摘要：從適用性、成熟性、處理速度、治理成本、環(huán)境風(fēng)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(shù)進(jìn)行對比分析，比選出最適合福建省三明市尤溪縣坪寨礦區(qū)的固體廢棄物處置技術(shù)為集中阻隔及填埋技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，制定坪寨礦區(qū)固體廢棄物綜合整治方案技術(shù)路線，即“固體廢棄物清挖+防滲阻隔區(qū)固體廢棄物穩(wěn)定化、固化處置后原位阻隔+客土回填區(qū)固體廢棄物穩(wěn)定化預(yù)處理后異位填埋+坪寨礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)”，并制定固體廢棄物的穩(wěn)定化及固化設(shè)計方案。方案實施效果顯著，可為礦區(qū)制定固體廢棄物綜合整治方案提供參考。

關(guān)鍵詞：固體廢棄物；技術(shù)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(shè)以來，從加強(qiáng)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(qiáng)固體廢物綜合治理。本文對尤溪縣坪寨礦區(qū)固體廢棄物綜合整治方案進(jìn)行研究，有助于推動尤溪縣區(qū)域內(nèi)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(shù)支持，實現(xiàn)更大范圍內(nèi)土壤重金屬污染源頭防治技術(shù)的輔射作用。

1坪寨礦區(qū)概況

坪寨礦區(qū)位于尤溪縣梅仙鎮(zhèn)坪寨村，是典型的礦產(chǎn)資源開發(fā)活動集中區(qū)。按《中央生態(tài)環(huán)境資金項目儲備庫入庫指南（2021年）》規(guī)定，坪寨礦區(qū)屬于土壤污染源頭防控中的歷史遺留污染源整治區(qū)域，其周邊耕地重金屬含量普遍偏高，屬于安全利用類及嚴(yán)格管控類耕地，設(shè)置全縣農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地耕地土壤嚴(yán)格管控類點(diǎn)位。坪寨礦區(qū)共整治3處礦權(quán)范圍外的歷史遺留礦渣堆填區(qū)域，總面積為7065m2，礦渣堆填總量為5128.2m3。

2整治方案技術(shù)路線

2.1 固體廢棄物處置技術(shù)

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(jù)坪寨礦區(qū)的具體情況，對其固體廢棄物處置方式進(jìn)行篩選，詳見表1?？紤]到坪寨礦區(qū)的固體廢棄物特點(diǎn)，一方面是本身品質(zhì)較差，無法進(jìn)行燃燒、建材化利用、焚燒等；另一方面是含有有害物質(zhì)，若進(jìn)行建材化利用存在安全隱患和質(zhì)量隱患，且建材化利用前還需要進(jìn)行篩分、磨細(xì)等處置，經(jīng)濟(jì)效益較低。因此，經(jīng)綜合分析得出集中阻隔及填埋是坪寨礦區(qū)唯一可行的固體廢棄物處置技術(shù)。

2.2 集中阻隔及填埋技術(shù)

經(jīng)過對固體廢棄物處置技術(shù)的論證，坪寨礦區(qū)固體廢棄物處置技術(shù)采用集中阻隔及填埋。將集中阻隔及填埋細(xì)分為異位填埋與原位阻隔2種技術(shù)方案[2]，并通過對2種技術(shù)方案優(yōu)缺點(diǎn)的分析，為制定固體廢棄物綜合整治技術(shù)路線提供支撐，詳見表2。

2.3 技術(shù)路線總結(jié)

通過對固體廢棄物處置技術(shù)與集中阻隔及填埋技術(shù)方案進(jìn)行分析，以及結(jié)合坪寨礦區(qū)存在客土回填區(qū)（生態(tài)林區(qū)域）和按政策不能進(jìn)行原位阻隔的實際情況，經(jīng)綜合考慮，推薦采用“固體廢棄物清挖+防滲阻隔區(qū)固體廢棄物穩(wěn)定化、固化處置后原位阻隔+客土回填區(qū)固體廢棄物穩(wěn)定化預(yù)處理后異位填埋+坪寨礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)”的組合工藝。因此，坪寨礦區(qū)固體廢棄物整治總體技術(shù)路線如圖1所示。

3整治方案設(shè)計

固體廢棄物的穩(wěn)定化與固化設(shè)計是整治方案設(shè)計的核心內(nèi)容[3]，因此僅對穩(wěn)定化與固化設(shè)計方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。

3.1 固體廢棄物穩(wěn)定化設(shè)計

3.1.1 目標(biāo)

通過穩(wěn)定化藥劑的吸附交換作用，將離子態(tài)重金屬固定在穩(wěn)定藥劑穩(wěn)定晶格內(nèi)，達(dá)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(jìn)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(wěn)定化標(biāo)準(zhǔn)

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

3.1.2.3 礦渣穩(wěn)定化藥劑組成

交換吸附類穩(wěn)定劑、堿性物質(zhì)（硅酸鹽水泥），以及應(yīng)有重金屬等有毒物質(zhì)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(wěn)定劑、堿性物質(zhì)（硅酸鹽水泥）添加量暫定為礦渣質(zhì)量的2%，小粒徑礦渣交換吸附類穩(wěn)定劑、堿性物質(zhì)（硅酸鹽水泥）添加量暫定為礦渣質(zhì)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(wěn)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(zhì)（硅酸鹽水泥）添加量

