固體廢棄物綜合整治方案研究

摘要：從適用性、成熟性、處理速度、治理成本、環境風險、可行性等方面，對資源化利用、集中阻隔及填埋、充填或回填3類固體廢棄物處置技術進行對比分析，比選出最適合福建省三明市尤溪縣坪寨礦區的固體廢棄物處置技術為集中阻隔及填埋技術。在此基礎上，制定坪寨礦區固體廢棄物綜合整治方案技術路線，即“固體廢棄物清挖+防滲阻隔區固體廢棄物穩定化、固化處置后原位阻隔+客土回填區固體廢棄物穩定化預處理后異位填埋+坪寨礦區生態恢復”，并制定固體廢棄物的穩定化及固化設計方案。方案實施效果顯著，可為礦區制定固體廢棄物綜合整治方案提供參考。

關鍵詞：固體廢棄物；技術路線；整治方案；實施效果

引言

福建省三明市尤溪縣自啟動“無廢縣城”建設以來，從加強固廢源頭收集、提高固廢資源利用水平、科技賦能固廢治理等方面多措并舉加強固體廢物綜合治理。本文對尤溪縣坪寨礦區固體廢棄物綜合整治方案進行研究，有助于推動尤溪縣區域內土壤污染整治，并為尤溪縣土壤污染防治提供土壤重金屬污染源頭防治技術支持，實現更大范圍內土壤重金屬污染源頭防治技術的輔射作用。

1坪寨礦區概況

坪寨礦區位于尤溪縣梅仙鎮坪寨村，是典型的礦產資源開發活動集中區。按《中央生態環境資金項目儲備庫入庫指南（2021年）》規定，坪寨礦區屬于土壤污染源頭防控中的歷史遺留污染源整治區域，其周邊耕地重金屬含量普遍偏高，屬于安全利用類及嚴格管控類耕地，設置全縣農產品產地耕地土壤嚴格管控類點位。坪寨礦區共整治3處礦權范圍外的歷史遺留礦渣堆填區域，總面積為7065m2，礦渣堆填總量為5128.2m3。

2整治方案技術路線

2.1 固體廢棄物處置技術

固體廢棄物的處置方式主要為資源化利用、阻隔填埋、充填回填[1]，根據坪寨礦區的具體情況，對其固體廢棄物處置方式進行篩選，詳見表1。考慮到坪寨礦區的固體廢棄物特點，一方面是本身品質較差，無法進行燃燒、建材化利用、焚燒等；另一方面是含有有害物質，若進行建材化利用存在安全隱患和質量隱患，且建材化利用前還需要進行篩分、磨細等處置，經濟效益較低。因此，經綜合分析得出集中阻隔及填埋是坪寨礦區唯一可行的固體廢棄物處置技術。

2.2 集中阻隔及填埋技術

經過對固體廢棄物處置技術的論證，坪寨礦區固體廢棄物處置技術采用集中阻隔及填埋。將集中阻隔及填埋細分為異位填埋與原位阻隔2種技術方案[2]，并通過對2種技術方案優缺點的分析，為制定固體廢棄物綜合整治技術路線提供支撐，詳見表2。

2.3 技術路線總結

通過對固體廢棄物處置技術與集中阻隔及填埋技術方案進行分析，以及結合坪寨礦區存在客土回填區（生態林區域）和按政策不能進行原位阻隔的實際情況，經綜合考慮，推薦采用“固體廢棄物清挖+防滲阻隔區固體廢棄物穩定化、固化處置后原位阻隔+客土回填區固體廢棄物穩定化預處理后異位填埋+坪寨礦區生態恢復”的組合工藝。因此，坪寨礦區固體廢棄物整治總體技術路線如圖1所示。

3整治方案設計

固體廢棄物的穩定化與固化設計是整治方案設計的核心內容[3]，因此僅對穩定化與固化設計方案進行詳細闡述。

3.1 固體廢棄物穩定化設計

3.1.1 目標

通過穩定化藥劑的吸附交換作用，將離子態重金屬固定在穩定藥劑穩定晶格內，達到降低其活性和危害性的目的。

3.1.2 方案

3.1.2.1 篩分處理

對礦渣進行篩分，分別篩選出篩上大粒徑（≥50mm）塊石，以及篩下小粒徑（＜50mm）礦渣顆粒。

3.1.2.2 穩定化標準

重金屬Pb²⁺、Cd²⁺、Cr⁶⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、As³⁺、Hg²⁺浸出濃度小于《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅲ類水質上限值。

3.1.2.3 礦渣穩定化藥劑組成

交換吸附類穩定劑、堿性物質（硅酸鹽水泥），以及應有重金屬等有毒物質含量合格證明。

3.1.2.4 添加比例

大粒徑礦渣交換吸附類穩定劑、堿性物質（硅酸鹽水泥）添加量暫定為礦渣質量的2%，小粒徑礦渣交換吸附類穩定劑、堿性物質（硅酸鹽水泥）添加量暫定為礦渣質量的3%。

3.1.2.5 水分添加量

保證含水率20%～25%，添加水約110.4t。

3.1.2.6 交換吸附類穩定劑總添加量

礦渣密度2.01t/m3、礦渣體積1568.8m3，添加總量為94.6t。

3.1.2.7 堿性物質（硅酸鹽水泥）添加量

同穩定劑添加量一致也為94.6t。

3.1.2.8 養護時間

養護時間為7d。

3.1.2.9 驗收方式

現場采集穩定后的樣品，送實驗室檢測Pb²⁺、Cd²⁺、Cr6⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、As³⁺、Hg²⁺重金屬浸出毒性。礦渣分區每個區采集1個樣品，若有分區礦渣總方量超過300m3，則應增加采樣，以保證每個樣品代表的礦渣方量不超過300m3。經礦渣方量核算后，最終確定整治區域應至少采集10個穩定化處置后的樣品。樣品采集應均勻且具有代表性，應在單個分區內不同位置、不同深度采集樣品并混合均勻后送至實驗室檢測。

