程中禁止破壞環(huán)場排水溝。

4.2 清挖方式、時限、范圍

本次清挖采用機械（挖掘機、自卸汽車）清挖方式，對堆場內(nèi)所有的固廢進行清挖后外運至固廢填埋場填埋，清挖過程中產(chǎn)生的滲瀝液處理達標(biāo)后外排或抽排至專門的污水處理廠進行處理。固廢清挖整體通過分層、分條帶、設(shè)置便道等方式直接裝車外運，為了防止運輸過程中出現(xiàn)跑冒滴漏現(xiàn)象，運輸過程嚴(yán)格采用環(huán)保型自卸汽車。對于堆場底部局部飽和、流塑狀態(tài)的固廢，可采取晾曬后再進行裝車外運。綜合考慮清挖工藝、道路運輸能力、固廢填埋場處置能力等諸多因素，本次清挖時限確定為2 a。本次清挖范圍為本堆場內(nèi)的全部固體廢物及堆場底部可能被污染的粉質(zhì)黏土，平面范圍上總體涵蓋攔渣壩與環(huán)場排水溝所圍區(qū)域，垂直方向總體涵蓋現(xiàn)狀固廢表面至原始地表。清挖過程中同步清挖攔渣壩，所清挖物料全部運至固廢填埋場填埋。

4.3 清挖工藝

本次清挖總體按分層、分條帶清挖的原則進行，最后清挖攔渣壩。清挖按層循環(huán)進行，逐步降低堆場內(nèi)固廢堆積標(biāo)高至原始地表，徹底恢復(fù)原始地形、地貌。每層清挖完成后使地表始終向后傾斜≥1%，使雨水（滲瀝液）及時匯入后部的滲瀝液及雨水收集溝，以確保清挖作業(yè)面的干燥。

根據(jù)工程經(jīng)驗及前期勘察資料，該固廢承頂部承載力較低，結(jié)合該堆場的地形特征、清挖方式特點和固廢清挖、裝車、運輸對地基承載力的要求，本次清挖采取水平方向縱向條帶式清挖、垂直方向分層清挖，所清挖固廢沿場內(nèi)臨時運輸?shù)缆芳叭雸龅缆酚勺孕盾囘\至專門的固廢填埋場。

5 生態(tài)恢復(fù)

對清挖完成后的固廢場地進行生態(tài)恢復(fù)，本次對固廢場地盡可能按照周邊土地利用類型及植被進行恢復(fù)?？偦謴?fù)面積約為70 062.21 m2，其中耕地12 434 m2、林地43 867 m2、建設(shè)用地12 m2。

6 結(jié)論

通過對馬鞍山市某地塊固體廢物調(diào)查和檢測，認定該地塊中的廢棄物為I類一般工業(yè)固體廢物。建議優(yōu)先采用“固體廢物清挖+I類一般固廢填埋場填埋”處置。通過制定生態(tài)環(huán)境修復(fù)方案，可恢復(fù)水田、旱地、坑塘水面和林地面積約70 062.21 m2，其中包括耕地面積12 434 m2、林地43 867 m2和建設(shè)用地12 m2，生態(tài)和經(jīng)濟效益顯著。