同穩(wěn)定劑添加量一致也為94.6t。

3.1.2.8 養(yǎng)護(hù)時間

養(yǎng)護(hù)時間為7d。

3.1.2.9 驗收方式

現(xiàn)場采集穩(wěn)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(qū)每個區(qū)采集1個樣品，若有分區(qū)礦渣總方量超過300m3，則應(yīng)增加采樣，以保證每個樣品代表的礦渣方量不超過300m3。經(jīng)礦渣方量核算后，最終確定整治區(qū)域應(yīng)至少采集10個穩(wěn)定化處置后的樣品。樣品采集應(yīng)均勻且具有代表性，應(yīng)在單個分區(qū)內(nèi)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(wěn)定化操作流程

根據(jù)礦渣分布范圍與深度進(jìn)行松動和清挖，并根據(jù)設(shè)計比例，將穩(wěn)定化藥劑和礦渣混合均勻，用防雨布覆蓋，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.2 固體廢棄物固化設(shè)計

3.2.1 目標(biāo)

將穩(wěn)定化合格后的礦渣與外購的部分優(yōu)質(zhì)碎石級配，并固化為一定結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的固化層，實現(xiàn)對礦渣中污染物的物理包封，同時提高礦渣的力學(xué)性能，減少水土流失和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險。另外，固化層的坡度、寬度等應(yīng)在原有地形條件基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)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(yīng)采用終凝時間在6h以上的硅酸鹽水泥及強(qiáng)度標(biāo)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(qū)礦渣+外購碎石重量的10%，添加量約152.2t，實際施工前應(yīng)根據(jù)要求，采集樣品進(jìn)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(qiáng)度要求

7d無側(cè)限抗壓應(yīng)滿足1.5～4.0MPa。

3.2.2.5 礦渣固化層分布

按照初步設(shè)計圖CS-ZT-03阻隔區(qū)布置固化層，總面積為1674.4㎡。

3.2.2.6 固化層設(shè)計寬度

固化層設(shè)計寬度為3500mm。

3.2.2.7 固化層設(shè)計厚度

固化層設(shè)計厚度為1000mm。根據(jù)勘查結(jié)果，P1防滲阻隔區(qū)域內(nèi)堆存礦渣量為1368.73m3，還需外購的優(yōu)質(zhì)碎石量為（1674.4×1）－1368.73=305.67m3。

3.2.2.8 驗收方式

現(xiàn)場采集固化后的礦渣樣品，按照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》（JTG 3441-2024）的標(biāo)準(zhǔn)制作試件，送往實驗室進(jìn)行7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗。原有礦渣分區(qū)每個區(qū)采集1個樣品，若有分區(qū)礦渣總方量超過300m3，則應(yīng)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(qū)域應(yīng)至少采集10個穩(wěn)定化處置后的樣品。樣品采集應(yīng)均勻且具有代表性，應(yīng)在單個分區(qū)內(nèi)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(jù)設(shè)計比例，將固化劑和礦渣混合均勻，添加水分，并在設(shè)計阻隔防滲區(qū)范圍內(nèi)壓實，固化的礦渣加防雨布覆蓋進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于7d。

4整治方案實施效果

通過對坪寨礦區(qū)固體廢棄物進(jìn)行穩(wěn)定化、固化處置，并設(shè)置防滲阻隔層、硬化保護(hù)層、雨水導(dǎo)排等管控措施，使得區(qū)域內(nèi)地表徑流、周邊地表水、地下水、土壤及底泥監(jiān)測指標(biāo)相比施工前明顯改善，各項指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，詳見表3。

結(jié)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(shù)，比選出適用于坪寨礦區(qū)歷史遺留固體廢棄物的處置技術(shù)為集中阻隔及填埋技術(shù)。并對集中阻隔及填埋技術(shù)的異位填埋與原位阻隔方案優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，確定坪寨礦區(qū)固體廢棄物綜合整治方案為“固體廢棄物清挖+防滲阻隔區(qū)固體廢棄物穩(wěn)定化、固化處置后原位阻隔+客土回填區(qū)固體廢棄物穩(wěn)定化預(yù)處理后異位填埋+坪寨礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)”。

結(jié)合整治方案實施效果可知，通過對坪寨礦區(qū)歷史遺留礦渣污染源進(jìn)行清挖篩分、穩(wěn)定化固化預(yù)處理、原位阻隔及異位填埋處置，并制定防滲阻隔、雨水導(dǎo)排、生態(tài)恢復(fù)、跟蹤監(jiān)測等管控措施，不但保護(hù)了周邊農(nóng)作物的灌溉用水安全，而且有助于實現(xiàn)農(nóng)用地的安全利用和農(nóng)產(chǎn)品達(dá)標(biāo)，同時重金屬污染也得以減輕，項目區(qū)及下游周邊的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯提升，有助于實現(xiàn)固體廢棄物處置減量化、資源化和無害化目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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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(huán)境工程。

加工編輯：王玥

收稿日期：2024-04-29