3.1.2.10 穩定化操作流程

根據礦渣分布范圍與深度進行松動和清挖，并根據設計比例，將穩定化藥劑和礦渣混合均勻，用防雨布覆蓋，進行養護。

3.2 固體廢棄物固化設計

3.2.1 目標

將穩定化合格后的礦渣與外購的部分優質碎石級配，并固化為一定結構和強度的固化層，實現對礦渣中污染物的物理包封，同時提高礦渣的力學性能，減少水土流失和地質災害發生的風險。另外，固化層的坡度、寬度等應在原有地形條件基礎上進行設計，盡量不改變原有地形條件。

3.2.2 方案

3.2.2.1 固化劑要求

應采用終凝時間在6h以上的硅酸鹽水泥及強度標號較低的水泥。

3.2.2.2 添加比例及添加量

暫定為防滲阻隔區礦渣+外購碎石重量的10%，添加量約152.2t，實際施工前應根據要求，采集樣品進行試塊制作，得到最佳水泥比例。

3.2.2.3 水分添加比例

保證含水率20%～25%，添加水約53.3t。

3.2.2.4 強度要求

7d無側限抗壓應滿足1.5～4.0MPa。

3.2.2.5 礦渣固化層分布

按照初步設計圖CS-ZT-03阻隔區布置固化層，總面積為1674.4㎡。

3.2.2.6 固化層設計寬度

固化層設計寬度為3500mm。

3.2.2.7 固化層設計厚度

固化層設計厚度為1000mm。根據勘查結果，P1防滲阻隔區域內堆存礦渣量為1368.73m3，還需外購的優質碎石量為（1674.4×1）－1368.73=305.67m3。

3.2.2.8 驗收方式

現場采集固化后的礦渣樣品，按照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》（JTG 3441-2024）的標準制作試件，送往實驗室進行7d無側限抗壓強度試驗。原有礦渣分區每個區采集1個樣品，若有分區礦渣總方量超過300m3，則應增加采樣，以保證每個樣品代表的礦渣方量不超過300m3。最終確定整治區域應至少采集10個穩定化處置后的樣品。樣品采集應均勻且具有代表性，應在單個分區內不同位置、不同深度采集樣品并混合均勻后制作試樣。

3.2.2.9 固化流程

根據設計比例，將固化劑和礦渣混合均勻，添加水分，并在設計阻隔防滲區范圍內壓實，固化的礦渣加防雨布覆蓋進行養護，養護時間不少于7d。

4整治方案實施效果

通過對坪寨礦區固體廢棄物進行穩定化、固化處置，并設置防滲阻隔層、硬化保護層、雨水導排等管控措施，使得區域內地表徑流、周邊地表水、地下水、土壤及底泥監測指標相比施工前明顯改善，各項指標均符合相關標準，詳見表3。

結語

綜上所述，通過對比分析資源化利用、集中阻隔及填埋、充填或回填3類固體廢棄物處置技術，比選出適用于坪寨礦區歷史遺留固體廢棄物的處置技術為集中阻隔及填埋技術。并對集中阻隔及填埋技術的異位填埋與原位阻隔方案優缺點進行分析，確定坪寨礦區固體廢棄物綜合整治方案為“固體廢棄物清挖+防滲阻隔區固體廢棄物穩定化、固化處置后原位阻隔+客土回填區固體廢棄物穩定化預處理后異位填埋+坪寨礦區生態恢復”。

結合整治方案實施效果可知，通過對坪寨礦區歷史遺留礦渣污染源進行清挖篩分、穩定化固化預處理、原位阻隔及異位填埋處置，并制定防滲阻隔、雨水導排、生態恢復、跟蹤監測等管控措施，不但保護了周邊農作物的灌溉用水安全，而且有助于實現農用地的安全利用和農產品達標，同時重金屬污染也得以減輕，項目區及下游周邊的生態環境質量明顯提升，有助于實現固體廢棄物處置減量化、資源化和無害化目標。

參考文獻

[1]石緞花.煤炭礦區生態環境綜合整治措施研究——以銀川市紅墩子礦區為例[J].能源環境保護，2013，27（5）：41-43.

[2]張寬，王衛海.青島市嶗山區固體廢物污染綜合整治規劃研究[J].山東環境，2000（5）：33-35.

[3]程振興，王亞軍，張德堂.工業固廢歷史堆場綜合整治方案方法探討[J].科技創新導報，2017，14（29）：111-113.

作者簡介

王駱賓（1991—），男，漢族，江西南豐人，工程師，碩士，主要研究方向為環境工程。

加工編輯：王玥

收稿日期：2024-04-29