工業固廢歷史堆場綜合整治方案方法探討

程振興+王亞軍+張德堂

摘 要：本文針對某工業園區歷史堆場的現狀，進行了廢棄物的成分分析及排放量統計，對歷史堆場的環境現狀進行了分析。其中，合冶金類堆場數量大、種類多、綜合利用途徑有限，堆存量大、占用土地、直接影響城鄉用地功能，而且會對土壤、水體、大氣和生態環境造成危害，威脅廣大人民群眾身體健康，是一種潛在的污染源特點，對擬采用整治方案的可行性分別進行了分析，推薦采用原地整治的方案為最佳方案。

關鍵詞：工業固廢 歷史堆場 原地整治

中圖分類號：X705 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（b）-0111-03

某工業園區建設時未配套固體廢物處置場，園區企業產生的固體廢物堆到山溝內以及溝邊周圍，形成了目前的歷史固廢堆場，產生的各類冶金固體廢棄物（簡稱：冶金固廢）數量大，種類多，綜合利用途徑有限，堆存量大，占用土地、直接影響城鄉用地功能，而且會對土壤、水體、大氣和生態環境造成危害，威脅廣大人民群眾身體健康，是一種潛在的污染源，因此，對歷史堆場進行綜合整治非常必要。

本文針對某工業園區歷史堆場的現狀，進行了廢棄物的排放量統計分析，對歷史堆場的環境現狀進行了分析，結合冶金類堆場的特點，提出了原地整治的方案。

1 固廢成分分析及排放量統計

1.1 固廢成分分析

1.1.1 硅鐵生產

硅鐵生產主要原料是硅石、蘭炭、球團礦、電極糊等。硅鐵渣主要成分為SiO2 35%～40%、Al2O3 20%～30%、CaO 26%～27%、MgO 0.2%～1%、C 2.6%～6.4%。類比其他相應冶煉工藝流程，產生的灰渣一般均屬于一般固體廢物。

1.1.2 鎳鐵生產

鎳鐵生產主要原料是鎳礦、燒結礦、石灰石、焦炭等。鎳鐵渣主要成分為FeO 5.02%、SiO2 51.07%、Al2O3 0.89%、CaO 9.54%、MgO 27.08%、Ni 0.048%。類比其他相應冶煉工藝流程，產生的灰渣均屬于一般固體廢物。

1.1.3 錳鐵生產

錳鐵生產主要原料是錳礦、硅鐵、石灰、鐵礦石、電極糊等。錳鐵渣主要成分為SiO2 30.46%～43.43%、MnO 5.78%～22.7%、CaO 25.39%～36.49%、MgO 3.98%～6.76%、FeO 0.42%。類比其他相應冶煉工藝流程，產生的灰渣一般均屬于一般固體廢物。

1.1.4 電石生產

電石的原料是生石灰和蘭炭，在電石爐內依靠電弧高溫熔化反應而生成電石，產生的固廢主要是除塵灰，成分主要是C 15%～20%、MgO 10%～18%、SiO2 13%、Al2O3 5%、CaO 25%～30%、CaC2 1%～5%。蘭炭需要烘干，采用燃煤沸騰爐烘干，爐渣主要成分SiO2 50%～56%、Al2O3 15%～19%、Fe2O3 8%～10%、CaO 5%～8%、MgO 1%～5%。類比其他相應冶煉工藝流程，電石產生的固廢均屬于一般固體廢物。

1.1.5 鎂合金生產

鎂合金生產采用硅熱還原法煉鎂生產工藝，是以白云石為原料，用硅鐵作還原劑，螢石作催化劑，以間接加熱的方式，于真空條件下進行熱還原生產金屬鎂。鎂合金冶煉產生的固廢主要是還原渣及少量精煉渣。類比其他相應冶煉工藝流程，鎂合金還原渣為一般性固廢，主要成分為CaO 59%、MgO 7%、SiO2 27%、Fe2O3 5%等。精煉工段使用的熔劑成分主要是KCl、MgCl2、CaCl2、NaCl、MgO等，精煉渣含50%的MgCl2，具有回收價值，企業全部外銷回收鎂進行綜合利用，不堆放。

1.1.6 工業硅生產

工業硅生產原料主要是含SiO2（99%）以及焦油、洗精煤、木片，屬于無渣冶煉，固廢主要是除塵灰，成分主要是微硅粉，類比其他相應冶煉工藝流程，產生的灰渣一般均屬于一般固體廢物。

1.2 固廢排放量統計

根據園區調研表數據分析，在歷史堆場內堆放工業固體廢物的企業有24家，這些企業基本是從2003年10開始投產。這些年企業累計產生工業固體廢物98.5萬t，總體分布情況見表1。2003年至2008年這些企業主要生產電石和硅鐵，2008年以后只有4家企業還在生產硅鐵，基本維持50%左右的產能進行生產，其他除停產的企業和鎂合金、工業硅企業外，均改為鎳鐵或錳鐵生產。從各企業使用原輔材料以及類比相同生產工藝產生的固廢成分來看，均屬于一般固體廢物。這些企業累計產生工業固體廢物98.5萬t，前些年建材市場景氣時，部分固廢約30萬t進行了綜合利用，如硅微粉、電石除塵灰、鎳鐵爐渣、硅錳爐渣等，目前渣場中遺留大約70萬t的固體廢物。對歷史堆場進行取樣分析，檢測報告確認歷史堆場堆存的廢物不屬于危險廢物；其中部分固廢屬于Ⅰ類固廢，其他廢渣的部分pH值、氟化物、銅濃度浸出值超出《污水綜合排放標準》值，屬于Ⅱ類固廢。

2 歷史堆場的環境現狀分析

根據某園區所處地理位置，及環境狀況分析知：某園區處在干旱地區，歷史堆場周圍環境屬于不敏感區域。根據歷史堆場鉆孔點地下水水質分析來看，亞硝酸鹽氮、總硬度、鐵超標，其原因與環境背景值有關。且工業園區已對歷史堆場內的固廢進行了屬性鑒別，不屬于危險廢物。歷史堆場屬于工業用地，無特殊土地利用規劃，項目場址土壤可作為歷史廢渣填埋場的封場綠化用土，并滿足工業類項目用地要求。

歷史堆場場內鉆探約100m深度范圍內的巖性結構從上到下分為素填土、粉土、殘積土、泥質粉砂巖、中風化砂巖幾個部分，場地內水位埋深約66.5m，歷史堆場底部無潛水，并與承壓水之間有一層厚度在14～19m強風化泥巖，滲透系數在0.000001～0.00001m/d之間，是承壓水和潛水含水層的良好隔水層，具有防滲功能。endprint

在歷史堆場上面鋪設1.0mm厚高密度聚乙烯防滲膜及排氣管，再覆土綠化，同時在歷史堆場四周設有截洪溝，能夠把雨水和洪水及時排除場外，避免雨水與固廢接觸后形成滲濾水對地下水造成影響，同時對取土后將形成臨時渣場，在溝谷底部鋪設土工布、膨潤土墊、高密度聚乙烯防滲膜的防滲，避免滲濾液對地下水污染；同時對歷史堆場周邊設置監控井，監測其滲濾水對地下水的影響，按《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》要求設三個地下水監測井，對地下水進行監控。可保證歷史堆場對環境的影響時時監控，已保證歷史堆場對環境的影響在可控范圍，如果周邊地下水受到影響，可第一時間采取措施，將固廢倒運至正在規劃建設的一般工業固廢堆場；其次再通過對歷史堆場覆蓋綠化可改善歷史堆場周邊環境。

因此，可對歷史堆場可采用就地掩埋覆蓋工程措施對歷史堆場整治。

3 歷史堆場綜合整治方案的選擇

3.1 整治目標的確定

確定整治目標。

（1）通過覆蓋防滲，減少降水滲入固廢堆體內，減少產生滲濾液，降低固廢對環境的影響。

（2）通過堆體坡面處理和截洪溝的設置，使堆場表面雨水及時外排，避免對堆場的沖刷浸泡，確保堆場安全。

（3）避免固廢的擴散及其與人和動物的直接接觸，為固廢與人群、植物和動物的隔離提供一個物理屏障。

（4）通過場地綠化，防止水土流失，改善環境景觀，有效地保護公眾的健康和周圍環境。

（5）通過氣體導排系統，及時排出氣體，確保堆場安全；臨時堆場設置滲濾液收集系統，確保滲濾液不外排。

（6）通過設置監控井，實時監控堆場對地下水的影響。

3.2 冶金類工業固廢處置方法

對于冶金類歷史固廢堆場，根據國內冶金工業固廢的處置情況來看，分為三類方法[1]。

（1）對冶金類工業固廢進行資源綜合利用[2-4]。

（2）進行就地掩埋覆蓋并加以監控。

（3）將現有冶金類歷史固廢倒運至新建永久性固廢處置場進行安全處置。

3.3 歷史堆場整治技術方案的選擇

3.3.1 歷史堆場資源綜合利用方案可行性分析

根據歷史堆場所處地理位置、現存狀況，以及我國提出的“減量化、資源化、無害化”的固體廢物污染控制原則，首先選擇對歷史堆場固廢進行資源化綜合利用。但是由于園區已建的水泥粉磨站項目、工業廢渣綜合利用熟料新型水泥項目、混凝土砌塊項目、100萬t水淬渣微粉加工利用項目、再生100萬t水渣微粉項目、水泥項目已全部停產，已不能對現有企業的工業固廢進行循環利用。另外，歷史固廢堆場內固廢堆存混亂，已不能滿足上述企業綜合利用的原料要求。歷史堆場覆蓋綠化后，對于再產生的固廢要求綜合利用，只有在受到季節影響的時候，送到臨時堆場進行分類堆存以便將來綜合利用。

通過以上分析，歷史堆場堆存的冶金類固廢當前不適合資源綜合利用，應采用其他的處置方式。

3.3.2 原地整治方案滿足環境要求可行性分析

歷史堆場地下水水質分析來看，污染因子為亞硝酸鹽氮、總硬度、鐵，與環境背景值有關；歷史堆場周圍環境屬于不敏感區域；歷史堆場內固廢不屬于危險廢物；歷史堆場項目場址土壤可作為歷史廢渣填埋場的封場綠化用土并滿足工業類項目用地要求；歷史堆場場底部有一層強風化泥巖，是承壓水和潛水含水層的良好隔水層，具有防滲功能。

從環境角度分析，通過工程措施，考慮在歷史堆場上面鋪設1.0mm厚高密度聚乙烯防滲膜及排氣管，再覆土綠化，同時在歷史堆場四周設有截洪溝，能夠把雨水和洪水及時排除場外，避免雨水與固廢接觸后形成滲濾水對地下水造成影響。同時對歷史堆場周邊設三個地下水監測井，對地下水進行監控，保證歷史堆場對環境的影響在可控范圍，如果地下水受到影響，可第一時間采取措施，將固廢倒運至正在規劃建設的一般工業固廢堆場；其次再通過對歷史堆場覆蓋綠化可改善歷史堆場周邊環境質量。

通過以上分析，認為歷史堆場堆存的冶金類固廢適合原地覆蓋整治綠化。

3.3.3 異地整治方案滿足環境要求可行性分析

根據園區的現狀，擬新建一般冶金二類工業固廢堆存場，將歷史堆場內的歷史固廢進行倒運填埋處置，可徹底解決歷史堆場內的固廢對環境的影響，同時解決新產生固廢的堆存問題。倒運清空后的歷史堆場進行土地平整綠化。但異地整治具有施工工期長，見效慢，倒運及處理成本高，倒運對環境二次污染嚴重，操作復雜，仍需再占用新的土地資源，舊有歷史堆場仍需要土地平整綠化的缺點。

從環境角度分析，歷史堆場堆存的冶金類固廢也適合異地倒運整治。

3.4 歷史堆場綜合整治方案比較

結合歷史堆場的現狀和工業園區的經濟現狀，同時考慮園區新產生的冶金二類工業固廢的儲存，現對歷史堆場綜合整治方案對比，見表2。

原地整治方案具有施工工期短，見效快，費用低，操作比較容易，總圖位置優越，施工過程對環境的二次污染小的優點，建成后可減少對周圍環境造成污染，土地資源可得到開發利用等優點。缺點是滲瀝液污染雖然可以得到有效控制，但短期內還會有少量滲瀝液滲入，存在一定的風險性，需要設置監控井，實時對該堆場進行監控。可保證歷史堆場對環境的影響時時監控，如果周邊地下水一旦受到影響，可將固廢倒運至正在規劃建設的一般工業固廢堆場；其次再通過對歷史堆場覆蓋綠化可改善歷史堆場周邊環境。

異地填埋方案可解決固廢的的污染問題，異地整治方案具有施工工期長，見效慢，倒運及處理成本高，倒運過程對環境二次污染嚴重，操作復雜，需占用新的土地資源，而且舊有歷史堆場仍需要土地平整綠化的缺點。

根據原地和異地整治方案的優缺點對比，本方案推薦選取原地整治方案（方案一）對舊有歷史堆場進行綜合整治，異地整治方案（方案二）作為備選方案。

4 結語

該歷史堆場主要為合金類固體廢棄物，不屬于危險廢物，但資源存放混亂，不適合資源化利用。因其且歷史堆場底部巖石條件較好，故采用原地整治為最佳方案。異地整治方案雖然具有解決固廢污染問題的優勢，但需要對倒運后的歷史堆場重新整治綠化，工期長、費用高，因此作為備選方案。

參考文獻

[1] 夏仕兵，李振猛，周屹.工業固體廢物資源綜合利用現狀及展望分析[J].低碳世界，2016（25）：18-19.

[2] 孫書晶.鋼鐵工業固體廢棄物資源化途徑探析[J].科技創新導報，2017（17）：138-140.

[3] 張壽榮，張衛東.中國鋼鐵企業固體廢棄物資源化處理模式和發展方向[J].鋼鐵，2017（4）：1-6.

[4] 曉蘭，王丹丹，額日德木圖.淺析2000—2014年內蒙古工業固體廢棄物變化趨勢[J].唐山師范學院學報， 2016（5）：55-57.endprint